UMTS GPRS分组域核心网原理.docx

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UMTSGPRS分组域核心网原理

UMTS/GPRS分组域核心网原理

ISSUE3.0

UMTS/GPRS分组域核心网原理ISSUE3.0目录

课程说明.......................................................................................................................................1

课程介绍.................................................................................................................................1

课程目标.................................................................................................................................1

相关资料.................................................................................................................................1第1章分组核心网络概述.............................................................................................................2

1.1前言..................................................................................................................................2

1.2GPRS的产生和发展.........................................................................................................2

1.3EDGE的产生和发展.........................................................................................................2

1.4UMTSPS的产生和发展....................................................................................................3

小结........................................................................................................................................4第2章GPRS/UMTSPS系统结构与功能....................................................................................5

2.1GPRS/UMTSPS网络逻辑结构.........................................................................................5

2.2网络功能...........................................................................................................................9

2.3信令平面及协议...............................................................................................................15第3章分组编号方案..................................................................................................................20

3.1P-TMSI...........................................................................................................................20

3.2NSAPI/TLLI.....................................................................................................................20

3.3PDP地址和类型..............................................................................................................21

3.4TID/TEID........................................................................................................................21

3.5路由区识别码..................................................................................................................22

3.6GSN地址........................................................................................................................22

3.7接入点名APN.................................................................................................................22第4章移动性管理......................................................................................................................24

4.12G移动性管理状态（GMM）..........................................................................................24

4.23G移动性管理状态（PMM）..........................................................................................26

4.3GMM状态功能................................................................................................................27

4.4PMM状态功能................................................................................................................30

4.5SGSN和MSC/VLR的交互.............................................................................................30

4.6移动性管理流程...............................................................................................................31

小结......................................................................................................................................42第5章会话管理.........................................................................................................................43

5.1会话管理基本概念..........................................................................................................43

5.2PDP上下文激活..............................................................................................................44

5.3PDP上下文修改..............................................................................................................46

5.4PDP上下文去激活..........................................................................................................48

5.5保留过程和RAB重建......................................................................................................50

UMTS/GPRS分组域核心网原理ISSUE3.0目录

第6章华为分组网络产品介绍...................................................................................................53

6.1SGSN9810.....................................................................................................................53

6.2GGSN9811.....................................................................................................................56

6.3CG9812..........................................................................................................................57

UMTS/GPRS分组域核心网原理ISSUE3.0课程说明

课程说明

课程介绍

本课程介绍UMTS/GPRS核心网络结构、主要网元及其功能、主要接口和协

议栈结构。

详细分析了分组网络的移动性管理流程和会话管理流程。

学习本

课程，能够对分组网络的基本原理和信令流程有比较深入的了解。

课程目标

完成本课程的学习后，您应该能够:

掌握UMTS/GPRS网络结构，了解各网元功能

熟悉UMTS/GPRS网络功能

理解UMTS/GPRS网络接口和主要协议

初步学会分析分组域移动性管理流程

初步学会分析分组会话管理流程，了解分组数据传送过程

了解分组核心网应用

相关资料

（1）3GPPTS23.060GeneralPacketRadioService（GPRS）

（2）3GPPTS29.060GPRSTunnellingProtocol（GTP）acrosstheGnand

Gpinterface

（3）3GPPTS23.107QualityofService（QoS）conceptandarchitecture

（4）《华为WCDMA系统基本原理》教材

UMTS/GPRS分组域核心网原理ISSUE3.0第1章分组核心网络概述

第1章分组核心网络概述

1.1前言

分组核心网络发展至今，经历了从GPRS到EDGE，到UMTSPS的发展历程。

随着移动数据业务需求的快速增长和网络技术的不断发展，分组核心网络正发挥出愈来愈巨大的作用。

1.2GPRS的产生和发展

GPRS（GeneralPacketRadioService，通用分组无线业务）是在已有的GSM移动通信系统基础之上发展起来的一种移动分组数据业务。

GPRS通过在GSM网络中引入分组交换功能实体，以支持采用分组方式进行的数据传输。

GPRS系统可以看作是对原有的GSM电路交换系统进行的业务扩充，以满足用户利用移动终端接入Internet或其它分组数据网络的需求。

以GSM、CDMA为主的数字蜂窝移动通信和以Internet为主的分组数据通信是目前信息领域增长最为迅猛的两大产业，正呈现出相互融合的趋势。

GPRS可以看作是移动通信和分组数据通信融合的第一步。

GPRS包含丰富的数据业务，如:

PTP（PointToPoint，点对点）数据业务，PTM-M（PointToMultipoint，点对多点）广播数据业务、PTM-G（PointToMultipoint,Group，点对多点群呼）数据业务、IP-M广播业务。

这些业务已具有了一定的调度功能，再加上GSMphaseII+中定义的话音广播及话音组呼业务，GPRS已经能够完成一些调度功能。

GPRS主要的应用领域可以是:

E-mail电子邮件、WWW浏览、WAP业务、电子商务、信息查询、远程监控等。

GPRS最早是在1993年提出的，1997年完成了第一阶段的协议，1998年开始在全球多个国家建设商用。

在第三代移动通信到来之前，GPRS被人们看作是2G和3G的一个中间过渡阶段，所以，通常被称为2.5G。

1.3EDGE的产生和发展

EDGE（EnhancedDataRatesForGlobalEvolution，GSM演进增强数据速率）是由ETSI（欧洲电信标准协会）提出的，通过采用更加先进的通信和信号处理技术，旨在进一步扩大GSM系统的容量，同时提高移动数据业务的速率。

UMTS/GPRS分组域核心网原理ISSUE3.0第1章分组核心网络概述

EDGE第一阶段的标准，已经在3GPPR99版本中完成，并且在全球多个国家实现了商用。

EDGE第二阶段的标准仍在研究制定中，这部分标准将作为GERAN的一部分。

EDGE较GPRS又向前迈进了一步，但是不能从根本上解决分组速率、容量等问题，所以，EDGE通常又被人们称作2.75G。

1.4UMTSPS的产生和发展

UMTS（UniversalMobileTelecommunicationsSystem、通用移动通信系统）是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。

UMTS网络能够同时提供电路业务和高速的分组数据业务，核心网络（CN:

CoreNetwork）从功能上分为电路域CS（CircuitSwitchDomain）和分组域PS（PacketSwitchDomain）。

和GPRS、EDGE相比较，UMTSPS能够为用户提供更高速率的、不同QoS的分组数据业务，特别是在实时性强、大容量的多媒体业务应用上，更加能够显示出UMTSPS网络的威力。

随着UMTS网络版本的演进，PS网络发展至今，也经历了三个版本，即R99、R4和R5。

从GPRS到UMTSPS，PS域特有的设备主体没有变化，只是进行了协议的优化和升级。

UMTS/GPRS分组域核心网原理ISSUE3.0第1章分组核心网络概述

小结

本章主要阐述了从移动分组数据网络GPRS到EDGE，到UMTSPS，各个

阶段的产生和发展及各个阶段的不同特点。

UMTS/GPRS分组域核心网原理ISSUE3.0第2章GPRS/UMTSPS系统结构与功能

第2章GPRS/UMTSPS系统结构与功能2.1GPRS/UMTSPS网络逻辑结构

GPRS/UMTSPS网络引入了分组交换和分组传输概念，使GSM/UMTS网络

对数据业务的支持从网络体系上得到了加强。

上图从不同的角度上给出了

GPRS/UMTSPS网络的组成示意。

GPRS/UMTSPS分组网络的核心网元是

SGSN（服务GPRS支持节点）、GGSN（网关GPRS支持节点）、CG（计

费网关）等功能实体。

通过和GSMBSS网络互联互通，实现了GPRS网络功能;通过和UTRAN

网络互联互通，实现了UMTSPS网络功能。

所以，GPRS/UMTSPS网络具

备2G/3G共建的功能，可以同时为2G/3G用户提供移动数据业务。

2.1.1主要网络实体

1.SGSN（ServiceGPRSSupportNode，服务GPRS支持节点）

SGSN是GPRS/UMTSPS网络的一个基本组成网元，其主要的作用就是为

本SGSN服务区域的用户转发输入/输出的IP分组，其地位类似于GSM电路

网中的VMSC。

SGSN提供以下功能:

UMTS/GPRS分组域核心网原理ISSUE3.0第2章GPRS/UMTSPS系统结构与功能

本SGSN区域内的分组数据包的路由与转发功能，为本SGSN区域内的

所有GPRS用户提供服务。

加密与鉴权功能

会话管理功能

移动性管理功能

逻辑链路管理功能

同UTRAN、BSS、GGSN、HLR、MSC、SMS-GMSC、SMS-IWMSC

的接口功能

话单产生和输出功能，主要收集用户对无线资源的使用情况此外，SGSN中还集成了类似于VLR的功能，存储并处理同分组相关的用户信息和位置信息。

同VLR相似，SGSN中的大部分用户信息在位置更新过程中从HLR获取。

2.GGSN（GatewayGPRSSupportNode，网关GPRS支持节点）GGSN也是为了提供GPRS业务功能而引入的一个新的网元功能实体，提供数据包在GPRS网和外部数据网之间的路由和封装。

用户选择哪一个GGSN作为网关，是在PDP上下文激活过程中根据用户的签约信息以及用户请求的APN（AccessPointName，接入点名）来确定的。

GGSN主要提供以下功能:

同外部数据IP分组网络（IP、X.25）的接口功能，GGSN需要提供用户

接入外部分组网络的关口功能，从外部网的观点来看，GGSN就好象是

可寻址GPRS/UMTSPS网络中所有用户IP地址的路由器，需要同外部

网络交换路由信息;

GPRS会话管理，完成用户同外部网的通信建立过程;,将移动用户的分组数据发往正确的SGSN;

话单的产生和输出功能，主要体现用户对外部网络的使用情况。

3.CG（ChargingGateway，计费网关）

CG主要完成对各SGSN/GGSN产生的话单的收集、合并、预处理工作，并完成同计费中心之间的通信接口。

GPRS/UMTSPS用户一次上网过程的话单会从多个网元实体中产生，而且每一个网元设备中都会产生多张话单。

引入CG是为了在话单送往计费中心之前对话单进行合并与预处理，以减少计费中心的负担;同时SGSN、GGSN这样的网元设备也不需要实现同计费中心的接口功能。

4.BG（BorderGateway，边缘网关）

BG实际上就是一个路由器，主要完成分属不同GPRS/UMTSPS网络的SGSN、GGSN之间的路由功能，以及安全性管理功能。

该功能实体并非GPRS/UMTSPS所专有的设备实体。

UMTS/GPRS分组域核心网原理ISSUE3.0第2章GPRS/UMTSPS系统结构与功能

2.1.2主要网络接口

接口名连接实体信令与协议说明

GaGTP'GSN——CG

GbBSSGPSGSN——BSC

GcMAPGGSN——HLR可选接口

GdMAPSGSN——SMS-GMSC/IWMSC可选接口

GeCAPSGSN——SCP

GfMAPSGSN——EIR可选接口

GiTCP/IPGGSN——PDN

GpGTPGSN——GSN（InterPLMN）

GnGTPGSN——GSN（IntraPLMN）

GrMAPSGSN——HLR

GsBSSAP+MSC——SGSN可选接口

Iu-PSRANAPSGSN——RNC

1.Ga

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