移动通信技术与网络优化-第4章-GPRS和EDGE基本原理和优化

第4章GPRS和EDGE

根本原理2024/1/31广东农工商职业技术学院电信系制定GPRS〔GeneralPacketRadioService，通用分组无线业务〕标准的目的？改变GSM网络〔采用线路交换的方式，主要用于语音通话〕和因特网〔采用分组交换方式〕互相独立的现状，使现有GSM网络轻易地实现与高速数据分组的简便接入，从而使运营商能够对移动市场需求作出快速反响并获得竞争优势。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/32广东农工商职业技术学院电信系第4章GPRS和EDGE根本原理4.1GPRS根本原理4.1.1GPRS的根本概念 通用无线分组业务GPRS是叠加在GSM网络并利用现有GSM系统资源来进行数据业务的GSM业务，与目前以电路模式发送和接收数据的方式不同，它不需要给每个激活用户一条专用GSM电路，允许用户在GSM网上以分组模式〔共享电路〕，端到端的发送和接收数据。2024/1/33广东农工商职业技术学院电信系第4章GPRS和EDGE根本原理 只有当真正的发送数据时才占用无线信道，并且这个信道可供小区内所有的用户共享。GPRS非常适合有大量突发性发送和接收数据需求的业务。一方面，每个用户可以根据需要使用多个信道〔最多8个〕；另一方面，同一信道又可以由多个用户同时共享。GPRS理论上能提供9.05~171.2Kb/s的数据传输速率。2024/1/34广东农工商职业技术学院电信系图4.1GPRS系统结构2024/1/35广东农工商职业技术学院电信系GSM网络如何升级到GPRS网络的方法？在现有的GSM网络上，增加ServingGPRSSupportNode〔SGSN：业务GPRS支持节点〕以及GatewayGPRSSupportNode〔GGSN：网关GPRS支持节点〕两种数据交换结点设备。它们如同因特网上的IP路由器〔Router〕，具备路由器的交换、过滤与传输数据〔Data〕分组等功能，也支持静态路由〔StaticRouting〕与动态路由〔DynamicRouting〕。多个SGSN与一个GGSN构成电信网络内的一个IP网络，由GGSN与外部的因特网相连接。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/36广东农工商职业技术学院电信系

对于GSM网络原有的BTS、BSC等通信设备，只需要软件更新或增加一些连接接口。因为GGSN与SGSN数据交换结点具有处理分组的功能，使得GPRS网络能够和因特网互相连接。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/37广东农工商职业技术学院电信系当用户进行语音通话时，由原有GSM网络的设备负责线路交换的传输；当用户传送分组时，由GGSN与SGSN负责将分组传输到因特网。因此，用户在拥有原有的通话功能的同时，还能随时随地以无线的方式连接因特网，浏览因特网上丰富的信息。2002年5月17日，我国GPRS业务由中国移动正式投入商用。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/38广东农工商职业技术学院电信系第4章GPRS和EDGE根本原理4.1.2GPRS系统结构和功能单元GPRS分四局部：移动台MS、基站子系统BSS、电路交换子系统〔CSS〕和分组交换子系统PSS〔PSS-包括SGSN和GGSN)。2024/1/39广东农工商职业技术学院电信系第4章GPRS和EDGE根本原理1、移动台〔即〕支持GPRS现在有三种类型：〔1〕A类：数据通信，语音通信可以同时进行；〔2〕B类：可以进行数据通信，也可以进行语音通信，但不能同时进行，同一时间只能进行其中一种通信；〔3〕C类：只能进行数据通信。目前市场上出售的大局部GPRS都是B类，并标有3D1U字样。2024/1/310广东农工商职业技术学院电信系第4章GPRS和EDGE根本原理2、基站BTS(BaseTrasceiverStation):负责无线信号的接收和发送。3、基站控制器BSC〔BaseStationControler〕无线控制功能。4、分组控制单元PCU〔PacketControlUnit〕是BSC新增硬件，爱立信产品是在BSC内增加了一个独立的机框，负责将BSC接收和发送信号打包/拆包，即将数据业务量从GSM话音业务量中别离出来。实现电路交换到分组交换的第一步转换。2024/1/311广东农工商职业技术学院电信系第4章GPRS和EDGE根本原理5、SGSNServiceGatewaySupportNode,业务网关支持节点，是GPRS系统的核心功能模块。相当于GSM中的MSC。SGSN主要是负责传输GPRS网络内的数据分组，它扮演的角色类似通信网络内的路由器〔Router〕，将BSC送出的数据分组路由〔Route〕到其它的SGSN，或是由GGSN将分组传递到外部的因特网。除此之外，SGSN还包括所有管理数据传输有关的功能。2024/1/312广东农工商职业技术学院电信系第4章GPRS和EDGE根本原理6、GGSN

GatewayGPRSSupportNode，GPRS网关支持节点，为用户上网提供internet接口。

GGSN是GPRS网络连接外部因特网的一个网关，负责GPRS网络与外部因特网的数据交换。2024/1/313广东农工商职业技术学院电信系由外部因特网的观点来看，GGSN是GPRS网络对因特网的一个窗口，所有的用户都限制在电信运营商的GPRS网络内，因此GGSN还负责分配各个的IP地址，并扮演网络上的防火墙〔Firewall〕，除了防止从因特网上非法的入侵外，基于平安的理由，还能从GGSN上设置限制连接到某些网站。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/314广东农工商职业技术学院电信系在GPRS网络内，通常由单一的SGSN负责某个区域GPRS网络的业务，电信运营商的PLMN内包括许多的SGSN，但都只有很少数的GGSN，SGSN的数量远多于GGSN。当用户登录上GPRS网络后，GGSN负责分配给每个用户一个IP地址，管理传输数据信息的效劳质量和统计传输资料量用于收费等功能。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/315广东农工商职业技术学院电信系第4章GPRS和EDGE根本原理4.1.5GPRS主要业务及业务建立流程GPRS网络目前主要承载四种数据业务：WAP〔无线应用通讯协议〕业务MMS〔多媒体信息效劳〕业务Internet接入业务企业接入业务2024/1/316广东农工商职业技术学院电信系1、GPRS网络附着过程(1)MS通过BSS和PCU向SGSN申请Attach(oldRAI,oldP_TMSI)请求。图4.2GPRS网络附着过程72024/1/3171、GPRS网络附着过程(2)新SGSN通过旧的RAI〔路由区域识别〕识别出旧SGSN并请求提供IMSI号码。图4.2GPRS网络附着过程72024/1/3181、GPRS网络附着过程(3)如果旧SGSN存在MS数据那么发送MS的IMSI和鉴权三参数组到新SGSN。图4.2GPRS网络附着过程72024/1/3191、GPRS网络附着过程(4)如果旧SGSN不存在MS数据或与旧SGSN通信失败，新SGSN那么要求MS发送IMSI。图4.2GPRS网络附着过程72024/1/3201、GPRS网络附着过程(5)新SGSN根据MS的IMSI从HLR中获得鉴权三参数组数据。图4.2GPRS网络附着过程72024/1/3211、GPRS网络附着过程

(6)新SGSN对MS进行鉴权。图4.2GPRS网络附着过程72024/1/3221、GPRS网络附着过程(7)新SGSN发送Update_Location(IMSI,新SGSNGT地址)消息到HLR。图4.2GPRS网络附着过程72024/1/3231、GPRS网络附着过程(8)HLR发送Cancel_Location消息到旧SGSN删除MS的登记信息。图4.2GPRS网络附着过程72024/1/3241、GPRS网络附着过程(9)HLR发送Update_Location的应答消息到新SGSN并将用户数据登记到该SGSN上。图4.2GPRS网络附着过程72024/1/3251、GPRS网络附着过程(10)如需要，新SGSN将通知用户使用新的临时标识用于数据通信(P_TMSI和TLLI)。图4.2GPRS网络附着过程72024/1/3262、PDP上下文激活过程(启动)〔1〕什么是PDPContext？即分组数据协议〔PacketDataProtocol〕描述图。PDPContext根本上可视之为MS在GPRS网络上的地址，每个MS在GPRS网络上都维持一个专门的PDPContext。PDPContext最主要的内容包括IP地址与效劳品质QoS参数，GPRS网络即依据PDPContext上的内容将MS的数据分组传送到正确的目的地。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/327广东农工商职业技术学院电信系〔2〕MS开启PDPContext时的信号交换程序MS传送开启PDPContext请求指令到SGSN，此指令包括请求IP地址的分配及所要求的效劳品质QoS等。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/328广东农工商职业技术学院电信系〔2〕MS开启PDPContext时的信号交换程序

执行鉴权MS的命令，并选择是否进行加密。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/329广东农工商职业技术学院电信系〔2〕MS开启PDPContext时的信号交换程序GGSN内部的接入控制功能将检验该MS所要求的效劳品质QoS以及连接因特网的权限。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/330广东农工商职业技术学院电信系〔2〕MS开启PDPContext时的信号交换程序计费效劳器负责动态分配MS的IP地址与计费功能，它完成对MS的鉴权后，提供MS一个IP地址。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/331广东农工商职业技术学院电信系〔2〕MS开启PDPContext时的信号交换程序

传回计费响应指令给GGSN，同时告知GGSN有关MS应该分配的IP地址。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/332广东农工商职业技术学院电信系〔2〕MS开启PDPContext时的信号交换程序

GGSN传回生成的PDPContext响应指令给SGSN，此指令中包含MS分配到的IP地址。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/333广东农工商职业技术学院电信系〔2〕MS开启PDPContext时的信号交换程序

此指令中包含MS分配到的IP地址第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/334广东农工商职业技术学院电信系3、将MS连接上WAP网站当MS登录到GPRS网络并开启PDPContext后，代表MS完成了GPRS网络在底层通信协议必要的程序，此时MS必须选择WAP协议或是WAP网站的网页内容。一般的MS假设是具有WAP浏览器，当用户操作WAP浏览器时，MS将自动选择WAP协议。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/335广东农工商职业技术学院电信系4、修改与关闭PDPContextGPRS网络内每个MS的PDPContext并非随时都维持在开启〔Activation〕的状态，由于PDPContext记录着MS的移动位置，GPRS网络随着MS的移动不断地变更PDPContext的记录为MS保存了特定的网络资源。如果GPRS网络同时维护所有MS的PDPContext，随着申请GPRS网络效劳的用户不断增加，对SGSN处理运算来说是一项沉重的负担。GPRS网络允许在某些情况下，关闭MS的PDPContext，等到MS需要时再重新开启，以节省网络资源。第4章GPRS和EDGE根本原理2024/1/336广东农工商职业技术学院电信系第4章GPRS和EDGE根本原理5、GPRS功能的开启

开启GPRS功能非常简单，只需要1条指令：

RLGSI：CELL=XXX；关闭GPRS功能指令：

RLGSE：CELL=XXX；

2024/1/337广东农工商职业技术学院电信系第4章GPRS和EDGE根本原理4.2EDGE根本原理EDGE的根本概念EDGE〔EnhancedDataRatesforGSMEvolution〕，可以理解为加强型GPRS。为了在现有蜂窝系统中提供更高的数据通信速率，EDGE引入了多电平调制方式——8PSK调制。这种调制方式能提供更高的比特率和频谱效率，且实现复杂度属于中等。