gprs 讲义mot绝对经典的教材.docx
《gprs 讲义mot绝对经典的教材.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《gprs 讲义mot绝对经典的教材.docx（62页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
gprs讲义mot绝对经典的教材
目录
1概述
4
1.1移动数据业务的主要领域
4
1.2GPRS的发展
4
4.1HSCSD与GPRS业务的比较
4
1.3GPRS与HSCSD业务的比较
5
2GPRS基本原理
7
2.1电路交换与分组交换
7
2.1.1电路交换的通信方式
7
2.1.2分组交换的通信方式
7
2.2GPRS网络结构
8
2.3GPRS数据传输平面
10
2.4GPRS信令平台
11
2.4.1MS与SGSN间信令平台
11
2.4.1SGSN与HLR间信令平台
12
2.4.2SGSN与MSC/VLR间信令平台
12
2.4.3SGSN与EIR间信令平台
12
2.4.4SGSN与SMS_GMSC、SMS_IWMSC
13
2.4.5GPRS支持节点间
13
3.2.2地址、编号与标识
13
3GPRS基本功能和业务
16
3.1GPRS业务种类
16
3.2GPRS基本功能
17
3.2.1网络接入控制功能
17
3.2.2分组路由和转发功能
18
3.2.3移动性管理功能
19
3.2.4安全性功能
21
3.2.5逻辑链路管理功能
22
3.2.6无线资源管理功能
22
3.2.7网络管理功能
23
4IP相关的基础知识
25
5Gb相关知识
26
6GPRS的一些基本概念
27
6.1手机种类
27
6.2网络模式
27
6.3移动性管理工作状态和工作状态转换
27
6.4PDP（PacketDataProtocol）状态和工作状态转换
29
6.4.1非激活（INACTIVE）状态
29
6.4.2激活（ACTIVE）状态
29
6.5附着
30
6.6会话管理
30
6.7路由区识别（RAI）
31
6.8TID
31
6.9网络层服务接入点标志（NSAPI）
31
6.10临时逻辑链路标志（TLLI）
31
6.10.1LocalTLLI
31
6.10.2ForeignTLLI
32
6.10.3RandomTLLI
32
6.10.4AuxiliaryTLLI
32
6.11APN
32
6.12PDP地址和类型
32
6.13GSN地址
32
6.14MM上下文和PDP上下文
32
6.14.1MM上下文
32
6.14.2PDP上下文
33
6.15网络服务质量（QOS）
33
7与GSM系统的关系
34
7.1SGSN和MSC/VLR之间的互作用
34
7.2与GSM点对点短消息业务关系
34
8GPRS业务流程
36
8.1移动性管理的流程
36
8.1.1接入控制与安全性
36
8.1.2附着
37
8.1.3分离
39
8.1.4清除
41
8.1.5位置管理
41
8.1.6用户管理
44
8.1.7类别标志处理
44
8.2会话管理
44
8.2.1PDP上下文
44
8.2.2PDP上下文的激活
45
8.2.3PDP上下文的修改
47
8.2.4PDP上下文的去激活
48
8.3业务流程
49
8.3.1MS发起分组数据业务
50
8.3.2网络发起分组数据业务
51
9华为GSN介绍
53
9.1华为GSN概述
53
9.2华为GSN系统特点
54
9.3华为GPRS向3G过渡方案
55
10GPRS组网介绍
56
10.1GPRS网与IP网互联
56
10.2路由接续与网络建设
57
10.3路由接续
58
10.3.1MS-PDN的路由接续方式
58
10.3.2MS-MS的路由接续方式
59
10.4网络建设
60
10.4.1号码分配
60
10.4.2骨干网的建设
60
10.4.3组网的考虑
62
11计费
65
11.1分组型业务计费方式和电路型业务计费方式的区别
65
11.2计费基本功能
65
11.3华为GSN的计费功能
66
11.4华为CG的计费功能
66
11.5话单类型
66
11.6话单传送接口
67
1
概述
1.1移动数据业务的主要领域
GPRS（GeneralPacketRadioService，通用分组无线业务）是在现有的GSM移动通信系统基础上发展起来的一种移动分组数据业务。
GPRS通过在GSM数字移动通信网络中引入分组交换的功能实体，以完成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电路交换系统的基础上进行的业务扩充，以支持移动用户利用分组数据移动终端接入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。
移动通信在目前的话音业务继续保持发展的同时，对IP和高速数据业务的支持已经成为第二代移动通信系统演进的方向，而且也将成为第三代移动通信系统的主要业务特征。
GPRS包含丰富的数据业务，如：
PTP点对点数据业务，PTM－M点对多点广播数据业务、PTM－G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GSM－phase2+中定义的话音广播及话音组呼业务，GPRS已能完成一些调度功能。
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、远程监控等等。
1.2GPRS的发展
GSM－GPRS通过在原GSM网络基础上增加一系列的功能实体来完成分组数据功能，新增功能实体组成GSM－GPRS网络，作为独立的网络实体对GSM数据进行旁路，完成GPRS业务，原GSM网络则完成话音功能，尽量减少了对GSM网络的改动。
GPRS网络与GSM原网络通过一系列的接口协议共同完成对移动台的移动管理功能。
GPRS新增了如下功能实体：
服务GPRS支持节点SGSN，网关GPRS支持节点GGSN，点对多点数据服务中心等，及一系列原有功能实体的软件功能的增强。
GPRS大规模的借鉴及使用了数据通信技术及产品，包括帧中继、TCP/IP、X.25、X.75、路由器、接入网服务器、防火墙等。
GPRS最早在1993年提出，1997年出台了第一阶段的协议，到目前为止GPRS协议还在不断更新，2000年初推出SMG#30，匿名接入功能在新的协议中不再体现。
GPRS协议除包含新出台的协议外，还对原有的一些协议进行了较多的修改。
1.3GPRS与HSCSD业务的比较
表1-1HSCSD与GPRS的比较
比较项目
HSCSD
GPRS
提供的业务
适合于实时性强的应用，例如会议电视
应用更加广泛，适用于突发性的数据业务，小数据量的频繁传送，偶然的出现的大数据量业务，如网页浏览等
业务质量和性能
数据业务的建链时间长，大于20秒
数据业务的建链时间短，小于3秒
数据速率
4*14.4kb/s=57.6kb/s
6*9.6kb/s=57.6kb/s
（受限于64kb/s的交换矩阵）
CS-2最大速率为107.2kb/s
（受限于16kb/s的TRAU子速率）
CS-4最大速率为171kb/s
无线资源管理
一个用户可分配多个信道，用户接入后即占用了该业务信道，无线资源的利用率较差
可动态分配资源，一个用户可分配多个时隙，一个时隙也可多个MS共享，用户可一直与网络连接，但仅当传送数据时才占用无线信道资源
网络设施的改造
初期投资少，对于TRAU、IWF等速率适配设备需要硬件升级，不需要增加新的网络单元，其他部分主要是软件升级
初期投资大，需增加SGSN、GGSN网络设施，BSC需增加硬件设备，BTS、HLR、SMC等需软件升级
计费
连接的时间,占用的信道数等
数据量,连接时间和QoS等
网络规划
基于原有电路型业务的模型，无线和网络易于规划设计
在无线方面缺乏经验，数据业务量增加后，网络规划困难
HSCSD（HighSpeedCircuitSwitchingData）业务是将多个全速业务信道复用在一起，以提高无线接口数据传输速率的一种方式。
由于目前MSC的交换矩阵为64kb/s，为了避免对MSC进行大的改动，限定入交换速率小于64kb/s。
这样，GSM网络在引入HSCSD之后，可支持的用户数据速率将达到38.4kb/s（4时隙），57.6kb/s（4时隙，14.4kb/s信道编码）或57.6kb/s（6时隙－透明数据业务）。
HSCSD适合提供实时性强的业务如会议电视，而GPRS则适合于突发性的业务，业务应用范围较广。
HSCSD作为电路型数据业务在无线接口上虽然也有无线资源的协商和调整（非透明业务），但对于一个连接来说，无论是否有实时数据的传送，至少需要保持一个时隙的无线连接。
当数据业务量增加时，需增设新的基站或大量的无线信道。
而对于GPRS业务来说，用户只有需要发送信息时才申请无线资源，其他时间MS随保持PDP激活状态，而不需要任何无线资源。
在上行链路上网络需要对MS进行争抢判决，多个MS可共享一个时隙的无线资源，且随着USF的变化，上行资源的复用可以改变，在下行信道上采用排队的机制，多个MS可共享多时隙的下行资源，以TAF进行区分。
虽然在网络建设上GPRS相对HSCSD对于网络的改动更大，但对于无线资源的利用来说却是占用最小的爱而兰负荷，在最大程度上减少了BTS的投资，即使在不增加频率资源和小区的情况下也可以提供业务。
运营者可以根据业务负荷和实际需要在话音和数据业务之间动态分配无线信道。
尤其是由于电路型呼叫的建立、结束和阻塞使得空闲信道表现为“空隙”和“突发”时，可被GPRS业务所利用，而HSCSD业务无法使用。
HSCSD除了一些数据速率适配所必须的硬件更换之外几乎不需要对硬件设备进行改动，GPRS则需要增加SGSN和GGSN两个网络实体，HLR等网络设备需要软件升级。
但从发展的眼光开看，GPRS的网络结构为第三代移动通信网络的建设打下了良好的基础。
第一阶段的第三代核心网络将主要采用GPRS网络。
1
GPRS基本原理
1.1电路交换与分组交换
首先对GSM电路交换型数据业务与GPRS分组型数据业务的技术特征做一下对比说明。
1.1.1电路交换的通信方式
在电路交换的通信方式中，在发送数据之前，首先需要通过一系列的信令过程，为特定的信息传输过程（如通话）分配信道，并在信息的发送方、信息所经过的中间节点、信息的接收方之间建立起连接，然后传送数据，数据传输过程结束以后再释放信道资源，断开连接。
图2-1是一个基于电路方式的话音通信过程示意图。
图2-1基于电路方式的通信过程
电路交换的通信方式一般适用于需要恒定带宽、对时延比较敏感的业务，如话音业务目前一般都采用电路交换的通信方式。
1.1.1分组交换的通信方式
在分组交换的通信方式中，数据被分成一定长度的包（分组），每个包的前面有一个分组头（其中的地址标志指明该分组发往何处）。
数据传送之前并不需要预先分配信道，建立连接。
而是在每一个数据包到达时，根据数据包头中的信息（如目的地址），临时寻找一个可用的信道资源将该数据报发送出去。
在这种传送方式中，数据的发送和接收方同信道之间没有固定的占用关系，信道资源可以看作是由所有的用户共享使用。
由于数据业务在绝大多数情况下都表现出一种突发性的业务特点，对信道带宽的需求变化较大，因此采用分组方式进行数据传送将能够更好地利用信道资源。
例如一个进行WWW浏览的用户，大部分时间处于浏览状态，而真正用于数据传送的时间只占很小比例。
这种情况下若采用固定占用信道的方式，将会造成较大的资源浪费。
图2-2是基于分组的通信过程示意图。
图2-2分组通信示意图
在GPRS系统中采用的就是分组通信技术，用户在数据通信过程并不固定占用无线信道，因此对信道资源能够更合理地应用。
在GSM移动通信的发展路标中，GPRS是移动业务和分组业务相结合的第一步，也是采用GSM技术体制的第二代移动通信技术向第三代移动通信技术发展的重要里程碑。
1.2GPRS网络结构
GPRS网络引入了分组交换和分组传输的概念，这样使得GSM网络对数据业务的支持从网络体系上得到了加强。
图2-1和图2-2从不同的角度上给出了GPRS网络的组成示意图。
GPRS其实是叠加在现有的GSM网络的另一网络，GPRS网络在原有的GSM网络的基础上增加了SGSN（服务GPRS支持节点）、GGSN（网关GPRS支持节点）等功能实体。
GPRS共用现有的GSM网络的BSS系统，但要对软硬件进行相应的更新；同时GPRS和GSM网络各实体的接口必须作相应的界定；另外，移动台则要求提供对GPRS业务的支持。
GPRS支持通过GGSN实现的和PSPDN的互联，接口协议可以是X.75或者是X.25，同时GPRS还支持和IP网络的直接互联。
图2-3GPRS网络结构
图2-4GPRS网络组成
SGSN：
服务GPRS支持节点
SGSN为MS提供服务，和MSC/VLR/EIR配合完成移动性管理功能，包括漫游、登记、切换、鉴权等，对逻辑链路进行管理，包括逻辑链路的建立、维护和释放，对无线资源进行管理。
SGSN为MS主叫或被叫提供管理功能，完成分组数据的转发，地址翻译，加密及压缩功能。
SGSN能完成Gb接口SNDCP、LLC和Gn接口IP协议间的转换。
GGSN：
网关GPRS支持节点
网关GPRS支持节点实际上就是网关或路由器，它提供GPRS和公共分组数据网以X.25或X.75协议互联，也支持GPRS和其它GPRS的互联。
GGSN和SGSN一样都具有IP地址，GGSN和SGSN一起完成了GPRS的路由功能。
网关GPRS支持节点支持X.121编址方案和IP协议，可以IP协议接入internet，也可以接入ISDN网。
BSS：
基站系统，包括BSC和BTS
基站系统除具有完成原话音需求所具备的功能外，尚要求具备和SGSN间的Gb接口，对多时隙捆绑分配的信道管理功能，对分组逻辑信道的管理功能。
Gb接口：
SGSN和BSS间接口
通过该接口SGSN完成移动性管理、无线资源管理、逻辑链路管理及分组数据呼叫转发管理功能。
关于该接口的结构见后描述。
我司无该接口的协议。
Gs接口：
MSC/VLR和SGSN间接口
Gs接口采用7号信令MAP方式。
SGSN通过GS接口和MSC配合完成对MS的移动性管理功能，SGSN传送位置信息到MSC，接收从MSC来的寻呼信息。
Gr接口：
SGSN和HLR间接口
Gr接口采用7号信令MAP方式。
SGSN通过Gr接口从HLR取得关于MS的数据，HLR保存GPRS用户数据和路由信息，当HLR中数据有变动时，也将通过SGSN，SGSN会进行相关的处理。
Gd：
SMS_GMSC、SMS_INMSC和SGSN间接口。
通过该接口，SGSN能接收短消息，并将它转发给MS、SGSN和短消息业务中心－GMSC，通过Gd接口配合完成在GPRS上的短消息业务。
Gn：
GRPS支持节点间接口。
即SGSN间、GGSN间、SGSN和GGSN间接口，该接口采用TCP/IP协议。
Gp：
GPRS网间接口。
不同GPRS网间采用Gp接口互连联，由网关和防火墙组成。
Gi：
GPRS和分组网接口。
GPRS通过Gi接口以X.25、X.75或IP协议和各种公众分组网实现互联。
1.1GPRS数据传输平面
和GSM相比，GPRS体现出了分组交换和分组传输的特点，即数据和信令是基于统一的传输平台，从下面的几个图中可以看出，在数据传输所经过的几个接口，传输层（LLC）以下的协议结构对于数据和信令是相同的。
而在GSM中，数据和信令只是在物理层上相同。
数据传输平台如下图所示：
图2-5GPRS数据传输平台
GTP：
GPRS燧道协议。
所有在GSN间传送的PDU应经GTP重新包装，GTP提供流量控制功能。
UDP/TCP：
传输层协议，建立端到端连接的可靠链路，TCP具有保护和流量控制功能，确保数据传输的准确，TCP面向连接的协议。
UDP则是面向非连接的协议，UDP不提供错误恢复能力，也不关心是否已正确接收了报文，只充当数据报的发送者和接收者。
IP：
网络层协议，此处不述。
L2：
数据链路层协议，可采用一般以太网协议。
L1：
物理层。
NetworkService：
数据链路层协议，采用帧中继方式。
BSSGP：
该层包含了网络层和一部分传输层功能，主要解释路由信息和服务质量信息。
LLC：
传输层协议，提供端到端的可靠无差错的逻辑数据链路。
SNDCP：
执行用户数据的分段、压缩功能等，待详细分析。
MAC：
介质控制接入强，属于链路层协议。
RLC：
无线链路控制子层，属于链路层和网络层协议。
1.2GPRS信令平台
1.2.1MS与SGSN间信令平台
1.1.1SGSN与HLR间信令平台
1.1.1SGSN与MSC/VLR间信令平台
1.1.1SGSN与EIR间信令平台
1.1.1SGSN与SMS_GMSC、SMS_IWMSC
1.1.1GPRS支持节点间
1.1地址、编号与标识
GPRS涉及地址、编号以及一些相关的标识，如图2-6所示在各实体中分布。
在GPRS骨干网中，每个SGSN有一个内部IP地址，用于骨干网内的通信。
另外，它还有一个SS7网的SGSN编号，用于与HLR、EIR等的通信；每个GGSN有一个内部IP地址用于骨干网内的通信。
若GGSN选择了通过Gc接口与HLR相连，则它也应有一个GGSNSS7编号。
此外，作为与外部数据网互连的网关，GGSN还应具有一个与外部网络相应的地址。
GPRS的终端MS具有一个唯一的IMSI，在附着到GPRS上时，还将由SGSN分配一个临时的P-TMSI。
要接入外部PDN，MS还应具有与该PDN相应的地址，称为PDP地址，如：
在接入X.25/X.75网时，该PDP地址是X.121地址；接入IP网时，则PDP地址是外部IP网的IP地址，IP地址可以由GGSN静态或者动态分配。
MS在发起分组数据业务时，还应向SGSN提供一个接入点名（APN），以使网络知道它要接入哪个外部网络，从而将它寻路到相应的GGSN上。
一个用户在一个分组数据业务进程中，在MS到SGSN段由TLLI来唯一地进行标识，在SGSN到GGSN段由TID来唯一地进行标识。
以下是对各标识的描述：
图2-6GPRS地址/编号示意图
lIMSI：
与原GSM用户一样，所有GPRS用户（匿名接入用户除外）都应有一个IMSI。
注：
匿名接入是指，对于某些特定的主机，移动用户可以不经IMSI或IMEI鉴权和加密而进行匿名接入，这时，匿名接入所发生的资费应由被叫支付。
运营者可根据业务需求来决定是否支持匿名接入，目前我国的GSM网中尚未引入被叫付费业务，因此，暂不详细讨论匿名接入相关的业务流程。
lP-TMSI：
附着在GPRS上的用户将由SGSN分配一个用于分组呼叫的P-TMSI。
lNSAPI/TLLI：
网络层业务接入点标识/临时逻辑链路标识（NSAPI/TLLI）配对用于网络层的寻路。
üTLLI用于标识MS和SGSN之间的逻辑链路，由SGSN根据P-TMSI导出；
üNSAPI在MS中用于标识用户接入哪种网络业务（如X.25或IP），在SGSN和GGSN之间作为TID的组成部分用于标识相应的PDP上下文。
lPDP地址：
GPRS用户的网络层地址，可以有一个或多个，这由该用户所涉及的外部网络来决定，如：
üIPv4地址
üIPv6地址
üX.121地址
lTID：
隧道标识，由IMSI和NSAPI组成，用于在GSN之间（SGSN和GGSN之间，或新SGSN和原SGSN之间）唯一地标识一个PDP上下文。
l路由区标识（RAI）：
MS在GSM电路业务状态下是按位置区（LA）来进行位置管理，而在GPRS分组业务状态下则是按路由区（RA）来进行位置管理的。
每个路由区有一个路由区标识（RAI），RAI＝LAI+RAC，它将作为系统信息进行广播。
l小区标识（CI）：
与原GSM相同。
lGSN的相关标识：
üGSN地址：
为与GPRS骨干网上的其他GSN通信，每个SGSN、GGSN都有一个IP地址（IPv4/IPv6），这些IP地址是GPRS网的内部地址，每个地址可以有一个或几个相应的域名。
üGSN编号：
为与HLR、EIR等通信，每个SGSN还有一个SGSNSS7编号。
若GGSN选择了通过Gc接口与HLR相连，则它也应有一个GGSNSS7编号。
l接入点名（APN）：
由以下两部分组成：
üAPN网络标识：
这部分是必有的，它是由网络运营者分配给ISP或公司的、相当于其域名的一个标志。
üAPN运营者标识：
这部分是可选的，其形式为“MNCyyy.MCCzzz.gprs”，用于标志归属网络。
APN网络标识通常作为用户签约数据存储在HLR中，用户在发起分组业务时也可向SGSN提供APN，用于SGSN选择应接入相应的GGSN以及用于GGSN判断接入相应的外部网络。
此外，HLR中也可存储一个“野卡（wildcard）”，这样用户或SGSN就可以选择接入一个没有在HLR中存储的APN。
1
GPRS基本功能和业务
1.1GPRS业务种类
在PLMN中，GPRS（通用分组无线业务）使得用户能够在端到端分组传输模式下发送和接收数据。
在GPRS中定义了两类承载业务：
点对点（PTP）和点对多点（PTM）。
以GPRS承载业务支持的标准网络协议为基础，GPRS网络营运者可以支持或提供给用户各种电信业务。
GPRS提供应用业务的特点：
--适用不连续的非周期性（突发）的数据传送，突发出现的时间间隔远大于突发数据的平均传输时延；
--适用小于500字节小数据量事务处理业务，允许每分钟出现几次，可以频繁传送；
--适用几千字节大数据量事务处理业务，允许每小时出现几次，可以频繁传送。
上述GPRS应用业务特点表明：
GPRS非常适合突发数据应用业务，能高效利用信道资源，但对大数据量应用业务GPRS网络要加以限制。
主要原因是：
－数据业务量较小。
GPRS网络时依附于原有的GSM网络之上。
但在目前，GSM网络还主要提供电话业务，电话用户密度高业务量大，而GPRS数据用户密度低。
在一个小区内不可能有更多的信道用于GPRS业务。
--无线信道的数据速率较低。
采用GPRS推荐的CS-1和CS-2信道编码方案时，数据速率仅为9.05Kbit/s和13.4Kbit/s（包括RLC块字头）。
但能够保证实现小区的100%和90%覆盖时，能满足同频道干扰C/I_9dB要求。
原因是CS-1和CS-2编码方案RLC（无线链路控制）块中的半速率和1/3速率比特用于前向纠错FEC，因此降低了C/I要求。
因此目前GPRS应主要采用CS-1和CS-2编码方案。
能满足现有电路设计要求。
虽然CS-3和CS-4编码方案数据速率较高为15.6Kbit/s和21.4Kbit/s（包括RLC块字头），它是通过减少和取消纠错比特换取数据速率的提高。
因此CS-3和CS-4编码方案要求较高的C/I值。
仅适合能满足较高的C/I值的特殊地区使用。
--当采用静态分配业务信道方式时，初期一个小区一般考虑分配一个频道（载波）即8个信道（时隙）用于分组数据业务。
例如某家公司的第一代GPRSBSS多时隙工作能力：
上
升级会员 