GRS业务信令流程

GPRS信令流程

GPRS系统结构BTSSGSNGGSNBSCMSC/VLRGiGnGrGsGbGnAHLRIPNetworkGPRSBackbone

BGOtherPLMNGpPCUSGSNGGSNGnGnBGSS7UmAbisUm接口

MS完成与GPRS网络的通信，完成分组数据传送、移动性管理、会话管理、无线资源管理等多方面的功能。Gb接口通过该接口SGSN完成同BSS系统、MS之间的通信，以完成分组数据传送、移动性管理、会话管理方面的功能。该接口是GPRS组网的必选接口。Gi接口

Gi接口是GPRS与外部分组数据网之间的接口。GPRS通过Gi接口和各种公众分组网如Internet或ISDN网实现互联，在Gi接口上需要进行协议的封装/解封装、地址转换、用户接入时的鉴权和认证等操作。Gn接口

Gn接口是GRPS支持节点间接口，即同一个PLMN内部SGSN间、SGSN和GGSN间接口，该接口采用在TCP/UDP协议之上承载GTP的方式进行通信。Gs接口

SGSN通过Gs接口和MSC配合完成对MS的移动性管理功能，包括联合的Attach/Detach、联合的路由区/位置区更新等操作。SGSN还将接收从MSC来的电路型寻呼信息，并通过PCU下发到MS。其他接口

Gr、Gd、GP、Gc、Gf。主要接口功能传输平面物理层分为无线射频层和物理链路层L1bis、L1、L2协议在GPRS规范中没有规定，各厂商的解决办法可能不同。RLC/MACRLC为上层业务提供可靠的无线链路，MAC层负责处理信道定位和复用，RLC/MAC层共同形成了具有Um接口的OSI第二层协议，使用物理链路层提供的业务。NSNS属于传输BSSGP协议数据单元。它建立在BSS和SGSN之间帧中继连接的基础之上，并且可以穿越帧中继交换节点网络。GPRS数据传输平台BSSGP

在下行链路中，由SGSN向BSS提供实现RLC/MAC功能所需的无线信息；在上行链路中，由BSS向SGSN提供从RLC/MAC得到的无线信息，并使两个不同的节点（BSS和SGSN）实现节点管理功能。该层传送BSS和SGSN之间的路由相关和Qos相关信息，不执行纠错。RelayBSS里的Relay的功能是中继Um和Gb接口之间的LLCPDU。SGSN里的Relay的功能是中继Gb和Gn接口之间的PDPPDU。LLC

提供移动台和SGSN之间可靠保密的逻辑链路，该层独立于下层无线接口协议，LLC层有确认模式和非确认模式两种转发模式。SNDCP

承担了在网络层和底层之间映射和压缩以及分段，排序和复用，属于网络层协议。主要功能有：复用多个PDP；压缩/解压缩用户数据和协议控制信息；将网络协议数据单元（N-PDU）分割成逻辑链路控制协议数据单元（LL-PDU），或是反向重装。GPRS数据传输平台GTP

该协议支持GPRS骨干网各支持节点之间的数据和信令传输，所有的PTPPDUPD都要用GTP封装。UDP/TCP

传输层协议，建立端到端连接的可靠链路，TCP具有保护和流量控制功能，确保数据传输的准确，TCP是面向连接的协议。UDP则是面向非连接的协议，UDP不提供错误恢复能力，也不关心是否已正确接收了报文，只充当数据报的发送者和接收者。IP

用于路由用户数据和控制信令的GPRS骨干网协议。GPRS骨干网最初会基于IP版本4协议，最终会用版本6。GPRS数据传输平台GPRS信令平面MS-SGSNSGSN-HLR/EIR/SMSSGSN-MSC/VLRGSN-GSNGGSN-HLRT=PTCCH,I=IdleframeB0-B11=RadioblocksGPRS信道52复帧结构52TDMAFramesB0B1B2TB3B4B5IB6B7B8TB9B10B11ITDMAframeRLCBlock

除了分组随机接入信道和PTCCH/U外，其他分组逻辑信道的基本组成单位都是BLOCK，BLOCK的占用次序是这样规定的：(B0,B6,B3,B9,B1,B7,B4,B10,B2,B8,B5,B11)。PDCH帧结构一个52复帧包括12个无线块电路域中一个TDMA帧分为8个时隙分配给GPRS的时隙称为PDCH多个时隙可组合为一个PDCH组，每PDCH组最多可包含8个时隙无线资源分配和无线传输以无线块（BLOCK）为基本单位一个无线块时长包括4个TDMA帧，为用户占用的最小单位剩下4个burst用于测量、上报TA若干用户争抢这些数据块，从宏观上实现分组共享目的UM接口帧结构52复帧描述分组逻逻辑信信道GPRS逻辑信信道类类型分组数数据信信道（（PDCH）分为分分组业业务信信道和和分组组控制制信道道分组业业务信信道(PDTCH)单向业业务信信道：：PDTCH/U，PDTCH/D分组控控制信信道广播控控制信信道：：PBCCH公共控控制信信道：：PPCH，PRACH，PAGCH，PNCH（发送送通知知信息息）专用控控制信信道：：PACCH，PTCCH/U（用来来估计计TA），PTCCH/D（发送送TA更新信信息））分组逻逻辑信信道（（PDCH）组合方式1：PBCCH＋PCCCH＋PDTCH＋PACCH＋PTCCH；方式2：PCCCH＋PDTCH＋PACCH＋PTCCH；方式3：PDTCH＋PACCH＋PTCCH。其中PCCCH=PPCH+PRACH+PAGCH+PNCH。小业务务量在GPRS业务量量不大大的情情况下下，一一般小小区内内GPRS与电路路业务务共用用BCCH和CCCH，此时时小区区内仅仅需要要信道道组合合方式式3。随着业业务量量的增增大小区内内需要要配置置分组组公共共信道道，需需要增增加信信道组组合方方式1和2。GPRS逻辑信信道类类型MS多时隙隙能力力的概概念定义要要素：：最大大接收收时隙隙数（（下行行时隙隙）、、最大大发射射时隙隙数（（上行行时隙隙）、、最大大总时时隙数数定义：：多时时隙能能力等等级1－29；等级级数越越大，，多时时隙能能力越越强影响MS多时隙隙能力力的因因素是否能能同时时发送送和接接收考虑MS做邻近近小区区测量量、收收发信信机发发射和和接收收准备备等时时间要要求跳频对对时间间要求求影响响的考考虑实现时时的目目标市市场细细化的的考虑虑BSS应根据据MS的多时时隙能能力、、请求求的QoS以及当当前资资源配配置情情况进进行最最优资资源分分配。。MS的多时时隙能能力CSPSPSPSCSCSPSCSSpeechcall1Speechcall2Speechcall3GPRSuser1GPRSuser2GPRSuser3GPRSuser4TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7GPRSuser5GPRSuser6IdlePDTCH信道分分配采用静静态PDCH的原因因保证小小区中中的GPRSMS时常在在线保证GPRS业务一一定的的QoS采用动动态PDCH的原因因GPRS与GSM共享无无线资资源优先保保证话话音业业务的的QoS的情况况下考考虑无无线资资源的的最优优利用用一个小小区中中的分分组交交换业业务与与电路路交换换业务务的比比例时时常在在变化化动态PDCH对话音音业务务不可可见PDTCH信道分分配C/I载干比比(dB)051015202504812162024CS1CS2CS3CS4典型城城区,移动动速度度每小小时3公里里分组数数据传传输一个PDCH可以为为多个个MS使用；；一个个MS可以同同时使使用多多个PDCHB1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B0MS1MS3MS2GPRS无线接接口原原理分组数数据传传输GPRS移动性性管理理（GMM）移动性性管理理专用用流程程附着/分离周期性性位置置/路由区区更新新正常的的位置置区/路由区区更新新移动性性管理理通用用流程程鉴权P-TMSI重分配配身份识识别移动性性管理理连接接管理理流程程连接的的建立立和释释放移动性性管理理概念念和流流程一般功功能GPRS附着：：建立起起MM上下文文，MM状态转转为就就绪GPRS分离：：删除除MM上下文文，MM状态转转为空空闲（（MS发起或网络发发起））安全功功能：：鉴权、、加密密、标标识校校验等等位置管管理：正常常/周期性性路由区区更新新、小小区更更新网络特特定功功能与HLR配合进进行GMM上下文文清除除用户数数据管管理MS类标处处理与MSC/VLR配合进行联联合位位置更更新、、联合合寻呼呼等移动性性管理理的主主要功功能GMM状态空闲：：GMM上下文文未建建立，，MS不可及及待命：：GMM上下文文已建建立，，MS可接收收寻呼呼，但但不能能进行行数据据传送送；知知道手手机所所在路路由区区就绪：MS可以进行行数据传传送；知知道手机机所在小小区GMM上下文MS相关标识识GMM状态MS的位置信信息（路路由区标标识、小小区标识识）当前服务务SGSN的地址、、VLR编号(MSonly)加密算法法、鉴权权参数GMM中MS的状态空闲状态态（Idle）在GPRS空闲状态态中，用用户没有有激活GPRS移动性管管理。MS和SGSN环境中没没有存储储与这个个用户相相关的有有效的位位置信息息或路由由信息。。因此在在这个状状态下不不能进行行与用户户有关的的移动性性管理过过程,MS无法进行行数据传传输，也也不能接接收GPRS寻呼消息息。在在这个个状态下下，MS完成PLMN选择、GPRS选择和重重选择过过程。MS通过执行行GPRS激活过程程在MS和SGSN中建立MM环境。等待状态态（standby）在等待状状态下，，在MS和SGSN中的MM环境已经经创建了了用户的的IMSI，此时可可以接收收寻呼消消息，不不能发送送分组数数据。在在SGSN中，如果果它收到到了MS对寻呼的的回应信信息，其其MM状态也会会转变到到就绪状状态。同同样，当当数据或或信令从从MS处发送时时，MS的MM状态会改改变到就就绪状态态。相应应地，当当SGSN收到MS发来的数数据和信信令时，，其MM状态也会会改变到到就绪状状态。MS可以运行行GPRS断开(Detach)过程进入入空闲状状态。当Readystatetimer超时；SGSN知道MS的路由信信息；MS可以接收收寻呼消消息；MS可以进行行路由更更新GMM状态就绪状态态（Ready）在就绪状状态下，，SGSNMM环境会包包含MS所在的小小区信息息。在就就绪状态态下，MS可以收发发PTPPDU。就绪状状态由一一个计时时器监控控，当就就绪状态态计时器器超时时时，MM环境就会会从就绪绪状态转转移到等等待状态态。MS可以启动动一个GPRS业务断开开过程，，来实现现从就绪绪状态向向空闲状状态的转转移。当完成GPRS附着时；；SGSN知道MS的CELLID；MS可以接收收和发送送PTP数据；MS可以进行行小区更更新GMM状态GPRS移动性管管理Idle/Standby/Ready状态转换换Attach信信令流程程Detach信信令流程程手机发起起SGSN发起HLR发起位置管理理小区更新新：小区区标识改改变而路路由区标标识未改改变路由区更更新：路路由区标标识改变变SGSN内的路由由区更新新跨SGSN的路由更更新联合路由由区/位置区更更新SGSN内的联合合RA/LA更新跨SGSN的RA/LA更新周期性位位置更新新1.RoutingAreaUpdateRequest3.RoutingAreaUpdateAccept2.SecurityFunctionsMSBSSSGSN4.RoutingAreaUpdateComplete路由更新新流程（（IntraSGSN）MSBSSnewSGSNHLRGGSNoldSGSNMSC/VLR2.SGSNContextResponse4.SecurityFunctions1.RoutingAreaUpdateRequest2.SGSNContextRequest5.UpdatePDPContextRequest5.UpdatePDPContextResponse6.UpdateLocation

9.UpdateLocationAck11.RoutingAreaUpdateAccept

10.LocationUpdatingRequest

10.LocationUpdatingAccept

7.CancelLocation7.CancelLocationAck

8.InsertSubscriberDataAck

8.InsertSubscriberData12.RoutingAreaUpdateComplete3.ForwardPackets路由更新新流程（（InterSGSN）联合位置置更新流流程BSCSGSN1.1.RA11.发送LLCPDU在同一RAC中从一个小区到另外一个小区小区更新新流程GPRS移动性管管理路由由区更新新（RAU）LA≥RA≥CELLRAI=MCC+MNC+LAC+RACGPRS会话管理理GPRS签约数据据中可以以包括一一个或多多个PDP地址，每每个PDP地址对应应有一个个PDP上下文SM管理实体体：SGSN、GGSN和MSPDP内容：PDP类型、地地址(动态/静态)、状态APNNSAPI激活/未激活两两种状态态PDP上下文与与MM上下文的的关联唯唯一性PDP上下文状状态迁移移PDP上下文激激活：MS发起或网网络发起起，PDP上下文状状态迁移移为ACTIVE鉴权SGSN经过APN分析推导导出GGSN地址QoS协商、地地址分配配、启动动计费等等PDP上下文修修改PDP上下文中中的某些些参数（（如服务务SGSN、QoS）需要改变变时执行行该规程程PDP上下文去去激活MS发起或网网络发起起，PDP上下文状状态迁移移为INACTIVE删除PDP上下文回收动态态PDP地址二次激活活在一个PDP地址上可可以有多多个通过过而起激激活流程程产生的的PDP上下文，，这些上上下文用用TFT进行区分分和标识识SM管理主要要功能PDP激活流程程：MS发起MS发起网络发起起PDP上下文的的去激活活手机上网网流程共共分三个个步骤：：附着PDP激活上网手机上网网流程Attach_request(IMSI)TripletrequestAuthenticationUpdate_locationSGSNHLRGPRS手机附着着Insert_subscriber_dataUpdate_location_ackAttach_accept(TLLI)MS«TLLIActivate_PDP_context_req(NSAPI1,type[+@ofPDP],APN,QoS)DNS_query(APN)DNS_response(IPofGGSN)DNSSGSNPDP激活Create_PDP_contextresponse(IP)Activate_PDP_context_accept(IP)Create_PDP_context_req

(type,APN,QoS)TID1Create_PDP_txtGGSNIPGGSNSGSNPDP激活TLLI

«IMSI

NSAPI+IMSI®TIDNSAPI®TLLINSAPITLLIUserpacketUserpacketUserpacketTIDGGSNPDPnetwork(IP/X.25)InternetGGSNSGSNGPRS手机数据据发送GPRS的接入和和数据传传输TemporaryBlockFlow数据传输输在RLC层上是通通过TBF来实现的的，上下下行TBF是相互独独立的，，一个TBF可以包含含很多LLC帧TBF由TFI来标识，，TFI的长度为为7bits，它在RLC层数据传传输中相相当于MS的标识，，因此在在一个小小区中不不可能有有两个MS同时拥有有相同的的上行或或下行TFI对于RLC层来说，，GPRS的接入过过程实际际就是申申请和分分配TFI的过程，，MS在得到TFI后，所有有RLC数据块的的头信息息里都包包含有该该TFI的值，直直到该TBF的结束。。GPRS上行接入入OnephaseMS在信道请请求中会会说明请请求1个或多个个PDCH信道，系系统根据据该信道道请求分分配相应应数量的的PDCH和上行TFITwophase系统根据据信道请请求先分分配给MS保留的PDCH信道，MS用该PDCH发送PacketResourceRequest消息，该该消息包包含详细细的资源源请求信信息，系系统再根根据这些些信息通通过PacketUplinkAssignment给MS指配上行行TFI和要求的的PDCHonephase接入twophase接接入GPRS上行数据据传输中中的MACmodeGPRS是一种分分组数据据业务，，用户对对信道的的占用是是共享式式的，允允许多个个用户使使用一个个PDCH信道来传传输数据据，为了了避免在在该PDCH的上行数数据传输输中发生生碰撞，，MAC层必须合合理的进进行资源源分配，，使不同同用户在在不同的的RLCBlock上传输数数据，这这样，从从一段时时间来看看，这些些用户的的数据传传输是同同时进行行的。MAC层进行资资源分配配的方式式有两种种：fixed和dynamicFixed方式下的的资源分分配在fixed方式下，，ImmediateAssignment或PacketUplinkAssignment消息中会会有一个个ALLOACTIONBITMAP，规定了了MS在哪个时时隙的哪哪些Block中可以发发送数据据。如果果分配的的Block数目不够够，MS可以从这这些已分分配的Block上发送请请求以申申请更多多的资源源Dynamic方式下的的资源分分配系统在下下行发出出USF(UplinkStateFlag)值，宣宣告哪一一个移动动台可以以在下一一个时段段传输数数据块。。GPRS上行数数据传输输GPRS寻呼GPRS下行数据据传输GPRS数据传传输中TA的的获取初始TA值的估计计系统发送PacketPollingMess