GPRS原理.doc

GPRS网络原理一、 GPRS网络简介 1、GPRS网元结构 GPRS网络是通过GSM网络为用户提供数据业务应用的数据网。从资源结构来看，前者既复用了现有的GSM资源（如无线部分基站侧的空口资源、TRX、ABIS口的地面资源等），又加入了新的网元（如PCU/PCUSN（NORTEL）、CCU、核心侧的SGSN及GGSN等）。主要网元结构图如下： PCU：分组控制单元，主要负责对分组无线资源进行配置和调度。其所属位置不同厂家实现方式不一样（三种方式），有些厂家把它集成在BSC机柜内，有些单独列一个机柜如北电的PCUSN。 CCU：信道编码单元，主要负责BTS的编码算法和功率控制。 SGSN：类似语音网中的MSC。主要负责移动管理（位置区及路由区更新）、寻呼、鉴权、加密、账单管理、路由等。 GGSN：类似语音网中的GMSC。主要负责账单管理、附着用户的路由表、提供接入其他分组数据网的接口等2、GPRS接口新的网元设备连接，产生了许多新的接口，其中最重要的是Gb、Gn、Gr、Gi等接口。各种接口如下图所示：Gb：连接PCU和SGSN。Gn：连接SGSN与GGSN或SGSN与SGSN或GGSN与GGSN。Gr：连接SGSN与HLR。Gi：连接GGSN与其他数据网。Gs：连接MSC和SGSN，目前中国移动和中国联通都没有开此接口。3、GPRS编码方式目前，GPRS标准公开支持四种编码方式，分别为CS1 ，CS2，CS3，CS4，四种编码方式的速率由低到高分别为的9.05kb/s、13.4kb/s、15.6kb/s、21.4kb/s（各rlc信息单元长度分别为22，32，38，52个byte）。其无线口的复帧方式和GSM的51复帧有一定的区别，采用52复帧方式。不同的设备厂家对以上四种编码方式的支持情况也有所不同；具体如下：中兴、华为、北电、爱立信（R10版本）目前只支持前面两种低级编码方式。Moto、nokia已近全面支持以上四种编码方式；另外，北电的编码速率比GPRS标准低，CS1，CS2分别为8kb/s和12kb/s。根据以往的经验，通常在测试过程中，数据块的CS2编码方式占到所用编码方式的95%以上，在信令传输上主要采用CS1编码（PACCH、PBCCH、PAGCH、PPCH、PNCH、PTCCH/D）。采取何种编码方式一般取决于链路平衡算法。具体的说，在数据传输过程中，网络会根据当前的无线环境即误码/块率（BLER）来决定编码方式，一旦误码率高于BTS规定的门限则降低编码速率。反之亦然。4、GPRS逻辑信道目前，GPRS网络在无线侧主要是共享了GSM网络的资源，包括属于BTS、BSC及空口资源。GPRS通过逻辑信道来映射到物理信道实现资源共享的。和GSM类似，GPRS有相应的逻辑信道。如下图右下角所示：从上图看出，GPRS逻辑信道主要由分组广播信道（PBCCH）、分组业务信道（PDTCH）、专用控制信道（分组随路控制信道、分组公共控制信道、分组定时控制信道）组成。、分组广播信道PBCCH：下行链路的分组广播控制信道。用于广播分组数据的特定系统信息。如果不配置PBCCH，则由原有的BCCH（广播控制信道）中广播分组操作的信息。注意，目前国内两家运营商都没有专门配置此信道。、分组业务信道PDTCH：GPRS的分组业务信道（负责数据传送）是在分组交换模式下承载用户数据。它用于一个MS或在点对多点广播方式中，可指定广播到一组MS。在多个时隙工作时，一个MS可并行使用多个PDTCH用于一个数据分组传送。由于不同的逻辑信道可以复用在一个物理信道上，PDTCH可承载021.4kb/s的纯数据速率（包括RLC字头）。、专用控制信道PACCH：分组随路控制信道，传送分组功率控制、测量报告等信息。PACCH还携带资源分配和再分配信息。可用于PDTCH容量分配或将来新增加PACCH。一个PACCH可以对应分配给一个MS的一个或几个分组数据业务信道。PACCH为双向信道。PTCCH：分组定时控制信道，用于传送随机突发脉冲以估计分组传送模式下的时间提前量，按照上下行可分为PTCCH/U、PTCCH/D。PCCCH：分组公共控制信道，用于分组数据公共控制信令的逻辑信道，主要包括如下PPCH、PNCH、PRACH、PAGCH等。PPCH： 分组寻呼信道 ，下行信道，用于寻呼移动台。PPCH也使用寻呼组，可支持DRX。PPCH可用于电路交换和分组交换数据业务寻呼，但电路交换业务的寻呼仅适用于A级和B类的移动台（在数据传输时）。PAGCH：分组接入准许信道，下行信道, 用于向移动台分配一个或多个PDTCH。当MS工作在分组传输方式时，也可在分组随路控制信道（PACCH）上为电路交换业务寻呼移动台。PRACH：分组随机接入信道，上行信道，移动台发送随机接入信息或对寻呼的响应以用于请求分配一个或多个PDTCH。PNCH：分组通知信道，下行信道, 用于通知移动台PTM-M的呼叫。GPRS逻辑信道可以按以下4种方式组合到物理信道上：i) PBCCH+PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCHii) PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCHiii) PDTCH+PACCH+PTCCHiv) PBCCH+PCCCH5、GPRS网络引入的几个概念 GPRS的协议层： GSM RF Layer：（Modulation/demodulation、Bit inter-leaving、TDMA frame formatting、Cell selection/re-selection 、Tx power control、Discontinuous reception (DRx)。 Radio Link Control (RLC)/ Medium Access Control (MAC) Layers：MAC，Control of MS access to common air-interface medium；RLC，Achieves reliable transmission of data across air interface，Segmentation/de-segmentation of data from/to LLC layer。 SNDCP (Subnetwork Dependent Convergence Protocol) Layer：Multiplexer/demultiplexer for different network layer entities onto LLC layer，Compression of protocol control information (e.g. TCP/IP header)，Compression of data content (if used)，Segmentation/de-segmentation of data to/from LLC layer，Flagging of PDTCH/PACCH occupancy。 Logical Link Control (LLC) Layer：Reliable logical connection between SGSN and MS。Independent of underlying radio interface protocols。 、路由区（RAC）。比LAC区更小的物理范围。一个LAC可以是一个或多个RAC。标识小区：LAC+RAC+CI。 、PDP（packet data protocol）激活。通过PDP激活后，可以得到具有以下内容的表格。通过表格中的数据定义可以实现数据在MSBTSBSC（PCU）（PCUSN）SGSNGGSNPDN的传输。、TBF（temporary block flow临时流块）。在空口有数据传输发生时，移动终端和网络都会进行临时流块的分配申请。PCU通过分配TBF进行数据传输。、QOS（QUALITY OF SERVICE）。既然是数据业务，GPRS提供面向连接和非连接的两种非实时的服务，必然将面临数据网常用的服务考核KPI，如时延、速率、误码率、优先级、可靠性等。通过这些KPI来反映提供给用户服务质量的好坏。、PCU（PCUSN）：包数据处理单元。目前，各厂家PCU的组网结构及容量分别为：北电，独立出来一个PCUSN（PCUSN12，PCUSN24），可以接多个BSC。容量限制为一个PCUSN四块PCUSP板（2+2备份），一个PCUSP板有12个模块（1个spm信令处理模块处理一条Agprs数据），一个模块（spm）支持一个BSC。一个PCUSN上行共提供4条GB（4+4备份），下行共提供24条AGprs link（24+24备份）,实际可以使用24条（24个BSC）。中兴，PCU内嵌到BSC，容量限制为960个ps信道/pcu。华为，PCU内嵌到BSC，支持1080个tsl/pcu。爱立信，PCU内嵌到BSC，容量受限于RPP处理器数量，目前全网只有LYBSC1配置10个RPP，其他BSC为7个RPP。一个RPP支持512个小区和150个PDCHs。可以看出瓶颈在后者。Nokia，PCU内嵌到BSC，根据不同PCU类型支持的时隙不同128（或256tsl）/pcu，一个BSC最多有8个PCU。、NSEI（network service entity identify）：网络服务实体标识。PCU是物理实体，NSEI相当于逻辑实体，二者是一一对应的关系。BVC（BSSGP VIRTUAL CONNECTION）、NSVC（网络服务虚拟连接），后者和前者是一对一或一对多的关系，一起标识SGSN中的一个BVC。在BSSGP中一个BVCI标识一个小区。附，全省Gb配置数据：、小区重选：GPRS只有小区选择和重选。没有切换这一概念，并且重选遵循GSM规范C1，C2算法。目前没有采用C31、C32算法。、移动性管理：在GPRS中手机有三种状态：空闲（idle）、待机（stand by）、就绪（ready）。空闲状态说明手机位于GPRS盲区或还没有附着到网路。待机状态时手机需进行PDP激活，实现