GPRS 移动通信系统.ppt

通用分组无线业务GPRS 概述GPRS的业务GPRS的网络结构及其功能描述GPRS的移动性管理和会话管理GPRS的空中接口 GPRS概述 GSM低速 9 6kbit s或14 4kbit s只能为每个用户分配一个信道高速电路数据 HSCSD 提供与有线网64kbit s相比的高速数据不适于突发性强的数据传输GPRS按需动态占用资源 只在有数据传输时才分配无线资源频谱利用率较高数据传输速率最高可达到171 2kbit s适合各种突发性强的数据传输按传输的数据量和计时两者结合的计费方式 GPRS的业务 GPRS网络业务 GPRS的业务质量 用户终端业务 GPRS网络业务 点对点业务GPRS网络在业务请求者和业务接收者之间提供的分组传送业务点对多点业务可根据某业务请求者请求 把信息传送给多个或一组用户PTM业务请求者定义用户组成员国际移动组识别 IMGI 识别组成员业务请求者可定义所传信息的地理区域 地理区域可以是一个或几个 即所有成员可能分布在不同的地理区域内 主要为移动用户 用户终端业务 基于PTP的用户终端业务信息点播业务 Internet浏览业务 WWW 各种类型的信息查询业务 如娱乐类 影视 餐馆等 商业类 股票等 交通类 路况 时刻表等 新闻类 天气预报等E mail业务会话业务 在两个用户的实时终端到实时终端之间提供双向信息交换远程操作业务 如 电子银行 电子商务 远程监控定位业务等 基于PTM的用户终端业务点对多点应用业务点对多点单向广播业务 例如 新闻广播 天气预报 本地广告 旅游信息等 集团内部点对多点双向数据量事务处理业务 五种可协商的QoS的基本属性 图6 52 QoS组合每一种属性都有多个级别的值可供选用不同级别属性值的组合构成了对要求不同的QoS的各种应用的支持QoS定义文件 Profile 与每一个包数据协议PDP PacketDataProtocol 关联相联系被当作一个单一的参数 具有多个数据传递属性Profile协商过程中QoS属性的定义移动台可为每一个QoS属性申请一个值 包括存储在HLR中用户开户的缺省值网络也为每一个属性协商一个等级 能够与有效的GPRS资源相一致 以便提供适当的资源支持已经协商的QoS定义文件 GPRS的业务质量QoS 图6 53业务等级的分类 GPRS的网络结构及其功能描述 GPRS网络是在GSM网基础上发展的移动数据分组网GPRS的基本功能在移动终端和标准数据通信网的路由器之间传递分组业务GPRS的网络结构GPRS协议栈GPRS信令平面 新增功能 相对于GSM SGSN及其对外接口GGSN及其对外接口其它功能实体和网络接口 GPRS网络结构及其接口 GPRS新增功能 SGSN GPRS业务支持节点GGSN GPRS网关支持节点PTMSC 点对多点业务中心等基站软件更新新的GPRS移动台新的移动性管理 MM 程序原有GSM网络子系统的软件更新和新的MAP mobileapplicationpart 信令及GPRS信令 图6 54GPRS网络结构及其接口 SGSN及其对外接口 在一个归属PLMN内 可以有多个SGSN SGSN功能类似GSM中的MSC VLR对移动台进行鉴权 移动性管理和路由选择建立移动台GGSN的传输通道接收基站子系统透明传来的数据进行协议转换后经过GPRS的IP骨干网传给GGSN 或SGSN 或反向进行计费和业务统计SGSN的对外接口 图6 55SGSN及对外部的接口 SGSN的对外接口 GGSN及其对外接口 GGSN功能GPRS网对外部数据网络的网关或路由器 提供GPRS和外部分组数据网的互联 接收移动台发送的数据 选择到相应的外部网络或接收外部网络的数据 根据其地址选择GPRS网内的传输通道 传输给相应的SGSN 地址分配和计费等GGSN的对外接口 其它功能实体和网络接口 为了支持分组数据的新协议必须升级软件 增加新的协议功能以Um接口为例逻辑信道增加了分组数据信道 PDCH 采用4种新的信道编码方式CS 1 9 05kbit s CS 2 13 4kbit s CS 3 15 6kbit s CS 4 21 4kbit s 支持多时隙的传输方式 最多可达8个时隙 GPRS骨干网 IPBackbone 将 S G GSNs等互联起来的IP专用网或分组数据网 也可做为专用线路 PLMN内部骨干网专用IP网 只用于GPRS数据和GPRS信令 通过Gp接口 采用边缘网关 BG 和多个PLMN互连骨干网连接起来 多个PLMN骨干网通过漫游协议进行选择 该协议包括BG安全功能 多个PLMN骨干网互连可以通过分组数据网 也可以用一条专用线路 GPRS的移动台分类A类GPRS手机 B类GPRS手机和C类GPRS手机 GPRS的移动台 GPRS协议栈 RLC MAC LLCSNDCPGn接口 Gb接口的协议层 图6 56GPRS协议栈 在空中接口协议栈中 应用层数据需通过网络层到物理层的各层进行相应的数据变换处理 变换成比特流在物理信道上传输 各层的数据变换简述如下 网络层 如IP X 25 将网络层分组数据 N PDU 传送到SNDCP层 SNDCP层将N PDU处理成段送至LLC层 LLC层将上层的段作为信息数据 加上帧头 FH 和帧校验序列 FCS 形成帧 再送至下层 RLC MAC层将帧分段 加上块头 BH 和块校验序列 BCS 形成RLC块 再送至物理层 物理层有两个子层 PLL 物理链路子层 和RFL 物理射频子层 PLL对RLC块进行信道编码形成无线块 RadioBlock 映射成突发 Burst 加在物理信道 时隙 上 再由RFL调制到射频载波上发送 RLC MAC LLC RLC MAC LLC 图6 57LLCPDU到RLC数据块的分解 SNDCP 将若干分组数据协议合路压缩和解压缩用户数据或协议控制信息 以提高信道的利用率将网络协议单元 N PDU 分解成逻辑链路控制协议数据单元 LL PDU 或将LL PDU组装成N PDU 子网汇聚协议SNDCP SubnetworkDependentConvergenceProtocol的功能 图6 58不同分组数据协议的合路 Gn Gb接口的协议层 GTP协议头封装到用户数据 图6 59GTP协议头封装到用户数据 GPRS信令平面 MS与SGSN间SGSN与HLR间SGSN与MSC VLR间SGSN与EIR间SGSN与SMS GMSC或SMS IWMSC间GSN与GSN间GGSN与HLR间 MS与SGSN间的信令平面 移动性管理和会话管理协议GMM SM支持移动性管理功能 图6 60MS与SGSN之间的信令平面 SGSN与HLR间的信令平面 移动应用部分 MAP 协议支持与HLR的信令交换 图6 61SGSN与HLR之间的信令平面 SGSN与MSC VLR间的信令平面 BSSAP 支持SGSN与MSC VLR之间的信令 图6 62SGSN与MSC VLR之间的信令平面 SGSN与EIR间的信令平面 MAP协议支持SGSN与EIR间的信令 图6 63SGSN与EIR之间的信令平面 SGSN与SMS GMSC或SMS IWMSC间的信令平面 图6 64SGSN与SMS GMSC之间或SGSN与SMS IWMSC之间的信令平面 GSN与GSN间的信令平面 图6 65GSN与GSN间的信令平面 GGSN与HLR间的信令平面 GGSN与HLR间的信令通道可选如果在GGSN内安装了7号信令 则可在GGSN与HLR间使用MAP协议 如下图 如果在GGSN内没有安装7号信令 在PLMN内 安装了7号信令接口的任何GSN均可用作GTP至MAP间的协议转换器 允许GGSN与HLR之间信令交换 图6 66GGSN与HLR采用MAP的信令平面 GPRS的移动性管理和会话管理 GPRS手机的注册首次使用手机必须注册到PLMN网上 并将位置更新信息存储到SGSN中GPRS不同网络单元的用户信息 见下页表 注册过程连接到GPRS网络 GPRS附着 手机开机后 向网络发送附着消息 SGSN从HLR收集用户数据 对用户进行鉴权 然后与GPRS手机附着 连接到IP网络 PDP关联 手机与网络附着后 向网络请求一个IP地址 网络为移动台分配IP地址 使其成为外部IP网络的一部分 静态IP地址 分配用户固定的IP地址 或者动态IP地址 每次会话都分配用户一个新的IP地址 GPRS不同网络单元的用户信息 路由区移动性管理状态GPRS附着和去附着GPRS的位置区域管理 GPRS的移动性管理 路由区RA 规定路由区由一个或多个小区组成 最大的路由区为一个GSM网定义的位置区LA 一个路由区不能跨越多个位置区 一个路由区只能由一个SGSN提供服务 目的更有效的寻呼GPRS用户标识路由区识别RAI结构RAI MCC LAC RAC确定者运营商作用RAI作为系统信息进行广播 移动台监视RAI 以确定是否穿越了路由区边界 如果确实穿越了边界 移动台将启动路由区域更新过程 MCC为移动国家号码LAC为位置区代码RAC为路由区代码 移动性管理状态 三种移动性管理状态在一定条件要进行状态转化 图6 67状态转换关系 GPRS附着和去附着 GPRS附着GPRS手机建立与GPRS网络的连接 MS请求接入 并发起与SGSN的连接 在移动台和SGSN间建立MM移动关联 GPRS去附着GPRS手机结束与GPRS网络的连接 MS将从就绪状态变为空闲状态 结束与SGSN建立的MM移动关联的连接 GPRS的位置区域管理 GPRS的位置区域管理就是移动台位置移动的管理 GPRS的会话管理 GPRS的会话管理是指GPRS移动台连接到外部数据网络的处理过程功能支持用户终端对PDP PacketDataProtocol 移动关联的处理PDP移动关联是指GPRS系统提供一组将移动台与一个PDP地址 通常是IP地址 相关联和释放相关联的功能 方式移动台附着到网络后 应激活所有需要与外部网络进行数据传输的地址 当数据传输结束后 再解除这些地址 移动台状态守候或就绪 GPRS的会话管理 VPLMN是指访问PLMN 使用动态HPLMNPDP还是使用动态VPLMNPDP地址 由HPLMN