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1、1,第十三章GPRS技术,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。 可能的配置有： 414.
2、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。,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。,图-GPRS网络架构,
3、图-GPRS在移动互联网系统中的位置,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, WAP) 使用GPRS移动台作为外置modem,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
4、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 PDP 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
5、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、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,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
6、), normal priority (2), low priority (3)。 吞吐量 平均值 峰值 可靠性 时延,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,MSC,C
7、S-Paging/CS-Transaction,PS-Paging/PS-Transaction,图GPRS的Class A移动台,21,MSC,CS-Paging/CS-Transaction,PS-Paging/PS-Transaction,图GPRS的Class B移动台,22,MSC,CS-Paging/CS-Transaction,PS-Paging/PS-Transaction,图GPRS的Class B移动台,23,MSC,CS-Paging/CS-Transaction,PS-Paging/PS-Transaction,图GPRS的Class C移动台,24,.新增的网络接入设
8、备 PCU (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,27,.新增的核心网络实体 SGSN (Se
9、rving 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,(b) GPRS移动性管理,$,(c)计费(本网资源),29,图SGSN的会话管理,PDP Context,PDP Context,PDP Context,30,GGSN (Gateway GPRS Support Node)，GPRS网关支持节点，是连接GPRS网络和外部数据网络
10、的的路由器，负责将来自外部数据网络的分组送往和目的节点相连的SGSN；计费(针对外网资源)。,31,$,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，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
11、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,DHCPRADIUS,DNS,Internet/Intranet,DHCPRADIUS,DNS,DHCPRADIUS,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,图GPRS网络结构及接口,37,信令接口Gr Gr接
12、口是在SGSN和HLR之间。 Gr接口涉及位置区更新 下载鉴权三要素 连接移动终端 操作是通过MAP协议完成的。,39,信令接口Gs Gs接口是在MSC和SGSN之间的。 Gs接口被用来联合的GSM/GPRS paging寻呼 联合的路由区及位置区更新(Combined RA/LA update) 已接入GPRS的手机执行GSM接入 已接入GSM的手机执行GPRS接入 退出GPRS (GPRS Detach)和退出GSM (IMSI Detach) 移动性管理信息(MM information) MS信息查询(MS information required) 特定移动台信息告示(Non-GPR
13、S Alert) 操作是通过BSSAP+协议完成的。,41,信令平面接口Gf Gf接口是在SGSN和EIR之间。 通过Gf接口可以验证移动终端的身份代码。 操作是通过MAP协议完成的。,43,信令平面接口Gc 接口Gc是在GGSN和HLR之间的。 被用来从GGSN激活一个PDP context。实际上，是使GGSN从HLR处获得移动终端的位置信息。 操作是通过MAP协议完成的。,45,信令平面接口Gd 接口Gd是在SGSN和SMS-GMSC/SMS-IWMSC之间的。 保证GPRS移动台处于GPRS状态能及时收到短信 操作是通过MAP协议完成的。,47,信令平面接口Gn Gn接口是在GSN (
14、GPRS Support Node)之间的。 保证分组在GSN间的发送 以及管理移动性：如果一个移动终端更换了SGSN，GTP (GPRS Tunnelling Protocol)能够将数据引导到新的SGSN。 在GPRS骨干网中，GTP协议将用户数据和信令消息置入到SGSN和GGSN间的隧道，以及SGSN间的隧道中传输。,49,TID (Tunnel IDentifier)被GSN间的GTP协议用来确定一个PDP context。TID是由IMSI和NSAPI (Network layer Service Access Point Identifier)组成。 GGSN处的PDP conte
15、xt 主要是确认移动台的公共IP地址。 SGSN处定义的公共IP地址是和SGSN分配给移动台的专用IP地址配合一起使用的。,NAT (Network Address Translation)：网络地址翻译，内部IP地址与外部网络IP地址的转换。外部网络的透明接入和非透明接入: 如果用户的IP地址是运营商分配的公共地址(动态或静态)，则GGSN不参与用户的验证和鉴权过程，用户可以通过GGSN透明地接入到GPRS内部网络或互联网络，这种方式称为透明方式。 非透明方式主要是用户通过GPRS网络接入到企业网络或ISP的情形。用户MS的IP地址是由企业网络或ISP分配的专用地址(动态或静态)，用户访问该
16、企业网络或ISP时，GGSN需要企业网络或ISP中的专用服务器对该用户进行鉴权或验证。,51,GTP协议的信令功能允许： 为一个PDP context建立一条隧道； 在PDP context释放后，去除这条隧道； 在移动台意外改变了SGSN时转移隧道。,52,信令平面和传输平面共有的层 LLC (Logical Link Control)：保证移动台和SGSN之间的数据交换。LLC层负责GPRS的专门的加密。 RLC (Radio Link Control)：为移动台和BSS间提供了一条链路。MAC层管理接入无线信道，并将LLC帧映射到GSM的物理信道上。只在移动台有数据要传输时，分配资源给移动台。,53,移动性管理 .PLMN内和PLMN间的漫游 前提： 不同PLMN网络间漫游，需要双方的约定 SGSN和HLR一起参与GPRS移动性管理 SGSN使用SS7/MAP和HLR联系,54,HLR,SGSN,SGSN,SS7网络,SS7,H-PLMN,V-PLMN,图GPRS漫游,55,移动性管理 .
