GPRS通信网络课件

*GPRS通信网络

5.1GPRS网络的特点和现状5.1.1GPRS的主要特点：采用先进的无线分组交换（PacketSwitch）技术,将无线通信与因特网紧密结合;以灵活的方式与GSM语音业务共享无线与网络资源，实现数据与话音业务共存；适合突发数据应用业务，支持4种QoS级别；支持中、高速率数据传输，可提供9.05~171.2kb/s的数据传输率；“永远在线、按量计费、自如切换”等特点。*5.1.2GPRS的现状：GPRS的业务状况：

GPRS是支撑中国移动“移动梦网”、迈向3G世界的主流技术。目前中国移动GPRS网络已覆盖全国所有省、直辖市、自治区，网络遍及240多个城市；全球200多个最大的运营商都选择了GPRS网络，GPRS数据业务可以触及世界各地。同时中国移动的用户已经可以与香港、台湾、新加坡实现GPRS自由通信；GPRS从2002年5月17日起正式商用，目前使用GPRS可以支持40Kbps左右的传输速率。*

GPRS面临的主要问题：实际传输速率比理论值低：要达到171.2kb/s，要求只有一个用户占用所有的8个时隙；终端不支持无线终止功能：目前没有手机厂家宣称其GPRS终端支持无线终止接受来电的功能，造成用户为未经授权的内容或垃圾内容付费；存在转接时延：GPRS分组数据在通过无线链路传输的过程中可能发生分组丢失或出错的情形；*5.2GPRS网络结构和功能实体5.2.1GPRS的网络结构*

5.2.2

GPRS网络的功能实体MS

由MT和TE组成。TE是一种计算机设备，用于发射或接收用户端数据，如笔记本电脑；MT是连接TE和GPRS网络的接口。分成3类：

A类：能同时接到GSM和GPRS系统，同时激活，同时提供分组和电路交换业务；

B类：能同时连接到GSM和GPRS系统，但两者不能同时工作；在某一时刻，只能使用其中一项业务；

C类：只能轮流使用GSM和GPRS业务，只能通过人工操作来进行业务转换；*BSSPCU(PacketControlUnit)：新增加的硬件模块，用于处理分组数据及无线分组信道管理；CCU(ChannelCodeUnit)：新增加的硬件模块，用于支持CS3和CS4编码，实现MAC和RLC层功能。实现由MS发起的语音和数据传输业务的分离。HLR/AUCGPRS用户数据、位置信息的管理：保存GPRS用户的永久信息，根据要求提供和更新数据；GPRS用户鉴权*MSC/VLRMSC处理CS（CircuitSwitch)业务（话音业务等），并协调与SGSN的信令及数据业务的传输；VLR（为MSC服务的）保存临时移动用户的信息，为话音业务服务；VLR（为SGSN服务的,通常与SGSN在一起）保存临时的GPRS用户的信息，为数据传输业务服务；LA（LocationArea)为在MSC服务中的MS位置更新区域；RA（RoutingArea)为在GPRS服务中的MS位置更新区域；RA是LA的一个子集。*RA与LA的关系*SGSN（ServingGPRSSupportNode)记录MS的当前位置信息，在MS和SGSN之间完成移动分组数据的交换和接收；鉴权功能；计费信息收集功能：收集每个MS使用无线网络及GPRS网络资源相关的计费信息，通过Gn接口送往计费网关处理；会话管理：存储、激活、修改MS的PDP上下文，建立一个移动性管理环境；*GGSN(GatewayGPRSSupportNode)GGSN是GPRS网络与外部ISP网络相连的网关。具有：网络接入控制功能；计费信息收集功能；分组数据的路由和转发功能；GPRS的会话管理，建立与外部网络数据通信的功能；移动性管理功能，IP地址分配，用户认证等功能。*5.2.3GPRS的主要接口和相关协议主要接口Um:BSS与MT间的接口。增加了PDCH，采用4种新的编码方式：CS1~CS4；Gb:SGSN与BSS间的接口。支持用户数据和信令传输，基于帧中继网络；Gn:两个GSN间的接口。支持用户数据和信令传输；

Gs:SGSN与MSC/VLR间的接口。支持两者配合工作，实现联合移动性管理的功能；

Gr:SGSN与HLR间的接口。为SGSN提供从HLR获得用户管理数据和位置信息的功能；Gp:不同PLMN的两个GSN间的接口；功能类似Gn.*GPRS接口示意图*数据传输协议平台SNDCP:Sub-networkDependentConvergenceProtocolRLC:RadioLogicControlBSSGP:BaseStationSystemGPRSProtocolGTP:GPRSTunnelingProtocol*物理信道数据传输方式*四种无线接口信道编码方式*5.3GPRS数据通信工作流程5.3.1登录GPRS网络

IMSI登录即通常的MS登录到GSM网络；适用于C类MS。*GPRS登录

即

MS为告知GPRS有关MS的IMSI码、目前位置等数据，从而为分组数据的传输做准备而进行的登录操作。登录后，SGSN与MS建立了在路由区(RA)层次上的移动性管理。*

1)MSsendsmessagetoSGSN:“attachrequest”.2)IftheMSisnotknownbytheSGSNitaskstheoldSGSNaboutIMSIandtriplets.3)IftheMSisnotknownbytheoldSGSNitsendsanerrormessagetothenewSGSNandthenewSGSNasksMSaboutIMSI.4)SGSNauthenticatesMS.5)UpdateHLR(ifnewSGSNservicearea).6)UpdateMSC/VLR(onlynecessaryifnewLA).7)SGSNtellsMSaboutnewTLLI(TemporaryLocationLinkId).*GPRS/IMSI联合登录

即MS同时执行IMSI和GPRS登录；适用于A、B类MS。*5.3.2开启PDP上下文当MS想要发送EMAIL或浏览网页时，即MS在发送或接收数据之前，必须先建立一传输信道。在该过程中，网络将经历MS的PDP(PacketDataProtocol)上下文开启，MS与SGSN协商出一个服务品质（QoS），MS向GGSN登录，从网络上得到一个IP地址。之后，MS即可经过GGSN传送和接收外部网络的数据。

PDPContext可视为MS在GPRS上的地址，GPRS依据PDP-C的内容将MS的分组数据传送到正确的目的地。当PDP-C开启后，GPRS为MS保留固定的资源。*PDP上下文含义：当用户所申请的GPRS业务涉及一个或多个外部的分组数据网络（PDN）时，在其与GPRS的签约数据中就包含一个或多个相对应的PDP地址，每个PDP地址对应有一个PDP上下文，它由PDP状态及相关信息来描述，存在于MS，SGSN，GGSN。内容：PDP类型、PDP地址、PDP状态、APN、NSAPI、TI、QoS、N-PDU号等。状态：激活（某个PDP地址有激活的数据业务，有路由信息，可传输数据）、未激活（没有激活的数据业务，PDP-C中无路由信息）*PDPContext开启过程*1)MSsendsPDPcontextactivationrequesttoSGSN.2)SecurityfunctionsmaybeexecutedbetweenMSandSGSN.3)SGSNvalidatesrequest.4)SGSNwill·Checksubscription·Checkqualityofservice(neededforcharging)·SendAccessPointName(APN)toGGSN·CreateaTID,TunnelIDentity·CreatealogicallinktotheGGSN,aGTP(GPRSTunnelingProtocol)tunnel5)GGSNcontactsanexternalnetwork(LAN)andaskforIPnumber.7)TheserverintheexternalnetworksendsIP-numbertoGGSN8)GGSNsendsIP-numberbacktoMS*5.3.3GPRS网络运行模式模式I:

网络在GPRS寻呼信道上给MS发CS寻呼信息；MS只需监视一条寻呼信道。Gs接口存在时使用；模式II:

网络在CCCH信道上给MS发CS寻呼信息；MS只需监视一条寻呼信道；模式III:

网络在CCCH信道上给MS发CS寻呼信息，而PS寻呼信息既可在CCCH上，也可在PCCCH上广播；MS需同时监视两条寻呼信道；*5.3.4GPRS网络的移动性管理

MS的工作状态空闲(Idle)MS已开机，但还没有附着到GPRS的MM管理上，无法识别GPRS网络，无法被寻呼和接收PTP和PTM-G数据，但可接收PTM-M的传输。待命(Standby)MS已经执行附着（登录）过程，可接收PTP或PTM-G数据的寻呼；但仍无法进行PTP数据的接收和传输。就绪(Ready)MS和GPRS的分组数据正在进行传输或刚结束