GPRSEDGE网络规划优化第1章 GPRS基本原理（胶片）

1、GPRS/EDGE网络规划优化 第1章 GPRS 基本原理,无线网络规划部工程项目部 技术支持组,GPRS技术演进和发展 GPRS网络体系结构 GPRS接口协议 GPRS业务内容和质量 GPRS 编号规划 GPRS管理控制功能 帧中继基础知识 GPRS分组数据传输示例,目录,GSM-GPRS-EDGE-WCDMA的协议演进,GPRS技术演进和发展,GSM,GPRS or HSCSD,EGPRS Or ECSD,WCDMA,1991,1993,1997,1999,GPRS技术特点 与GSM共享资源：GPRS采用与GSM相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的TDMA帧结构

2、 资源利用率高 传输速率高 永远在线 接入时间短 GPRS技术局限 实际传输速度比理论低得多 终端不支持无线终止功能 调制方式不是最优,GPRS技术演进和发展,GPRS演进技术- EDGE特点,增强数据速率的GSM演进方案EDGE (Enhanced Data Rates For GSM Evolution) EDGE包括EGPRS和ECSD(CSD是基于GSM语音通道的电路交换系统。) EGPRS (Enhanced GPRS)是对GPRS的增强 在RF层增加了8PSK调制方式，提高了单信道的速率，单时隙最大速率为57.2Kbit/S; 采用新的MCS-19编码方式; 对链路层RLC/MAC

3、协议进行修改，完善了链路质量控制算法; ECSD (Enhanced CSD)是对HSCSD的增强,GPRS技术演进和发展 GPRS网络体系结构 GPRS接口协议 GPRS业务内容和质量 GPRS 编号规划 GPRS管理控制功能 帧中继基础知识 GPRS分组数据传输示例,目录,GPRS网络体系结构,GSM+GPRS 系统结构,GPRS网络体系结构,GPRS 逻辑体系结构,GPRS网络体系结构,GPRS MS分类 GPRS移动台（MS），包括TE（Terminal Equipment，终端设备） 和MT（Mobile Terminal，移动终端）,MS类型： A类：可同时连接到GSM和GPRS系

4、统，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。 C类：不能同时附着在GPRS网络和GSM网络上，只能通过手工操作切 换业务。,GPRS网络体系结构,GPRS BSS的实现形式-华为GPRS采用C种方式,CCU=Channel Codec Unit PCU= Packet Control Unit,GPRS网络体系结构,BTS的分组处理功能,射频处理功能 无线接口物理层功能 信道编解码及其调整 分组逻辑信道映射 时间提前量自适应调整 上行链路测量 下行功率控制执行,G

5、-Abis接口处理功能 RLC/MAC控制块和数据块的传输 与PCU的TDMA块同步机制 上行测量报告 传输校验 其它带内信令功能,GPRS网络体系结构,BSC的分组处理功能-采用独立PCU的情形,分组无线资源管理功能 分组信道配置 小区未配置PBCCH时的TBF建立规程 电路寻呼协调 G-Abis接口处理功能 G-Abis接口物理层交换 Pb接口处理功能 与PCU的相应功能类同,GPRS网络体系结构,独立PCU的功能,分组无线资源管理功能(RLC/MAC协议功能) GPRS BSS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

6、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GPRS BTS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),GPRS网络体系结构,SGSN功能,网络接入控制（MS侧）： 鉴权 计费信息收集 IMEI检查 逻辑链路管理 SGSN-MS之间逻辑链路的管理 支持确认/不确认传输 路径管理 SGSN-BSS之间数据传输路径管理 移动性管理和会话管理,路由和隧道传输 压缩与解压 加密与解密 用户数据的存储转发 路由选择：围绕PDP上下文来进行 地址翻译和映射：包括DNS、由APN推导出GG

7、SN地址等 封装与隧道传输,GPRS网络体系结构,GGSN功能,网络接入控制（外部PDN侧） 消息过滤 计费信息收集 移动性管理和会话管理 路由选择与转发 存储转发 路由选择 地址翻译和映射 封装和隧道传输 动态分配IP地址,GPRS网络体系结构,CG功能,实时采集GPRS话单 临时存储和缓冲GPRS话单 GPRS话单预处理 向计费中心传送GPRS话单,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 (IP 安全协议)和防火墙 路由协议：推荐使用BGP(边界网关协议) 计费协议：运营商协商确定， 也许需要BG收集计费信息 一般基于路由器 可与GGSN合设,BG功能,GPRS网

8、络体系结构,GPRS骨干网络,GPRS骨干网,GPRS网络体系结构,HLR/AUC功能,保存和更新GPRS用户签约数据 用户鉴权 提供移动性管理和路由选择所需的位置/路由信息及相关处理，如 保存和更新用户服务SGSN号码和地址 GPRS用户位置删除指示 MS是否可及标志 用户跟踪(可选),GPRS网络体系结构,MSC/VLR功能,安装了Gs接口时，MSC/VLR可以支持: SGSN与MSC/VLR的关联的建立和维护 GPRS的联合移动性管理规程 联合IMSI/GPRS附着/分离 联合位置区/路由区更新 电路寻呼协调功能 从而较大地提高无线资源利用率,EGPRS网络体系结构,GGSN,CG,SG

9、SN,DNS,GPRS Core Network,PSTN Network,Billing Center,HLR/Auc/EIR,SMS-GMSC/IWMSC,EDGE BTS,TE,MT,MS,EDGE BSC,MSC/VLR,PDN,EDGE PCU,SS7 Network,EDGE BSS在GSM/GRPS网络中的位置,GPRS Backbone,A,Pb,Gb,Um,Gi,GPRS技术演进和发展 GPRS网络体系结构 GPRS接口协议 GPRS业务内容和质量 GPRS编号规划 GPRS管理控制功能 帧中继基础知识 GPRS分组数据传输示例,目录,GPRS接口协议,GPRS 主要网络接口

10、,Gn,BSS,MSC,SMS- GMSC,A,Um,TE,MT,MS,HLR,GPRS接口协议,GPRS数据传输协议平台,GPRS接口协议,GPRS MS-SGSN-GGSN信令协议平台,GPRS接口协议,Um接口,物理层： 物理层分为物理RF层和物理链路层两个子层,物理RF层执行物理波形的调制和解调功能,物理链路层提供无线编解码、信道复用与映射、无线链路控制和无线测量。 无线链路控制(RLC)/介质访问控制(MAC) RLC层可支持MS与BSS之间的有确认和无确认两种模式的传输，可提供 一条独立于无线解决方案的可靠链路。 MAC层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

11、道能被不同的移动台共享。MAC还将LLC帧映射到GSM物理信道中去。,GPRS接口协议,Um接口-逻辑链路控制层（LLC）,GPRS接口协议,Um接口-子网相关融合协议(SNDCP),Um接口-GMM/SM：层三信令协议,GPRS接口协议,Gb接口,L1bis：物理传输层，基于E1或T1 NS：基于帧中继，用于传送上层的BSSGP PDU BSSGP：BSSGP的主要功能是提供与无线相关的数据、QoS和选路信息，以满足在BSS和SGSN之间传输用户数据时的需要 在传输平台上，该协议用于在BSS与SGSN之间提供一条无连接的链路进行无确认的数据传送 信令平台上用来传送与无线相关的QoS、路由等信

12、息，处理寻呼请求，对数据传输实现流量控制,GPRS接口协议,Gn/Gp接口,L1/L2：底层传输网络相关的协议，底层传输网络可以是ATM、以太网、DDN、ISDN、帧中继等； IP：用于骨干网内的路由选择。 UDP/TCP：UDP提供差错保护，用于承载不要求可靠传输的PDU；TCP提供流量控制以及丢失和差错保护，用于承载要求可靠传输的PDU。用户数据的传输可以采用UDP也可采用TCP，信令传输采用UDP。 GTP协议：用于GPRS骨干网GSN之间的数据和信令的隧道传输,GPRS接口协议,Gn/Gp接口,GTP信息格式,GPRS接口协议,Gi接口,对应不同的外部PDN， Gi 接口也有所不同 最

13、常见的外部网是IP网络（LAN、Intranet或Internet），其它的外部网如X.25分组交换网 基本上应具有安全功能、与外部PDN的相关网络协议相适配的功能 对应于外部IP网络的 Gi 接口视为一个 TCP(UDP)/IP协议栈,GPRS接口协议,Gi接口,对应不同的外部PDN， Gi 接口也有所不同 最常见的外部网是IP网络（LAN、Intranet或Internet），其它的外部网如X.25分组交换网 基本上应具有安全功能、与外部PDN的相关网络协议相适配的功能 对应于外部IP网络的 Gi 接口视为一个 TCP(UDP)/IP协议栈,GPRS接口协议,基于MAP+的七号信令接口,G

14、r接口,SGSNHLR 鉴权,移动性管理所必须 Gd接口,SGSNSMS-MSC 通过GPRS传送SMS，可选 Gf接口：SGSNEIR IMEI检查，可选 Gc接口：GGSNHLR 网络发起PDP上下文激活，可选,GPRS接口协议,基于BSSMAP+的七号信令接口,Gs接口为可选接口，采用BSSAP+协议实现联合的移动性管理、寻呼等功能，提高无线资源有效利用率。,GPRS接口协议,Gs 接口与网络工作模式,模式I：SGSN与MSC/VLR通过 Gs 接口配合进行寻呼，CS的寻呼与PS寻呼在同一寻呼信道下发，MS只需监视一个寻呼信道。如果给MS分配了分组数据信道，则对该MS的寻呼就在该分组数据

15、信道上下发。 模式II：小区中未配置分组寻呼信道，CS寻呼和GPRS寻呼都使用CCCH寻呼信道。MS只需监视CCCH寻呼信道。 模式III：CS寻呼在CCCH寻呼信道上发送，而GPRS寻呼在分组寻呼信道（如果配置了的话）或CCCH寻呼信道上发送。MS需要监视CCCH寻呼信道和分组寻呼信道这两个信道。,GPRS技术演进和发展 GPRS网络体系结构 GPRS接口协议 GPRS业务内容和质量 GPRS 编号规划 GPRS管理控制功能 帧中继基础知识 GPRS分组数据传输示例,目录,GPRS业务内容和质量,GPRS业务内容,承载业务 点对点业务(PTP)：PTP-CLNS（点对点无连接业务）和PTP-

16、CONS（点对点面向连接业务） 点对多点业务(PTM): 点对多点广播(PTM-M)、点对多点群呼(PTM-G）、 IP多点广播(IP-M) 补充业务 CFU（无条件呼叫转移）和CFNR（MS不可及呼叫前转） 闭合用户群(CUG) 送付费通知(AoCI)和付费清单(AoCC）,GPRS业务内容和质量,GPRS业务的具体应用,信息业务:如股票价格、体育新闻、天气预报、航班信息、新闻标题、娱乐、交通信息等等。 交谈; GPRS将允许移动用户完全参与到现有的因特网聊天组中 网页浏览/文件传送 企业E-mail/因特网E-mail 交通工具定位 静态图像;例如照片、图片、明信片、贺卡和演讲稿等静态图像

17、能在移动网络上发送和接收。 远程局域网接入,GPRS业务内容和质量,GPRS与电路交换业务的关系,与GSM点对点业务短信的业务关系 如果MS附着在GPRS网络上而未附着在CS电路域上，则短信由GPRS信道提供； 如果MS同时附着在GPRS和CS业务上，则短信在GPRS和电路交换信道上都可以提供，具体由网络运营商设置. SGSN与MSC之间的关系 联合的GPRS/IMSI附着以及分离功能 联合的路由区/位置区更新功能 经过GPRS实现的电路交换功能,GPRS业务内容和质量,GPRS的业务质量,QoS（Quality of Serice）也即网络服务质量。QoS由如下以下几个属性定义： 优先等级

18、Service precedence (priority) 可靠性等级 Reliability 延时等级 delay 峰值吞吐量等级 Peak Throughput 平均吞吐量等级 Average Throughput,GPRS业务内容和质量,优先等级 Service precedence (priority),指在异常的情况下，保持业务的相对优先级别。在资源出现缺乏或者网络拥塞情况下，确定那些数据包将被丢弃。GPRS定义了3个优先等级，分别为: High precedence, Normal precedence, Low High precedence。,GPRS业务内容和质量,Relia

19、bility 可靠性等级,QoS上下文中的可靠性参数表示用户应用所要求的传输特性，它定义了SDU（业务数据）的丢失概率、重传概率、非顺序到达概率和出错概率来定义。如果用户应用基于X.25协议，则需要高可靠性等级；如果使用低可靠性等级则会导致出错。可靠性等级在ETSI0260协议中分为3类,在协议3GPP TS 24.008中，把可靠性等级分为5类，编码方式如下：,GPRS业务内容和质量,Reliability 可靠性等级,GPRS业务内容和质量,Delay 延时等级,GPRS在承载数据时，不是采用“存储转发”的方式，因此，分组数据的延迟主要受限于网络传输技术特点。QoS中所定义的延时是指端到端

20、数据经过GPRS网络时，遭受的最大平均延迟和95的数据包所遭受的最大延时。GPRS定义了4个时延等级（1-4），等级1-3表示能够提供可靠性能，等级4指的是能够提供最小性能保证，网络至少要支持延时级别4（Best Effort）。目前大部分厂商都只支持延时级别4。协议3GPP TS 24.008 编码及含义如下：,GPRS业务内容和质量,Delay 延时等级,GPRS业务内容和质量,峰值吞吐量等级 Peak Throughput,峰值吞吐量规定了各个PDP上下文在网络中所能达到的最大数据传送速率，峰值吞吐量共分为9 级,协议3GPPTS 24.008 编码及含义,平均吞吐量等级 Average

21、 Throughput,平均吞吐量等级规定量在激活PDP上下文的剩余时间里期望数据通过GPRS网络能够达到的平均数据传输数率。网络可能会为了计费方便，即使还有能力提供更大的吞吐量。也会将用户的平均吞吐量限定到某个级别. 平均吞吐量等级共分为19个等级，平均吞吐量是指在R和Gi参考点测量到的每小时通过的字节数，测量时间包括没有数据传输的空闲时间。最有效值是根据移动台需求和网络可用资源情况，为用户提供可协商的吞吐量等级。协议3GPP TS 24.008 编码及含义如下：,GPRS业务内容和质量,GPRS业务内容和质量,GPRS的业务质量,平均吞吐量等级 Average Throughput,GPR

22、S技术演进和发展 GPRS网络体系结构 GPRS接口协议 GPRS业务内容和质量 GPRS 编号规划 GPRS管理控制功能 帧中继基础知识 GPRS分组数据传输示例,目录,GPRS编号规划,GPRS编号规划,GPRS地址/编号示意图,GPRS编号规划,GPRS编号规划,IMSI P-TMSI NSAPI/TLLI PDP地址和类型 TID（隧道标识符） RAI（路由区识别） GSN地址和编号 APN（接入点名）,GPRS编号规划,IMSI,与原GSM用户一样，所有GPRS用户（匿名接入用户除外）都应有一个IMSI。 注：匿名接入是指，对于某些特定的主机，移动用户可以不经IMSI或IMEI鉴权和

23、加密而进行匿名接入，这时，匿名接入所发生的资费应由被叫支付。运营者可根据业务需求来决定是否支持匿名接入，目前我国的GSM网中尚未引入被叫付费业务。,GPRS编号规划,NSAPI/TLLI,网络层业务接入点标识/临时逻辑链路标识（NSAPI/TLLI）配对用于网络层的路由选择。 NSAPI指分组数据协议应用层接入SNDCP（子网相关汇聚协议）层的地址,对于X.25和IP各有自己的NSAPI。SNDCP-LLC层结构示意图如下：,GPRS编号规划,临时逻辑链路标志（TLLI） TLLI用于一个路由区内唯一地标识MS和SGSN间的一条逻辑链路。在一个路由区内，TLLI和IMSI一一对应。 由SGSN

24、直接或者在P-TMSI基础上生成。如果网络分配了一个新的P-TMSI，那么TLLI也随着更新。TLLI包括32个比特位，0比特为最低比特。 TLLI有四种生成方式：本地（(Local TLLI)）、异地(Foreign TLLI)、随机(Random TLLI) 和辅助方式(Auxiliary TLLI) 。MS和SGSN能通过TLLI的机构来推断出该TLLI属于哪种方式。,GPRS编号规划,PDP地址和类型,PDP地址即分组协议的地址。MS由IMSI标识，为完成分组数据功能，还应具有PDP地址，PDP地址可为：IP地址（IPV4地址或IPV6地址）、x.121地址（对于X.25业务） 上述地

25、址可以固定分配，也可以动态临时分配。固定分配时，MS必须先签约，由网络分配相应的固定地址，同时写入该用户的SIM卡和用户数据库，PDP地址类型也必须在签约时说明，否则系统对不签约的PDP地址予以拒绝。,GPRS编号规划,TID（隧道标识符）,隧道标识，由IMSI和NSAPI组成，用于在GSN之间（SGSN和GGSN之间，或新SGSN和原SGSN之间）唯一地标识一个PDP上下文，TID=IMSI+NSAPI。,P-TMSI,附着在GPRS上的用户由SGSN分配一个用于分组呼叫的P-TMSI。 SGSN必须把P-TMSI与IMSI联系起来，一个移动台可以看成是分配了2个身份。,GPRS编号规划,R

26、AI（路由区识别）,RAIMCC（3位数字）MNC（2位数字）LAC（最大16bit）RAC（路由区码，最大16bit） CGI=LAI+RAC+CI （如果该小区支持GPRS，CGI中将包含RAC，否则将不包含）,GPRS编号规划,GSN地址和编号,GSN地址：为与GPRS骨干网上的其他GSN通信，每个SGSN、GGSN都有一个IP地址（IP v4/IP v6），这些IP地址是GPRS网的内部地址，每个地址可以有一个或几个相应的域名。 GGSN地址结构：地址类型（2bit）地址长度（6bit） 地址（最大16字节） GSN编号：为与HLR、EIR等通信，每个SGSN还有一个SGSN SS7编号。若GGSN选择了通过Gc接口与HLR相连，则它也应有一个GGSN SS7编号。,GPRS编号规划,APN（接入点名）,APN网络标识定义了GGSN所连接的外部网络，是APN的必选项 APN运营商标识定义了GGSN位于的GPRS骨干网，是APN的可选项 包含了网络标识和运营商标识的APN对应一个GGSN的域名,.mnc.mcc.gprs,APN网络标识,APN运营商标识,GPRS技术演进和发展 GPRS网络体系结构 GPRS接口协议 GPRS业务内容和质量 GPRS 编号规划 GPRS管理控制功能 帧中继基础知识 GPR