GPRS通信网络课件

*GPRS通信網絡

5.1GPRS網路的特點和現狀5.1.1GPRS的主要特點：採用先進的無線分組交換（PacketSwitch）技術,將無線通信與因特網緊密結合;以靈活的方式與GSM語音業務共用無線與網路資源，實現數據與話音業務共存；適合突發數據應用業務，支持4種QoS級別；支持中、高速率數據傳輸，可提供9.05~171.2kb/s的數據傳輸率；“永遠線上、按量計費、自如切換”等特點。*5.1.2GPRS的現狀：GPRS的業務狀況：

GPRS是支撐中國移動“移動夢網”、邁向3G世界的主流技術。目前中國移動GPRS網路已覆蓋全國所有省、直轄市、自治區，網路遍及240多個城市；全球200多個最大的運營商都選擇了GPRS網路，GPRS數據業務可以觸及世界各地。同時中國移動的用戶已經可以與香港、臺灣、新加坡實現GPRS自由通信；GPRS從2002年5月17日起正式商用，目前使用GPRS可以支持40Kbps左右的傳輸速率。*

GPRS面臨的主要問題：實際傳輸速率比理論值低：要達到171.2kb/s，要求只有一個用戶佔用所有的8個時隙；終端不支持無線終止功能：目前沒有手機廠家宣稱其GPRS終端支持無線終止接受來電的功能，造成用戶為未經授權的內容或垃圾內容付費；存在轉接時延：GPRS分組數據在通過無線鏈路傳輸的過程中可能發生分組丟失或出錯的情形；*5.2GPRS網路結構和功能實體5.2.1GPRS的網路結構*

5.2.2

GPRS網路的功能實體MS

由MT和TE組成。TE是一種電腦設備，用於發射或接收用戶端數據，如筆記本電腦；MT是連接TE和GPRS網路的介面。分成3類：

A類：能同時接到GSM和GPRS系統，同時啟動，同時提供分組和電路交換業務；

B類：能同時連接到GSM和GPRS系統，但兩者不能同時工作；在某一時刻，只能使用其中一項業務；

C類：只能輪流使用GSM和GPRS業務，只能通過人工操作來進行業務轉換；*BSSPCU(PacketControlUnit)：新增加的硬體模組，用於處理分組數據及無線分組通道管理；CCU(ChannelCodeUnit)：新增加的硬體模組，用於支持CS3和CS4編碼，實現MAC和RLC層功能。實現由MS發起的語音和數據傳輸業務的分離。HLR/AUCGPRS用戶數據、位置資訊的管理：保存GPRS用戶的永久資訊，根據要求提供和更新數據；GPRS用戶鑒權*MSC/VLRMSC處理CS（CircuitSwitch)業務（話音業務等），並協調與SGSN的信令及數據業務的傳輸；VLR（為MSC服務的）保存臨時移動用戶的資訊，為話音業務服務；VLR（為SGSN服務的,通常與SGSN在一起）保存臨時的GPRS用戶的資訊，為數據傳輸業務服務；LA（LocationArea)為在MSC服務中的MS位置更新區域；RA（RoutingArea)為在GPRS服務中的MS位置更新區域；RA是LA的一個子集。*RA與LA的關係*SGSN（ServingGPRSSupportNode)記錄MS的當前位置資訊，在MS和SGSN之間完成移動分組數據的交換和接收；鑒權功能；計費資訊收集功能：收集每個MS使用無線網路及GPRS網路資源相關的計費資訊，通過Gn介面送往計費網關處理；會話管理：存儲、啟動、修改MS的PDP上下文，建立一個移動性管理環境；*GGSN(GatewayGPRSSupportNode)GGSN是GPRS網路與外部ISP網路相連的網關。具有：網路接入控制功能；計費資訊收集功能；分組數據的路由和轉發功能；GPRS的會話管理，建立與外部網路數據通信的功能；移動性管理功能，IP地址分配，用戶認證等功能。*5.2.3GPRS的主要介面和相關協議主要介面Um:BSS與MT間的介面。增加了PDCH，採用4種新的編碼方式：CS1~CS4；Gb:SGSN與BSS間的介面。支持用戶數據和信令傳輸，基於幀中繼網路；Gn:兩個GSN間的介面。支持用戶數據和信令傳輸；

Gs:SGSN與MSC/VLR間的介面。支持兩者配合工作，實現聯合移動性管理的功能；

Gr:SGSN與HLR間的介面。為SGSN提供從HLR獲得用戶管理數據和位置資訊的功能；Gp:不同PLMN的兩個GSN間的介面；功能類似Gn.*GPRS介面示意圖*數據傳輸協議平臺SNDCP:Sub-networkDependentConvergenceProtocolRLC:RadioLogicControlBSSGP:BaseStationSystemGPRSProtocolGTP:GPRSTunnelingProtocol*物理通道數據傳輸方式*四種無線介面通道編碼方式*5.3GPRS數據通信工作流程5.3.1登錄GPRS網路

IMSI登錄即通常的MS登錄到GSM網路；適用於C類MS。*GPRS登錄

即

MS為告知GPRS有關MS的IMSI碼、目前位置等數據，從而為分組數據的傳輸做準備而進行的登錄操作。登錄後，SGSN與MS建立了在路由區(RA)層次上的移動性管理。*

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

即MS同時執行IMSI和GPRS登錄；適用於A、B類MS。*5.3.2開啟PDP上下文當MS想要發送EMAIL或流覽網頁時，即MS在發送或接收數據之前，必須先建立一傳輸通道。在該過程中，網路將經歷MS的PDP(PacketDataProtocol)上下文開啟，MS與SGSN協商出一個服務品質（QoS），MS向GGSN登錄，從網路上得到一個IP地址。之後，MS即可經過GGSN傳送和接收外部網路的數據。

PDPContext可視為MS在GPRS上的地址，GPRS依據PDP-C的內容將MS的分組數據傳送到正確的目的地。當PDP-C開啟後，GPRS為MS保留固定的資源。*PDP上下文含義：當用戶所申請的GPRS業務涉及一個或多個外部的分組數據網路（PDN）時，在其與GPRS的簽約數據中就包含一個或多個相對應的PDP地址，每個PDP地址對應有一個PDP上下文，它由PDP狀態及相關資訊來描述，存在於MS，SGSN，GGSN。內容：PDP類型、PDP地址、PDP狀態、APN、NSAPI、TI、QoS、N-PDU號等。狀態：啟動（某個PDP地址有啟動的數據業務，有路由資訊，可傳輸數據）、未啟動（沒有啟動的數據業務，PDP-C中無路由資訊）*PDPContext開啟過程*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網路運行模式模式I:

網路在GPRS尋呼通道上給MS發CS尋呼資訊；MS只需監視一條尋呼通道。Gs介面存在時使用；模式II:

網路在CCCH通道上給MS發CS尋呼資訊；MS只需監視一條尋呼通道；模式III:

網路在CCCH通道上給MS發CS尋呼資訊，而PS尋呼資訊既可在CCCH上，也可在PCCCH上廣播；MS需同時監視兩條尋呼通道；*5.3.4GPRS網路的移動性管理

MS的工作狀態空閒(Idle)MS已開機，但還沒有附著到GPRS的MM管理上，無法識別GPRS網路，無法被尋呼和接收PTP和PTM-G數據，但可接收PTM-M的傳輸。待命(Standby)MS已經執行附著（登錄）過程，可接收PTP或PTM-G數據的尋呼；但仍無法進行PTP數據的接收和傳輸。就緒(Ready)MS和GPRS的分組數據正在進行傳輸或剛結束