GPRS技术规范标准详.docx

1、GPRS技术规范标准详GSM-R数字移动通信通用分组无线业务(GPRS)系统技术条件(征求意见稿)前言本技术条件是根据铁道部运输局基础部关于继续做好GSM-R数字移动通信技术 标准编制工作的通知要求编制的。本技术条件容包括围、规性引用文件、术语和定义、总则、主要业务、系统结构、 系统功能、系统技术要求等共8章容。本技术条件系首次编制，在执行过程中，希望各单位结合工程实践总结经验，积 累资料。如发现需要修改和补充之处，请及时将意见和有关资料寄交全路通信信号研 究（市丰台区太平桥289号，邮政编码:100073）,供今后修订时参考。本技术条件由铁道部运输局基础部负责解释。本技术条件主编单位为全路通

2、信信号研究。本技术条件主要起草人：王耀阳、铎、周元宝。1 32规性引用文件 33术语和定义 34fiM 65主要业务 65.1承载业务 65.2短信业务（可选） 65.3应用业务 65.4附加业务（可选） 76系统结构 76.1 GPRS网络层次结构 76.2GPRS网络构成 86.3网络主要接口 117系统功能 127.1网络功能 127.2设备功能 178系统技术要求 208. 1 一般要求 208. 2 主要设备技术条件 24本技术条件规定了铁路GSM-R网络GPRS系统的构成及组网方式、系统业务、系 统技术要求、通信过程、设备主要技术条件等方面的要求。本技术条件适用于铁路GSM-R网络

3、GPRS系统的工程设计、产品制造及维护管理。2 规性引用文件下列标准所包含的条文，通过在本技术条件中引用而成为本技术条件的条文。在 技术条件出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本技术条件的各方 应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GSMGSMGSMGSMGSMGSMGSMGSMGSMGSM02.6003.6003. 6403.6103.6204.6008. 160& 1809. 6009.61GPRSGPRSGPRSGPRSGPRSGPRSGPRSGPRSGPRSGPRSPhase 1业务描述Phase2系统描述和网络结构Phase2无线接口描述Phase2点对多点-广播业务Ph

4、ase2点对多点-群呼业务Phase3Phase3Phase3Phase3RLC/MAC 协议Gb层网络业务 BSS Gp、Gb 接口Gn&Gp 接口900/1800MHz设备技术规：交换子系统YD/T 1110 900/1800MHz 设备技术规：基站子系统YD/T 1214 900/1800MHz设备技术规：移动台YD/T 1105Phase3外部网路互通数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务TDMATDMATDMA(GPRS)数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务ATM异步传输模式BC计费中心BG边界网关BSC基站控制器BSS基站ecu信道编码单元CDR计费明细

5、记录CG计费网关CIDR无类别域间路由CNNIC中国互联网络信息中心CRO计费记录输出DDN数字数据通信网络DHCP动态主机地址分配3 术语和定义(GPRS)(GPRS)DNS 域名服务EIR 移动设备识别寄存器FTP 文件传输协议GGSN GPRS网关支持节点GPRS 通用分组无线业务GSM 蜂窝移动通信系统GSN GPRS支持节点GTP GPRS隧道技术HLR 本地位置寄存器HPLMN 本地公共陆地移动网络IAP Internet接入提供商IMSI 国际移动用户识别符ISDN 综合业务数据网ISP Internet服务提供商LAN 局域网MM 移动性管理MS 移动终端MSC 移动交换中心P

6、CU 分组控制单元PDN 分组数据网络PDU 分组数据单元PLMN 公共陆地移动通信网PPP 点到点通信协议PTM 点到多点数据业务，根据用户要求，将信息发送给某个用户群。服务的地理区可以是一个或多个，由用户自已定义。可根据协商 确定的计划，重发信息。点对多点数据业务分为三类：a.点对多点广播业务PTM-M该类业务，是在用户定义的地理区，进行单向无加密的广播, 利用国际移动组标识（IMGI）识别群成员，只有合法的成员才能接 收信息。b.点对多点群呼业务PTM-G该类业务，是在用户定义的地理区，通过PTM服务中心与用 户（子）群的各用户之间建立虛电路连接，进行单向或双向加密的, 点对多点、多点对

7、点、多点对多点传送数据。c.IP广播业务IP-M该类业务，请参考RFC1920、1458、1301和1112。铁路GPRS应支持PTM-M业务和PTM-G业务，并根据需要支持IP-M 业务（可选）。PTP点到点数据业务，可分为两类a.点对点无连接网络业务PTP-CLNS该类业务，在用户间分组传送前，不需要建立会话连接。它 是网络层通信的无连接网络协议(CLNP)和IP协议支持的业务。主 要用于突发非交互型应用业务。b.点对点面向连接网络业务PTP-C0NS该类业务，在用户间分组传送前，需要建立虚电路连接。它 是由面向连接的网络协议C0NP支持的业务。主要用于面向连接网 络协议的突发事件处理，和

8、交互式应用业务。QoSSGSN服务质量GPRS服务支持节点，是为移动终端(MS)提供业务的节点(即Gb接 口由SGSN支持)。SMS-GMSCSMS-IWMSCTDMAVLRVPLMNVLSMWAP短消息业务网关移动交换中心 短消息业务互通移动交换中心 时分多址技术访问位置寄存器访问地公共陆地移动网络可变子网掩码无线应用协议4概述4.1铁路GPRS网络是铁路GSM-R网络的组成部分。4.2铁路GPRS网络是通过在GSM-R网络中增加GGS5I、SGSN、PCL CG和BG等设备来实现的。4.3铁路GPRS网络为铁路运输指挥和运营提供非实时性数据通信功能。4.4铁路GPRS网络设备除应符合本技术

9、要求外，还应符合国家和铁道部规定的信息安全、标准及其他强制性标准。5主要业务5.1承载业务5.1. 1铁路GPRS网络应提供点对点数据业务。5.1.2铁路GPRS网络应提供点对多点广播和点对多点群呼业务，并根据需要支持IP广播业务（可选）。5.2短信业务（可选）根据需要，铁路GPRS网络应提供增强型短信业务（E-SMS）o5.3应用业务5.3. 1铁路运行调度信息包括：列尾信息传送、调度命令传送、调车无线机车信号和监控信息传送、无线 车次号传送、进站停稳信息及接车进路信息的传送、车站/编组场综合移动信息的传 送等。5.3.2铁路设施维护管理信息包括：机车工况信息的传送、牵引工况信息的传送、铁路

10、线路监测状态数据通信 业务的传送等。5.3.3旅客服务信息包括：客车售检票信息的传送、旅客服务信息的传送等。5.3.4其他服务信息包括：静止图像信息的传送、铁路办公信息系统的传送、GSM-R场强监视信息的 传送等。5.4附加业务（可选）根据需要，铁路GPRS网络应支持移动商务、移动办公、查询服务、多媒体服务等 附加业务。6系统结构6.1 GPRS网络层次结构铁路GPRS网络由GPRS核心层及GPRS无线接入层组成。GGSN、SGSN通过GPRS核心数据网（IP网络）互联，构成铁路GPRS网络的核 心层。其中GGSN是GPRS网络与外部数据网络的接口。PCU设在BSC,通过BSS的Um接口与GP

11、RS终端互联，构成铁路GPRS网络的 无线接入层。图6-1 GPRS网络的层次结构6.2 GPRS网络构成6.2. 1铁路GPRS网络由SGSN. GGSN、BG、CG、PCU等节点和GPRS核心数据网络构成，其逻辑结构及相关接口如图6-1所示。6.2.2 GPRS核心数据网是以路由器搭建的IP网络，用于传送GPRS数据和GPRS信令。GPRS核心数据网应提供高吞吐量和传输容量的可扩展性，并采用一定的访问控制机制以达到所需安全级别。6.2.3 GPRS核心数据网分为骨干网和本地网两个层次。骨干网由若干骨干路由器组 成，为网状连接。本地网由各铁路局所在地的边缘路由器组成。本地网边缘路 由器与骨干

12、网路由器互连，为保证网络的可靠性，本地网节点的边缘路由器应 成对设置，分别接入不同的骨干路由器。GPRS核心数据网结构如图6-2所示。图6-2 GPRS核心数据网络结构6.2.4在GPRS网络部，各GSN实体之间通过Gn接口相连，它们之问的信令和数据传 输都应在同一传输平台上进行。6.2.5铁路GPRS网络支持节点、分组控制单元及各类网关设备的数量应根据网络规 模合理设置。6.2.6在设置一个全网DNS和RADIUS服务器。SGSN与MSC/VLR同址设置，并可根据 网络规模的发展增加设置数量。在设一对GGSN、互为备份，其他GGSN与SGSN 同址设置，并可根据需要在分局设置。GGSN与管信

13、息系统主机相连。PCU可以 设置在基站控制器端或SGSN端。GPRS网络节点的组成结构如图6-3所示。在北京设置n IS RAPL S和一对在路局设置SS 根据需要在分局设置.一图6-3 GPRS网络节点组成结构6.2.7无线网络构成一个GPRS蜂窝网络应由以下主要区域组成。a)GPRS 服务区(SA)b)公共陆地移动网(PLMN)c)SGSN服务区d)SGSN 路由区(RA)e)位置更新区(LA)f)BSC控制区g)基站小区 6.3网络主要接口GPRS体系结构中的接口及参考点如表6-1所示。表6-1 GPRS体系结构中的接口及参考点接口或参考点说明LmMS与GPRS固定网部分之间的无线接口G

14、bSGSN与BSS之间的接口GcGGSN与HLR之间的接口GdSMS-GMSC、SMS-IWMSC 与 SGSN 之间的接口GiGPRS与外部分组数据之间的参考点Gn同一 GSH网络中两个GSN之间的接口Gp不同GSM网络中两个GSN之间的接口GrSGSN与HLR之间的接口GsSGSN与MSC/VLR之间的接口GfSGSN与EIR之间的接口6.3. 1无线接口无线接口 5是GPRS终端(MS)与基站(BTS)之间的连接接口，Um接口应遵循GSM 系统的标准。6.3. 2 SGSN 与 PCU 的接口SGSN与PCU之间通信应采用Gb接口。Gb接口参考GSM 08. 18 GPRS Phase3

15、 BSS、Gp、Gb接口中的有关定义。6.3.3 GPRS支持节点互联的接口GPRS服务节点(SGSN之间、SGSN与GGSN之间)互联应采用Gn接口。Gn接 口参考GSM 09. 60 GPRS Phase3 Gn & Gp接口中的有关定义。6.3. 4 GPRS网络与外部PLMN互联的接口铁路GPRS网络通过边界网关与外部GPRS网络互联时，应采用Gp接口。Gp接 口参考GSM 09. 60 GPRS Phase3 Gn & Gp接口中的有关定义。6. 3.5 GPRS网络与外部数据网络互联的接口铁路GPRS网络与外部数据网络互连的出口为GGSNo GGSN应通过以太网上的路 由器、防火墙

16、与外部数据网络连接。GGSN与外部数据网络之间的参考点为Gi。6.3.6 SGSN与短信中心的接口SGSN 与 SMS-GMSC/SMS-IWMSC 互联应采用 Gd 接口。Gd 接 口参考GSM09. 02 数 字蜂窝网络系统(Phase2+);移动应用部分(MAP)规中的有关定义。6. 3.7 GPRS支持节点与计费网关的接口CG应与GGSN和SGSN通信，获取计费信息。CG与GSN互联应采用Ga接口。Ga 接口参考GSM 09. 60通过Gn和Gp接口的GPRS隧道协议GTP及GSM 12. 15 GPRS 计费中的有关规定。6.3. 8 SGSN 与 MSC/VLR 的接口SGSN与移

17、动交换中心和访问位置寄存器(MSC/VLR)通信应采用GSH 09. 16 SGSN-VLR Gs接口网络服务规和GSM 09. 18 SGSN-VLR Gs接口 Layer 3规中 定义的Gs接口。6.3. 9 GPRS支持节点与HLR的接口本地位置寄存器(HLR)应能通过七号信令Gr接口连接到SGSN、通过七号信令 Gc接口连接到GGSNo7系统功能7.1网络功能 7.1.1网络访问控制功能GPRS网络应具有以下访问控制功能：7.1. 1. 1注册功能由SGSN与GGSN共同完成，将用户的移动ID和用户在GSM-R围的分组数据协 议及其地址联系起来，还与连到外部PDP网的用户访问点联系在一

18、起。这种联系 可以存储在一个HLR中，也可以分布于每一个所必需的基站。7.1. 1.2身份认证和授权功能由SGSN与GGSN共同完成，对服务请求者的身份认证和识别，并验证服务请 求类型以确保某个用户使用某特定网络服务的权限。7.1.1.3许可证控制功能由SGSN与GGSN共同完成，目的是计算提供指定服务质量时必需占用的网络 资源，并判断这些资源是否可用，然后预定这些资源。许可证控制与无线资源管 理功能相辅相成，以估计每一个蜂窝对无线资源的需求程度。7.1. 1.4消息筛选由GGSN完成，通过数据分组过滤来实现滤除未授权或不符合规定的消息。7.1. 1. 5分组终端适配由SGSN与BSS共同完成

19、，对接收自终端设备或发送到终端设备的数据分组经 过适配，以适合于在GPRS网络中传输。7.1. 1.6计费数据收集由SGSN与GGSN共同完成，收集有关按用户计费和按流量计费的必要数据。7.1.2无线资源管理功能GPRS网络应具有下列无线资源管理功能。7.1.2. lUm管理功能由BSS完成，用来管理在每一蜂窝中所用的物理信道组，并决定分配给GPRS 所使用的无线资源的数量。7.1.2.2蜂窝选择功能由BSS与MS共同完成，使得用户在同GSM-R建立通信路径时能选择最佳的蜂 窝。7. 1. 2. 3Um-tranx 功能由BSS与MS共同完成，通过MS和BSS之间的无线接口进行分组数据传输的

20、功能，包括以下几个方面：提供无线信道上的介质访问控制提供在普通物理无线信道中的分组多路传送功能提供MS的分组识别提供错误诊断和纠正功能提供流量控制功能7.1.2.4路径管理功能由BSS与GGSN共同完成，用于管理BSS与SGSN节点之间的分组数据通信路 径。可根据数据流量动态建立和释放这些路径，又可根据每一蜂窝中的最大期望 载荷静态地建立和释放这些路径。7.1.3逻辑链路管理功能GPRS网络应具有下列逻辑链路管理功能。7. 1.3. 1逻辑链路建立功能由SGSN完成，当MS接入GPRS服务时，建立相应的逻辑链路。7.1. 3. 2逻辑链路维护功能由SGSN完成，监控逻辑链路的状态，并控制链路状

21、态的改变。7.1.3.3逻辑链路释放功能由SGSN完成，用于释放逻辑链路建立时所占用的资源。7. 1.4分组选路和传输功能GPRS网络应具有下列分组选路和传输功能。7. 1.4. 1中继功能由SGSW与GGSN共同完成，用于接收来自一个网络支持节点的信息，然后根 据需要以一定路由把它转发到另一个网络支持节点。7. 1.4.2路由选择功能由SGS5I与GGSN共同完成，决定经由哪一个网络节点转发，以及使用哪一个 底层服务来把消息发送到目的地址中指定的GPRS支持节点。7. 1.4.3地址转换和映射功能由SGSN与GGSN共同完成，用于将一个类型的地址转换成另一个不同类型的 地址。地址转换可以将一

22、个外部网络协议地址转换成一个部网络地址，以便在 GPRS网络之间或部选择路由来发送分组。地址映射用于将一个网络地址映射成同 类型的另一个网络地址以进行路由选择，并在GPRS网络之间或部中继转发消息。7. 1.4. 4封包功能由SGSN与GGSN共同完成，将地址和控制信息加入到一个原始数据单元中， 用以在GPRS网络部为分组选择路由；解包是指将分组中地址和控制信息删除，还 原出原始数据单元。7. 1.4.5隧道传输功能由SGSN与GGSN共同完成，实现封包的数据单元在GPRS网络部从封包点到解 包点的传输。隧道是一个双向的点对点路径。7. 1.4.6压缩功能由SGSN与GGSN共同完成，压缩数据

23、以传输尽可能小的外部PDP PDU来优化 无线信道容量的利用。7. 1.4.7加密功能由SGSN与GGSN共同完成，对要在无线信道中传输的用户数据和信令加密， 并保护GPRS网络不受入侵。7. 1.4.8域名服务器功能由DNS. SGSN与GGSN共同完成，用于把网络支持节点逻辑域名解析成网络支 持节点地址。7. 1.5移动性管理(MM)功能铁路GPRS网络应支持空闲(Idle)、等待(Standby)、就绪(Ready)三种状态的管理, 包括：7. 1.5. 1从空闲状态转移到就绪状态7. 1.5.2从等待状态转移到空闲状态7. 1. 5. 3从等待状态转移到就绪状态7. 1. 5. 4从就

24、绪状态转移到等待状态7. 1. 5. 5从就绪状态转移到空闲状态7. 1.6网络管理(0M)功能7. 1.6. 1GPRS网络管理系统可以是独立的，也可以与GSM-R网络管理系统合并。GPRS 网络管理可以参照GSM-R网络管理采用的分级机构。7. 1. 6. 2GPRS网络管理系统所管理的网元包括：GGSN、SGSN、DNS、CG、BG和防火墙 等。GPRS网络管理系统与各网元之间的接口可以采用SNHP或CORBAo7. 1. 6. 3GPRS网络管理系统应具有配置管理、故障管理、性能管理、日志管理和安全 管理等功能。其中，性能管理功能包括从SGSN、GGSN以及GPRS系统的其他 一些节点

25、上采集网络管理维护所需的性能数据。性能数据采集的最小周期应 能达到15分钟，告警信息采集周期不应超过2分钟。7. 1.7应用业务功能铁路GPRS网络应支持铁路运营管理所需的各项应用业务，包括：铁路运行调 度信息传送、铁路设施维护管理信息传送、旅客服务信息传送及其他服务信息传 送。7.2设备功能 7. 2. 1 GPRS服务支持节点(SGSN)7. 2. 1. 1在激活GPRS业务时，SGSN建立起一个移动性管理环境，包含关于这个移动 终端(MS)的移动性和安全性方面的信息。7. 2. 1. 2SGSN记录GPRS终端的当前位置信息，并且在GPRS终端和SGSN之间完成移 动分组数据的发送和接收

26、。7. 2. 1. 3SGSN应能通过Gs接口向MSC/VLR发送定位信息，并可以经Gs接口接收来自 MSC/VLR的寻呼请求。7. 2.2 GPRS网关支持节点(GGSN)7. 2. 2. 1GGSN通过配置一个PDP地址被分组数据网接入。7. 2. 2. 2GGSN应存储属于这个节点的GPRS业务用户的路由信息，并根据该信息将PDU 利用隧道技术发送到MS的当前的业务接入点，即SGSNo7. 2. 2. 3GGSN应可以经Gc接口从HLR查询移动用户当前的地址信息。7. 2. 2. 4GGSN主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN和LAN 等。7. 2. 2. 5GG

27、SN应负责GPRS分组数据包的协议转换，从而把这些分组数据包传送到远 端的TCP/IP或X. 25网络。7. 2.3 SGSN与GGSN的功能既可以由一个物理节点全部实现，也可以在不同的物理节 点上分别实现。它们都应有IP路由功能，并能与IP路由器相连。7.2.4分组控制单元(PCU)7. 2. 4. 1PCU应能把LLC层PDU分块成RLC块，用以下行链路传输；7. 2. 4. 2PCU应能把RLC块重组成LLC层PDC,用以上行链路传输；7. 2. 4. 3PCU应提供PDCH时序安排功能，用以上行链路和下行链路的数据传输；7. 2. 4. 4PCU应提供PDCH上行链路ARQ功能,包括R

28、LC块ACK/NAK；7. 2. 4. 5PCU应提供PDCH下行链路ARQ功能，包括对RLC块的缓冲和重组；7. 2. 4. 6PCU应提供信道访问控制功能，例如访问请求和授权；7. 2. 4.7PCU应提供无线信道管理功能，如功率控制、拥塞控制、广播控制消息等。7. 2. 4.8PCU可根据需要设置在基站端、基站控制器端或SGSNo7. 2.5计费网关(CG)7. 2. 5. 1GPRS网络的计费信息必须从SGSN和GGSN节点中搜集，所搜集的信息生成呼叫数据记录(CDR)类型。根据来源的不同，CDR可分为以下类型：1.S-CDR：与对无线网络的使用有关，从SGSN中得到；2.G-CDR：

29、与对外部数据网络的使用有关，从GGSW中得到；3.M-CDR：与移动性管理活动有关，从SGSN中得到；4.与在GPRS中使用短消息业务相关的CDR类型。收集到的CDR形成计费数据文件，计费数据文件组合成计费记录输出CRO (Chzrge Record Output) 7. 2. 5. 2计费网关应能以FTP协议将CRO传送到外部计费中心，使计费中心能够完成 计费过程。计费网关的功能性（CGF）既可以作为单独的中心网络单元来实现， 也可以分布于各个GSN中。7. 2.6边界网关（BG）（可选）7. 2. 6. 1为支持用户在GPRS网络间的漫游，两个GPRS网络应使用边界网关（BG）互 联，并提

30、供网络之间必要的安全机制。7. 2. 6. 2在边界网关上可以支持BGP协议（RFC1771）作为其基本的路由功能集。7. 2. 6. 3在边界网关上可以收集计费信息，作为不同的GPRS运营者分担PLMN之间链 路费用的依据。7. 2.7防火墙为保证GPRS网络的安全，应在GPRS网络与外部网络连接的入口处（GGSN外） 设置相应的防火墙设备。防火墙应独立设置。7. 2.8 RADIUS 服务器RADIUS服务器与GGSN相连，对用户认证请求进行确认，给用户分配权限。7. 2.9 GPRS 终端GPRS MS应能以三个运行模式（即仅有GPRS服务；同时具有GPRS和其他GSM 服务；依据MS的实际性能同时运行GPRS和其他GSM服务）中的任何一个进行操 作，其操作模式的选定由MS所申请的服务所决定。7. 2. 10MSC/VLR在需要GPRS网络与其他GSM业务进行配合时选用Gs接口。同时移动交换中 心和访问位置寄存器（MSC/VLR）应存储MS （此MS同时接入GPRS业务和GSM电路业 务）的IMSI、与MS相连接的SGSNo7. 2.