GPRS业务信令流程.ppt

GPRS信令流程 GPRS系统结构 BTS SGSN GGSN BSC MSC VLR Gi Gn Gr Gs Gb Gn A HLR IPNetwork GPRSBackbone BG OtherPLMN Gp PCU SGSN GGSN Gn Gn BG SS7 Um Abis Um接口MS完成与GPRS网络的通信 完成分组数据传送 移动性管理 会话管理 无线资源管理等多方面的功能 Gb接口通过该接口SGSN完成同BSS系统 MS之间的通信 以完成分组数据传送 移动性管理 会话管理方面的功能 该接口是GPRS组网的必选接口 Gi接口Gi接口是GPRS与外部分组数据网之间的接口 GPRS通过Gi接口和各种公众分组网如Internet或ISDN网实现互联 在Gi接口上需要进行协议的封装 解封装 地址转换 用户接入时的鉴权和认证等操作 Gn接口Gn接口是GRPS支持节点间接口 即同一个PLMN内部SGSN间 SGSN和GGSN间接口 该接口采用在TCP UDP协议之上承载GTP的方式进行通信 Gs接口SGSN通过Gs接口和MSC配合完成对MS的移动性管理功能 包括联合的Attach Detach 联合的路由区 位置区更新等操作 SGSN还将接收从MSC来的电路型寻呼信息 并通过PCU下发到MS 其他接口Gr Gd GP Gc Gf 主要接口功能 传输平面 物理层分为无线射频层和物理链路层L1bis L1 L2协议在GPRS规范中没有规定 各厂商的解决办法可能不同 RLC MACRLC为上层业务提供可靠的无线链路 MAC层负责处理信道定位和复用 RLC MAC层共同形成了具有Um接口的OSI第二层协议 使用物理链路层提供的业务 NSNS属于传输BSSGP协议数据单元 它建立在BSS和SGSN之间帧中继连接的基础之上 并且可以穿越帧中继交换节点网络 GPRS数据传输平台 BSSGP在下行链路中 由SGSN向BSS提供实现RLC MAC功能所需的无线信息 在上行链路中 由BSS向SGSN提供从RLC MAC得到的无线信息 并使两个不同的节点 BSS和SGSN 实现节点管理功能 该层传送BSS和SGSN之间的路由相关和Qos相关信息 不执行纠错 RelayBSS里的Relay的功能是中继Um和Gb接口之间的LLCPDU SGSN里的Relay的功能是中继Gb和Gn接口之间的PDPPDU LLC提供移动台和SGSN之间可靠保密的逻辑链路 该层独立于下层无线接口协议 LLC层有确认模式和非确认模式两种转发模式 SNDCP承担了在网络层和底层之间映射和压缩以及分段 排序和复用 属于网络层协议 主要功能有 复用多个PDP 压缩 解压缩用户数据和协议控制信息 将网络协议数据单元 N PDU 分割成逻辑链路控制协议数据单元 LL PDU 或是反向重装 GPRS数据传输平台 GTP该协议支持GPRS骨干网各支持节点之间的数据和信令传输 所有的PTPPDUPD都要用GTP封装 UDP TCP传输层协议 建立端到端连接的可靠链路 TCP具有保护和流量控制功能 确保数据传输的准确 TCP是面向连接的协议 UDP则是面向非连接的协议 UDP不提供错误恢复能力 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 IP用于路由用户数据和控制信令的GPRS骨干网协议 GPRS骨干网最初会基于IP版本4协议 最终会用版本6 GPRS数据传输平台 GPRS信令平面 MS SGSN SGSN HLR EIR SMS SGSN MSC VLR GSN GSN GGSN HLR T PTCCH I IdleframeB0 B11 Radioblocks GPRS信道52复帧结构 除了分组随机接入信道和PTCCH U外 其他分组逻辑信道的基本组成单位都是BLOCK BLOCK的占用次序是这样规定的 B0 B6 B3 B9 B1 B7 B4 B10 B2 B8 B5 B11 PDCH帧结构一个52复帧包括12个无线块电路域中一个TDMA帧分为8个时隙分配给GPRS的时隙称为PDCH多个时隙可组合为一个PDCH组 每PDCH组最多可包含8个时隙无线资源分配和无线传输以无线块 BLOCK 为基本单位一个无线块时长包括4个TDMA帧 为用户占用的最小单位剩下4个burst用于测量 上报TA若干用户争抢这些数据块 从宏观上实现分组共享目的 UM接口帧结构 52复帧描述 分组逻辑信道 GPRS逻辑信道类型 分组数据信道 PDCH 分为分组业务信道和分组控制信道分组业务信道 PDTCH 单向业务信道 PDTCH U PDTCH D分组控制信道广播控制信道 PBCCH公共控制信道 PPCH PRACH PAGCH PNCH 发送通知信息 专用控制信道 PACCH PTCCH U 用来估计TA PTCCH D 发送TA更新信息 分组逻辑信道 PDCH 组合方式1 PBCCH PCCCH PDTCH PACCH PTCCH 方式2 PCCCH PDTCH PACCH PTCCH 方式3 PDTCH PACCH PTCCH 其中PCCCH PPCH PRACH PAGCH PNCH 小业务量在GPRS业务量不大的情况下 一般小区内GPRS与电路业务共用BCCH和CCCH 此时小区内仅需要信道组合方式3 随着业务量的增大小区内需要配置分组公共信道 需要增加信道组合方式1和2 GPRS逻辑信道类型 MS多时隙能力的概念定义要素 最大接收时隙数 下行时隙 最大发射时隙数 上行时隙 最大总时隙数定义 多时隙能力等级1 29 等级数越大 多时隙能力越强影响MS多时隙能力的因素是否能同时发送和接收考虑MS做邻近小区测量 收发信机发射和接收准备等时间要求跳频对时间要求影响的考虑实现时的目标市场细化的考虑BSS应根据MS的多时隙能力 请求的QoS以及当前资源配置情况进行最优资源分配 MS的多时隙能力 CSPSPSPSCSCSPSCS Speechcall1 Speechcall2 Speechcall3 GPRSuser1 GPRSuser2 GPRSuser3 GPRSuser4 TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7 GPRSuser5 GPRSuser6 Idle PDTCH信道分配 采用静态PDCH的原因保证小区中的GPRSMS时常在线保证GPRS业务一定的QoS采用动态PDCH的原因GPRS与GSM共享无线资源优先保证话音业务的QoS的情况下考虑无线资源的最优利用一个小区中的分组交换业务与电路交换业务的比例时常在变化动态PDCH对话音业务不可见 PDTCH信道分配 C I载干比 dB 典型城区 移动速度每小时3公里 分组数据传输 一个PDCH可以为多个MS使用 一个MS可以同时使用多个PDCH B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B0 GPRS无线接口原理 分组数据传输 GPRS移动性管理 GMM 移动性管理专用流程附着 分离周期性位置 路由区更新正常的位置区 路由区更新移动性管理通用流程鉴权P TMSI重分配身份识别移动性管理连接管理流程连接的建立和释放 移动性管理概念和流程 一般功能GPRS附着 建立起MM上下文 MM状态转为就绪GPRS分离 删除MM上下文 MM状态转为空闲 MS发起或网络发起 安全功能 鉴权 加密 标识校验等位置管理 正常 周期性路由区更新 小区更新网络特定功能与HLR配合进行GMM上下文清除用户数据管理MS类标处理与MSC VLR配合进行联合位置更新 联合寻呼等 移动性管理的主要功能 GMM状态空闲 GMM上下文未建立 MS不可及待命 GMM上下文已建立 MS可接收寻呼 但不能进行数据传送 知道手机所在路由区就绪 MS可以进行数据传送 知道手机所在小区GMM上下文MS相关标识GMM状态MS的位置信息 路由区标识 小区标识 当前服务SGSN的地址 VLR编号 MSonly 加密算法 鉴权参数 GMM中MS的状态 空闲状态 Idle 在GPRS空闲状态中 用户没有激活GPRS移动性管理 MS和SGSN环境中没有存储与这个用户相关的有效的位置信息或路由信息 因此在这个状态下不能进行与用户有关的移动性管理过程 MS无法进行数据传输 也不能接收GPRS寻呼消息 在这个状态下 MS完成PLMN选择 GPRS选择和重选择过程 MS通过执行GPRS激活过程在MS和SGSN中建立MM环境 等待状态 standby 在等待状态下 在MS和SGSN中的MM环境已经创建了用户的IMSI 此时可以接收寻呼消息 不能发送分组数据 在SGSN中 如果它收到了MS对寻呼的回应信息 其MM状态也会转变到就绪状态 同样 当数据或信令从MS处发送时 MS的MM状态会改变到就绪状态 相应地 当SGSN收到MS发来的数据和信令时 其MM状态也会改变到就绪状态 MS可以运行GPRS断开 Detach 过程进入空闲状态 当Readystatetimer超时 SGSN知道MS的路由信息 MS可以接收寻呼消息 MS可以进行路由更新 GMM状态 就绪状态 Ready 在就绪状态下 SGSNMM环境会包含MS所在的小区信息 在就绪状态下 MS可以收发PTPPDU 就绪状态由一个计时器监控 当就绪状态计时器超时时 MM环境就会从就绪状态转移到等待状态 MS可以启动一个GPRS业务断开过程 来实现从就绪状态向空闲状态的转移 当完成GPRS附着时 SGSN知道MS的CELLID MS可以接收和发送PTP数据 MS可以进行小区更新 GMM状态 GPRS移动性管理Idle Standby Ready状态转换 Attach信令流程 Detach信令流程 手机发起 SGSN发起 HLR发起 位置管理 小区更新 小区标识改变而路由区标识未改变路由区更新 路由区标识改变SGSN内的路由区更新跨SGSN的路由更新联合路由区 位置区更新SGSN内的联合RA LA更新跨SGSN的RA LA更新周期性位置更新 路由更新流程 IntraSGSN 路由更新流程 InterSGSN 联合位置更新流程 小区更新流程 GPRS移动性管理路由区更新 RAU LA RA CELLRAI MCC MNC LAC RAC GPRS会话管理 GPRS签约数据中可以包括一个或多个PDP地址 每个PDP地址对应有一个PDP上下文SM管理实体 SGSN GGSN和MSPDP内容 PDP类型 地址 动态 静态 状态APNNSAPI激活 未激活两种状态PDP上下文与MM上下文的关联唯一性 PDP上下文状态迁移 PDP上下文激活 MS发起或网络发起 PDP上下文状态迁移为ACTIVE鉴权SGSN经过APN分析推导出GGSN地址QoS协商 地址分配 启动计费等PDP上下文修改PDP上下文中的某些参数 如服务SGSN QoS 需要改变时执行该规程PDP上下文去激活MS发起或网络发起 PDP上下文状态迁移为INACTIVE删除PDP上下文回收动态PDP地址二次激活在一个PDP地址上可以有多个通过而起激活流程产生的PDP上下文 这些上下文用TFT进行区分和标识 SM管理主要功能 PDP激活流程 MS发起 MS发起 网络发起 PDP上下文的去激活 手机上网流程共分三个步骤 附着PDP激活上网 手机上网流程 SGSN HLR GPRS手机附着 Insert subscriber data Update location ack Activate PDP context req NSAPI1 type ofPDP APN QoS DNS SGSN PDP激活 GGSN SGSN PDP激活 NSAPI TLLI GGSN SGSN GPRS手机数据发送 GPRS的接入和数据传输 TemporaryBlockFlow 数据传输在RLC层上是通过TBF来实现的 上下行TBF是相互独立的 一个TBF可以包含很多LLC帧TBF由TFI来标识 TFI的长度为7bits 它在RLC层数据传输中相当于MS的标识 因此在一个小区中不可能有两个MS同时拥有相同的上行或下行TFI对于RLC层来说 GPRS的接入过程实际就是申请和分配TFI的过程 MS在得到TFI后 所有RLC数据块的头信息里都包含有该TFI的值 直到该TBF的结束 GPRS上行接入 OnephaseMS在信道请求中会说明请求1个或多个PDCH信道 系统根据该信道请求分配相应数量的PDCH和上行TFI Twophase系统根据信道请求先分配给MS保留的PDCH信道 MS用该PDCH发送PacketResourceRequest消息 该消息包含详细的资源请求信息 系统再根据这些信息通过PacketUplinkAssignment给MS指配上行TFI和要求的PDCH onephase接入 twophase接入 GPRS上行数据传输中的MACmode GPRS是一种分组数据业务 用户对信道的占用是共享式的 允许多个用户使用一个PDCH信道来传输数据 为了避免在该PDCH的上行数据传输中发生碰撞 MAC层必须合理的进行资源分配 使不同用户在不同的RLCBlock上传输数据 这样 从一段时间来看 这些用户的数据传输是同时进行的 MAC层进行资源分配的方式有两种 fixed和dynamic Fixed方式下的资源分配 在fixed方式下 ImmediateAssignment或PacketUplinkAssignment消息中会有一个ALLOACTIONBITMAP 规定了MS在哪个时隙的哪些Block中可以发送数据 如果分配的Block数目不够 MS可以从这些已分配的Block上发送请求以申请更多的资源 Dynamic方式下的资源分配 系统在下行发出USF UplinkStateFlag 值 宣告哪一个移动台可以在下一个时段传输数据块 GPRS上行数据传输 GPRS寻呼 GPRS下行数据传输 GPRS数据传输中TA的获取 初始TA值的估计系统发送PacketPollingMessage要求MS上发accessburst用于初始TA值的估算 在Immediat