GPRS与EDGE网络规划优化-第1章GPRS基本原理

资料编码 产品名称 使用对象 产品版本 编写部门 资料版本 划 优化 拟 制： 日 期： 审 核： 日 期： 审 核： 日 期： 批 准： 日 期： 华 为 技 术 有 限 公 司 版权所有 侵权必究 录 第 1 章 本原理 .述 . 4 准和业务的发展 . 4 技术优势和局限 . 5 网络体系结构 . 6 体结构 3. 6 辑体系结构 . 7 络主要实体 . 8 络协议平台 . 11 据传输协议平台 . 11 令协议平台 . 12 络接口协议 . 15 m 接口 . 15 b 接口 . 21 n 接口 /口 . 23 他主要接口 . 25 管理控制功能 . 26 务内容及业务质量 . 26 载业务 . 26 补充业务 . 27 务的具体应用 . 28 电路交换业务的关系 . 29 业务质量 . 30 号计划及作用 . 34 . 35 . 35 . 35 址和类型 . 37 道标识符） . 37 由区识别） . 37 区标识 . 38 址和编号 . 38 入点名） . 38 实体信息存储 . 39 . 39 S . 40 . 41 . 41 中继 (. 42 中继概念 . 42 中继的帧结构 . 43 中继工作原理 . 44 塞控制 . 45 中继技术特点 . 46 中继在 b 接口的应用 . 46 组数据传输示例 . 47 4 第 1章 本原理 述 通用分组无线业务的简称。 。 范实现的内容之一，能提供比现有 s 更高的数据率。 用与 带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频 规则以及相同的 结构 ，具有充分利用现有的网络、资源利用率高、始终在线、传输速率高、资费合理等特点。 准和业务的发展 欧洲最早是在 1993 年就提出了在 上开通 务， 1997 年 10 月份 1999 年底完成 工作。 标准分 3 个阶段，这 3 个阶段分别制订了 18 个新的标准并对几十个现有标准进行修订，以实现 1出了这 3 个阶段。 表 1标准的 3 个阶段 阶段 1 阶段 2 阶段 3 主要修改标准 务描述 统描述和网络结构 议 密要求 ,法 ,合法监听 等 安全方面 闲模式程序 07 统和时间安排信息 层 3移动性管理 05 系列 无线接口物理层 和结构改变 加 S 测试 试 &M 线接口描述 务 对多点 务 对多点 户互通 b 层 1 b 层网络业务 口 b 层 2 b 层 3 n&口 部网路互通 3G 迈进的一个重要步骤，根据 展的建议，试验到投入商用后，分为两个发展阶段，第一阶段可以向用户提供 5 电子邮件、因特网浏览等数据业务；第二阶段是 称 从移动通信市场的走势来看，国外移动通信运营商已开始涉及多媒体服务的领域，使用户可以用手机在股票市场上进行交易，办理银行转账业务等。 2000年 12 月 21 日，中国移 动通信集团公司在京宣布：正式启动称为 移动梦网 的络建设。截止目前，中国移动已经完成了 期工程的建设，在全国多个城市商用。 技术优势和局限 1 技术优势 入了分组交换的传输模式，使得原来采用电路交换模式的 输数据方式发生了根本性的变化，具有以下的技术优势。 1) 资源利用率高 按电路交换模式来说，在整个连接期内，用户无论是否传送数据都将独自占有无线信道。而对于分组交换模式，用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从 而提高了资源的利用率 2) 传输速率高 15高值为 s，不包括 而电路交换数据业务速率为每秒 此电路交换数据业务 (简称 关系就象是 和 56K 猫的区别一样，这意味着通过便携式电脑， 户能和 时也使一些对传输速率敏感的移动多媒体应用成为可能 ! 3) 永远在线 有 永远在线 的特点，即用户随时与网络保持联系。用户访问互联网时，手机就在无线信道上发送和接 受数据，没有数据传送时，手机就进入一种 准休眠 状态，手机释放所用的无线频道给其他用户使用，这时网络与用户之间还保持一种逻辑上的连接，当用户再次点击，手机立即向网络请求无线频道用来传送数据，而不象普通拨号上网那样断线后还得重新拨号才能上网冲浪。 4) 接入时间短 分组交换接入时间缩短为少于 1 秒，能提供快速即时的连接，可大幅度提高一些事务（如信用卡核对、远程监控等）的效率，并可使已有的 用（如 页浏览等）操作更加便捷、流畅。 6 2 局限 相对于现在的非语音数据服务， 幅 提高了频谱的利用和开发，是一种重要的移动数据服务。但仍存在一些限制，如： 1）实际传输速度比理论低得多： 达到理论上的最高传输速度 条件是，只一个用户占用全部八个时隙并且没有任何错误保护程序。现实中，营运商不可能允许单个 户占用全部时隙。另外， 端时隙支持能力受很大局限。因此，理论上最大速度要考虑到现实环境的约束而重新检验。 2）终端不支持无线终止功能： 启用 务时，用户确认就服务内容的流量支付费用。用户就要为不想收取的垃圾内容付费。 端是否支持无线 终止，威胁 应用和市场开拓。 3）调制方式不是最优： 调制技术。 允许无线接口有更高的比特率。 8 用于 4）传输延迟： 组通过不同的方向发送数据，最终达到相同的目的地，那么数据在通过无线链路传输的过程中就可能发生一个或几个分组数据丢失或出错的情况。 网络体系结构 体结构 3 在 统时， 统中的绝大部分部件都不需要作硬件改动，只需作软件升级。构成 统的方法是： (1) 在 个主要组件： 务支持结点 ( 关支持结点 (分组控制单元 ( (2) 对 体结构如图 1示： 7 图 1统结构 图中，笔记本电脑通过串行或无线 方式连接到 窝电话上； 窝电话与基站通信，但与电路交换式数据呼叫不同， 组是从基站发送到 务支持节点 (而不是通过移动交换中心 (接到语音网络上。 关支持节点 (行通信； 分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如因特网或 络。 来自因特网标识有移动台地址的 ，由 转发到 而传送到移动台上。 辑体系结构 从逻辑上来说， 过在 络结构中增添 实现。由于增加了这些网络节点，需要命名新的接口。图 1明了 辑体系结构。 图 1辑体系结构 8 表 1出了 系结构中的接口。 表 1系结构中的接口 接口 说明 R 是移动终端 如手机 )和 笔记本电脑 )之间的参考点。 间的接口 间的接口 间的接口， 间的接口 外部分组数据之间的 接口 部 、 接口 不同 的 间采用的接口 间的接口 间的接口 间的接口 S 与 络侧的接口 络主要实体 络主要实体包括 动台 组控制单元 持节点 费网关 缘网关 名服务器、 务器等。 1. 动台（ 动台 以由 T 两部分组成： 端设备）和 动终端）。当 S 就是一个集成的移动终端 ( 据移动台和网络的能力不同，而分为以下 3 类： A 类 动台：可同时连接到 统，能在 2 个系统中同时激活、收听系统消息，能同时进行分组交换业务和电路交换业务。 B 类 动台：可同时附着在 络和 络上，可提供 务，但不能同时进行电路交换和分组交换业务。 当 B 类 务期间，如果有一个电路交换呼叫接入， 起”通知， 到通知后，就“挂起”（临时中断） 的连接，电路交换完成后， 给 复”通知， 恢复连接。 C 类 动台：不能同时附着在 络和 络上，只能通过手工操作切换业务。 2分组控制单元（ 增加的一个处理单元，主要完成 的分组业务处理和分组无线信道资源的管理，目前 ，分别集成在基站，者以独立设备存在，如图 1示。华为 用 C 种组网方式。 C C S B S C G S S B S C G S S B S C G S b i 网方式 3 持节点（ 支持节点 络中最重要的网络节点，包含了支持需的功能。在一个 供业务的节点 (即 口由 。在激活 务时， 立起一个移动性管理环境，包含关于这个移动终端 (移动性和安全性方面的信息。 主要作用就是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和 s 接口向 送定位信息，并可以经 口接收来自 寻呼请求。 10 络与外部 连的网关。它可以和多种不同的数据网络连接，如 由器。 中的 组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的 P 或 络。 址被分组数据网 接入。它存储属于这个节点的 务用户的路由信息，并根据该信息将 c 接口从 询该移动用户当前的地址信息。 可以在不同的物理节点上分别实现。它们都应有 由功能，并能与 由器相连。当 过 口互联。 4计费网关（ 要完成从各 话单收集、合并、预处理工作，并完成同计费中心之间的通信接口。在 有这样一个设备， 户一次上网过程的话单会从多个网元实体中产生，而且每一个网元设备中都会产生多张话单。引入 目的就在话单送往计费中心之前对话单进行合并与预处理，以减少计费中心的负担；同时 样的网元设备也不需要实现同计费中心的接口功能。 5 务器 在非透明接入的时候，需要对用户的身份进行认证， 务器（ n 程授权拨入用户服务服务器）上存储有用户的认证、授权信息 。 该功能实体并非 专有的设备实体。 6 名服务器 络中存在两种域名服务器，一种是 要功能是对外部网的域名进行解析，其作用完全等同于固定 络上的普通 一种是 干网上的 作用主要有两点：其一是在 下文激活过程中根据确定的 析出P 地址，另一是在 的路由区更新过程中，根据旧的路由区号码，解析出老的 P 地址。 该功能实体并非 专有的 设备实体 。 7边缘网关（ 实际上就是一个路由器，主要完成分属不同 络的 及安全性管理功能。该功能实体并非 专有的设备实体。 11 络协议平台 和 现出了分组交换和分组传输的特点，即数据和信令是基于统一的传输平面，在数据传输所经过的几个接口，传输层（ 下的协议结构对于数据和信令是相同的。而在 据和信令只是在物理层上相同。 据传输协议平台 传输协议平台提供用户信息的传递，主要由 分别构成 络各段的传输模式。 R e l a yN e t w o r kS e r v i c PA p p l i c a t i o / X . 2 5S N D C M R D C S G b i M R S G b i sR e l a / X . 2 5b S S S G S N G G S NN e t w o r kS e r v i c P /T C P /T C 输协议平台 对其中的功能实体说明如下： 1 道协议。在传输平台， 用 对 了规范。 2 输层协议，建立端到端连接的可靠链路， 有保护和流量控制功能，确保数据传输的准确， 向连接的协议。 是面向非连接的协议， 提供错误恢复能力，也不关心是否已正确接收了报文，只充当数据报的发送者和接收者。 3 络层协议。用 以用户数据和控制信令的选路。 4 据链路层协议，可采用一般以太网协议。 5 理层。 6 据链路层协议，采用帧中继方式。 7 站系统协议，该层包含了网络层和一部分传输层功能，主要解释路由信息和服务质量信息。 行了规范。 12 8 输层协议，提供端到端的可靠无差错的逻辑数据链路。 一种基于高速数据链路规程 无线链路协议，能够提供高可靠的加密逻辑链路。 负 责从高层 的 据单元上形成 址、帧字段，从而生成完整的 。另外， 以实现一点对多点的寻址和数据帧的重发控制，并可支持多种 时登记。 行了规范。 9 行用户数据的分段、压缩功能等。 有说明。 10. 无线链路控制 (介质访问控制 (该层提供无线链路控制功能和媒体接入控制功能， 可支持 提供一条独立于无线解决方案的可靠链路。 的主 要作用是定义和分配空中接口的 辑信道，使得这些信道能被不同的移动台共享。 将 映射到 行了规范。 11. F 口的物理层为射频接口部分，而逻辑链路层则负责提供空中接口的各种逻辑信道。 中接口的载频带宽为 200个载频分为 8 个物理信道。 令协议平台 信令协议平台描述了信令传输的层次结构，包括用于控制和支持传输平台的协议。信令协议平台按其应用可以分为 7 个种类。图 1图 1别表示了这七种 信令协议平台。 表 1令平面实现功能 13 图 1间信令协议平台 信令平面分类 实现功能 M 是指 动性管理和会话管理，如 务连接、 务断开。安全、路由区更新、定位更新、 境激活、 境去活等。 用 议实现鉴权、登记、移动性管理及短消息等功能 用 )协议实现联合的移动性管理、寻呼等功能，使用 送 用 议来传送骨干网的相关信令消息，利用下层的 定了移动台 入 络的隧道机制和管理协议要求 改和删除隧道功能。 常有两种可供选择的信令路径实现方法。如果在 安装有 口，就可以使用基于 令；如果在 没有安装 口，与 同一 的任一具备 口的 能用作一个 用基于 令 . F 1F 3S m 314 图 1 间的信令协议平台 图 1 间的信令协议平台 图 1 间的信令协议平台 图 1 间基于 信令 协议平台 15 图 1 间基于 信令协议平台 络接口协议 口 无线接口 以用图 1物理链路、无线链路控制 /媒体接入控制 (逻辑链路控制 (子网依赖汇聚层 (个层次。 图 11物理层 物理层分为物理 和物理链路层两个 子层。物理 执行物理波形的调制和解调功能，把物理链路层收到的比特序列调制成波形，或把接收的波形解调成物理链路层所需要的比特序列。 物理 由 列标准定义，包括如下的内容：载波频率的特点和道结构；发送波形的调制方式和 道的数据速； 发射机和接收机的特性及其要求。 物理链路层提供在 网络之间的物理信道上进行信息传输的服务。 16 （ 1）前向纠错编码、检测和纠正发送的码字并提供错误码字的指示、块交织、在 的连续四个突发上进行正交交织。 （ 2） 括接收信号质量 和电平，测量时间提前量，物理链路层拥塞检测。 （ 3）无线管理功能，包括小区选择和重选的过程；发射机的功率控制过程； 电池功率管理过程，例如非连续接收 (程。 2数据链路层 包括 个子层。 的功能定义了多个 理信道 过程。其提供了上行链路对多个 竞争仲裁过程、冲突避免、检测和恢复方法。下行链路是从网络到多个 传输，不需要竞争裁决。 功能还允许单个的 行地使用几个物理信道。 功能主要负责： （ 1）提供在上行和下行链 路高效的数据和信令的复用功能，复用的控制留给网络端。在下行链路，复用根据调度机制来控制；在上行链路，复用通过分配媒体到单个用户来控制。 （ 2）对于移动发起的信道接入，进行信道接入尝试间的争强裁决，包括冲突的检测和恢复。 （ 3）对于移动终止的信道接入，按照顺序的接入尝试分配资源。 （ 4）优先级处理。 能定义了选择性重传未成功发送的 据块的过程。 能提供了非确认和确认两种操作模式。 线链路控制）层主要负责 的拆分和组装 ，它运用一种滑动窗口协议，采用确认或非确认模式在对等层之间传送数据。 动窗口大小为 64。华为公司 的确认和非确认两种模式，能根据 请求信息指定上行数据传送的 据下行 式。 (当采用确认模式， 时块流）的每个发送的数据块都需要得到对方的确认，否则要重传，直到所有数据都传送完毕并得到对方确认才可释放 采用非确认模式时，传送的数据块无需得到对方确认，丢失或传送错 误的数据块以填充比特代替，数据传送完毕即可释放) 线块结构： 17 无线资源分配和无线传输以无线块（ 基本单位， 是由 头、 据块（或 制块）组成，一般情况下包括 4个正常的突发，每一个无线块是由 4 个连续的 组成， 传输数据和控制信息有不同的无线块结构，如图 1示。 图 1无线块结构 其中控制块由于包含资源分配信息（在 处理）和协议 息（在 处理），因此混称为“ 制块”。 一个无线块承载 456比特的信息（由于一个 14个比特的信息），包括数据信息和编码信息。信道编码为无线传输提供纠错和检错的机制。分组数据信道定义了 4 种分组数据编码方案， 码方案越高，纠错能力越脆 弱。包含 据块的 可以使用四种信道编码方案 编码，但是使用 码的无线块不包含保留部分。 制块必须使用 码。 无线块几个重要的相关概念： 时块流 (它是 无线资源管理实体实体之间的一种物理连接，用于 由一些载有一个或者多个 组成的， 有在数据传送过程中才存在。 时流标志 (它是 标志，当不同的数据流共享相同的资源时候就需要分配不同的 示区别。每一个临时块流都分配了一个 个无线块都包含一个 在此 用的 ，被分配的 同的 据传送方向唯一标志。 值范围为 031。 行链路状态标志 (它用于动态分配 模式下控制多个 用无线信道。在 常为 4 个连续的突发 脉冲）。 所有下行链路的无线块中发送，用来指示同一时隙下一个上行无线块的使用者。 三位比特，可以表示 8 种状态，它可用 18 于上行链路的复用：即 8 个 依据 现在上行信道上同一时隙内的复用，网络通过改变 来动态调整分配给某个 上行无线资源。但在 ， 值只能为 111，用以表示相应的上行无线块包含 媒体接入模式： 支持三种媒体接入模式：动态分配、扩展动态分配和固定分配。 其中，支持所有网络都支持动态媒体接入模式和固定接入模式，扩展动态媒体接入模式是可选的。 该支持动态媒体接入模式和固定媒体接入模式。 固定分配 用的无线块由 先分配好，若无线块使用完毕但还有数据需要传送，则需由 动态分配 用的无线块是由 配几个无线信道及每个无线信道对应的 行链路状态标志）值， ，如果 该值与指配的 同，则 在相应的上行无线块上传送数据。 扩展动态分配 资源分配机制与动态分配一致，只是 用的时隙个数可能超过其多时隙能力。 收到其中一个信道的 后，即可在该信道以及在编号比该信道大的其他信道上传送数据。 华为公司 统实现动态分配功能，能根据用户配置在小区或 式。 时隙能力的满足 多时隙能力共分 29 级，详见 范，不同级别的 为公司 统目前支持多时隙能力1 12 级的 根据 多时隙能力、无线资源情况进行最优资源分配。 3逻辑链路控制层（ 输层协议。 一种基于高速数据链路规程 无线链路协议，能够提供高可靠的加密逻辑链路。 址、帧字段，从而生成完整的 。另外， 以实现一点对多点的寻址和数据帧的重发控制，并可支持多种 时登记。 行了规范。 功能模型如图 1示。 19 S G S R S M o b i l i t y M a n a g e m e n tL o g i c a lL i n kM a n a g e m e n tE n t i t yM u l t i p l e x P r o c e d u r L 1 1S N D C G M M L L S M SL o g i c a lL i n kE n t i t P I = 7R L C / M A CL o g i c a lL i n kE n t i t P I = 1 1L o g i c a lL i n kE n t i t P I = 9L o g i c a lL i n kE n t i t P I = 5L o g i c a lL i n kE n t i t P I = 3L o g i c a lL i n kE n t i t P I = 1G R G M C / M A C l a y e C l a y e rL a y e r 3L L C