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GPRS知识总结

GPRS知识总结

1.什么是GPRS,2.它的主要特点是什么?

飞网答:

GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService)的简称,它使得用户能够在端到端分组传送模式下发送和接收数据。

其无线资源采用动态分配方式,一个用户可分配多个时隙,一个时隙也可由多个MS共享,用户虽然与网络一直连接,但仅当有数据传送时才占用无线信道资源。

具体来讲GPRS具有如下特点:

2以灵活的方式与GSM语音业务共享无线与网络资源,采用灵活的策略实现数据与语音业务共存;

3采用分组交换的传输模式,用户只有在发送和接收数据期间才占用资源,这就意味着多个用户可高效率的共享同一无线信道,从而提高了资源利用率;

4定义了新的GPRS无线信道,且分配方式十分灵活,同一用户可以占用1-8个时隙,同一时隙能由多个用户同时占用,且上行链路和下行链路的分配是独立的。

5GPRS支持中、高速数据传输,可提供9.05-171.2kbit/S的数据传输速率,GPRS采用了与GSM不同的信道编码方案,定义了CS1、CS2、CS3、CS4四种编码方案;

6在核心网络中引入GPRS支持结点(SGSN和GGSN),SGSN和GGSN采用分组交换平台方式,定义了基于TCP/IP的GTP方式来承载高层数据。

SGSN通过帧中继连接到基站系统,GGSN支持与外部分组交换网的互通,并经由基于IP的GPRS骨干网和SGSN连通。

7采用封装和隧道技术,用户数据在MS和外部数据网络之间透明的传输,数据包采用特定的GPRS协议信息打包并在MS和GGSN之间传输。

这种透明的传输方法缩减了GPRSPLMN对外部数据协议解释的需求,而且易于将来引入新的互通协议。

用户数据能够压缩,并且有重传协议保护,因此数据传输高效且可靠。

3.GPRS主要实体及逻辑体系机构;

3.1具有GPRS功能的移动台根据GPRS支持能力的不同3.2分为哪几类?

飞网答:

可分为3类:

1)A类移动台能同时连接到GSM和GPRS系统,能在两个系统中同时激活,能同时提供GPRS业务和GSM电路业务,她在分组数据传送期间能够在不中断数据传输的情况下接收语音呼叫并通话;

2)B类移动台能同时连接到GSM和GPRS系统,可提供GPRS业务和GSM电路交换业务,但两者不能同时工作,在同一时间只能使用其中一项业务,B类MS在GPRS业务期间有电话呼入时MSC会送给SGSN一个挂起通知,SGSN收到通知后挂起GPRS连接,当电话结束后MSC会送给SGSN一个恢复通知,SGSN收到通知后再恢复GPRS连接。

目前市场上大部分GPRS手机属于B类;

3)C类移动台只能轮流使用GSM业务和GPRS业务,它只能通过人工操作来进行业务转换;

3.3GPRS系统与GSM系统相比增加了哪些主要功能实体,3.4分别有什么作用?

答:

在BSS系统中,对BTS进行软硬件升级,在BSC部分增加了PCU单元(PCU单元也可成为单独的网元,如ALCATEL的MFS),在核心网侧增加了SGSN,GGSN;

1)PCU单元主要完成分组数据从LLC层到RLC层的转换及无线分组信道的管理,具体如逻辑链路与物理链路的映射、数据包的拆封、数据包的确认,无线数据信道的分配等;

2)SGSN即GPRS服务支持结点,与MSC处于同一等级水平,它通过Gb口提供与无线分组控制器PCU的连接,进行移动数据的管理,如用户身份识别、加密、压缩等功能;通过Gr口与HLR相连,进行用户数据库的访问及接入控制;它还通过Gn接口与GGSN相连,提供IP数据包到无线单元的传输通路和协议变换等功能;SGSN还可以提供与MSC的Gs口连接及与SMSC之间的GD口连接,用以支持数据业务和电路业务的协同工作和短信收发等功能;

3)GGSN是GPRS网络与外部PDN相连的网关,主要负责IP分配,信息过滤,计费,路由选择和转发,用户数据的管理等功能,

3.5GPRS的逻辑体系结构是怎样的?

飞网答:

如下图所示。

4.GPRS的主要接口及相关协议

4.1GPRS网络中有哪些主要接口?

飞网答:

主要有:

Um口:

MS与BSS之间的无线接口,它的RF部分与GSM相同,但逻辑信道增加了PDCH,并采用了4种新的编码方式:

CS1、CS2、CS3、CS4,并能支持多时隙传送方式,最多可支持8个时隙;

Gb口:

BSS与SGSN之间的接口,该接口支持用户数据传输和信令传输。

它基于帧中继网络,提供流量控制,支持移动性管理和会话管理;

Gn口:

同一PLMN中的两个GSN之间的接口,它支持用户数据和信令传输,支持移动性管理,在基于IP的骨干网中,Gn口使用GPRS隧道传输协议(GTP)。

Gr口:

SGSN与HLR之间的接口;Gr口为SGSN提供了接入HLR并获得用户管理数据和位置信息的接口。

它们之间通过MAP信令交换信息;

Gi口:

GGSN与外部分组数据网络之间的接口。

Gd口:

SGSN与SMG-GMSC之间的接口,通过该接口可以使SGSN发送短消息。

4.2GPRS协议结构是怎样的?

飞网答:

GPRS的协议结构分为两大类:

1)GPRS数据传输协议能够提供用户业务数据的传递,它主要由GTP、IP、LLC、RLC等协议分别构成GPRS网络各段的传输模式,如下图所示:

(1)UM口协议

2射频部分:

采用与GSM相同的传输模式;

3MAC/RLC协议:

该层提供无线链路控制功能和媒体接入控制功能。

RLC层可支持MS与BSS之间的有确认和无确认两种模式的数据传输,可提供一条独立于无线解决方案的可靠链路;MAC层主要作用是定义和分配空中接口的GPRS逻辑信道,使得这些信道能被不同的移动台共享。

另外MAC层还负责将LLC帧映射到GSM物理信道上去。

4逻辑链路控制(LLC)协议:

LLC是一个基于高速数据链路规程(HDLC)的无线链路协议,能够在MS与SGSN之间提供一条高度可靠的加密的逻辑链路用于数据传输。

LLC负责从高层SNDCP层的SNDCP数据单元上形成LLC地址、帧字段,从而生成完整的LLC帧。

另外,LLC层可实现点对多点的寻址和数据帧的重发控制。

LLC层还可支持多种QoS延时等级。

5子网相关的汇聚协议(SNDCP):

作为网络层和链路层的过渡,它可将网络级特性映射到底层网络特性中去,主要作用是完成对用户数据进行分段、打包,确定TCP/IP地址和加密方式。

在该层移动台和SGSN之间传递的数据被分割成一个或多个SNDCP数据分组单元后送入LLC层进行传输。

(2)Gb口协议

17L1:

物理传输层,例如PCM/E1;

18帧中继层:

该层基于BSS与SGSN之间的帧中继连接之上,用于传送上层的BSSGPPDU。

19基站子系统GPRS协议(BSSGP):

是该接口的第三层协议,它主要用于提供与无线相关的信息(如QoS、路由信息等),为SGSN和PCU之间的数据传输提供流量控制,并提供PCU和SGSN的节点管理功能。

(3)Gn口协议

25L1/L2:

底层传输网络相关的协议,底层传输网络可以是ATM、以太网、DDN、ISDN、帧中继网等;

26IP:

GPRS骨干网络协议,用于骨干网内用户数据和控制信令的路由选择。

27UDP/TCP:

UDP提供差错保护,用于承载不要求可靠传输的GTPPDU;TCP提供流量控制以及丢失和差错保护,用于承载要求可靠传输的GTPPDU。

28GTP:

用于GPRS骨干网中GSN之间的数据和信令的隧道传输。

所有点对点的PDP协议数据单元(PDU)将由GTP进行封装。

它将用户的PDPPDU用GTP字头封装用于标识特别用户。

2)信令协议包括控制和支持传输协议的协议,它的主要功能有:

(1)控制GPRS网的访问连接,如接入和断开GPRS网络;

(2)控制已建立的网络连接的功能特性,如激活一个PDP地址;

(3)控制已建立的网络连接的路由路径,以支持用户的移动性;

(4)控制网络资源的分配来满足用户要求的改变;

(5)可提供补充业务;

1MS-SGSN-GGSN协议结构如下:

下层协议与数据传输协议的对应层一样,上层MS与SGSN之间采用GMM/SM协议来实现移动性管理以及网络接入的相关控制;

2SGSN与HLR、EIR、SMS-GMSC之间的协议结构如下:

SGSN除与MS和GGSN之间由信令交换外,还需与原GSM中的一些实体(HLR、EIR、SMS-GMSC)进行信令配合来实现相关功能。

他们之间使用支持GPRS的MAP协议,利用SS7进行传送,实现鉴权、登记、移动性管理以及短消息传送等功能。

4.3Gb口流量控制的作用是什么,4.4是怎样实现的?

飞网答:

在下行数据传送过程中,Gn与Gi接口采用IP协议连接,数据速率高且稳定,但在无线接口上,由于无线信号衰耗较大,无线带宽较窄,所以数据速率低且不稳定,形成了无线接口上的传送瓶颈。

这种情况下,如果SGSN不断将数据传送到PCU中,而PCU不能及时将数据传送到MS或小区中去,就会使PCU缓存溢出,造成数据丢失并且无法恢复。

因此,根据无线传送情况及时调整SGSN到PCU的数据流量是GPRS系统中实施流量控制的基础。

PCU通过向SGSN及时传送流控信息,使SGSN能够模拟产生PCU中数据传送和缓存释放情况,从而对不能够及时传送到MS或小区的数据暂缓接收或丢弃,这样仍然可以采用高层协议保证数据流的完整性,从而避免PCU中的数据丢失。

在流量控制的实施方法上,系统采用BSSGP层的流量控制机制管理Gb口上SGSN到BSS方向的PDU数据的传送工作,它分两步实施,即针对单个MS的流量控制和针对单个小区(BVC)的流量控制。

每个LLCPDU首先进行MS流量控制,然后进行BVC流量控制。

只有当LLCPDU通过了MS流控过滤算法,它才可以执行BVC流控过滤算法,最终只有通过MS流控和BVC流控两种算法的PDU才被传送到BSS中去。

(对于某些暂时不实施MS流量控制的GPRS系统来讲,系统仅仅执行BVC流量控制就可以了)

在流量控制算法上,最基本的流量控制方法是漏斗算法,根据漏斗大小和漏斗泄露速度,可以了解漏斗的溢出和空间释放情况,从/而可以有效地控制漏斗的注入速率和注入量。

BSS传送给SGSN的流控参数包括以下信息:

Bmax:

Gb口上BVC的最大漏斗大小;

R:

相应漏斗的泄漏速率;

Bmax_default_MS;

R_default_MS;

BVC中PDU传送的选延迟测量;

MS流量控制参数;

TLLI值;

其中Bmax和R两个参数最为重要,它们分别定义了漏斗大小和漏斗泄漏速率,基本算法为:

B*=B+L(p)-(Tc-Tp)×R,如果B*

4.5GTP协议是如何工作的?

飞网答:

GTP协议是由GTP信令和数据传输程序组成的:

3在信令平台中,GTP规定了隧道控制和管理协议,通过该协议允许SGSN提供MS接入GPRS网络的功能。

4在传输平台中,GTP利用建立隧道的原理提供承载用户数据分组业务。

在GTP头中所包含的隧道号TID用于指示PDU属于哪一个隧道,这种方法使得分组在GSN之间通过GTP进行复用和解复用。

隧道号TID在PDP上下文创建时予以设定,它由NSAPI和IMSI共同组成,从而保证每个IMSI的多个PDP(以NSAPI标定)数据能够区分开来。

5.GPRS无线口信道与帧结构

5.1GPRS的帧结构是怎样的?

飞网答:

GPRS系统采用52复帧结构,52复帧包含12个用于传送数据的无线块(B0-B11,每个BLOCK包括4个突发脉冲)、2个用于进行邻区BSIC测量的空闲帧和2个用于传送时间提前量的PTCCH帧。

5.2GPRS无线口有哪些逻辑信道;

飞网答:

GPRS逻辑信道可分为业务信道和信令信道两大类:

业务信道为:

PDTCH/U,PDTCH/D(上下行分组业务信道,用于传送用户数据);

信令信道包括:

PBCCH(分组广播信道)、PRACH(分组随机接入信道)、PPCH(分组寻呼信道)、PAGCH(分组随机接入信道)、PNCH(分组通知信道)、PACCH(分组随路控制信道)、PTCCH/U、PTCCH/D(分组上下行定时控制信道)

5.3逻辑信道如何在物理信道上进行复用

飞网答:

逻辑信道在PDCH信道(时隙)上以52个复桢为周期进行复用,,每个逻辑信道占用52个复帧中的若干个BLOCK(B0-B11),每个PDCH信道(时隙)可以复用为如下逻辑信道:

PBCCH+PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCH;

PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCH;

PDTCH+PACCH+PTCCH;

PCCCH=PPCH+PRACH+PAGCH+PNCH

例1:

如果1个PDCH信道的复用方式为PBCCH+PCCCH,且参数BS_PBCCH_BLKS=3、BS_PAG_BLK_RES=4,BS_PRACH_BLKS=5,那么逻辑信道至PDCH的映射方式如下图所示:

例2:

如果1个PDCH信道的复用方式为PDTCH+PACCH+PTCCH,那么逻辑信道至PDCH的映射方式如下图所示:

5.5无线块的结构是怎样的?

飞网答:

无线块是由MAC字头和RLC数据块或RLC控制块组成的。

GPRS分配定义了不同类型的RLC/MAC块结构用于传递数据和控制信息。

具体如下图所示:

5.6GPRS信道编码方案是怎样的?

飞网答:

分组数据业务信道定义了4种编码方案,即CS1至CS4,其中CS1编码的纠错能力很强,能够忍受一定的误码率,因此它对无线环境的要求较低,但它的缺陷是吞吐量是最小的;CS4的吞吐量是最高,但纠错能力最低,需要的C/I最高;高的编码速率通过减少纠错和检错比特来获取。

CS1编码为184个信息比特+40个用于纠错和检错的分组校验比特+4个尾比特得到228个比特,将这228个比特采用1/2速率的卷积编码,最终就得到了456个比特(4个BURST);

CS2编码为3比特的USF预编码为6比特+268个信息比特+16个用于纠错和检错的分组校验比特+4个尾比特得到294个比特,采用采用1/2速率的卷积编码,得到588个比特,采用截短技术截短132个比特,最终得到456个比特(4个BURST)。

CS3编码为3比特的USF预编码为6比特+312个信息比特+16个用于纠错和检错的分组校验比特+4个尾比特得到338个比特,采用采用1/2速率的卷积编码,得到676个比特,采用截短技术截短220个比特,最终得到456个比特(4个BURST)。

CS4编码为3比特的USF预编码为12比特+428个信息比特+16个用于纠错和检错的分组校验比特,不再进行卷积编码,最终得到456个比特(4个BURST)。

5.7什么是GPRS的多时隙的配置?

飞网答:

手机分type1\2,type1手机不支持双工能力,不能同时收发。

Type2支持双工能力。

单个时隙可提供的最大速率为21kbit/s,为了得到更高的速率,通过多时隙配置,同一移动台可占用多个业务信道进行GPRS业务。

GPRS系统利用MAC层功能来为某个移动台提供多时隙的工作方式,但相应的移动台终端必须具有支持多时隙方式工作的能力,规范定义了29种多时隙级别,目前市场上得到广泛支持的是多时隙级别4和8。

多时隙配置参数包括:

RX:

MS最多可同时接收信息的时隙数;

TX:

MS最多可同时发送信息的时隙数;

SUM:

表示在每个TDMA帧中,可以为一个移动台提供的时隙数目之和。

例如:

如有1个移动台的多时隙配置参数为RX=3,TX=3,SUM=4。

那么该移动台用3个时隙接收数据时,最多只能用1个时隙发送数据;用2个时隙接收数据时,最多只能用2个时隙发送数据;

5.8GPRS中的编号计划是怎样的?

飞网答:

GPRS系统采用了GSM系统的部分编码计划,但也增加了一些新的编号计划,其新增部分分述如下:

TID:

即Tunnelidentification,相当于IMSI+NSAPI。

Gn口上数据的传送通过Tunnel(GTP隧道协议)进行,不同的IMSI或相同IMSI的不同业务(NSAPI)具有唯一的标识,从而保证了数据传送的独立性和准确性。

NSAPI:

网络业务接入点标识,表示一对PDP类型和PDP地址的组合,相当于用户的不同进程标识。

不同协议如X.25和IP的NSAPI不同。

其取值范围为0~15。

P-TMSI:

为了保证用户身份的保密性,VLR和SGSN可以对访问用户分配临时移动用户身份识别TMSI,并将TMSI与用户的IMSI信息相关联。

一个移动用户可以被分配两个TMSI,一个用于电路域MSC提供的业务,即TMSI,另一个用于分组域SGSN提供的业务,简称为P-TMSI。

TMSI和P-TMSI之间的区别为:

4P-TMSI可以采用非加密模式分配,而TMSI则必须采用加密模式分配;

5P-TMSI的高两位为11,而TMSI的高两位为00、01或10;

6P-TMSI仅在它分配的路由区中唯一,一旦出了这个路由区,则需采用P-TMSI与RAI一起唯一标定MS。

SGSN另外分配一个P-TMSI签名(3比特)来表示MS的GMM上下文,在下一次附着或者路由区更新过程中P-TMSI签名将与P-TMSI一起传送到网络。

注:

P-TMSI通常在路由区变化时进行重新分配,但如果发生SGSN变化,则必须重新分配。

BVCI:

用以标定BSSGP上的一条虚电路,在NSEI中编号唯一;

NCVC:

对应Gb口上的PVC(永久虚电路);

DLCI:

NSVC的本地标识号;

NSEI:

控制Gb口上一组NSVC之间的链路分担和广播消息的发送;

RAI:

路由区标识,RAI=LAI+RAC=MCC+MNC+LAC+RAC

TLLI:

用以表示特定的一条逻辑链路。

在一个RA内,TLLI与IMSI一一对应,RA区域内部网络层路由选择是通过NSAPI和TLLI共同进行的。

TLLI为32比特,GPRS系统中存在4种不同TLLI,它们从P-MSI中产生或者直接产生。

本地TLLI:

由MS产生,最高两位为11,其余30比特与P-TMSI相应位置上的信息相同。

它只在与此P-TMSI相关的路由区中有效。

两种情况下MS使用本地TLLI表示逻辑链路标识,即在新的路由区中进行路由更新后没分配P-TMSI或者在周期性路由更新过程中。

外部TLLI:

由MS产生,最高两位为10,其余30比特与P-TMSI相应位置上的信息相同。

MS在GPRS附着或者进行非周期性路由更新时使用外部TLLI。

随机TLLI:

由MS产生,最高五位为01111,其余27比特随机选择。

MS在进行匿名PDP上下文激活或者MS中不存在P-TMSI时使用随即TLLI。

辅助TLLI:

由SGSN产生,最高五位为01110,其余27比特独立设定。

在收到MS发起匿名PDP激活请求时SGSN分配辅助TLLI,以防止在一个SGSN区域内使用匿名PDP上下文时随机TLLI的不明确性。

6.GPRS的信令处理及数据传输过程

6.1GPRS移动台的状态和操作模式;

GPRS有哪几种移动性管理状态?

飞网答:

GPRS定义了3种移动性管理状态,即GPRS(IDLE)空闲状态、待命(Standby)状态、就绪(Ready)状态。

IDLE状态:

移动台已开机,但还没附着到GPRS移动性管理上去。

在这种状态下移动台无法识别GPRS网络,也不执行用户相关的移动性管理程序,网络在这种情况下也无法寻呼到用户。

STANDBY状态:

手机已经执行了GPRS附着过程,与SGSN建立了MM连接,SGSN对MS的移动性管理在RA层次上;

Ready状态:

当移动台和GPRS网络的分组传输正在进行或刚刚结束时,移动台就处于GPRS就绪状态。

在就绪状态下SGSN将在具体小区的层次上对移动台进行移动管理。

也就是说,SGSN含有处于就绪状态下移动台的小区信息。

当移动台在就绪状态下每次改变服务小区时,应向SGSN发送小区更新消息。

此时,GPRS的小区选择和重选即可以由移动台自主完成,也可以选择由网络控制完成。

总之,在就绪状态下网络无需给移动台发送寻呼请求,由于移动台的小区位置是已知的,SGSN将直接给PCU发送分组数据,而PCU将立刻发起移动台的立即指配程序。

移动性管理状态如何相互转化?

飞网答:

移动台处于空闲、待命、就绪这3种移动性管理状态下,是可以通过一定的事件来相互转化的。

1、从空闲(IDLE)状态向就绪(READY)状态的转化:

GPRS附着(ATTACH)。

2、从就绪(READY)状态向待命(STANDBY)状态的转化:

就绪定时器超时;

SGSN强迫移动台进入待命模式;

异常的RLC条件;

3、从待命(STANDBY)状态向就绪(READY)状态的转化:

SGSN触发的下行分组数据单元的传输;

SGSN收到移动台发送的上行分组数据单元;

4、从就绪(READY)状态向空闲(IDLE)状态的转化:

GPRS分离程序;

SGSN从HLR收到1条MAP位置删除消息;

5、从待命(STANDBY)状态向空闲(IDLE)状态的转化:

待命定时器超时;

SGSN从HLR收到1条MAP位置删除消息;

GPRS移动台的无线资源管理有哪两种操作模式:

飞网答:

包括分组空闲模式和分组传输模式两种操作模式;

3分组空闲模式下,移动台监听PBCCH和寻呼子信道。

如果小区中没有分配PBCCH,则移动台监听BCCH及相应的寻呼子信道。

4在分组传输模式下,移动台将通过1个或多个物理信道来传输临时块流。

当移动台改变服务小区时,它在切换到新小区时会退出分组传输模式,进入分组空闲模式。

但在获得新小区的系统消息后,可再次进入新小区的分组传输模式。

6.2GPRS的小区选择和重选;

GPRS的小区选择算法是怎样的?

飞网答:

GPRS的小区选择算法也采用GSM空闲模式的C1算法,只是其中的参数是GPRS的专用参数;

C1=RXLEV-GPRS_RXLEV_ACCESS_MIN—MAX(GPRS_MS_TXPOWER_MAX_CCH—P,0)

GPRS中如何进行小区重选?

飞网答:

GPRS中的小区重选分为如下3种方式:

NC0:

正常的MS控制下的小区重选过程;

NC1:

MS对网络发送测量报告,并自动执行小区重选过程;

NC2:

网络控制下的小区重选过程。

MS对网络发送测量报告,并根据网络要求执行小区重选过程。

其中MS控制下的小区重选算法分为存在PBCCH和不存在PBCCH两种,存在PBCCH时,MS根据C31、C32进行小区重选。

不存在PBCCH时,MS采用GSM的C2进行小区重选,并使用相同的邻小区表和相同的无线参数。

至少每5S,MS将会计算服务小区和相邻小区的C1和C2值。

若相邻小区的C2值连续5S超过了服务小区的C2值,则触发小区重选,以下情况例外:

1)若新小区位于1个不同2)的位置区或GPRS移动台位于1个不同3)的路由区或GPRS移动台处于就绪状态下,4)则若相邻小区的C2值连续5S超过了服5)务小区的C2值与参数CELL_RESELECT_HYSTERESIS所定义的数值之和则触发小区重选。

6)若新的小区重选距上次重选的时间不7)足15S,则相邻小区的C2值需连续5S大于服务小区5DB,10)方能进行重选。

6.3MS要进行数据传送时有哪些接入方式?

飞网答:

有一步分组接入法和两步分组接入

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