GPRS逻辑结构

1、2.1 GPRS网络总体结构GPRS网络是在现有GSM网络中增加GGSN和SGSN来实现的，使得用户能够在端到端分组方式下 发送和接收数据。其系统结构如图2-1所示。5TB(遺齢说图2-1 GPRS系统结构图中，笔记本电脑通过串行或无线方式连接到GPRS蜂窝电话上；GPRS蜂窝电话与 GSM基站通信，但与电路交换式数据呼叫不同，GPRS分组是从基站发送到 GPRS服务支持节点(SGSN)，而不是通过移动交换中心(MSC)连接到语音网络上。SGSN与 GPRS网关支持节点(GGSN)进行通信；GGSN寸 分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如因特网或X.25网络。来自因特网标识有移动台地址

2、的IP包，由GGSF接收，再转发到 SGSN继而传送到移动台上。SGSN是 GSM网络结构中的一个节点，它与MSC处于网络体系的同一层。SGSN通过帧中继与 BTS相连，是GSM网络结构与移动台之间的接口。SGSN的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和 GGSF之间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN过基于IP协议的GPRS骨干网连接到 SGSN 是连接GSM网络和外部分组交换网 (如因特 网和局域网)的网关。GGSf主要是起网关作用，也有将 GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM 网中的GPRS分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TCP/IP

3、或X.25网络。SGSN和GGSN利用GPRS隧道协议(GTP)对IP或X.25分组进行封装，实现二者之间的数据传输。图2-2给岀了 GPRS网络结构的接入与参考点的简图。图2-2 GPRS总体结构及接入接口和参考点GGSN到外部分组网络是通过 Gi参考点连通的，而其他GPRS网络是通过 Gp接口连通的。另外，从MS端到GPRS网络有两个接入点，Um接口用于无线通信接入而R参考点用于信息的产生或接收。移动终端 MT(例如手机)通过Um接口接入 GPRLMN R则是MT和TE(如笔记本电脑)之间的参考点。这里的 MS由TE和MT两部分组成，它们通过 R参考点组成一个整体，另外，MS也可单独由一个

4、移动终端(MT)组成。对于一个支持GPRS的公共陆地移动网络(PLMN),当它运行GPRS业务时可能涉及到任何其他网 络，这时就产生了网络互通的需求。GPRS网络通过Gi参考点和Gp接口实现同其他网络的互通。对于具有GPRS业务功能的移动终端， 它本身具有 GSM和GPRS业务运营商提供的地址，这样，分组公共数据网的终端利用数据网识别码即可向GPRS终端直接发送数据。另外GPRS支持与基于IP的网络互通，当在 TCP连接中使用数据报时，GPRS提供 TCP/IP报头的压缩功能。由于GPRS是 GSM系统中提供分组业务的一种方式，所以它能广泛应用于 IP域。其移动终端通过GSM网络提供的寻址方案

5、和运营商的具体网间互通协议实现全球网间通信。2.2 GPRS逻辑体系结构从逻辑上来说，GPRSS过在GSM网络结构中增添 SGSN和GGSF两个新的网络节点来实现。由于 增加了这两个网络节点，需要命名新的接口。图2-3说明了 GPRS逻辑体系结构。表 2-1给岀了GPRS体系结构中的接口及参考点。图2-3 GPRS逻辑体系结构一览表29-5-5 GPRS体系结构中的接口及参考点接口或参考点说明R非ISDN终端与移动终端之间的参考点GbSGSN与BSS之间的接口GcGGSN与HLR之间的接口GdSMS-GMSC 之间的接口，SMS-IWMSC 与 SGSN 之 间的接口GiGPRS与外部分组数据

6、之间的参考点Gn同一 GSM网络中两个GSN之间的接口Gp不同GSM网络中两个GSN之间的接口GrSGSN与HLR之间的接口GsSGSN与MSC/VLR 之间的接口GfSGSN与EIR之间的接口UmMS与GPRS固定网部分之间的无线接口除了这些接口和参考点之外，GPRS还新增加了分组控制单元 (PCU, Packet Co ntrol Un it) 和Gb接口单元(GBIU, Gb In terface Unit)。其中PCU使BSS提供数据功能、控制无线接口、使多个用户使用相同的无线资源。GBIU提供从BSS到SGSN勺标准接口。可以和 PCU合并在同一个物理实体中。由于GPRS在 GSM网

7、络中引入了两个 GPRS支持节点和新的接口及单元，会对GSM网络设备产生以下的影响。HLR现有软件需更新，以支持Gc、Gr接口；MSC现有软件需更新，以支持Gs接口；j在 BSC中引入PCU并且软件需要升级；rBTS配合BCF进行相应的软件升级。、GPRS的网络结构GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的。在现有的GSM网络中需要增 加一些节点，如 GGSN (Gateway GPRS Supporting Node，网关 GPRS 支持 节点)和SGSN (Serving GSN，服务GPRS支持节点)。M凡P-H | “| MAF-CMAp-rt I IGPRS网络参考模型如图1所示GS

8、N是GPRS网络中最重要的网络节点。GSN具有移动路由管理功能，它 可以连接各种类型的数据网络，并可以连到 GPRS寄存器。GSN可以完成移动 台和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。GSN可以是一种类似于路由器的独立又备，也可以与 GSM中的MSC集成在一起。GSN有两种类型：一种为 SGSN（Serving GSN，服务GSN），另一种为 GGSN（Gateway GSN，网关GSN），SGSN的主要作用是记录移动台的当前 位置信息，并且在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。GGS N主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文

9、献中，把 GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM 网中的GPRS分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TCP/IP或X.25网络。 另外，有的厂商提出了 GR （GSMRegister，GP RS数据库）的概念。GR类似于GSM中的HLR，是GPRS业务数据库。它可 以独立存在，也可以和HLR共存，由服务器或程控交换机实现。 GR这个名称 在ETSI的建议中没有专门提及。GPRS网络结构中还引入了下列新的网络接口： Gn， GSN主干网接口，用于各种 GSN之间。Gb，BSS和sGsN之间的接口。 Gr，SGSN和HLR之间的接口。Gp，不同的GSM网络（不同

10、的PLMN ）之间的接口。 Gs，SGSN和MSC之间的接口。三、GPRS协议模型r mtviSNDQ%NnrLLCLiXL-LRMACLAPPMATLAFD捕nr蔭擠U1-壬UrfViaHi 1MSUhIKS12 gpr今的M樓m移动台（MS）和SGSN之间的GPRS分层协议模型如图2所示。Um接 口是GSM的空中接口。Um接口上的通信协议有5层，自下而上依次为物理层、 MAC Mdium Access Control）层、LLC （Logical Link Control）层、SNDC（Subnetwork Dependant Convergenee ）层和网络层。Um接口的物理层为射频接

11、口部分，而物理链路层则负责提供空中接口的各 种逻辑信道。GSM空中接口的载频带宽为20OkHz，个载频分为8个物理信 道。如果8个物理信道都分配为传送 GPRS数据，则原始数据速率可达20Okb /s。考虑前向纠错码的开销，则最终的数据速率可达164kb/s左右。MAC 为媒质接入控制层。 MAC 的主要作用是定义和分配空中接口的 GPRS 逻辑信道，使得这些信道能被不同的移动台共享。 GPRS 的逻辑信道共有 3 类， 分别是公共控制信道、分组业务信道和 GPRS 广播信道。公共控制信道用来传 送数据通信的控制信令， 具体又分为寻呼和应答等信道。 分组业务信道用来传送 分组数据。广播信道则是用来给移动台发送网络信息。LLC 层为逻辑链路控制层。它是一种基于高速数据链路规程 HDLC 的无线链 路协议。LLC层负责在高层SNDC层的SNDC数据单元上形成LLC地址、帧字 段，从而生成完整的 LLC 帧。另外， LLC 可以实现一点对多点的寻址和数据帧 的重发控制。BSS 中的 LLR 层是逻辑链路传递层。 这一层负责转送 MS 和 SGSN 之间的 L LC 帧。 LLR 层对于 SNDC 数据单元来说是透明的，即不负责处理 SNDC 数据。SNDC 被称为子网依赖结合层。 它的主要作用是