PCU是英文PacketControlUnit的缩写中文意思为分组控制单元

1、GPRS技术杭州华星创业四川项目组2004年8月22日GPRS技术交流一、 GPRS业务描述GPRS（通用分组无线业务）是一种提供了端端分组传输和交换方式新的GSM承载业务。包括点对点（PTP）和点对多点（PTM）承载业务。GPRS提供的业务具有以下特点：1、 连续的非周期性（突发）的数据传送，突发出现的时间间隔远大于突发数据的平均传输时延；2、 频繁发送的小数据量业务，如小于500字节的数据，允许每分钟发送几次；3、 不频繁发送的大数据量业务，如允许每小时传送几次千字节的数据。二、 GPRS网络拓朴结构图1 GPRS网络逻辑结构从图1中可以看出GPRS是在GSM网络的基础上增加PCU(分组控

2、制单元)、GPRS服务节点（SGSN）和GPRS关口节点（GGSN）这两种核心网络实体以及Gb、Gn/Gp、Gi、Gr、Gf、Gd、Gs、Gc等接口实现的。SGSN，主要功能是对MS进行鉴权和移动性管理，进行路由选择、建立MS到GGSN的传输通道，接收BSS透明传送来的MS数据，进行协议转换后通过GPRS骨干网传送给GGSN或反向工作，并进行计费和业务统计。GGSN，是用于接入外部数据网络的节点。对于外部网络它就是一个子网路由器。GGSN接收MS发送的数据，路由到相应的外部网络，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，传给相应的SGSN。另外GGSN还具有地址分配和计费功能

3、等。Gb接口，是BSS与SGSN间的接口。它支持移动性管理功能和会话功能，如GPRS附着/分离，安全，路由区更新，数据连接信息的激活/去激活等，同时支持MS分组业务经BSS到SGSN的传输。Gn/Gp接口，是SGSN与GGSN间的接口，支持两者间信令和数据信息的传输。其中Gp是SGSN与其他PLMN的GGSN的接口。 Gr接口，是SGSN与HLR间的接口，通过MAP信令传送用户数据和位置信息等。 Gs接口，是SGSN与MSC/VLR间的接口，它是用来支持SGSN和MSC/VLR间配合工作的，使SGSN能够送MS的位置信息到MSC/VLR或接收MSC/VLR的寻呼信息，从而可以节约无线资源。这是

4、一个可选接口，但对于GPRS的A类终端则必须有此接口。Gd接口，是SGSN与SMS-GMSC间的接口，以支持通过GPRS的分组业务信道传送短消息。Gc接口，是GGSN和HLR间的接口，以支持GGSN从HLR获得MS的位置信息，从而实现网络发起的数据业务。这个接口也是可选接口。Gi接口，是GGSN与外部分组数据网（IP网和X.25网）间的接口，这个接口所支持的协议不是由GPRS标准制定的，根据所互通的数据网而采用相应的IP网或X.25网所适用的协议。三、 无线接口结构GPRS网络中，无线接口Um 是BSS和移动用户之间的接口。根据分层结构，GPRS无线接口分以下几层，如图2所示。图2 GPRS

5、MS网络之间的参考模型物理射频层主要规定了载波特性、调制方式以及无线射频指标。GPRS物理射频层与GSM物理射频层相同。物理链路层主要功能包括信道编码、帧形成、小区选择及重选、功率控制等。数据链路层（RLC/MAC）提供物理层以上的信息传送。它的主要功能包括采用有选择的重传进行后向纠错。MAC使得多个MS可以共享相同的传输媒体。RLC/MAC使用物理层的业务，而更高层的用户使用RLC/MAC层的业务。MAC支持向MS指配无线资源以传送GPRS分组数据单元（PDU）。网络确定采用何种MAC模式，这些模式包括：动态分配模式、固定分配模式、扩展动态分配模式。在动态分配模式下，上行状态标记（USF）用

6、于多个MS在同一物理信道上复用无线数据块。USF有3个比特可以表示8种状态，即一条上行物理信道最多可分配给8个MS使用。四、 GPRS移动台类型GPRS的移动台分为三类：A类、B类和C类。GPRS A类手机：A类手机具有同时提供GPRS和电路交换承载业务的能力。即，在同一时间内既进行一般的GSM话音业务又可以接收GPRS数据包；GPRS B类手机：如果MS能同时侦听两个系统的寻呼信息（如：通过GPRS寻呼信道），MS可以同时附着在GSM系统和GPRS系统，但是在某一时刻它只能要么使用电路交换业务，要么使用分组交换业务；GPRS C类手机：MS要么附着在GSM网络，要么附着在GPRS网络。它只能

7、通过人工的方式进行选择，没有办法同时进行两种操作。各厂家在GPRS初期推出的终端大部分是B类终端，暂不提供A类终端。而且，对于初期的GPRS终端，一般能力只有支持下行4个时隙，上行1个时隙，或者下行2个时隙，上行2个时隙。五、 信道编码方式GPRS对数据传输设置有不同的服务质量参数：优先级、可靠性、时延、数据速率。其中对于数据速率，GPRS支持4种编码方式C1（9.06）、C2(13.4)、C3(15.6)、C4（21.4）和多时隙（最多8个时隙）合并传输，使数据速率从9kbps最高可达171kbps。GPRS可根据应用的类型和网络资源的实际情况和网络质量，灵活选择服务质量参数等为用户提供服务

8、。不同GPRS信道编码方式的C/I（dB）值编码方式传输速率有跳频无跳频CS-19.05 Kbps7.110.8CS-213.4 Kbps11.512.8CS-315.6 Kbps13.613.7CS-421.4 Kbps20.817.2六、 GPRS系统的无线网络结构GPRS系统的蜂窝网络主要由以下7个地理区域组成：1、GPRS服务区（SA）指MS能够获得GPRS服务的地理区域,也就是在一个GPRS网络内MS能够发送和接收数据的区域,一个SA可以由一个或多个PLMN组成。2、公共陆地移动网(PLMN)是由一个网络运营商提供的GPRS服务区域,一个PLMN可以由一个或多个SGSN路由区域组成。

9、3、SGSN服务区是指由一个SGSN提供的网络服务区域,即终端的登记区域。一个SGSN服务区可以由一个或多个SGSN路由区组成,可以包含一个或多个BSC控制区。一个SGSN服务区并不需要与一个MSC/VLR服务区相同。4、SGSN路由区（RA）是位置更新区（LA）的一个子集,在SGSN路由区,MS移动时不需要更新SGSN。一个SGSN能够控制处理多个路由区。5、位置更新区（LA）MS移动时不需要更新VLR的区域,一个LA可以包含一个或多个基站小区。6、BSC控制区由一个BSC控制的一个或多个小区组成的无线覆盖区域,BSC控制区的边界与LA区域的区界不需要一致。7、基站小区GPRS服务区中的最小

10、单元,也是一个移动蜂窝网的基本单元,由一个BTS覆盖。七、 GPRS网络逻辑信道在支持GPRS的GSM系统中，承载分组逻辑信道的物理信道称为分组数据信道（Packet Data Channel-PDCH），GPRS的逻辑信道都分别映射在每个PDCH上，PDCH的逻辑信道分为业务信道和控制信道两大类。其中，分组广播控制信道（Packet Broadcast Control Channel PBCCH）是用于广播系统消息的下行信道。分组公共控制信道（Packet Common Control ChannelPCCCH）包括用于公共控制信令的逻辑信道。分组随机接入信道（Packet Random A

11、ccess Channel PRACH）是一个上行信道，MS用于上行话务信道的申请。分组寻呼信道（The Packet Paging ChannelPPCH）是在下行分组传送之前的下行寻呼信道。分组接入允许信道（Packet Access Grant ChannelPAGCH）是用于资源分配的下行信道。分组通知信道（Packet Notification ChannelPNCH）是在传送PTM-M分组之前用于PTM-M业务通知的下行信道。分组数据业务信道（Packet Data Traffic ChannelPDTCH）则是留做数据传输用的。在业务量不大的情况下,GPRS可以与电路业务共用BC

12、CH、CCCH。随着分组数据业务量的增大再逐步引入PBCCH,PCCCH。PDCH信道可以有两种不同方式的分配：专用PDCH,固定地服务于GPRS,只能用于分组数据业务,不可以用于电路交换业务；动态PDCH,是临时的动态GPRS来源,当接入的电路交换出现拥塞时会释放给电路交换用户使用。八、 小区重选在GPRS网络中无切换（handover）概念，只提小区重选。A类移动台处于GPRS状态下，并同时处理电路交换业务时，此时移动台进行切换操作，电路业务释放后，移动台进行小区重选。B类和C类移动台在处于GPRS状态下，只有小区重选。MS在执行小区重选时，需要用到以下几个参数，目前C31、C32参数尚未

13、用到：C1：路径损耗标准，用作小区重选的最小信号电平标准。 C31：信号电平门限标准参数，在分层小区结构（HCS）中作为判断是否使用优先级分层的GPRS和LSA小区重选。 C32：小区排队标准参数，用于在相同优先级的小区中选择小区。 从移动中GPRS手机下载数据的下载速率(throughput)变化趋势可以看到，当手机进行小区重选时必须停止传送数据，等待完成小区重选后再恢复传送，期间数据传输暂停历时约3秒钟；当手机进行路由区更新时必须停止传送数据，等待完成路由区更新后再恢复传送，期间数据传输暂停历时约15秒钟。因此频繁的小区重选很显然会降低数据传送的平均速率，而频繁的路由区更新会更严重恶化这一

14、指标。根据测试统计经验，下载一个2M大的文件，在一般情况下，如果发生3次路由区更新，则平均速率会降低约12%。九、 MOTOROLA PCU设备介绍PCU是英文Packet Control Unit的缩写, 中文意思为分组控制单元。主要负责管理数据分组分段和规划、无线信道管理、传输错误检测和自动重发、信道编码方案、质量控制、功率控制等。(一). PCU的接口特性在功能上，PCU存在三种功能接口：- PCUBTS/BSC(厂家内部接口)- PCUOMC-R- PCUSGSN1、PCUBTS/BSC在这一接口上传送GPRS无线数据和信令控制消息，摩托罗拉将其分别定义为GDS和GSL。GSL：GPR

15、S Signaling Links 接口由PCU的PICP板支持，负责承载GPRS无线控制信令，位于PCU和BSC之间，使用(LAPD协议)；也用于PCU从BSC下载数据。在Abis接口上(BSC和BTS之间)仍采用RSL：16或64Kb/s；在Um接口(BTS和MS之间)，目前GPRS和GSM共用BCCH和CCCH；GDS：GPRS Data Streams 接口由PCU的PRP板支持，负责承载用户的GPRS数据流，位于PCU和BSC之间，目前为16Kbps信道；在Abis接口上，目前是16Kbps信道(只支持CS1&CS2);在GSR5.1版本中可为32Kbps信道, 支持CS3&

16、amp;CS4;在Um接口上，使用GPRS PDCH信道；在物理上，这个功能接口通过PCU和BSC之间的连接实现。2、PCUOMC-R可在OMC-R上对PCU做各种网管功能，BSC将进行两者之间的路由和消息翻译和传递。3、PCU-SGSN这一接口是标准的Gb接口，负责在BSS和GGSN之间传递用户数据(PDU)和信令控制消息(如移动性管理等)。根据规范，这一接口采用帧中继做为传输和信令的协议平台。摩托罗拉将Gb接口链路定义为GBL，包含信令消息和用户数据，在PCU侧由PICP板支持。通过E1，按帧中继协议工作GBL相当于MTL是SGSN和PCU间的信令链路。(二). PCU机框结构(三). 数

17、字模块组成PCU数字模块主要由MPROC、DPROC、NIB、HSC、E1 Transition Module5部份组成1、MPROC(Master Processor)主处理器(MPROC)位于系统处理器槽位(Slot 7), 其功能是负责总线分配和产生CPCI时钟信号。它管理接口和BSSGP层协议功能，被称作PCU系统处理器PSP(PCU System Processor)。每个PCU只配置一块PSP。2、DPROC(Digital Processor)数据处理器(DPROC)板是非系统处理器板（或I/O板）,上有两个PMC插槽。DPROC可以配置成分组接口控制处理器(PICP-Packe

18、t Interface Control Processor)或分组资源处理器（PRPPacket Resource Processor），一个DPROC可以提供两个NIB接口。3、NIB(Network Interface Board)网络接口板（NIB）是PCI夹层卡(PMC),它执行MSI卡的功能，用于完成PCU,BSC和SGSN的E1链路的物理层的连接。NIB板执行与SGSN的E1接口功能。此模块完成Frame Relay layer 2 协议和将数据包传送到相关处理器。一个NIB板可以中端两个2M。NIB板插在DPROC板上。4、HSC( Hot swap controller bridge)热交换控制桥板HSC又被称作PCI to PCI Bridge(PPB), 用于使MPROC可连接两个分开的PCI总线域。HSC和MPROC板对称使用的，该板位于PCU背