GPRS核心网各网元介绍

GPRS核心网各网元介绍
GGSN
GGSN (Gateway GPRS Support Node) 网关GPRS支持节点
GGSN（Gateway GSN，网关GSN）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、PSPDN和LAN等。

有的文献中，把GGSN称为GPRS路由器。

GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP／IP或X.25网络。

GPRS网络与外网的分界线,对内负责Gn网络的传输,对外是一台因特网路由器。

其中的BGGSN(Border GGSN)负责连接不同运营商之间的Gn网络,实现网间漫游。

GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网与其它GGSN和SGSN相连
主要功能
GGSN具有网络控制的信息屏蔽功能,可以选择哪些分组能够进入GPRS网络,以便保证GPRS网络的安全;
GGSN具有计费信息收集功能,能够收集每个MS实用外部数据网和GPRS网络资源相关的计费信息G_CDR。

2)维护路由表,实现路由选择和分组的转发功能
GGSN具有存储转发功能,从上一节点接收到的分组数据(PDP PDU)转发给路由中下一个节点的功能。

GGSN同时具有对PDP PDU排序的功能。

GGSN应保证GGSN与MS之间传送的PDP PDU的最大尺寸为1500字节,对从外部数据网收到的大于上述要求的PDP PDU,GGSN应根据PDP的类型和具体实施对其进行分段、丢弃或拒绝。

GGSN具有PDP上下文激活、PDP上下文修改、PDP上下文去激活的功能;
GGSN具有地址翻译和映射功能,包括查找DNS,实现域名解析功能;
GGSN具有封装和隧道传输功能,可以将来自外部数据网的PDP PDU用GTP字头和TCP/IP或UDP/IP字头进行分装的功能,并以这些字头中的恶相关地址信息作为标识,在GPRS骨干网中,利用一条点对点的双向隧道来传输封装数据。

对于发向外部数据网的PDP PDU,GGSN将去除其封装字头后再转发给外部数据网。

3)用户数据管理,实现对分组数据的过滤
GGSN能够存储、修改及删除用户数据,实现对用户分组数据的过滤。

4)移动性管理功能
GGSN能够配合SGSN实现移动性管理的功能,主要是MS在不同的SGSN登录时的位置管理功能。

5)其他功能
GGSN具有为MS动态分配IP地址的功能,或则可以通过接入DHCP(动态主机配置协议)服务器来实现动态分配IP的地址的功能;
GGSN具有接入RADIUS(远端授权拨入用户服务)服务器等实现用户认证功能。

SGSN - GPRS服务支持节点
SGSN是英文SERVICING GPRS SUPPORT NODE的缩写。

SGSN作为GPRS/TD-SCDMA(WCDMA)核心网分组域设备重要组成部分，主要完成分组数据包的路由转发、移动性管理、会话管理、逻辑链路管理、鉴权和加密、话单产生和输出等功能。

SGSN即GPRS服务支持节点，它通过Gb接口提供与无线分组控制器PCU的连接，进行移动数据的管理，如用户身份识别，加密，压缩等功能；通过Gr接口与HLR 相连，进行用户数据库的访问及接入控制；它还通过Gn接口与GGSN相连，提供IP 数据包到无线单元之间的传输通路和协议变换等功能；SGSN还可以提供与MSC的Gs接口连接以及与SMSC之间的Gd接口连接，用以支持数据业务和电路业务的协同工作和短信收发等功能。

SGSN与GGSN 配合，共同承担TD-SCDMA(WCDMA)的PS功能。

当作为GPRS 网络的一个基本的组成网元时，通过Gb接口和BSS相连。

其主要的作用就是为本SGSN服务区域的MS进行移动性管理，并转发输入/输出的IP分组，其地位类似于GSM电路网中的VMSC。

此外，SGSN中还集成了类似于GSM网络中VLR 的功能，当用户处于GPRS Attach（GPRS附着）状态时，SGSN 中存储了同分组相关的用户信息和位置信息。

当SGSN作为TD-SCDMA(WCDMA)核心网的PS域功能节点，它通过Iu_PS接口与UTRAN相连，主要提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能。

GGSN9811主要提供PS与外部PDN（Packet Data Network，分组数据网）的接口，承担网关或路由器的功能。

SGSN和GGSN合称为GSN（GPRS Support Node）。

GMSC (Gateway Mobile Switching Center)网关移动交换中心, GMSC是网关移动交换中心, 它具有从HLR查询得到被叫MS目前的位置信息，并根据此信息选择路由。

GMSC 可以是任意的MSC ，也可以单独设置。

单独设置时，不处理MS的呼叫，因此不需设VLR ，不与BSC 相连
移动网网关局（GMSC）的功能
当固定电话用户拨打GSM网用户时，根据就近入网的原则，该呼叫将被接续至最近的移动网。

由于移动电话用户漫游的特殊性，网络必须先查询用户归属的HLR 以获得该用户当前的位置信息，才能继续进行接续。

向HLR查询用户当前的位置并获得包含路由信息的漫游号码的功能称为“Int errogation HLR”，由Gateway MSC （简称GMSC）完成。

当网络规模较小时（只设有1～2个MSC），各MSC与PSTN直联，该项功能由MSC完成。

随着网络的逐步扩容，MSC数目的增加，若仍采用各MSC与PSTN直联的方式，网络结构会存在诸多弊病：（1）网络结构复杂，不利于维护管理；（2）各MSC的中继线群多，每个线群中继系统少，利用率低；（3）虽然网络建设初期投资少，但日后运行维护成本高；（4）不利于两网间话费结算。

由此可见，GSM网的多局制使得GSM网原有与PSTN之间的组网方式，已不再继续适用。

因此为维护网络界面的清晰，保障网间结算的准确便捷，需要在移动网与其他网之间设置独立的GMSC，以实现本地移动网与其他网间的话务、信令转接。

网关局可以简单地理解为不同网络间话务流通的必经交换局，它不仅需要承担网间结算的功能，还需要具备路由查询功能，以保证其他网呼叫移动电话用户时能准确确定被叫所在的交换机，接通相应的话路。

网关局作为GSM网和其他网的唯一接口，其重要程度是不言而喻的。

为避免单个局点传输发生障碍或出现意外灾害而造成网间瘫痪，通常设置1个以上的GMSC。

对于中、小规模的GSM网，可设置1对GMSC，但随着本业务区内MSC数目的增多，话务量的提高，可能需要设置多个GM－SC。

GMSC的组网方案讨论
GMSC的组网方式与移动网的网络规模和市话网的网络结构有密切关系，其设置方法也是多种多样的，以下讨论几种典型的组网方案。

1.方案1：设置1对GMSC进行来话汇接
（1）方案简介移动网内各MSC与GMSC设置直达中继，GMSC与PSTN的市话汇接局、部分端局相连，设置来话路由以疏通PSTN至移动网之间的话务。

当固定电话用户拨打GSM网用户时，PSTN将话务负荷分担地接入GMSC，GMSC查询HLR，获得漫游号码后重新选择路由，将呼叫接入MSC或TMSC。

每个MSC与PSTN中的汇接局或市话端局相连，设置GSM网与PSTN的去话路由。

当本地移动电话用户呼叫PSTN中的固定电话用户时，由该去话路由直接疏通GSM网与PSTN之间的去话业务。

GMSC与一级汇接中心（TMSC1／TMSC2）相连，设置去话路由，以疏通本地PSTN至外地GSM网的话务（如图1所示）。

（2）方案特点
①GSM网至PSTN的去话采用直达方式，减少了转接次数；
②对GSM网网关局容量要求较低；
③GSM网与PSTN的维护界面较多，网间结构复杂，且网间结算不易。

2.方案2：设置1对GMSC进行来、去话汇接
（1）方案简介移动网内各MSC与GMSC设置直达中继，GMSC与PSTN的市话汇接局设置直达中继，以疏通PSTN与GSM网之间的来、去话业务；GMSC与TMSC1／TMSC2相连，设置去话路由，以疏通本地PSTN至外地GSM网的话务。

当GSM网用户拨打固定电话用户时，MSC将话务负荷分担地接入GMSC，GMSC 分析被叫号码选择路由至相应的市话局；当固定电话用户拨打GSM网用户时，PSTN 将话务负荷分担地接入GM－SC，GMSC进行“InterrogationHLR”，获得漫游号码后重新选择路由，将呼叫接入MSC或TMSC（如图2所示）。

（2）方案特点
①PSTN与GSM网之间所有的呼叫均通过1对GMSC转接，使得两网间界限分明，便于网络维护管理。

②两网相对独立，可保证在一段时间内其中一网进行扩容或网调时，不会导致另一网结构发生较大变化，有利于两网的发展和调整。

③采用负荷分担的方式，网络运行安全、可靠，可在一定程度上减少传输故障及意外灾害造成的影响。

④有利于PSTN和GSM网进行网间结算。

3.方案3：设置2对GMSC分功能汇接
（1）方案简介方案3由方案2过渡而来，可满足规模较大的网络需要，适用于网络已设置了1对GMSC因扩容需新建1对GMSC的情况。

新建GMSC在选型上可根据扩容和未来网络发展的需要选择处理能力较强的新型处理器（各GSM供应商也在不断推出功能更强大的新产品）。

两对GMSC中，一对作为去话汇接，一对作为来话汇接。

当GSM网用户拨打固定电话用户时，MSC将话务负荷分担地接入做去话汇接的一对GMSC，GMSC分析被叫号码选择路由至相应的市话局；当固定电话用户拨打GSM网用户时，PSTN将话务负荷分担地接入做来话汇接的一对GMSC，GMSC进行“Interrogation HLR”，获得漫游号码后重新选择路由，将呼叫接入MSC或TMSC。

根据两对GMSC处理能力的比较，方案3有如下2种实现方式：
①方式1：若两对GMSC处理能力—强—弱，可将处理能力强的一对GMSC作为移动电话用户的来话汇接，担负寻址功能，另一对GMSC作为移动电话用户的去话汇接；
②方式2：若两对GMSC处理能力一样，可将原有一对GMSC作为移动电话用户的来话汇接，新建一对作为移动电话用户的去话汇接（如图3所示）。

（2）方案特点
（1）若采用方式1组网，由于新建GMSC处理能力强，处理机处理能力的限制不再是网络的瓶颈，而原有GMSC不需更换新的处理机，较方式2可支持更多的用户，但该方式网调工作量大。

（2）若采用方式2组网，可避免PSTN的大规模网调，但作为来话汇接的1对GMSC处理能力有限，可能会对网络的进一步发展产生制约。

（3）每个网关局功能明确，网路清晰，利于两网间结算。

（4）网络为单向中继，如果话务流量、流向预测不准，网络不易进行调整。

（5）新建2个GMSC，网络投资较大。

4.方案4：设置多对GMSC分区域汇接
（1）方案简介随着我国GSM网的飞速发展，目前我国一些经济发达地区的移动本地网已拥有10～20个移动端局。

对于这样超大规模的GSM网，可根据本地区的地理特点，将整个GSM网划分为多个汇接区。

每个汇接区内的网络结构可采用方案
2或方案3的网络结构，因此又有2种实现方式：
①实现方式1：每个汇接区内设置1对GMSCGSM网内采用来话全覆盖、去话分区汇接的方式，PSTN与GSM网之间采用来话分区汇接、去话全覆盖的方式。

具体组网方式为：a.各MSC与本汇接区内的1对GMSC建立直达中继，各GMSC均与PSTN 内的市话汇接局、部分端局相连。

当本汇接区内的移动电话用户呼叫PSTN用户时，MSC以负荷分担的方式将呼叫送至本区内的1对GMSC，GMSC分析被叫号码将呼叫送至相应的市话局或长途局。

b.本汇接区内的市话汇接局和部分端局与本区内的1对GMSC建立直达中继，各GMSC与移动本地网内的所有MSC建立直达中继。

当本区内的固定电话用户拨打GSM网用户时，市话局将呼叫负荷分担地接至本区内的1对GMSC，由GMSC通过查询HLR得到包含移动电话用户当前的位置信息的漫游号码后，重新选择路由将呼叫送至相应的MSC（如图4所示）。

②实现方式2：全网设置多个GMSC分功能汇接每个汇接区内设置1对GMSC，分别担负来话汇接功能和去话汇接功能。

GSM网内采用来话全覆盖、去话分区汇接的方式，PSTN与GSM网之间采用来话分区汇接、去话全覆盖的方式，具体组网方式如图5所示。

a.各MSC与本汇接区内的担负去话汇接功能的GMSC建立直达中继，该GMSC与PSTN内的市话汇接局、部分端局相连。

当本汇接区的移动电话用户呼叫PSTN用户时，MSC将呼叫送至本区内的去话汇接功能GMSC，GMSC分析被叫号码将呼叫送至相应的市话局或长途局。

b.本汇接区内的市话汇接局和部分端局至少应与1对担负来话汇接功能的GMSC建立直达中继，所有负责来话汇接的GMSC应与移动本地网内的所有MSC建立直达中继。

当本区内的固定电话用户拨打GSM网用户时，市话局将呼叫负荷分担地接至1对来话汇接功能的GMSC，由GMSC通过查询HLR，得到包含移动电话用户当前的位置信息的漫游号码后，重新选择路由将呼叫送至相应的MSC或TMSC。

c.由于每个MSC至PSTN的去话均采用单路由方式，显然安全性不好，考虑到每个MSC都与本汇接区内的1对GMSC建立了直达中继，因此当GSM 网用户呼叫PSTN用户时，可将MSC至去话GMSC的中继作为主用电路，MSC至来话GMSC的中继作为备用电路。

也就是说，虽然在正常情况下来话GMSC承担GSM 网的来话汇接功能，但在传输故障或其他意外灾害时，来话GMSC也可肩负去话汇接的功能。

（如图5所示）。

（2）方案特点方式1和方式2分别融合方案2、3的特点，且能够满足大规模移动网的需要。

方式2较方式1结构简单，中继线群少，但路由关系较为复杂。

GMSC与PSTN的连接方式
GMSC与PSTN连接时可直接与市话端局相连，也可与市话汇接局相连。

根据其连接对象的不同，可分为如下2种方式：
1.来、去话二次汇接方式
（1）组网方式GMSC只与PSTN的市话汇接局相连。

（2）方案特点
①PSTN与GSM网之间所有的呼叫均通过两网之间的汇接局，全网局间中继线群较少，中继利用率高，有利于网络维护管理、调度方便。

②由于GSM网用户与本地市话用户之间的呼叫均需经过市话汇接局和GSM网独立网关局二次汇接，因此汇接话务量大大提高，市话汇接局的设备配置增大；同时市话汇接局容量的限制可能会制约GSM网的发展。

2.来、去话一次汇接的方式
（1）组网方式GMSC与PSTN中的部分端局和汇接局（汇接小话务量端局）设置直达中继，以疏通PSTN和GSM网之间的来、去话；与长途局相连，疏通GSM网与
PSTN的长途去话话务。

（2）方案特点
①GSM网网关局与部分市话端局设置直达中继，可减少1次中继，有利于提高接续速度和接通率。

②GSM网的发展不会受PSTN的结构以及汇接局容量的影响。

③全网局间中继线群较多，中继利用率较低，不利于网络维护管理和调度。

图1设置1对GMSC进行来话汇接的网络组织图
图2设置1对GMSC进行来话汇接的网络组织图
图3设置2对GMSC分功能汇接的网络组织图
图4每个汇接区内设置1对GMSC的网络组织图
图5全网设置GMSC分功能汇接的网络组织图。