UMTS GPRS分组域核心网原理.docx
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UMTSGPRS分组域核心网原理
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
小结......................................................................................................................................52i华为技术有限公司版权所有,未经许可不得扩散
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
ii华为技术有限公司版权所有,未经许可不得扩散
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
(5)《HUAWEISGSN产品手册》和《HUAWEIGGSN产品手册》1华为技术有限公司版权所有,未经许可不得扩散
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。
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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。
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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。
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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:
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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。
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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