01-GPRS系统结构及网元功能

GPRS系统结构及网元功能GPRS网络结构什么是GPRS？GeneralPacketRadioService为什么用GPRS？为了能够在固网范围之外提供高速的分组数据业务GPRS发展演进演进网络结构OtherPLMNSS7PSTN,ISDNNodeBRNCUMTSUTRANRANGSM/GPRSBSSBSCCN-CSMSC/VLRHLR/AuC/EIRSGSNFirewallBGDNSSMS-GMSCSMS-IWFMSCGMSCBillingCenter

CGGGSNCN-PSRBTSMSCoreNetworkRInternet,Intranet,etc.DNSWAPGatewayAAAServerFirewallRRRGPRS终端设备MSMS（MobileStation，移动台），可以看作是(MT+TE)功能的集成实体。物理上可以是一个实体，也可以是两个实体。A类可同时连接到GSM和GPRS系统，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类可同时附着在GPRS网络和GSM网络上，可提供GPRS分组交换业务和GSM电路交换业务，但不能同时进行电路交换和分组交换业务，自动选择业务C类不能同时附着在GPRS网络和GSM网络上，人工选择GPRS终端设备UE(UserEquipment)PS/CS模式手机可以同时附着到电路域和分组域中，并且能够同时进行电路域和分组域业务。与A类手机相同PS模式手机只能附着到分组域，进行分组业务。但是可以通过分组域进行类似电路域的业务，比如VoIP。与C类手机相同。CS模式手机只能附着到电路域，进行电路业务。但是可以通过电路域进行类似分组域的业务，比如电路域的数据业务。PCU(PacketControlUnit)的功能分组无线资源管理功能(RLC/MAC协议功能)GPRSBSS的大部分分组无线资源管理功能电路寻呼协调Gb接口处理功能数据包在无线接口和Gb接口上的中继移动性管理(小区更新规程)下行流量控制(无线QoS保证)G-Abis接口处理功能与GPRSBTS的相应功能Pb接口处理功能BSC与PCU之间的LAPD链路BSC与PCU之间的层三信令：操作维护、无线资源管理、呼叫控制SGSN移动性管理移动性管理功能用来在本PLMN或其他PLMN范围内跟踪手机的当前位置信息会话管理会话管理功能管理手机的PDP上下文路由和转发SGSN实现MS和GGSN间的业务数据的路由和转发功能计费SGSN生成、存储、转化并发送话单到CGGGSN会话管理会话管理管理MS的PDP上下文路由和转发GGSN实现MS和internet间的业务数据路由和转发功能ChargingGGSN能够生成、存储、转化并发送至CG动态的IP地址分配业务管理管理APNCG实时收集

GPRS话单临时存储和缓存

GPRS话单预处理

GPRS话单发送

GPRS话单到计费中心（BS）DNSSGSNGGSN(A)MSBSSGPRSbackboneISPAISPBInternet/IntranetGGSN(B)DNS在PDP激活流程中，解析APN至

GGSNIP在inter-SGSNRAU中，解析RAI至SGSNIP在重定位流程中，解析

RNCID至

SGSNIPBGBG：两个PLMN之间的边界网关，完成不同GPRS网络的SGSN、GGSN之间的路由功能，以及安全性管理功能。BG实现以下运营商互通必须的协议安全性协议：推荐使用IPSec和防火墙路由协议：推荐使用BGP一般基于路由器HLR/AUCCS域用户信息:

用户号码：MSISDN,IMSI

业务数据：补充业务…

鉴权参数Triplets：RAND,SRES,Kc

位置信息：MSC地址数据域描述IMSIIMSI是最基本的检索指数MSISDNMS的ISDN号码SGSN号码当前给MS提供服务的SGSN的SS7号码SGSN地址当前给MS提供服务的SGSN的IP地址SMS参数与SMS有关的参数，例如，由运营商规定的权限限制MSGPRS删除标识标识该MS的MM和PDP上下文从SGSN内删除MNRG表示MS在整个SGSN内找不到，在SGSN和GGSN内，将该MS标记为“GPRS不可达到”每个IMSI包含零个或多个下述分组数据协议（PDP）上下文签约记录：PDP上下文标识PDP上下文检索指数PDP类型PDP类型、例如X.25、PPP或IPPDP地址PDP地址，例如X.121地址。如果允许动态寻址，该数据域为空APN根据DNS命名协定的标签，描述至外部分组数据网络的接入点预定的QoS记录预定的QoS记录，如果没有请求特定的QoS记录，将该项置成缺省值允许的VPLMN地址该数据域规定MS只允许使用在HPLMN域内的APN，或者还可以使用VPLMN域内的APNRADIUS服务器RemoteAuthenticationDialInUserServiceServer，远程授权拨入用户服务器在非透明接入的时候，需要对用户的身份进行认证，RADIUS服务器上存储有用户的认证、授权信息该功能实体并非GPRS所专有的设备实体OCS/CCFOCS/CCF（OnlineChargingSystem/CreditControlFunction)对所提供的业务进行实时的计费。在线计费用户发起数据业务时，OCS将根据用户信息和用户帐户中的金额决定是否允许该用户进行分组数据业务。它实时跟踪用户对所购资源的使用情况（时间或流量），实时从账户余额中扣除当前的使用费用，帐户资金用尽时终止业务或者对用户进行相关提示。SGSN9810支持的协议标准接口BSCPCU

RNCMSC/VLRCAMELSCFHLR/AUCSGSNCGGGSNGPRSbakboneOtherPLMNSS7GGSN

GLMCSMSEIR

IuGbGpGaGnGsLgGdGeGrGfGGSN接口GTPUDPIPL2L1DHCPGGSNSGSNCGOCSPDNServerDNSGnGyBM-SCGmbDiameterCreditControlApplicationDiameterbaseprotocolTCPIP/IPSecL2L1GaGTP’UDPIPL2L1Gi数据传输平面MAC:MediaAccessControlRLC:RadioLinkControlLLC:LogicalLinkControlBSSGP:BSSGPRSProtocolSNDCP:Sub-NetworkDependencyConvergenceProtocolGTP:GPRSTunnelingProtocolApplicationIP/pppIP/pppIP/pppSNDCPGTPUDP/TCPUDP/TCPRLCBSSGPBSSGPIPIPMACMACNetworkServiceNetworkServiceL2L2L2(MAC)PhysicalLayerPhysicalLayerPhysicalLayerPhysicalLayerPhysicalLayerPhysicalLayerPhysicalLayerMSBSSSGSNGGSNrelaySNDCPGTPUmGbGnGiLLCLLCrelayRLCMS-BSS/SGSN信令平面GMM:GPRSMobilityManagementSM:SessionManagementMSBSSSGSNBSSGPGMM/SMLLCRLCMACGSMRFGMM/SMLLCBSSGPL1bisUmGbNetworkServiceRLCMACGSMRFL1bisNetworkServicerelayGMM/SM层GMM——GPRS移动性管理（GPRSMobilityManagement）主要功能是支持用户终端的移动性，如将用户当前的位置通知网络以及提供用户标识的机密性SM——会话管理（SessionManagement）将GPRS移动台连接到外部数据网络LLCRLCMAC物理RF物理链路SNDCPSMSGMM/SMSNDCP层子网汇聚协议（SubnetworkDependentConvergenceProtocol）SNDCP层的主要功能包括：若干PDP的合路用户数据的压缩和解压缩协议控制信息的压缩和解压缩将网络协议数据单元（N-PDU）分解成逻辑链路控制协议单元（LL-PDU），反过来，将LL-PDU组装成N-PDULLCRLCMAC物理RF物理链路SNDCPSMSGMM/SM用户数据包在SNDCP层的封装SubscriberIPpacketSNDCPPDUSubscriberdataLLCheadSNDCPheadLLCFCSLLC层LLC：在MS与SGSN之间提供一条可靠的逻辑链路用于数据传输LLC的为层三用户(GMM/SNDCP/SMS)提供逻辑链路逻辑链路连接通过SAPI和TLLI来识别将GMM/SNDCP/SMS的数据或信令封装成LL-PDU发送到用户侧的LLCLLC的逻辑链路并不对应直接的物理连接，而通过Gb接口（BSSGP，NS，FR）将LL-PDU发送到BSS，再由BSS发送给MS，或相反的路径由MS发送到SGSNLLCRLCMAC物理RF物理链路SNDCPSMSGMM/SM用户数据包在LLC层的封装SubscriberIPpacketSNDCPPDULLCPDUSubscriberdataLLCheadSNDCPheadLLCFCSRLC/MAC层数据链路层RLC(RadioLinkControl，无线链路控制)层主要负责LLC-PDU包的拆分和组装，采用确认或非确认模式在对等层之间传送数据MAC(MediaAccessControl,媒体接入控制)层的功能定义了多个MS共享传输媒体（物理信道PDCH）的过程LLCRLCMAC物理RF物理链路SNDCPSMSGMM/SM用户数据包在RLC/MAC层的封装SubscriberIPpacketSNDCPPDULLCPDURLC/MACblockSubscriberdataRLC/MACheadLLCheadSNDCPheadLLCFCS物理层物理层物理RF层物理RF层执行物理波形的调制和解调功能物理链路层前向纠错编码、检测和纠正发送的码字并提供错误码字的指示块交织、在TDMA帧的连续四个突发上进行正交交织无线信道测量功能无线管理功能SNDCPLLCRLCMAC物理RF物理链路SMSGMM/SMGb接口Gb接口链路层协议是基于帧中继的在SGSN和BSS之间建立帧中继虚电路，来自许多用户的LLCPDU复用这个虚电路帧中继将用于信令和数据传输NS协议层包括NS(网络业务)控制子层和FR(帧中继)子层NS控制子层特指NS协议的网络服务控制协议(NetworkServiceControlProtocol)部分,

其主要功能有：NSSDUs（ServiceDataUnit，服务数据单元）数据传输NS-VC链路管理对用户数据的负荷分担功能为上层业务模块提供网络拥塞状态指示的报告和网络状态的报告FR子层属于NS层子网服务协议（Sub-NetworkServiceprotocol）部分

Gb接口FRPVC（BC,DLCI）NSVC（NSVCI）PCUFRNetworkSGSNDTEDTEDTEDCEGbGb接口—基本概念BCBC是指帧中继的承载通道，对应E1/T1的时隙组（timeslotgroup），是传输的物理通道。在一条线路中，其BC以编号相互区分，我们称为BCIDPVC（DLCI）PVC是指帧中继的永久虚连接。它是一个逻辑上的传输通道在一个BC中，其PVC以编号相互区分，这个编号称为DLCI（数据链路连接标识），一端对BC中某PVC指定的DLCI对于BC所连接的两端都有意义BC(BCID)数据PVC(DLCI)PVC(DLCI)数据Gb接口—基本概念NS-VCNS-VC是NS层为BSSGP层提供的虚拟链路，NS将BSSGP层的数据在有效的NS-VC上传送NS层的NS-VC和FR中的PVC一一对应。在数据配置上，我们在NS层配置一条NS-VC时，相当于也在FR中配置了一条PVC（PVC是不用进行人工配置的）NS-VC由NS-VCI唯一标识，NSVCI在同一NSE下编号，NS-VCI在SGSN中是唯一的NS将NS-VC分为不同的组，组的标识为NSEI。同一组中的NS-VC实现负荷分担，同组的NS-VC的局向是相同的，即SGSN中的一组NS-VC（NSEI相同）的所有NS-VC都和一个BSS相连，也只和该BSS相连NSENSE是NS层的管理实体，具有端对端的含义一个NSE可以管理归属在此NSE下的多条NS-VC的闭塞/解闭塞、复位等Gb接口示意图BC1(TS1~TS3)BC2(TS1~TS3)E1线TS0~TS31SGSNE1线TS0~TS31BSSNSVCI=10DLCI=259NSVCI=20DLCI=16NSVCI=20DLCI=16NSVCI=10DLCI=259NSVC集NSEI=1NSVC集NSEI=1TS3TS2TS1TS3TS2TS1……NS层负荷分担的实现NSVCchannel=10DLCI=259NSVCchannel=20DLCI=16NS层ms#1ms#2cellSGSNBSSBSSGP层BVC1BVC2BVC1BVC2NSE1NSE1NSE2NSE2NSE3NSE3同一小区的两个用户BSSGP层的主要功能在下行方向，SGSN侧的BSSGP向BSS侧提供RLC/MAC所需的无线相关信息在上行方向，BSS侧的BSSGP向网络侧传送由RLC/MAC提供的无线相关信息为SGSN与BSS间提供节点的管理控制功能提供上下行数据的传送功能提供信令消息的传送功能在下行方向，为上层数据提供流量控制功能提供BVC状态的管理功能提供MS状态的管理功能BSSGP层的主要参数BVCIBVC（BSSGPVirtualConnection）是BSSGP实体间的通信通道，在BSSGP对等层间有PTPBVC、SIGPVC和PTMBVCPTPBVC主要完成用户数据的传送SIGBVC完成信令消息的传送，例如PAGING消息。每个NSE对应分配一个SIGBVC由PCU为每个小区分配创建一个BVC功能实体，并分配一个BVCI；通过流程将BVCI传递到SGSN，由此SGSN可以创建小区列表BSSGP层的实现Gb

SIGBVCBVC11BVC12BVC13BVC14BVC15BVC11BVC12BVC13BVC14cell1cell2cell3cell4PTPBVCPCUSGSNPTPBVC和SIGBVC的区别NSENSENSVC1NSVC2SIGBVCPTPBVC数据流信令流信令用户数据小区1小区2小区1小区2GSMnetworkUserTransportConnectionsandIdentitiesUERNCSGSNGGSNNSAPIRAB-IDRB-IDDTCHRAB-IDRB-IDRAB-IDTEIDTEIDTEIDNSAPINSAPIIubearer/GTP-UTunnelRadioBearer(RB)RadioAccessBearer(RAB)PDPContextGTP-UTunnelTEIDUDPPORTIPSGSNUDPPORTIPRNCUDPPORTVPI/VCIVPI/VCIAAL5ATMPVCUDPPORTIPNetworkGnorGpInterfaceIPGGSNIPSGSNIMSIIMSIMMContextPDPAddrPDP&ApplicationIMSIMMContextInternetISPVLANAPNMSBSCSGSNGGSNNSAPIPDTCHBVCITEIDNSAPINSAPIIubearer/GTP-UTunnelRadioBearer(RB)PDPContextPDPContextGTP-UTunnelGTP-UTunnelTEIDUDPPORTFRFRPhysicalE1/T1UDPPORTIPNetworkGnorGpInterfaceIPNetworkGnorGpInterfaceIPGGSNIPSGSNIMSIIMSIMMContextPDPAddrPDP&ApplicationIMSIMMContextPDPAddrPDP&ApplicationIMSIMMContextInternetISPVLANInternetInternetISPVLANAPN

NSNSGbInterfaceLLC-connectionTLLITLLIBVCIRLC-connectionPS控制面协议栈39系统信息广播管理寻呼/通知RRC连接管理（建立、重建、维护和释放）无线承载管理（建立、重配置和释放），以便为非接入层（NAS）提供服务RRC连接移动性管理功能初始小区选择高层PDU路由请求的QoS控制并映射到接入层中不同的资源无线资源管理和控制RRC功能（1）40RB，传输信道，物理信道的管理和控制开环功控SRNSrelocation支持UE测量控制和测量报告加密控制，完整性保护CBS相关功能（BMC配置，CBS无线资源分配请求，CBS非连续接收支持等）RRC功能（2）41

分段、组装和填充用户数据传输使用不同的传输模式进行差错纠正顺序传递高层PDU、复制检查流量控制序列号检查（UM）协议错误检测和恢复加密挂起/恢复功能RLC功能42逻辑信道到传输信道的映射根据瞬时数据速率选择传输格式UE内不同数据流的优先级处理动态调度UE之间优先级处理公共传输信道上标示不同UE在公共传输信道上，复用/分解高层PDU进入/从传输块集,该传输块集来自/发送到物理层在专用传输信道上，复用/分解高层PDU进入/从传输块集,该传输块集来自/发送到物理层业务量测量动态传输信道类型切换加密MAC功能43传输信道复用和码组合信道解复用码组合传输信道到物理信道的映射宏分集合并/分发和软切换执行传输信道错误检测，并向高层指示FEC编解码和交织/去交织速率匹配功率加权和物理信道合并闭环功率控制开环功控Uu接口L1功能（1）44调制/解调和扩频/解扩频率和时间(chip,bit,slot,frame)同步测量并向高层指示压缩模式支持收发分集其他基带处理功能Uu接口L1功能（2）Page45PS用户面协议栈L1RLCPDCPMACE.g.,IP,PPPApplicationL1RLCPDCPMACATMUDP/IPGTP-U-AAL5RelayL1UDP/IPL2GTP-UE.g.,I