UMTS GPRS分组域核心网原理.docx

1、UMTS GPRS分组域核心网原理UMTS GPRS分组域核心网原理UMTS/GPRS分组域核心网原理 ISSUE 3.0 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 1.2 GPRS的产生和发展 . 2 1.3 EDGE的产生和发展 . 2 1.4 UMTS PS的产生和发展 . 3 小结 . 4 第2章 GPRS/UMTS PS系统结构与功能 . 5 2.1 GPRS/UMTS PS网络逻辑结构 . 5 2.2 网络功能 . 9 2.3 信令平面

2、及协议. 15 第3章 分组编号方案 . 20 3.1 P-TMSI . 20 3.2 NSAPI/TLLI. 20 3.3 PDP地址和类型. 21 3.4 TID/TEID . 21 3.5 路由区识别码 . 22 3.6 GSN地址 . 22 3.7 接入点名APN . 22 第4章 移动性管理 . 24 4.1 2G移动性管理状态(GMM) . 24 4.2 3G移动性管理状态(PMM) . 26 4.3 GMM状态功能 . 27 4.4 PMM状态功能 . 30 4.5 SGSN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 . 4

3、3 5.1 会话管理基本概念 . 43 5.2 PDP上下文激活. 44 5.3 PDP上下文修改. 46 5.4 PDP上下文去激活 . 48 5.5 保留过程和RAB重建 . 50 小结 . 52 i 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 6.1 SGSN9810 . 53 6.2 GGSN9811 . 56 6.3 CG9812 . 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

4、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) 3GPP TS23.060 General Packet Radio Service (G

5、PRS) (2) 3GPP TS29.060 GPRS Tunnelling Protocol (GTP) across the Gn and Gp interface (3) 3GPP TS23.107 Quality of Service (QoS) concept and architecture (4) 华为WCDMA系统基本原理教材 (5) HUAWEI SGSN产品手册和HUAWEI GGSN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

6、络发展至今，经历了从GPRS到EDGE，到UMTS PS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。 1.2 GPRS的产生和发展 GPRS(General Packet Radio Service，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

7、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(Point To Point，点对点)数据业务，PTM-M(Point To Multipoint，点对多点)广播数据业务、PTM-G(Point To Multipoint,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GSM phase II+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

8、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。 1.3 EDGE的产生和发展 EDGE(Enhanced Data Rates For Global Evolution，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。 2 华为技术有限公司 版权所有, 未经许

9、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 EDGE第一阶段的标准，已经在3GPP R99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。 1.4 UMTS PS的产生和发展 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System、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

10、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: Core Network)从功能上分为电路域CS(Circuit Switch Domain)和分组域PS(Packet Switch Domain)。和GPRS、EDGE相比较，UMTS PS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UMTS PS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UMTS PS，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。

11、 3 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 小结 本章主要阐述了从移动分组数据网络GPRS到EDGE，到UMTS PS，各个阶段的产生和发展及各个阶段的不同特点。 4 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2章 GPRS/UMTS PS系统结构与功能 第2章 GPRS/UMTS PS系统结构与功能 2.1 GPRS/UMTS PS网络逻辑结构 GPRS/UMTS PS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

12、网络体系上得到了加强。上图从不同的角度上给出了GPRS/UMTS PS网络的组成示意。GPRS/UMTS PS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GSM BSS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UMTS PS网络功能。所以，GPRS/UMTS PS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(Service GPRS Support Node，服务GPRS支持节点) SGSN是GPRS/UMTS P

13、S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: 5 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2章 GPRS/UMTS PS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

14、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(Gateway GPRS Support Node，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(Access Point Name，接入点名)来确定的。GGSN主要提供以下功能: ,

15、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/UMTS PS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(Charging Gateway，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/UMTS PS用户一次上网过程的话单会

16、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(Border Gateway，边缘网关) BG实际上就是一个路由器，主要完成分属不同GPRS/UMTS PS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/UMTS PS所专有的设备实体。 6 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2章 GPRS/UMTS PS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 Ga GTP GSNCG Gb BSSGP SGSNBSC Gc MAP GGSNHLR 可选接口 Gd MAP SGSNSMS-GMSC/IWMSC 可选接口 Ge CAP SGSNSCP Gf MAP SGSNEIR 可选接口 Gi TCP/IP GGSNPDN Gp GTP GSNGSN(Inter PLMN) Gn GTP GSNGSN(Intra PLMN) Gr MAP SGSNHLR Gs BSSAP+ MSCSGSN 可选接口 Iu-PS RANAP SGSNRNC 1. Ga