第8章GSM、GPRS到WCDMA的发展及技术应用.pptx

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1移动通信技术（第2版）第8章GSM、GPRS到WCDMA的发展及技术应用2第8章GSM、GPRS到WCDMA的发展及技术应用l内容GSM主要技术及无线接口GPRS无线接口和关键技术WCDMA的无线接口和关键技术3第8章GSM、GPRS到WCDMA的发展及技术应用l重点GSM数字信号的处理过程及无线接口的信道配置，时隙帧结构GPRS的概念、网络结构、空中接口、用户数据的传输WCDMA的无线接口技术l难点GSM中数字信号的处理过程GSM的无线接口GPRS的无线接口WCDMA的无线接口、信道结构4l目的和要求掌握GSM各类关键技术及无线接口中信道配置、时隙帧结构理解GSM系统对信号的基本处理过程掌握GPRS网络结构、无线接口及关键技术理解WCDMA的演进及关键技术5GPRSlGPRS概述lGPRS的结构l无线接口lGPRS功能及实现6lGPRS概念：

在GSMPhase2+阶段引入的通用分组无线数据业务，核心网采用基于分组交换的IP传输技术，传送不同速率的数据及信令。

lGPRS是对GSM的升级，应用于GSM，不会替代GSM；是2.5G的过渡技术。

78.1GPRS概述l8.1.1GPRS产生的背景产生的背景IP技术已成为发展方向移动数据市场的形成GSM向第三代移动通信系统的演进88.1.2GPRS的特点lGPRS主要特点分组交换、IP传输新的无线信道，分配方式灵活l多用户共享一个信道l一个用户享有多个信道GPRS局限性中高速数据速率lCS-1：

9.05kbit/sCS-2：

13.4kbit/sCS-3：

15.6kbit/sCS-4：

21.4kbit/sl实际速率根据预留的信道数确定l最高理论速率：

21.48=171.2kbit/s不对GSM网络作较大的改动时：

14.48=115.2kbit/s9接入快，与IP、X.25网互通多业务种类与GSM相同的安全措施基于数据流量、服务等级的QoS计费功能可浏览普通网页“永远在线”-逻辑连接终端需要有GPRS功能，但不需换SIM卡lA类：

可同时使用lB类：

同时接入，但不能同时使用lC类：

需切换，或支持GPRS10l局限性可靠性较差小区总容量有限实际传输速率与理论值间存在较大差值l需一个载频的8个时隙同时提供给同一用户，且不能采用任何形式的纠错措施，并需对现有的GSM网络作较大的改动终端得不到保证调制方式有待改进传输时延大11lGPRS的发展（EGPRS）GPRS的发展的第二个阶段是EGPRS（增强型GPRS），采用EDGE技术EDGE（改进数据率GSM服务）数据传输速率384kbit/sEGPRS支持GMSK、8PSK两种调制技术，支持每时隙最高速率可达473kbit/s128.1.3GPRS的编号l与GSM相同的编号：

MSISDN、IMSI、IMEI、TMSI、LAI、CGI、l新编号路由寻址区标识RAI分组临时移动用户标识符P-TMSIPDP地址网络层服务接入点标识NSAPI临时逻辑链路标识TLLI隧道标识符TIDGSN地址和GSN号码13l路由寻址区标识RAI路由寻址区RA：

一些小区的集合，比LA小LARAcell用于选路、接续结构：

RAI=LAI+RACl分组临时移动用户标识符P-TMSI类似于TMSI区分：

TMSI：

00、01、10P-TMSI：

1114lPDP地址用户网络层地址，用于在网络层识别用户可以有一个或多个PDP地址的分配l临时或永久分配l可以是IPV4、IPV6或X.121地址l传输时用PDP分组数据协议lPDP地址的激活、失效对应PDP报文激活、修改和清除15l网络层服务接入点标识NSAPI用于在一个路由区内标识MS和SGSN间的逻辑链路-端点形式：

标识PDP报文（和MS相关）l临时逻辑链路标识TLLI用于标识MS和SGSN间的逻辑链路-链路形式：

定义一个RA内，MS和SGSN间的对应关系即：

只对MS和SGSN有效16l隧道标识符TID隧道技术：

将不同的地点的两个同类型网络相连，节点对信息内容不作任何处理用于在SGSN与GGSN间标识PDP报文结构：

IMSI和NSAPI的组合-唯一标识匿名接入时为AA-TID由TLLI和NSAPI组成，结构与TID相同17lGSN地址每个GSN（包括SGSN、GGSN）一个IP地址，用于骨干网间通信IPV4或IPV6型内部地址：

GGSN分配形成专用内网，公众互联网不能接入lGSN号码与GSM设备通信的需要No.7信令系统中的号码188.2GPRS的结构l基于GSM的GPRS网络结构19l组成（在GSM网络结构上的改造）新增节点l业务支持节点SGSN：

鉴权、移动性管理、防火墙、位置登记、传输、计费l网关支持节点GGSN：

转发、协议转换、防火墙、地址分配、计费l分组控制单元PCU：

信道管理、（对分组数据）接入控制-设在BSC中8.2.1基于GSM的GPRS网络结构20改造lBTS：

对目前使用的CS-1、CS-2只需软件升级支持新的逻辑信道和编码方式lBSC：

需增加PCU模块（分组数据处理）lHLR：

软件升级，支持GPRS用户数据和路由信息及与SGSN的Gr接口lOMC：

增加对新网络单元管理功能l计费系统：

软件升级，采用按数据流量等计费的方式l终端：

采用支持GPRS的终端类型lMSC/VLR：

需实现MSC与SGSN的Gs接口时（可选）对MSC做软件升级218.2.2GPRS骨干网络l基于IP网络，提供GPRS内部和GPRS间的通信内网：

专用IP网，确保网络安全和GPRS的性能l组成边界网关BG：

确保不同运营商间GPRS网络的通信能力域名系统DNS：

提供逻辑域名和IP地址间的映射在GPRS中用于提供：

逻辑接入点GGSN的IP地址计费网关：

收集来自SGSN和GGSN的计费信息，并将计费信息送往运营商的计费系统22238.3GPRS接口l8.3.1GPRS中的接口中的接口GPRS中采用G接口分为：

信令接口、信令和数据接口24l接口：

Gb：

SGSN与BSS（PCU）间Gn：

GSN间（同一PLMN）Gp：

不同PLMN的GSN间Gr：

SGSN与HLR间Gd：

SGSN与SMS间Gs：

SGSN与MSC/VLR间Gf：

SGSN与EIR间Gc：

GGSN与HLR间Gi：

GGSN与外部分组网间Ga：

GGSN与CGF间252.GPRS的空中接口lGPRS的空中接口主要特征动态分配物理资源上下行不对称业务多用户共用一个信道一个用户享有多个信道多种编码方案lGPRS需完成的传统信令功能功率控制及测量时间提前量确定小区选择/重选信道编码26GPRS空中接口与GSM相关部分l空中接口的组成物理层媒体接入控制层MAC无线链路控制层RLC27l物理层结构和功能l物理射频子层载波频率特性、GSM无线信道结构、调制/解调、收发信机特性性能与要求l物理链路子层处理功能：

FEC、成帧、无线块数据格式、阻塞控制ARQ控制功能：

同步、信号质量判别、小区选择/重选、功率控制、监测评估链路质量另外：

电池功率保持功能（DRX、功控）28lMAC/RLC层MAC用于定义和分配空中接口的GPRS逻辑信道-共享MAC功能：

数据和信令的复用、MS发起的接入（冲突、碰撞时）、MS终止信道接入、优先级处理RLC功能：

LLC与MAC的接口、LLC-PDU的分割重组、后向纠错BEC29lLLC数据链路层的高层功能：

在SNDCP的数据单元上形成LLC地址、帧字段-形成LLC帧30分组数据逻辑信道PDCHl完成类似GSM中的逻辑信道功能部分功能可使用GSM信道，如鉴权、同步分组及相关功能使用GPRS分组信道l信道结构31l分组业务信道PTCH包括全速率PDTCH-F和半速率PDTCH-H分组业务信道用于传输分组数据，当提供点到多点业务时可分配给小区内一个MS或一组MS系统支持一个用户使用多个PDTCHl分组控制信道PCCH包括PBCCH、PCCCH、PDCCHl分组广播控制信道PBCCH用于下行链路广播分组数据传输是可选的，用BCCH来指示存在与否，如果不存在，用BCCH为分组数据传输发送广播信息32l公共控制信道PCCCH没有分配PCCCH，分组交换信息通过CCCH传输；分配的PCCCH也可为电路交换业务传递信息分组寻呼信道PPCH：

仅用于下行链路被叫用户寻呼，可指示分组数据业务，也用于电路交换业务分组随机接入信道PRACH：

仅用于上行链路，用来请求分配一条或多条PDTCH，与RACH信道以相同方式工作分组允许接入信道PAGCH：

仅用于下行链路，用于在用户分组数据传输前给MS分配PDTCH。

如已有分组在传输，需改变下行链路的资源分配，也可以通过PAGCH完成分组通知信道PNCH：

仅用于下行链路，在GPRS阶段，用于在点到多点分组业务呼叫PTM-M初始化前通知相关的一组MS33l专用控制信道PDCCH分组随路控制信道PACCH为单向信道，PACCH/U用于上行链路，PACCH/D用于下行链路。

PACCH用于在MS和基站间交换专用信令信息。

包括功率控制和定时提前信息、资源分配和再分配消息等。

即使一个MS分配了多个PDCCH，仅需一个PACCH上行链路分组定时提前控制信道PTCCH/U：

用于发送随机接入突发序列，使MS可估计定时提前量下行链路分组定时提前控制信道PTCCH/D：

用于向多个MS发送定时提前量更新。

一个PTCCH/D与多个PTCCH/U成对使用34GPRS物理信道l突发脉冲序列与GSM相同的类型和格式（包括保护间隔）NB、FB、SB、AB、DBl无线块结构l复帧结构35无线块结构lGPRS中考虑分组业务的突发性单终端多信道能力多用户共享信道l逻辑信道映射到物理信道才能实现信息传输物理信道的共享通过无线块实现无线块是GPRS在空中接口传输用户数据和信令的物理信道基本单位一个无线块由4个突发构成36MAC头l上行链路状态标识USF（）：

指出下个上行链路无线块的所有者、内容及类型l临时块标识TFI：

临时标识无线块所有者信息单元：

用户数据或信令lRLC数据块RLC头：

表示收端MSRLC数据：

几个逻辑链路控制层的数据单元（LLC、PDU）lRLC/MAC信令信息块校验序列BCSl用于差错检测（对MAC头和内容）在物理层与高层间切换时37复帧l结构：

12个无线块和4个空闲帧构成l消息类型利用无线块头判断除PRACH外均用NB传输区别不同的逻辑信道38信道编码l4种编码方案类型：

CS-1、CS-2、CS-3、CS-4差别：

附加冗余码元数目不同l不同的净数据传输能力l不同的检、纠错能力lCS-1：

9.05kbit/sCS-2：

13.4kbit/sCS-3：

15.6kbit/sCS-4：

21.4kbit/s39lCS-1适用信道：

PACCH、PBCCH、PPCH、PAGCH、PNCHlCS-2在CS-1基础上通过比特打孔移去一部分比特降低检纠错能力，提高传输速率以降低可靠性为代价lCS-3在CS-1基础上比CS-2打孔去掉更多比特lCS-4没有前向纠错，仅对MAC头编码（其余部分保持不变）40l过程31:

2卷积（6+312+16+4）2676bit打孔打孔588-220=456bit净数据速率：

312/20ms=15.6kbit/s41l456bit的无线块交织857bit的4个突发l不同的信道可采用不同的信道编码方案（根据信息可靠性要求）无线块中的开销比特可指示编码类型简化解码PDTCH：

CS1、CS-2、CS-3、CS-4PRACH、PBCCH、PAGCH、PPCH、PTCH：

CS-142用户数据在空中接口的传输l临时资源的分配过程两个阶段l阶段1：

分组信道请求-PRACH/RACH分组直接分配-PAGCH/AGCH少量资源分配，给用户一个或多个PDCHl阶段2：

分组资源请求-PACCH分组资源分配-PACCH在对阶段1分配的上行链路资源不满意时可选资源分配时考虑预约和请求43l上行链路物理信道的资源分配方法固定分配方式：

MS请示无线块数目，系统使用分组固定直接分配和分组固定资源分配方法给MS分配固定的上行资源动态分配方式：

在无线块中MAC头包含USF和TFI无线块正确地与LLC帧和特定的MS相关联l自动重发请求ARQ在确认模式下传递RLC数据块l发：

发送RLC块l收：

临时分组确认/非确认448.4GPRS功能及实现lGPRS中必须实现的多种独立功能（六种）网络接入控制功能分组路由选择和传输功能移动性管理功能逻辑链路管理功能无线资源管理功能网络管理功能l会话管理l用户数据传输458.4.1接入控制功能l基本功能注册功能鉴权功能允许接入控制消息过滤功能分组终端适配功能计费数据采集功能468.4.2分组路由选择和传输功能l传输与选路步骤l哪些路径可达l选最佳路径l格式适配l传送选路：

路由器在收到一个IP数据包后，根据路由表中的数据，决定下一跳的地址l路由管理网络如何寻址如何建立传送路由47l子功能转发功能路由选择功能地址翻译地址翻译：

内、外网协议地址转换（网关中进行）地址映射：

同类型网络内的地址转换封装功能隧道功能压缩功能加密域名服务功能488.4.3移动性管理功能l跟踪本地PLMN或其他PLMN中的MS位置l移动性管理状态移动性管理体现在状态转换上MS的三种状态l空闲Idlel等待Standbyl就绪Ready4950l管理流程业务接入功能业务断开功能清除功能安全功能位置管理功能5152lSGSN和MSC/VLR的交互对A、B类终端，有Gs接口交互：

l联合的GPRS/IMSI连接（和去连接）MSSGSNMSC/VLR（记录SGSN地址）l联合的LA/RA更新MS的RA更新同时LA变化，同时执行LA、RA更新l通过GPRS网络进行电路交换寻呼MSC收到对MS的寻呼或短信时，通过已连接的SGSN地址发起寻呼538.4.4逻辑链路管理功能l协调MS和PLMN间的链路状态信息；监管该逻辑链路上的数据传输活动l子功能建立维护释放548.4.5无线资源管理功能l参与无线通信路径的分配和维护（电路域和分组域共享）l子功能Um管理小区选择Um-trax路径管理功能558.4.6网络管理和会话管理功能lGPRS与GSM中相同56lMS和外网间的连接控制体现在PDP上下文的状态转移上lPDP上下文的激活接入建立连接获取IP地址并和外网建立连接l透明接入和非透明接入透明接入：

用户使用公网的IP地址，可直接访问Internet非透明接入：

用户使用内网的IP地址，用户访问需GGSN、Internet服务器进行鉴权578.4.7用户数据传输l基本分组数据单元：

PDP、PDU