GPRS 移动通信系统.ppt

1、通用分组无线业务GPRS,概述 GPRS的业务 GPRS的网络结构及其功能描述 GPRS的移动性管理和会话管理 GPRS的空中接口,GPRS概述,GSM 低速：9.6kbit/s或14.4kbit/s 只能为每个用户分配一个信道 高速电路数据（HSCSD） 提供与有线网64kbit/s相比的高速数据 不适于突发性强的数据传输 GPRS 按需动态占用资源：只在有数据传输时才分配无线资源 频谱利用率较高 数据传输速率最高可达到171.2kbit/s 适合各种突发性强的数据传输 按传输的数据量和计时两者结合的计费方式,GPRS的业务,GPRS网络业务,GPRS的业务质量,用 户 终 端 业 务,GP

2、RS网络业务,点对点业务 GPRS网络在业务请求者和业务接收者之间提供的分组传送业务 点对多点业务 可根据某业务请求者请求，把信息传送给多个或一组用户 PTM业务请求者定义用户组成员 国际移动组识别（IMGI）识别组成员 业务请求者可定义所传信息的地理区域，地理区域可以是一个或几个，即所有成员可能分布在不同的地理区域内,主要为移动用户,用户终端业务,基于PTP的用户终端业务 信息点播业务-Internet浏览业务（WWW）；各种类型的信息查询业务，如娱乐类（影视、餐馆等）、商业类（股票等）、交通类（路况、时刻表等）、新闻类、天气预报等 E-mail业务 会话业务-在两个用户的实时终端到实时终端

3、之间提供双向信息交换 远程操作业务-如：电子银行、电子商务、远程监控定位业务等。 基于PTM的用户终端业务 点对多点应用业务 点对多点单向广播业务-例如：新闻广播、天气预报、本地广告、旅游信息等。 集团内部点对多点双向数据量事务处理业务,五种可协商的QoS的基本属性（图 6-52） QoS组合 每一种属性都有多个级别的值可供选用 不同级别属性值的组合构成了对要求不同的QoS的各种应用的支持 QoS定义文件（Profile） 与每一个包数据协议PDP（Packet Data Protocol）关联相联系 被当作一个单一的参数，具有多个数据传递属性 Profile协商过程中QoS属性的定义 移动台

4、可为每一个QoS属性申请一个值， 包括存储在HLR中用户开户的缺省值 网络也为每一个属性协商一个等级， 能够与有效的GPRS资源相一致，以便 提供适当的资源支持已经协商的 QoS定义文件,GPRS的业务质量QoS,图 653 业务等级的分类,GPRS的网络结构及其功能描述,GPRS网络是在GSM网基础上发展的移动数据分组网 GPRS的基本功能 在移动终端和标准数据通信网的路由器之间传递分组业务 GPRS的网络结构 GPRS协议栈 GPRS信令平面,新增功能（相对于GSM） SGSN及其对外接口 GGSN及其对外接口 其它功能实体和网络接口,GPRS网络结构及其接口,GPRS新增功能,SGSNG

5、PRS业务 支持节点 GGSNGPRS网关 支持节点 PTM SC点对多点 业务中心等 基站软件更新 新的GPRS移动台 新的移动性管理（MM） 程序 原有GSM网络子系统的软件更新和新的MAP(mobile application part)信令及GPRS信令,图654 GPRS网络结构及其接口,SGSN及其对外接口,在一个归属PLMN内，可以有多个SGSN : SGSN功能 类似GSM中的MSC/VLR 对移动台进行鉴权、 移动性管理和路由选择 建立移动台GGSN的 传输通道 接收基站子系统 透明传来的数据 进行协议转换后经过 GPRS的IP骨干网传给 GGSN（或SGSN） 或反向进行

6、计费和业务统计 SGSN的对外接口,图655 SGSN及对外部的接口,SGSN的对外接口,GGSN及其对外接口,GGSN功能 GPRS网对外部数据网络的网关或路由器，提供GPRS和外部分组数据网的互联。 接收移动台发送的数据，选择到相应的外部网络 或接收外部网络的数据，根据其地址选择GPRS网内的传输通道，传输给相应的SGSN。 地址分配和计费等 GGSN的对外接口,其它功能实体和网络接口,为了支持分组数据的新协议必须升级软件，增加新的协议功能 以Um接口为例 逻辑信道增加了分组数据信道（PDCH） 采用4种新的信道编码方式 CS-1（9.05kbit/s）、CS-2（13.4kbit/s）、

7、 CS-3（15.6kbit/s）、CS-4（21.4kbit/s）。 支持多时隙的传输方式（最多可达8个时隙） GPRS骨干网（IP Backbone） 将（S/G）GSNs等互联起来的IP专用网或分组数据网，也可做为专用线路。 PLMN内部骨干网 专用IP网（只用于GPRS数据和GPRS信令）。 通过Gp接口，采用边缘网关（BG）和多个PLMN互连骨干网连接起来。 多个PLMN骨干网通过漫游协议进行选择，该协议包括BG安全功能。 多个PLMN骨干网互连可以通过分组数据网，也可以用一条专用线路。 GPRS的移动台分类 A类GPRS手机、B类GPRS手机和C类GPRS手机,GPRS的移动台,G

8、PRS协议栈,RLC/MAC &. LLC SNDCP Gn接口 &. Gb接口的协议层,图 656 GPRS 协议栈,在空中接口协议栈中，应用层数据需通过网络层到物理层的各层进行相应的数据变换处理，变换成比特流在物理信道上传输。各层的数据变换简述如下 网络层(如IP/X.25)将网络层分组数据(NPDU)传送到SNDCP层； SNDCP层将NPDU处理成段送至LLC层； LLC层将上层的段作为信息数据，加上帧头(FH)和帧校验序列(FCS)形成帧，再送至下层； RLC/MAC层将帧分段，加上块头(BH)和块校验序列(BCS)形成RLC块，再送至物理层； 物理层有两个子层：PLL(物理链路子层

9、)和RFL(物理射频子层)。PLL对RLC块进行信道编码形成无线块(Radio Block)，映射成突发(Burst)，加在物理信道(时隙)上，再由RFL调制到射频载波上发送。,RLC/MAC &. LLC,RLC/MAC &. LLC,图657 LLC PDU 到RLC数据块的分解,SNDCP,将若干分组数据协议合路 压缩和解压缩用户数据或协议控制信息，以提高信道的利用率 将网络协议单元（N-PDU）分解成逻辑链路控制协议数据单元（LL-PDU），或将LL-PDU组装成N-PDU,子网汇聚协议SNDCP: Subnetwork Dependent Convergence Protocol的功

10、能,图658 不同分组数据协议的合路,Gn &. Gb接口的协议层,GTP协议头封装到用户数据,图659 GTP协议头封装到用户数据,GPRS信令平面,MS与SGSN间 SGSN与HLR间 SGSN与MSC/VLR间 SGSN与EIR间 SGSN与SMS-GMSC或SMS-IWMSC间 GSN与GSN间 GGSN与HLR间,MS与SGSN间的信令平面,移动性管理和会话管理协议GMM/SM 支持移动性管理功能,图 660 MS与SGSN之间的信令平面,SGSN与HLR间的信令平面,移动应用部分（MAP）协议 支持与HLR的信令交换,图 661 SGSN与HLR之间的信令平面,SGSN与MSC/V

11、LR间的信令平面,BSSAP+ 支持SGSN与MSC/VLR之间的信令,图662 SGSN与MSC/VLR之间的信令平面,SGSN与EIR间的信令平面,MAP协议 支持SGSN与EIR间的信令,图663 SGSN与EIR之间的信令平面,SGSN与SMS-GMSC或SMS-IWMSC间的信令平面,图664 SGSN与SMS-GMSC之间或SGSN与SMS-IWMSC之间的信令平面,GSN与GSN间的信令平面,图665 GSN与GSN间的信令平面,GGSN与HLR间的信令平面,GGSN与HLR间的信令通道可选 如果在GGSN内安装了7号信令，则可在GGSN与HLR间使用MAP协议。如下图。 如果在

12、GGSN内没有安装7号信令，在PLMN内，安装了7号信令接口的任何GSN均可用作GTP至MAP间的协议转换器，允许GGSN与HLR之间信令交换。,图666 GGSN与HLR采用MAP的信令平面,GPRS的移动性管理和会话管理,GPRS手机的注册 首次使用手机必须注册到PLMN网上，并将位置更新信息存储到SGSN中 GPRS不同网络单元的用户信息（见下页表） 注册过程 连接到GPRS网络（GPRS附着） 手机开机后，向网络发送附着消息。SGSN从HLR收集用户数据，对用户进行鉴权，然后与GPRS手机附着。 连接到IP网络（PDP关联） 手机与网络附着后，向网络请求一个IP地址，网络为移动台分配I

13、P地址，使其成为外部IP网络的一部分。 静态IP地址：分配用户固定的IP地址。或者 动态IP地址：每次会话都分配用户一个新的IP地址,GPRS不同网络单元的用户信息,路由区 移动性管理状态 GPRS附着和去附着 GPRS的位置区域管理,GPRS的移动性管理,路由区RA,规定 路由区由一个或多个小区组成，最大的路由区为一个GSM网定义的位置区LA。 一个路由区不能跨越多个位置区。 一个路由区只能由一个SGSN提供服务。 目的 更有效的寻呼GPRS用户 标识 路由区识别RAI 结构 RAI=MCC+LAC+RAC 确定者 运营商 作用 RAI作为系统信息进行广播，移动台监视RAI，以确定是否穿越了

14、路由区边界。如果确实穿越了边界，移动台将启动路由区域更新过程。,MCC为移动国家号码 LAC为位置区代码 RAC为路由区代码,移动性管理状态,三种移动性管理状态在一定条件要进行状态转化,图667 状态转换关系,GPRS附着和去附着,GPRS附着 GPRS手机建立与GPRS网络的连接， MS请求接入，并发起与SGSN的连接，在移动台和SGSN间建立MM移动关联。 GPRS去附着 GPRS手机结束与GPRS网络的连接，MS将从就绪状态变为空闲状态，结束与SGSN建立的MM移动关联的连接。,GPRS的位置区域管理,GPRS的位置区域管理就是移动台位置移动的管理。,GPRS的会话管理,GPRS的会话管理是指GPRS移动台连接到外部数据网络的处理过程 功能 支持用户终端对PDP(Packet Data Protocol) 移动关联的处理 PDP移动关联是指GPRS系统提供一组将移动台与一个PDP地址（通常是IP地址）相关联和释放相关联的功能。 方式 移动台附着到网络后，应激活所有需要与外部网络进行数据传输的地址，当数据传输结束后，再解除这些地址。 移动台状态 守候或就绪,GPRS的会话管理,VPLMN是指访问PLMN。 使用动态HPLMN PDP还是使用动态VPLMN PDP地址