gprs_技术

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1、GPRS技术主要内容1. GPRS简介2. 从GSM网络升级到GPRS3. GPRS的网络结构和接口4. GPRS的传输平面和信令平面5. GPRS与Internet互连6. GPRS计费第一部分 GPRS简介什么是GPRSGPRS: General Packet Radio Service (通用分组无线业务)GPRS是在原有GSM网络基础上进 行升级，为GPRS用户提供更高速的数 据分组业务的一种技术。利用该技术使 现有的移动通信网和数据网结合起来。GPRS产生的背景需求1. 移动通信的发展2. Internet数据业务的发展现状1. GSM只提供低速率的电路交换业务2. 3G的大规模商用

2、还有待时日GPRS的引入如何利用现有的大规模的GSM网络来提 供较高速的分组数据业务呢？GPRS技术的产生可以将高速分组 数据业务引入到现有的移动通信网GSM技术GSM是第二代数字移动通信技术的代表特点： 成熟 成功 数字电路交换, 带宽利用率低 较低的传输速率, 9.6kbit/s - 14.4kbit/sGSM工作原理（一） 工作在900MHz和1800MHz两个频段 双工通信，上行频段和下行频段分离GSM工作原理（二） 采用FDMA和TDMA方式 相邻两个无线信道间隔200kHz, 每个信道分8个时隙 每个呼叫占用一个时隙，通话期间其余用户不能占用 每个呼叫提供9.6kbit/s14.4

3、kbit/s的传输速率 电路交换，计时付费GPRS技术 是GSM phase2+ 引入的非常重要的内容 对原有GSM网络增加一些硬件设备并进行 一些软件升级 是GSM向WCDMA和TD-SCDMA平滑演进 的重要一步 GPRS采用与GSM相同的频段，相同的频 带宽度，相同的无线调制标准以及相同的 TDMA帧结构。GPRS工作原理 （一） 将话音和数据业务接入到不同的交换网络 中 话音业务仍然使用GSM的电路交换技术 数据业务使用新的分组交换技术GPRS工作原理 （二）每个用户可以占用1-8个时隙（统计复用 ）每个时隙可以被多个用户使用理想传输速率: 21.4kbit/s * 8 = 171.2

4、kbit/s1. 一个用户占用8个时隙2. 采用CS-4的编码方式GPRS原理图GPRS新增的节点：SGSN: Serving GPRS Support NodeGGSN: Gateway GPRS Support NodePCU: Packet Control UnitGPRS提供的业务 通信类：WWW，E-mail，FTP 增值业务类：游戏，服务 电子商务类：电子银行，订票 位置应用类：位置查找，交通信息第二部分 从GSM网络升级到GPRSGSM网络结构（一）MS: Mobile Station 移动台BSS: Base Station System 基站子系统NSS: Network S

5、witching system 交换网络子系统GSM网络结构（二）MS: Mobile Station 移动台BTS: Base Transceiver Station 基站收发台BSC: Base Station Controller 基站控制台MSC: Mobile Switching Center 移动交换中心VLR: Visitor Location Register 访客位置寄存器HLR: Home Location Register 属主位置寄存器BTSBSCMSC/VLRPSTNMSHLR从GSM升级到GPRSBTSBSCMSC/VLRPSTNMSHLRPCUSGSNFRGGSN

6、GPRS IP 骨干网TCP/I P X.25对MS的升级需要更换支持GPRS的MSA 同时支持GPRS分组交换业务和GSM电 路交 换业务B 某一时刻只提供一种业务支持，自动 切换C 轮流使用，人工切换对BSS的升级BSC新增加物理设备PCU，采用帧中继方 式与 SGSN相连PCU: GPRS新增硬件，将分组数据业务 分离到GPRS分组数据网对NSS的升级硬件升级 SGSN : 与MSC联合进行移动性管理，加密，计费等 GGSN : 路由，地址分配，计费等软件升级 HLR : 增加GPRS用户信息 MSC/VLR: 与SGSN接口软件升级，支持移动性管理 计费系统：根据SGSN和GGSN采集

7、的计费信息，建立 分组数据业务的计费系统 短消息中心：增加与SGSN的接口 操作维护中心：增加对SGSN和GGSN的管理第三部分 GPRS的网络结构和接口GPRS系统结构图GPRS各组成部分功能详解SGSNSGSN: Serving GPRS Support Node GPRS业 务支持节点GPRS核心节点，可能有多个SGSN主要功能： 通过GPRS骨干网与GGSN连接，通过FR与BSC/PCU连接 为MS进行路由选择和数据传送 加密，鉴权（同现有GSM的算法，密钥，准则） 移动性管理 计费GGSNGGSN: Gateway GPRS Support Node GPRS网 关支持节点GPRS核

8、心节点主要功能： 接入外部IP网络的接口 路由 IP地址的分配 防火墙 计费BSC/PCU BSC: Base Station Controller 基站控制台GSM网络中，对一个或多个BTS进行控制， 无线信道资源的管理，小区配置数据管理，功率 控制等PCU: Packet Control Unit 分组控制单元GPRS新增硬件，可单独放置，也可与BSC合 一配置,与SGSN采用帧中继方式相连主要作用：将数据业务从GSM话务中分离出来传送到SGSNMSC/VLR MSC: Mobile Switching Center 移动交换中心MSC是GSM网络的核心，对覆盖区域内的移动台 进行呼叫控制

9、，完成话路交换，与其余MSC或PSTN等 通信网相连，GSM的计费等VLR: Visitor Location Register 访客位置寄存器存储拜访客户信息的数据库支持GPRS，要对MSC与SGSN的接口进行软件升级，支 持联合位置更新和寻呼HLRHLR: Home Location Register 属主位置寄存器存储每个移动用户在其所属区域的注册信息的数 据库，存储信息包括：客户相关的参数，客户目前所 处位置的信息。支持GPRS，需增加GPRS用户信息，包括用户签约的 GPRS业务种类，移动用户所在的SGSN的号码，还需 增加GSN的MAP信令接口。CGCG: Charging Gat

10、eway 计费网关GPRS基于流量和服务质量计费，与GSM的计 时付费不同，需要引入CG用于GPRS的计费。主要功能： 收集，存储转发计费信息(CDR) 并具有CDR合并，过滤和预处理功能 采用FTP将计费数据传送到计费中心BC(Billing Center)GPRS接口连接GPRS系统各组成部件，采用指定的协 议使各部件之间能够通信。GPRS系统接口图G系列接口 G接口: GSN与其他部件的物理接口，共有9种 接口 连接关系协议协议类 型 GrSGSN - HLRMAPSS7GcGGSN - HLRGaGGSN - CG, SGSN - CGGdGSN - SMS-GMSCGsSGSN -

11、MSC/VLRBSSAP+ GbSGSN - PCUBSSGP 非IP Gn内部SGSN - GGSN, SSGN - SGSNGTP IP GpSGSN - 其他PLMN的GGSNGTP GiGGSN - PDN网接入服务器IP X.25第四部分 GPRS的传输平面和信令平面GPRS协议结构GPRS数据通信结构遵循协议分层，并将 传输平面和信令平面两个协议平面分开。GPRS传输平面传输平面覆盖用户信息传递，流量控制 ，差错检测，纠正等相关过程的协议GPRS传输平面图GPRS隧道协议(GTP)GTP(GPRS Tunneling Protocol) GPRS隧道协 议GPRS IP骨干网络内部

12、GSN之间采用隧道 方式传输用户数据和信令，所有分组数据都 要通过GTP封装隧道：发放与收方之间一条双向的点对点通 路GTP头部结构消息类型长度序列号流标志SNDCP的N-PDU LLC序号1111 1111隧道标识符TIDVerPT111SNN8 7 6 5 4 3 2 1 123 45 67 8910 - 1213 - 20传输平面其余协议子网会聚协议(SNDCP) 将网络层特性映射成底层 网络特性基站系统GPRS协议(BSSGP) 在BSS和SGSN之间传 递路由和QoS相关消息LLC: 逻辑链路控制，为MS与SGSN提供逻辑链路RLC/MAC 无线链路控制，媒质访问控制GSM RF：空

13、中无线接口GPRS信令平面信令平面功能包括连接的建立，控制 ，路由通道的控制，网络资源的管理等MSSGSN信令平面网络层以下，同传输平面，网络层采用专用移动管理协议SGSNMSC信令平面SGSNHLR信令平面SGSNSMS-MSC, SGSNEIR 信令平面都相同GSNGSN信令平面GSN之间仍采用隧道协议传输信令，传输层采用 UDP协议第五部分 GPRS与Internet的互连GPRS系统结构图GPRS与IP互连 GGSN可以看成是个IP路由器与IP网互联的GGSN是GPRS数据网的接入点 ，可提供防火墙功能 GPRS域名服务可以由GPRS运营者管理，也可由外部IP运营 者管理 GPRS网络

14、的IP地址GPRS运营者可以申请，由GGSN分配给用户 静态或动态IP，也可以由外部DHCP服务器分配第六部分 GPRS计费GPRS的计费系统GPRS引入新的计费网关CG和计费中心BC，从 SGSN和GGSN搜集呼叫详细记录CDR，完成计 费的处理GPRS的CDR根据来源不同 SCDR 与无线网络应用有关，来自SGSN GCDR 与外部数据网络应用有关，来自GGSN MCDR 与移动管理有关，来自SGSN S-SMO-CDR S-SMT-CDR 与GPRS短消息服务有关的CDR ，来自SGSN一个分组数据传输会话可能产生数个CDR， 计费系统通过计费标识符C-ID，把来自SGSN和 GGSN的

15、，属于同一个分组数据传输会话的CDR组 合起来计费信息 SGSN收集有关无线网络使用的计费信息 无线接口的使用：描述按QoS和用户协议分类传输的数据量 GPRS一般资源的使用和MS的GPRS网络活动（如移动性管理 ） 使用分组数据协议的时间长短 MS的定位GGSN收集有关外部网络使用的计费信息 目的端和源端地址 使用外部网络的数据量 使用分组数据协议的时间长短 MS的定位灵活的计费参数 Data Volume：上行和下行数据量可分别计费 Duration：持续时间，可与其他参数一起使用 Time：可分时优惠 Destination Point：可用来对不同接入网和业务进行不同的收费 Location：可用来开展MPS和GPS业务 QoS：根据不同的服务质量用不同的费率 Free of Charging：对某个接入网上接入的用户免费 Flat-Rate：对超过流量的包月用户，超过部分实行高费率 Bearer Service：根据承载业务收不同的费率GPRS网络内各部分标准（一 ） 欧洲电信标准协会 www.Etsi.orgETSI参考文件GPRS相关内容 GSM 02.60GPRS业务描述阶段1 GSM 03.60GPRS业务描述阶段2 GSM 03.64GPRS无线接口描述 GSM 04.60移动台基站系统