详尽的GPRS技术和GPRS应用教程

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1、1 GPRS技术和GPRS应用 2 一、电路模式数据服务 GSM中的数据服务: SMS (160 个字符的短消息) 传真服务:9.6 kb/s 使用电路模式传输数据, 使用透明模式的速率:14.4 kb/s 使用非透明模式的速率:9.6 kb/s 在一次会话过程中,BSS中的物理资源 被独占。而且,速率非常低,成本高。 3 HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) 高速电路交换数据业务,是基于电路交换的点 到点的数据传输业务,可提供实时的高速数据 传输,主要特点是在一个TDMA帧中分配多个 时隙给同一个移动台,还可以采用上下行链路 非对称配置。 可能的配

2、置有: 414.4 = 57.6 kb/s 69.6 = 57.6 kb/s 以上速率均受当前MSC交换矩阵的速率64 kb/s的限制。 4 缺点:数据传输时,建立链接的时间比较长, 大于20s;一个移动台分配多个物理信道,接 入后即独占了该话务信道,无线资源的利用率 较差。 优点:初期投资少,对于TRAU, IWF等速率适 配设备需要硬件升级,不需要增加新的网络单 元,其他部分是软件升级。 提供的业务:适合于实时性强的应用,如电视 会议。 5 ECSD (Enhanced Circuit Switched Data) 增强型电路交换数据业务,应用于EDGE (Enhanced Data ra

3、tes for GSM Evaluation)中。 使用了8PSK的调制技术,在一个物理信道上可 以有43.2kb/s (最大值)。 6 二、GPRS GPRS (General Packet Radio Service),通用分 组无线服务,使用带移动性管理的分组交换模 式,以及无线接入技术。 PSTN Basic data 9.6 Kbit/s GSM BTS GSM BSC MSC GSM MS SGSNGGSN Internet GPRS Backbone IP Network GPRS Core GPRS 13.4-107.2 kbit/s WCDMA BS WCDMA RNC WC

4、DMA MS 2G 2.5G 3G 图- GPRS网络架构 图- GPRS在移动互联网系统中的位置 GSM Internet Intranet 公司内部网 互联网 移动互联网平台 运营商网络 接入系统 BSC WAP 网关 MSC 接入服务器 SGSN BG DNS GGSN GPRS 核心 位于接入区 9 GPRS和GSM的不同之处 GPRS利用了大部分GSM系统中的接入功能, 但是在无线资源的分配方式上有所不同。 使用分组模式接入到网络; 在BSS子系统中增加了一些设备; 可以直接接入到其他的数据网络(X.25, IP) 。 10 GPRS的应用 直接通过移动台接入数据网(i-mode,

5、WAP) 使用GPRS移动台作为外置modem 图 GPRS的应用 RS232、USB接口、蓝牙等 HTTP, POP, TCP/IP PPP PPP GPRS 接往 GPRS网络 RS232 RS232 12 GPRS提供的服务 .PDP context PDP: Packet Data Protocol 要使用GPRS服务的移动台,必须先和网络 (SGSN, GGSN)建立一个会话,这个过程将 使用GPRS的一些必要参数。 在移动台和GPRS支持节点间支持一特定 PDP地址的参数集,被称为PDP context。 13 PDP context包括: PDP type: 使用的数据网类型 P

6、DP Address: 分配给移动台的地址(动态 或者静态) QoS-profile (参数) 接向外部数据网的接出点地址(GGSN的 地址) 14 PDP context的状态 INACTIVE:INACTIVE状态表现为移动用户的有 些PDP Address的数据服务没有激活。PDP context没 有与相关PDP Address有关的、用来处理PDP PDUs 的路由或映射信息。此时不会发生数据传输。在 INACTIVE状态,即使用户已经处于GPRS MM状态 ,用户的地理位置的变化不会引起PDP context的更 新。 ACTIVE:在ACTIVE状态,移动台中的、SGSN 中的、

7、GGSN中的,对应于正在使用中的PDP Address的PDP context被激活。PDP context中这一特 定PDP Address传送PDP PDUs的路由和映射信息。 只有当移动用户处于STANDBY和READY状态时, PDP context才可以处于ACTIVE状态。 15 INACTIVE ACTIVE Activate PDP-context Deactivate PDP-context 或 MM state变为Idle 16 .QoS的指标 优先级:反映了会话的优先等级,仅仅使 用在不正常的情况下(如网络发生了阻塞), 分为high priority (1), norm

8、al priority (2), low priority (3)。 吞吐量 平均值 峰值 可靠性 时延 图 指令AT的内容 +cgdcont=1, IP, apn, 0.0.0.0,0,0; +cgqreq=1,2,1,3,7,31 AT Command APN 名字申请的 IP地址 QoS参数 时延 (1), 优先级 (2), 可靠性 (3) , 吞吐量蜂值 (7), 吞吐量平均值 (31) Identity of PDP context PDP 类型 数据压缩 没有激活 首部文件压 缩没有激活 18 .提高速率的技术 开发可以在每个TDMA帧中用数个时隙接 收/发送数据的终端 减少对用户

9、数据的保护 使用能获得更高频谱利用率的调制技术 19 GPRS网络结构 .GPRS手机 GPRS移动台分三种: Class A:移动台既可以使用GPRS服务 ,又可以使用GSM服务,并且移动台同 一时刻支持两种服务。 Class B:移动台可以使用GPRS服务, 也可以使用GSM服务,但是每次只能使 用其中一种服务。 Class C:移动台只能使用GSM服务或 者GPRS服务。 20 SGSN MSC CS-Paging/CS-Transaction PS-Paging/PS-Transaction Class A: 同时进行 图 GPRS的Class A移动台 21 SGSN MSC CS-

10、Paging/CS-Transaction PS-Paging/PS-Transaction Class B: 同时监听 图 GPRS的Class B移动台 22 SGSN MSC CS-Paging/CS-Transaction PS-Paging/PS-Transaction Class B:但不能同时进行 图 GPRS的Class B移动台 23 SGSN MSC CS-Paging/CS-Transaction PS-Paging/PS-Transaction Class C: 既不能同时监 听,也不能同时进行 图 GPRS的Class C移动台 24 .新增的网络接入设备 PCU (

11、Packet Controller Unit):分组控制单元,通 常位在BSC中(或BTS、SGSN中)。负责GPRS的空 中接口资源共享(RLC/MAC层)、分段并重组 RLC/MAC块、通过ARQ机制保证空中接口数据发 送的可靠性(在PDCH信道上)、无线信道管理功能( 功率控制、阻塞控制、广播控制信息等)。 作用等同于GSM中的TRAU。 CCU (Channel Codec Unit):信道编码器单元, 在BTS中,负责交织编码和纠正错码;无线信道测 量功能(接收信号的电平、接收信号质量电平以及 和时间提前值测量的有关信息)。 25 图 PCU Abis BTS BSC site GS

12、N site BSC site GSN site BSC site GSN site CCU PCU CCU BTS CCU CCU BTS CCU CCU Um Gb A B C PCU PCU Key: Circuit-switching function (16 or 64 kbit/s) Packet-switching function Gb 图 PCU位置摘自3GPP TS 03.60 Figure 50 27 .新增的核心网络实体 SGSN (Serving GPRS Support Node), GPRS服务支持节点,是管理出现在某一给 定区域的移动台的路由器。负责在GGSN和

13、 不同的BSS间转发数据分组;移动性管理; GPRS会话管理;加密;计费;数据压缩 (V.42bis) ;TCP/IP首部压缩(RFC1144)。 28 图 SGSN的任务和功能 (a)路由管理 SGSN VLR VLR HLR HLR HLR (b) GPRS移动性管理 SGSN PLMN 计费网关 GGSN 分组数据网 $ (c)计费(本网资源 ) 29 图 SGSN的会话管理 SGSNGGSN分组数据网 PDP Context PDP ContextPDP Context 30 GGSN (Gateway GPRS Support Node),GPRS 网关支持节点,是连接GPRS网络和

14、外部数据 网络的的路由器,负责将来自外部数据网络的 分组送往和目的节点相连的SGSN;计费(针对 外网资源)。 31 GGSN PLMN分组数据网 分组数据网 分组数据网 SGSN SGSN SGSN GGSN 分组数据网 分组数据网 GGSN SGSN PLMN 计费网关 $ 图 GGSN的任务和功能 (a)数据网和PLMN的接口(b)分组数据转发 (c)计费 32 GGSN种类 GPRS可以为用户提供不同层次和种类的服务。GGSN可 以和内部/外部的鉴权服务器、分配IP地址的服务器相连 。 GGSN Type A(透明接入GGSN) 运营商有自己的DHCP/RADIUS服务器和DNS服务器

15、, 并且可以为处于PDP context activation状态下的移动用户 提供IP地址。 GGSN Type B(非透明接入GGSN) GGSN为外部的ISP的鉴权和IP地址分配提供中继。 GGSN Type C(共同的GGSN) 处于同一Intranet中的多个用户通过GGSN接入到PLMN 中。 33 DHCP RADIUS DNS Internet/Intranet DHCP RADIUS DNS DHCP RADIUS DNS 属于PLMN PLMN Internet GGSN GGSN GGSN B A C Intranet of Volume Customer 属于同一ISP ISP-Function 图 不同类型的GGSN 34 . 网络接口 在GPRS的网络部分定义了大量的信令接口 。 图 GPRS网络结构及接口 Inter PLMN Gd Gf Gs Gr SS7 Network MSC ISDN/PSTN Network External IP network EIR HLR/AuC SMSC BSC BTS Um (SGSN) Gb IP Backbone Gn Gn Firewall Gi (GGSN) (BG) (L

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