通用分组无线服务GPRS概要

1、General Packet Radio Service(通用分组无线业务，GPRS）,中国移动通信集团公司技术部,内容,GPRS的特点 GPRS逻辑结构 GPRS新增网元功能 GPRS终端类型 GPRS网络原理简介 GPRS无线原理简介,无线/网络资源利用率高，适合于支持间歇/突发性数据传输，计费方式灵活，价格合理 速率较高：1-8个时隙，CS1-CS4，可达9.05kbit/s 171.2kbit/s 分组交换平台为多种业务提供承载： 现有GSM数据业务：SMS、WAP 外部数据网业务：GTP隧道传输机制为各种外部数据网业务提供透明承载：Internet/Intranet/X.25 作为I

2、SP开发新业务，尤其是移动网特定业务,GPRS 的特点,上下行链路可不对称，数据速率可变 在不进行数据传输时可将数据业务挂起，不占用无线/网络资源，再进行数据传输时能较快恢复，无需重新发起业务 一个MS可同时进行多个数据会话 根据网络和MS的工作模式，用户可以分别交替/同时进行话音和分组数据业务 可以逐步向3G、全IP网演进,GPRS 的特点,GPRS逻辑结构,BTS软件升级 BSC增加PCU 及软件升级,MS为具有 GPRS能力 的A/B/C类MS,与原GSM共用,软件升级,新增网元,软件升级,GPRS网络组成,新增网元功能介绍,SGSN（Serving GPRS Support Node）

3、 GGSN（Gateway GPRS Support Node） DNS（Domain Name Server） CG（Charging Gateway）,SGSN 功能,认证、鉴权 通过GPRS隧道协议与GSN通信 加密和压缩 移动性管理 会话管理 与HLR、MSC/VLR交互 计费信息和统计信息收集 提供网管接口,GGSN功能,与外部网接口的关口 从外部网看，类似一个路由器 使用GTP（GPRS Tunneling Protocol）协议封装数据和转发到SGSN 将移动台发起的数据路由到正确的目的地 过滤用户数据 为数据网收集计费和统计数据,DNS 功能,在GPRS骨干网中将逻辑名映射为I

4、P地址 将接入点名（APN） 映射为GGSN的 IP地址 每一个SGSN需要与DNS服务器协商完成解析,DNS 功能,SGSN仅需与本地的DNS服务器协商 不同运营者的DNS服务器互相交换信息或通过根DNS服务器交换信息,CG功能,收集计费话单（S-CDR、M-CDR、S-SMT-CDR、S-SMO-CDR、G-CDR） 话单合并 话单预处理 对某些不必要的字段进行过滤 添加一些其它运营者要求的选项,HLR新增的功能,GPRS 签约数据的存储 IMSI为主要的用户索引 每一个移动用户可能有一个或多个PDP上下文（PDP Context） 每一PDP上下文包含： PDP 类型(如 IP, X.2

5、5，PPP) PDP 地址(如128.200.192.64, *.*.*.*) Subscribed QoS profile APN VPLMN address allowed,.,GPRS 终端类型,Class A 可以同时附着于GPRS和GSM业务 可以同时使用GPRS数据传送和GSM话音业务 Class B 可以同时附着于GPRS和GSM业务 可以使用GPRS数据业务或GSM话音业务但不能同时使用这两种业务,GPRS 终端类型,Class C 任何时候仅能附着其中的一种业务：GPRS或GSM 任何时候只能使用其中的一种业务：GPRS或GSM,GPRS网络原理简介,GPRS传输协议平面,基

6、站子系统GPRS协议(BSSGP),允许多个用户共享物理资源和实现负荷分担（与A接口不同）； GPRS信令和数据占用同样的物理资源； 用户接入速率可以在一个范围内变动，有下行流量控制机制；,基站子系统GPRS协议(BSSGP),BSSGP 的主要功能： 上行和下行数据传送 信令: 寻呼 无线状态 暂停和恢复 清除 流量控制 跟踪,信令协议平台,基于SS7的接口的信令平台,Gs接口的信令协议平台,GPRS 移动性管理 (GMM),使SGSN保持对移动台位置信息的了解 附着和去着 安全性管理 鉴权 P-TMSI 分配 PTMSI 签名检查 触发寻呼 路由区 (RA): 由多个小区组成 一个位置区由

7、一个或多个路由区组成,移动性管理的状态,READY: 需要作小区更新；数据传输可直接进行,IDLE: 网络不知MS的存在,STANDBY: 仅需作路由区更新,GPRS 附着过程,MS,SGSN,HLR,Attach Accept (P-TMSI etc.),Attach Request (IMSI or old P-TMSI, etc. ),Authentication,Subscription data (QoS Profile etc.),Update Location,Identity Request,GPRS附着后,SGSN跟踪移动台的位置信息 移动台与SGSN之间可安全地通信 开始收

8、集计费信息 SGSN存有移动台的签约数据 HLR知道当前服务移动台的SGSN的号码,鉴权,分离（1）MS发起,分离（2）：SGSN/HLR发起,路由区更新（Routing Area Update）,SGSN,SGSN,GGSN,BSS,BSS,BSS,MS,MS,MS,路由区更新,SGSN间路由区更新（Inter-SGSN Routing Area Update）,MS,New SGSN,HLR,RA Update Accept,RA Update,Old SGSN,Update PDP Context,Forward Packets,SGSN Context,GGSN,Update Loca

9、tion,PDP上下文基本概念,PDP上下文 存在于HLR中的一组用户业务属性，主要包括 PDP类型、地址(动态/静态)、状态 APN NSAPI QoS文件 SGSN/GGSN地址 无线优先权 等等。 激活/去活两种状态,PDP上下文的激活：MS发起,PDP上下文的激活：网络发起,PDP上下文的修改,PDP上下文去激活：MS发起,PDP上下文去激活：SGSN发起,PDP上下文去激活：GGSN发起,接入Internet,透明接入： GGSN不参与外部网的认证 非透明接入： MS分配使用ISP/Intranet所拥有的地址段中的地址，由GGSN代替MS进行认证,透明接入,非透明接入,数据传输,M

10、obile to corporate server,Local,area,network,Server,Router,SGSN,GGSN,BG,BSC,BTS,Intra-PLMN,backbone,network,(IP based),SGSN,GGSN,BG,BSC,BTS,Intra-PLMN,backbone,network,(IP based),Packet,network,Inter-PLMN,backbone,network,Packet,network,Data,network,(Internet),Corporate,HPLMN,VPLMN,两运营商间的漫游,BTS,BSC,

11、SGSN,GGSN,FW,BTS,BSC,SGSN,BG,BG,Root DNS,DNS,DNS,GGSN,Home Operator,Visited Operator,FW,Border Gateway connects autonomous IP networks together,Domain Name System used by SGSN to find the correct GGSN,SMS:MT,SMS:MO,GPRS无线原理简介,GPRS的逻辑信道,上述信道统称PDCH，亦即用于GPRS的某个时隙,GPRS的逻辑信道,PCCCH、PDTCH和PACCH可以在同一个PDCH 上

12、以偷帧模式操作。处于分组空闲模式的移动台将认为收到的此类无线块 中任何RLC/MAC控制消息属于PCCCH上的信息。处于分组传送模式的移动台将认为收到的此类无线块中的任何RLC/MAC控制消息属于PACCH上的信息。 另外，GPRS终端仍然使用原有GSM的BCCH、SCH、 FCCH,逻辑信道与物理信道的映射,在GPRS业务量不大的情况下，允许GPRS与电路业务共用BCCH，CCCH。可采用以下3种方式进行信道组合： 方式1：PBCCHPCCCHPDTCHPACCHPTCCH； 方式2：PCCCHPDTCHPACCHPTCCH； 方式3：PDTCHPACCHPTCCH。 与电路业务共用PBCC

13、H、PCCCH可采用方式3，若仅共用PBCCH可采用方式2，随着业务量的增大可采用方式1或方式1方式3等。,信道编码,信道编码,除了分组信道请求消息外，控制消息均采用CS-1编码格式； 分组信道请求消息为11比特或8比特； 数据可采用CS-1、CS-2、CS-3、CS-4格式编码。,无线信道分配,BSS可提供无线资源的动态分配，根据需要分配电路和分组业务的无线资源。 小区内的无线资源可设置为专用电路交换信道、专用PDCH以及可在两者间切换的信道资源； 根据业务状况，系统一般根据负荷监视和PDCH的业务需求在TCH 与PDCH之间调整切换 BSS支持一次TBF连接或RR连接建立过程中的PDTCH

14、和TCH之间的转换。,媒体接入控制,相对独立的上、下行链路资源分配方式 上行需要争抢判决程序来控制MS的接入与共享， 下行作为网络与多个MS间的通信不需争抢判决 BSS应保证一个上行和下行信道能同时被多个MS复用； 在数据传输过程中，可动态调整MS使用的信道数。,媒体接入控制,媒体接入模式 动态方式：MS根据上行链路状态标志(USF)来确定指配PDCH上使用的上行资源（同一时隙的下一个上行无线块），上行链路状态标志包含在在信道指配消息中。 固定方式：采用固定比特映射确定每帧中指配的PDCH和无线块 扩展动态：根据USF来确定指配PDCH以及更高序号的PDCH上对应的无线块,媒体接入控制,一阶段接入 网络在接收到分组信道接入请求（Packet Channel Request）后以分组立即指配消息（ Packet Immediate