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GPRS教材一(系统简介)

GPRS教材一(系统简介)

荣荣
2013-03-13 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《GPRS教材一(系统简介)ppt》,可适用于IT/计算机领域

通用分组无线业务GPRS介绍通用分组无线业务GPRS介绍GSM现有数据承载业务的局限性GSM现有数据承载业务的局限性不适应数据业务的特点资源利用率低。网络接入速度慢传输速率低用户使用费高且不方便。GPRS是什么?GPRS是什么?GPRS的英文全称为GeneralPacketRadioService中文含义为通用分组无线服务它是利用“包交换”(PacketSwitched)的概念所发展出的一套无线传输方式。发展背景发展背景Internet数据业务的驱动原有GSM系统支持数据业务的缺点无线网络资源利用率低昂贵速率低HSCSD最高kbitsGPRS的优势GPRS的优势GPRS为用户提供端到端的分组交换和传输方式数据业务能够高效地利用网络资源降低通信成本。无线网络资源利用率高计费方式灵活价格合理速率较高:个时隙CSCS可达约kbitskbits分组交换平台为多种业务提供承载GPRS网的引入为移动通信网实现VoIP提供条件。可以逐步向G、全IP网演进GPRS的特点GPRS的特点上下行链路可不对称数据速率可变在不进行数据传输时可将数据业务挂起不占用无线网络资源再进行数据传输时能较快恢复无需重新发起业务一个MS可同时进行多个数据会话根据网络和MS的工作模式用户可以分别交替同时进行话音和分组数据业务GPRS与现有业务的关系GPRS与现有业务的关系两种业务配合工作的几种情形联合的GPRSIMSI附着以及分离功能联合的路由区位置区更新功能B类MS的悬置恢复程序功能经过GPRS网络实现电路交换业务寻呼功能GSMGPRS业务GSMGPRS业务GSM的网络构件GSM的网络构件GSMGPRS的网络构件GSMGPRS的网络构件GPRS网络结构GPRS网络结构GPRS骨干网连接GPRS骨干网连接GPRS网络结构GPRS网络结构GPRS网络设备SGSN(SupportGPRSServiceNode)网络接入控制(MS侧)鉴权许可控制计费信息控制逻辑链路管理建立、维护和释放LLC链路路径管理SGSN和BSS之间的数据传输通路的管理移动性管理路由选择和转发数据压缩、加密、存储转发路由选择、地址翻译映射、封装和隧道传输GPRS网络设备GPRS网络设备网络接入控制(外部PDN侧)消息屏蔽计费信息收集移动性管理路由选择和转发存储转发路由选择、地址翻译映射、封装和隧道传输动态分配IP地址GGSN(GatewayGPRSServiceNode)GPRS网络设备SGSNGGSNSGSNGGSNGPRS网络设备MSCVLR安装了Gs接口后MSCVLR应能支持与GPRS的联合位置更新、联合寻呼等功能建立删除GPRS关联联合位置更新经GPRS进行CS寻呼要求SGSN报告MS的行动向SGSN请求MS的信息通过SGSN发送MM信息GPRS网络设备GPRS网络设备BSS无线端的接入控制分组数据的路由与传输存储转发路由管理无线资源管理Um接口管理小区选择Um接口数据的收发路径管理(保证上行数据有序到达SGSN)GPRS网络设备GPRS网络设备GPRS网络设备PCU转化分组数据成为PCU帧。分组控制单元,用于将BSC中的分组信令和数据分离出来,在BTS和SGSN间传送。PCU与BSC间的接口是不开放的GPRS网络接口GPRS网络接口新增的接口Gb接口是BSS(PCU)与SGSN间的接口。负责MS分组业务经BSS到SGSN的传输同时也支持SGSN和PCU间的信令包括透明传输MS到SGSN间的信令。底层采用帧中继协议。Gn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底层采用的是IP协议上层是专用的GTP(通道协议)。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。GPRS网络接口GPRS网络接口Gs接口是SGSN与MSCVLR间的接口它是用来支持联合的位置更新及利用分组信道传寻呼消息。一方面可减少无线接口的信令传输另一方面可以协调分组业务和电路型业务的实现减少两个业务的相互影响。这是一个可选接口。Gd接口是SGSN与短消息中心间的接口通过MAP信令传输以支持通过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。GPRS网络接口GPRS网络接口Gi接口是GGSN与外部分组数据网(IP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适用的协议上述接口对于GPRS网来说都应是开放接口。其中GPRS设备与GSM网中BSC、HLR间Gb、Gr接口的开放十分关键它决定着在多厂家环境中能否实现GPRS业务的实现。另外Gn接口的开放也很关键它影响者业务实现方式和组网方式。GPRS的BSS实现方式GPRS的BSS实现方式GPRS终端分类终端:需要引入支持GPRS的终端。GPRS定义了三类终端A类:GPRS和GSM电路型业务可同时工作。B类:可同时附着在GPRS和GSM电路型业务上但二者不能同时工作只能交替工作C类:只能附着在一类业务上需要人工切换工作。初期的GPRS终端多是B类和C类终端。GPRS终端分类GPRS的物理信道GPRS的物理信道GSMGPRS系统中每个载频上的比特流都被均匀划分成持续ms(即bit)的TDMA帧。每个TDMA帧再被均匀分成个时隙分别用时隙号(TN)至表示每个时隙持续μs即bit。每个时隙对应于一个物理信道。物理信道以分组形式传送信息(如数据业务和信令)故称为PDCH(分组数据信道)。GPRS的逻辑信道GPRS的逻辑信道LogicalchannelControlChannelsTrafficchannelsPacketBroadcastControlChannel(PBCCH)(Downlink)PacketPagingChannel(PPCH)(Downlink)PacketRandomAccessChannel(PRACH)(Uplink)PacketAssociatedControlChannel(PACCH)(bidirectional)PacketNotificationChannel(PNCH)(Downlink)PacketTimingadvanceControlChannelUplink(PTCCHU)PacketTimingadvanceControlChannelDownlink(PTCCHD)PacketDataTrafficChannelFullrate(PDTCHF)(UplinkDownlinkandunidirectional)PacketDataTrafficChannelHalfrate(PDTCHH)PacketAccessGrantChannel(PAGCH)(Downlink)GPRS的逻辑信道分组数据信道业务信道(PDTCH)用于数据传输单向业务信道分为上行和下行两种。用户可占用多个时隙。控制信道广播控制信道:PBCCH公共控制信道(PCCCH):PPCH,PRACH,PAGCH,PNCH专用控制信道(PDCCH):PACCH,PTCCHGPRS的逻辑信道GPRS的逻辑信道GPRS的逻辑信道分组广播控制信道(PBCCH)用于广播分组数据的特定系统信息它仅在下行方向存在。分组公共控制信道(PCCCH)分组寻呼信道(PPCH):下行信道用于寻呼移动台。分组随机接入信道(PRACH):上行信道移动台发送随机接入信息或对寻呼的响应用于请求分配一个或多个PDTCH。分组接入准许信道(PAGCH):下行信道,用于向移动台分配一个或多个PDTCH。分组通知信道(PNCH):下行信道,用于通知移动台点到多点的PTMM呼叫。GPRS的逻辑信道GPRS的逻辑信道分组专用控制信道(PDCCH)分组随路控制信道(PACCH):传送包括功率控制信息、测量数据等信息上行分组定时控制信道(PTCCHU):用于传送随机突发脉冲估计移动台在分组传送模式下的时间提前量(TA)。下行分组定时控制信道(PTCCHD):用于向多个移动台传送时间提前量(TA)。逻辑信道在物理信道上的映射逻辑信道在物理信道上的映射在GPRS中逻辑信道在物理信道PDCH上的映射是以帧复帧结构为基础的逻辑信道被动态映射到帧复帧中该复帧被划分为个复帧块(B~B)、个空闲帧和个PTCCH帧每块有帧每帧有个时隙每个时隙携带一个突发。GPRS空中信道分配方式(动态)GPRS空中信道分配方式(动态)电路交换业务可优先使用信道资源运营商可对每一小区自行设定各种时隙范围各范围由连续的时隙构成GPRS边界的升级与降级GPRS边界的升级与降级运营商可对每一小区自行设定各种时隙范围。系统可按实时的需要自动扩大(边界升级territoryupgrade)或收缩(边界降级territorydowngrade)GPRS的分组交换的范围。附加的GPRS容量附加的GPRS容量附加GPRS容量就是GPRS预定范围以外的时隙。当GPRS业务过于频繁而电路交换的负载不高的时候系统可把部分电路交换的时隙升级作为附加GPRS容量。GPRS的复合时隙结构GPRS的复合时隙结构逻辑信道编码方案逻辑信道编码方案信道编码操作分为步:()为信息位检错加上块校验序列(BCS)()对于CS~CS对USF(上行状态标志)进行预编码()添加尾比特()对于CS~CS进行码率为的卷积编码再截短最终形成比特的无线块。GPRS规范定义了新的四种数据编码CSCSCSCSCSCSCSCS编码方案对系统的影响编码方案对系统的影响编码方案同误块、CI的关系编码方案同误块、CI的关系编码方案同吞吐率的关系编码方案同吞吐率的关系编码方案的选取编码方案的选取CS编码方案是不同设备厂家自己设定的不同的设备厂家可能不同。MOTOROLANOKIAMOTOROLA编码选取方案MOTOROLA编码选取方案NOKIA编码选取方案NOKIA编码选取方案“链路适应算法”(LinkAdaptationAlgorithm)所有呼叫都是用CS开始如果信息速率在任何情况下低于相交点系统将使用CS缺省值:跳频时使用LA非跳频时用固定CSPDCH的信道编码:CSCSPACCHPBCCHPAGCHPPCHPNCH的信道编码:CSPRACH的信道编码:个信息比特的随机接入突发和个信息比特的随机接入突发逻辑信道的编码方案GPRS协议栈结构(一)GPRS协议栈结构(一)GPRS协议栈结构(二)GPRS协议栈结构(二)GSMGPRS协议栈结构间关系GSMGPRS协议栈结构间关系相关规范相关规范系统描述GPRSServiceDescription(stage)GPRSServiceDescription(stage)RadioInterfaceDescription协议GMMandSMRLCMACLLCSNDCPNSBSSGPGTPGPRS协议栈功能介绍(一)GSMRFLayer可细分为PhysicalRFSublayer和PhysicalLinkSublayer物理RF子层完成调制与解调物理链路子层完成基带处理、无线信道测量(信号强度、接收质量和TA测量等)和无线管理(小区重选、功控和DRX)RLCMACRLC是数据链路控制协议的中间子层在MS与PCU间提供一条依靠无线的可靠链路。RLC负责检测出错的无线数据块并请求选择性ARQ(selectiveARQ)。MAC控制无线信道上的接入信令流程并映射LLC帧到GSM物理信道。GPRS协议栈功能介绍(一)GPRS协议栈功能介绍(二)LLC数据链路控制协议中的上层子层在MS与SGSN间提供高可靠的加密逻辑链路独立于下层无线接口协议减小新技术引入后对网络的影响LLC根据用户协商后的QoS,提供应答或非应答模式的帧传输方式基于QoS管理重传、buffering等SNDCP网络层各协议数据复接、压缩、分段、加密等将上层网络应用映射至下层网络Vbis压缩技术提高传输速率(:纯文本:-TCPIP)GPRS协议栈功能介绍(二)SNDCP应用举例SequentialInvocationofSNDCFunctionalitySNDCP应用举例GPRS协议栈功能介绍(三)BSSGP无线数据块链路层的数据链路控制协议,完成链路管理功能在BSS与SGSN间(Gb接口)传送与路由及QoS相关的消息BSSGP不作纠错LLCrelay在Um与Gb接口间中继转发LLCPDUsGTP逻辑链路层的数据链路控制协议在GSN间(Gn接口)以Tunnel方式传送用户数据和信令(基于TCP或UDP)如需要GTP在GSN间提供流量控制机制GPRS协议栈功能介绍(三)GPRS数据传输标识SGSNHLRMSCVLRGGSNPTMSI<>TLLI(TLLI,NSAPI)TID(IMSI,NSAPI)TFI<>TLLIINTERNETXISDNPSTNPDP<>IMSIGcGiGrTunnelTID=IMSINSAPIGsATBFTFITIDTunnelIdentityTBFTemporaryTFITemporaryBlockFlowIdentifierTLLITemporaryLogicalLinkIdentityNSAPINetworkAccessPointIdentifierPTMSIPacketTemporaryMobileSubscriberidentityIMSIInternationalMobileSubscriberIdentityGPRS数据传输标识GPRS传输标识GPRS传输标识协议的封装协议的封装MS、PCU侧的协议封装GGSN侧的协议封装无线资源管理(RRM)无线资源管理(RRM)RRM实体驻留在RLCMAC层中它负责对无线信道分配与维护无线资源由电路业务(如语音和数据)与GPRS共享即物理信道PDCH按“容量指配”原则进行动态分配。RRM是由RR操作模式来表征的。RR操作模式有两种:分组空闲模式:在该模式下RLC层无TBF(暂时数据块流)存在。当上层要求传送LLCPDU时启动TBF建立并转移到分组传送模式。分组传送模式:在该模式下MS被分配RR可在一个或多个PDCH上提供TBF可以连续传送LLCPDU。移动性管理移动性管理移动性管理功能实体驻留在MS-SGSN信令面协议栈的GMMSM层中。该层包含两个子层:GMM子层和SM(会话管理)子层。从原理上讲移动性管理功能包括:连接管理位置管理移动性管理移动性管理连接管理为MS接入网络建立两者GMMSM层对等实体的通信。GSM连接管理:对MS与网络的连接进行管理如MS的附着与分离、鉴权与加密GMM连接管理:对用户的分组业务连接进行管理如PDP上下文的激活、修改与去活。位置管理为网络提供跟踪MS位置的能力维护通信的连续性。移动性管理的主要功能移动性管理的主要功能接入控制与安全性(登记、用户鉴权、PTMSI的分配、标识校验、加密)附着分离(明确分离、隐含分离)清除位置管理用户管理类别标志处理移动性管理要素移动性管理要素MM上下文GMM主要规程GPRS附着规程GPRS分离规程鉴权与加密规程位置管理规程MM状态MM状态空闲状态(IDLE)待命状态(STANDBY)准备就绪状态(READY)MM的状态转移MM的状态转移准备定时器满或位置取消GPRS连接或PDPContext激活准备好定时器满准备定时器满GPRS断开GPRS连接或PDPContext激活PDU接收GPRS断开或位置取消MS的MM状态模型SGSN的MM状态模型空闲就绪守侯空闲就绪守侯准备好定时器满或异常RLC情况PDU发送地理区域的划分地理区域的划分GPRS服务区(SA)公共陆地移动网(PLMN)SGSN服务区SGSN路由区(RA)位置更新区(LA)BSC控制区基站小区  会议管理要素会议管理要素PDP上下文静态和动态PDP地址APN的选择规则与映射隧道管理消息(包括建立、更新和撤消隧道的消息)。SM规程PDP上下文PDP上下文PDP(分组数据协议)是外部PDN网与GPRS接口所用的网络协议。PDP上下文是在MS和GSN节点中存储的与SM有关的信息。这些信息也可以分为预订信息和位置信息两类。存在于MS、SGSN、GGSN中包括PDP类型、地址(动态静态)、状态APNNSAPI激活未激活两种状态静态和动态PDP地址静态和动态PDP地址PDP地址是GPRS用户的网络层地址与标准的网络层地址(如:IPv地址、IPv地址、X地址)建立了临时或永久性的关联。PDP地址可以有种方式分配给MS。静态PDP地址:HPLMN将一个PDP地址永久性地分配给MS动态HPLMNPDP地址:当激活一个PDP上下文时HPLMN才将一个PDP地址临时分配给MSAPN的选择规则与映射APN的选择规则与映射在GPRS核心网中APN是所使用的GGSN的参考名同时用来标识所接入的外部网络。在PDP上下文激活过程中当MS向SGSN发出激活PDP上下文请求时SGSN则依据APN选择规则选择一个GGSN。该规则是一个复杂的判决树。SGSN根据MS的个请求参数(PDP类型、PDP地址、APN)与HLR中相应的个预订参数比较判断。SGSN以所选择的APN询问DNS服务器由DNS映射得到GGSN的IP地址同时SGSN向该GGSN发送建立PDP上下文请求消息以在SGSN与GGSN之间建立隧道。SM规程SM规程GPRSSM是对GPRSPTP数据业务的连接进行管理。SM包含的规程:PDP上下文激活、修改和去活规程连接过程(一)连接过程(一)GMM连接GPRS附着过程其目的是激活MM上下文、建立链路(分配TLLI)和鉴权加密。SM连接PDP上下文激活过程其目的是在MS与网络之间针对特定NSAPI上的QOS要求建立PDP上下文。只有在MM上下文建立之后才能进行PDP上下文激活过程。在完成GPRS附着和PDP上下文激活两个过程时MM上下文和PDP上下文都建立起来。连接过程(二)连接过程(二)SGSN一方面利用MM上下文中的IMSI和PDP上下文中的NSAPI生成一个TID=<IMSINSAPI>建立起GPRS核心网(在漫游时包括骨干网)中的隧道。另一方面SGSN与MS利用附着过程中由P-TMSI生成的本地TLLI和MS选择的NSAPI在无线接入网中建立起LLC连接通道。这样就在GPRS网络(无线接入网、核心网和骨干网)中建立起传送分组的路由。GPRS连接流程举例GPRS连接流程举例BSCGGSNChinanet内部IP网络SGSNGGSN用户发出Chinanet的网络接入名(APN)=netGPRS终端BSS将请求送给SGSN,SGSN根据APN=net翻译出与Chinanet相连的GGSNSGSN与GGSN间建立一个传输通道。所有此用户发送给Chinanet网络的数据都将由SGSN通过此通道传送给GGSN,再由GGSN将数据送给Chinanet,同样Chinanet来的数据将首先发送给GGSN,再经过传输通道发送给SGSN,由SGSN通过BSS发送给用户。业务流程业务流程

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