GPRS网络概述-网络基本概念和结构
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定义 (3GPP TS 22.060)
GPRS就是通用分组无线业务（General Packet Radio Service ）,是在现有GSM网 络上开通的一种新型的分组数据传输业务 .
GPRS 在一个发送实体和一个（或者多个)接受实体之间提供了数据传送能力 这些实体可能是一个 MS 或者是一个 终端设备， 后者可能附着于一个GPRS 网络
空中接口
2 GPRS 操作 2.4 GPRS协议
传输平面
应用
TCP HTTP FTP SMTP
IP
SNDCP LLC
relay
SNDCP
GTP
LLC
UDP
RLC MAC
物理层
relay
RLC MAC
BSSGP (帧中继)
物理层
物理层
BSSGP (帧中继)
物理层
IP
L2 物理层
BSS
MS
(with PCU)
GGSN1
SGSN2
GPRS IP backbone
GPRS核心网 GGSN2
通过GTP 层
PDN1 PDN2
2 GPRS 操作 2.5 基本流程
PDP 上下文激活
在 PDP_context_activation 过程后
在 GPRS_Attach 过程后
ul/dl data_transfers
TLLI1
NSS： 网络子系统 NS-VC： 网络服务-虚拟电路 NTP： 网络时间协议 DB ： 按需带宽 OMC：运行维护中心 OS： 操作系统 PAGCH： 分组接入许可信道 PCCCH： 分组公共控制信道 PCO： 协议配置选项 PCU： 分组控制单元 PDCH：分组数据信道 PDN：分组数据网络 PDP：分组数据协议 (IP 或者X25) PDU： 协议数据单元 PPCH：分组寻呼信道 PRACH： 分组随机接入信道 PS： 分组交换
n个
•等等 ...
• PDP 类型 ： IP | PPP • [PDP 地址(IP@) ] •接入点的名称 (APN)或者 * (= 通配符)
•通过FPLMN-GGSN接入APN ？
• QoS profile
2 GPRS 操作 2.5 基本流程
GPRS附着
HLR
Update_loc_ack() Insert_subs_data()
优化使用无线资源
仅仅当传送数据时使用无线资源 分别保留上行或下行资源
1什么是 GPRS ? 1.4 EGPRS
EGPRS 是一种增强型 GPRS
在无线接口上允许更高的比特速率 通过使用下列方法达成
• 一种新的调制方法 (8-PSK) • 在 MS 和 BSS中的使用的新编码方案 (MCS-1 到 MCS-9)
SNMP： 简单网络管理协议 SNS： 子网业务层 TBF： 临时块流 TC：编码转换器 TCH： 业务信道 TCP： 传输控制协议 TDMA： 时分多址 TFI： 临时块流标识符 TID： 隧道标识 TLLI： 临时逻辑链路标识符 TMN： 电信管理网 TS： 时隙 UDP： 用户数据报协议 UL： 上行链路 UMTS： 通用移动通信系统 WAP： 无线应用协议 WAN： 广域网
DNS DHCP
2 Activate_PDP_req (PDN2)
GGSN1
4
TLLI1
SGSN
Activate_PDP_resp(@IP_MS)
GPRS 骨干网
GGSN2
BSS
Create_PDP_req (PDN2) 3
5 Create_PDP_resp (@IP_MS)
GPRS 核心网
PDN1 PDN2
目标：：能够描述GPRS 网络体系结构的接口，协议 和基本流程
纲要：
2.1 主要的实体 2.2 MS移动管理状态 2.3 MS 无线资源操作模式 2.4 GPRS协议 2.5 基本流程
2 GPRS 操作
2.1主要的实体
接口
移动 GPRS
Um BSS A MSC
Gs
Gb
Gr
信令+ 数据 信令
BSS
SGSN
GPRS IP 骨干网
GGSN
2 GPRS 操作 2.5 基本流程 GPRS附着
在 GPRS_Attach 过程后
TLLI1
LLC 层
SGSN1
GGSN1
SGSN2
GPRS IP 骨干网
GPRS核心网 GGSN2
PDN1 PDN2
2 GPRS 操作 2.5 基本流程
PDP 上下文激活
DHCP
5
6 Create_PDP_resp (@IP_MS)
GPRS 核心网
地址分配
2 GPRS 操作 2.5 基本流程
PDP 上下文激活
在 PDP_context_activation 过程后 在 GPRS_Attach 过程后
TLLI1
通过LLC层
SGSN1
TID1=IMSI+ NSAPI1
RR
分组传送模式
分组 空闲模式
MM
就绪
分组 空闲模式
备用
2 GPRS 操作 2.4 GPRS协议
IP / X25 SNDCP SNDCP LLC
456 456 57 X 8
头部 头部
数据 数据
头部 头部
DATAS DATAS
头部
57
57
CRC
最大 1600字节 SGSN 到 MS
RLC/ PCU
TRE / CCU
SGSN
Gn
SGSN
GGSN
GPRS网络
HLR
SMSGMSC
Gd
Gc
Gi
PDN
2 GPRS 操作 2.2 MS 移动管理状态 MS MM 状态
READY计时器到期
备用
GPRS 附着
就绪态
空闲态
GPRS 分离
PDU 传送
2 GPRS 操作 2.3 MS 无线资源操作模式 MS RR 操作模式和 MS MM 状态
SGSN
Um
Gb
Gn
IP GTP UDP
IP
IP
L2 MAC
L2
物理 层
物理 层
GGSN
Gi
2 GPRS 操作 2.4 GPRS协议
MS 高协议层
GMM/SM SMS
IP
NSAPIi
SNDCP
TLLI
LLC
无线层
NSAPI TLLI NSAPI
2 GPRS 操作 2.4 GPRS协议
IP 概述
http ftp smtp wap
附录：使用的缩略语 M 到R
IMSI： 国际移动用户识别码 IP： 因特网协议 ISDN ： 综合业务数字网 ISP： 因特网服务提供商 LAN： 局域网 LLC： 逻辑链路控制 MAC：媒质接入控制 MFS： 多基站快速分组服务器 MNRG： Gprs移动台不可达 MS： 移动台 MSC： 移动交换中心 MT： 移动终端 NDL ： NE： 网元 NMC： 网管中心 NNM： 网络节点管理 NRPA ： 网络请求 的PDP上下文激活 NSAPI： 网络服务接入点识别码 NSC： 网络服务控制层 NSEI： 网络服务实体识别码
GPRS提供的业务在EGPRS同样也能被使用
1什么是 GPRS ? 练习
- EDGE最大速率可达多少？ - GPRS是端到端的IP系统吗？ - B类移动台，在进行通话时可以下载web寻呼吗？ - GPRS中单用户最多可用多少信道？
答题时间 ： 5 分钟
2 GPRS 操作
2 GPRS 操作 课程介绍
GPRS 概述（Part Ⅰ）
1 什么是 GPRS ?
1什么是 GPRS ? 纲要
目标：明确GPRS的技术特征及其网络结构。 纲要：
1.1 GPRS定义及其网络结构 1.2 MS的分类（class） 1.3 GPRS 主要的概念 1.4 EGPRS 1.5 QoS profile
1什么是 GPRS ? 1.1 定义
DLCI= 数据链路连接标识符 DNS： 域名系统 EDGE： GSM 演进的增强数据速率 FUMO ： 帧单元模块 FR： 帧中继 GPRS： 通用分组无线业务 GGSN： 网关 GSN GMM： GPRS 移动管理 GR： GPRS 注册中心 GSL： GPRS 信令链路 GSM： 全球移动通信系统 GSN： GPRS 支持点 GSS： GPRS 子系统 GTP： GPRS 隧道协议 HLR： 归属位置寄存器 HSCSD： 高速电路交换数据
tcp
1
ip
ip
路由器
gtp
ip
http ftp smtp
wap
tcp
1
ip
ip
SGSN
IP 网络
GGSN
2 GPRS 操作 2.5 基本流程
HLR GPRS 数据
NMC-NSS
MS
HLR
HPLMN
IMSI
对于每一MS MSISDN
网络接入模式 ：
GPRS | NSS | both
预订的 «PDP 上下文 »(最多 n个) ：
@ MS @服务器
MS
U-data
@ MS GTP @服务器 头
UDP @sgsn
头 @ggsn
PDN
MS内
@ggsn UDP @sgsn 头
GTP @服务器
头
@MS
U-data
服务器
@服务器 @ 移动台
U-data
@服务器 @MS
U-data
2 GPRS 操作 练习
• 对还是错?
- GGSN 读取从 PDN到达的用户数据分组的头部 - GPRS HLR 知道MS 最近的 RA 的位置 - 为什么 RA 比 LA小?
但是一次只能运行一种业务
C类
只能运行 GPRS业务
1什么是 GPRS ? 1.3 GPRS 的主要概念 (1/4)
在电路交换中使用的无线资源
无线接口
接入点 CS <->PS
Leabharlann Baidu
无线 时隙
GSM 网络
CS
PDN PS
固定的比特速率 (9.6 kb/s)
1什么是 GPRS ? 1.3 GPRS 的主要概念 (2/4)
或者是一个 外部的数据网 基站给MS提供接入GPRS 网络的无线信道
1什么是 GPRS ? 1.1 定义
GPRS通用网络结构
A
NSS
PSTN
BSS
Gb
GPRS
核心网 IP
Gi
PDN
IP / PPP
1什么是 GPRS ? 1.2 MS的分类
A类
可同时运行GPRS和 其它 GSM 业务
B类
可同时监视 GSM GPRS 控制信道和其它 GSM业务信道
附录：使用的缩略语 R 到Z
P-TMSI： 分组- 临时移动用户识别码 PVC：永久虚拟电路 P-VLR： 分组- 拜访位置寄存器 QoS：服务质量 RA： 路由区 RIP ： 路由信息协议 RLC： 无线链路控制 RADIUS：远程鉴权拨入用户服务 RRDTUF ： 对未知外部 PLMN的漫游限制数据 RRM： 无线资源管理 RSZ ：地方签约区域 SGSN： 服务GSN SM： 会话管理 | 短消息 SMS： 短消息业务 SMS-C： SMS-中心 SNDCP： 子网相关汇聚协议
在分组交换中使用的无线资源
无线接口
无线时隙
GPRS 网络
PS
PDN PS
可变的比特速率
1什么是 GPRS ? 1.3 GPRS 的主要概念 (3/4)
根据需要分配无线资源
在用户之间共享无线资源 指定各种无线信道编码方法， 允许给每个用户分配从 9 kb/s到 大于 150 kb/s 的数据
速率 假如几个信道都分配给一个 MS使用的话，比特速率将比较高 假如一个信道被多个 MS共享的话，比特速率将比较低
Update_loc_req()
Authent_info_respq) Authent_info_req()
PLMN
SS7 network
Attach-Request (IMSI)
MS_authentication_procedure Attach_resp (P_TMSI) Attach_complete ()
时间限制 5分钟
附录：使用的缩略语 A 到L
ALMAP： ALcatel 管理平台 APN： 接入点名字 AS： Alpha 服务器 (康柏) BG： 边界网关 BSC： 基站控制器 BSS：基站子系统 BSCGP： BSC-GPRS 协议 BSSGP： BSS-GPRS 协议 BVCI： BSSGP 虚拟连接标识符 CCBS： 客户服务和 计费中心 CCU： 信道编解码单元 CDR： 详细话单 CG： 计费网关 CS： 电路交换 DHCP： 动态主机配置协议 DL： 下行链路
LLC 层
SGSN1
TID1=IMSI+ NSAPI1
GGSN1
SGSN2
GPRS IP backbone
GPRS核心网 GGSN2
通过 GTP 层
PDN1 PDN2
2 GPRS 操作 2.5 基本流程
用户数据传送
SGSN
GGSN
通过 Gi 接口
U-data
@ MS @服务器
通过 Gn 接口
U-data
2 GPRS 操作 2.5 基本流程
PDP 上下文激活
鉴权和计费
DNS
RADIUS
PLMN
2
Activate_PDP_req (PDN1)
TLLI1
SGSN
Activate_PDP_resp(@IP_MS)
GPRS 骨干网
GGSN1
4
PDN1 Intranet/ISP
GGSN2
BSS
Create_PDP_req (PDN1) 3
GPRS就是通用分组无线业务（General Packet Radio Service ）,是在现有GSM网 络上开通的一种新型的分组数据传输业务 .
GPRS 在一个发送实体和一个（或者多个)接受实体之间提供了数据传送能力 这些实体可能是一个 MS 或者是一个 终端设备， 后者可能附着于一个GPRS 网络
空中接口
2 GPRS 操作 2.4 GPRS协议
传输平面
应用
TCP HTTP FTP SMTP
IP
SNDCP LLC
relay
SNDCP
GTP
LLC
UDP
RLC MAC
物理层
relay
RLC MAC
BSSGP (帧中继)
物理层
物理层
BSSGP (帧中继)
物理层
IP
L2 物理层
BSS
MS
(with PCU)
GGSN1
SGSN2
GPRS IP backbone
GPRS核心网 GGSN2
通过GTP 层
PDN1 PDN2
2 GPRS 操作 2.5 基本流程
PDP 上下文激活
在 PDP_context_activation 过程后
在 GPRS_Attach 过程后
ul/dl data_transfers
TLLI1
NSS： 网络子系统 NS-VC： 网络服务-虚拟电路 NTP： 网络时间协议 DB ： 按需带宽 OMC：运行维护中心 OS： 操作系统 PAGCH： 分组接入许可信道 PCCCH： 分组公共控制信道 PCO： 协议配置选项 PCU： 分组控制单元 PDCH：分组数据信道 PDN：分组数据网络 PDP：分组数据协议 (IP 或者X25) PDU： 协议数据单元 PPCH：分组寻呼信道 PRACH： 分组随机接入信道 PS： 分组交换
n个
•等等 ...
• PDP 类型 ： IP | PPP • [PDP 地址(IP@) ] •接入点的名称 (APN)或者 * (= 通配符)
•通过FPLMN-GGSN接入APN ？
• QoS profile
2 GPRS 操作 2.5 基本流程
GPRS附着
HLR
Update_loc_ack() Insert_subs_data()
优化使用无线资源
仅仅当传送数据时使用无线资源 分别保留上行或下行资源
1什么是 GPRS ? 1.4 EGPRS
EGPRS 是一种增强型 GPRS
在无线接口上允许更高的比特速率 通过使用下列方法达成
• 一种新的调制方法 (8-PSK) • 在 MS 和 BSS中的使用的新编码方案 (MCS-1 到 MCS-9)
SNMP： 简单网络管理协议 SNS： 子网业务层 TBF： 临时块流 TC：编码转换器 TCH： 业务信道 TCP： 传输控制协议 TDMA： 时分多址 TFI： 临时块流标识符 TID： 隧道标识 TLLI： 临时逻辑链路标识符 TMN： 电信管理网 TS： 时隙 UDP： 用户数据报协议 UL： 上行链路 UMTS： 通用移动通信系统 WAP： 无线应用协议 WAN： 广域网
DNS DHCP
2 Activate_PDP_req (PDN2)
GGSN1
4
TLLI1
SGSN
Activate_PDP_resp(@IP_MS)
GPRS 骨干网
GGSN2
BSS
Create_PDP_req (PDN2) 3
5 Create_PDP_resp (@IP_MS)
GPRS 核心网
PDN1 PDN2
目标：：能够描述GPRS 网络体系结构的接口，协议 和基本流程
纲要：
2.1 主要的实体 2.2 MS移动管理状态 2.3 MS 无线资源操作模式 2.4 GPRS协议 2.5 基本流程
2 GPRS 操作
2.1主要的实体
接口
移动 GPRS
Um BSS A MSC
Gs
Gb
Gr
信令+ 数据 信令
BSS
SGSN
GPRS IP 骨干网
GGSN
2 GPRS 操作 2.5 基本流程 GPRS附着
在 GPRS_Attach 过程后
TLLI1
LLC 层
SGSN1
GGSN1
SGSN2
GPRS IP 骨干网
GPRS核心网 GGSN2
PDN1 PDN2
2 GPRS 操作 2.5 基本流程
PDP 上下文激活
DHCP
5
6 Create_PDP_resp (@IP_MS)
GPRS 核心网
地址分配
2 GPRS 操作 2.5 基本流程
PDP 上下文激活
在 PDP_context_activation 过程后 在 GPRS_Attach 过程后
TLLI1
通过LLC层
SGSN1
TID1=IMSI+ NSAPI1
RR
分组传送模式
分组 空闲模式
MM
就绪
分组 空闲模式
备用
2 GPRS 操作 2.4 GPRS协议
IP / X25 SNDCP SNDCP LLC
456 456 57 X 8
头部 头部
数据 数据
头部 头部
DATAS DATAS
头部
57
57
CRC
最大 1600字节 SGSN 到 MS
RLC/ PCU
TRE / CCU
SGSN
Gn
SGSN
GGSN
GPRS网络
HLR
SMSGMSC
Gd
Gc
Gi
PDN
2 GPRS 操作 2.2 MS 移动管理状态 MS MM 状态
READY计时器到期
备用
GPRS 附着
就绪态
空闲态
GPRS 分离
PDU 传送
2 GPRS 操作 2.3 MS 无线资源操作模式 MS RR 操作模式和 MS MM 状态
SGSN
Um
Gb
Gn
IP GTP UDP
IP
IP
L2 MAC
L2
物理 层
物理 层
GGSN
Gi
2 GPRS 操作 2.4 GPRS协议
MS 高协议层
GMM/SM SMS
IP
NSAPIi
SNDCP
TLLI
LLC
无线层
NSAPI TLLI NSAPI
2 GPRS 操作 2.4 GPRS协议
IP 概述
http ftp smtp wap
附录：使用的缩略语 M 到R
IMSI： 国际移动用户识别码 IP： 因特网协议 ISDN ： 综合业务数字网 ISP： 因特网服务提供商 LAN： 局域网 LLC： 逻辑链路控制 MAC：媒质接入控制 MFS： 多基站快速分组服务器 MNRG： Gprs移动台不可达 MS： 移动台 MSC： 移动交换中心 MT： 移动终端 NDL ： NE： 网元 NMC： 网管中心 NNM： 网络节点管理 NRPA ： 网络请求 的PDP上下文激活 NSAPI： 网络服务接入点识别码 NSC： 网络服务控制层 NSEI： 网络服务实体识别码
GPRS提供的业务在EGPRS同样也能被使用
1什么是 GPRS ? 练习
- EDGE最大速率可达多少？ - GPRS是端到端的IP系统吗？ - B类移动台，在进行通话时可以下载web寻呼吗？ - GPRS中单用户最多可用多少信道？
答题时间 ： 5 分钟
2 GPRS 操作
2 GPRS 操作 课程介绍
GPRS 概述（Part Ⅰ）
1 什么是 GPRS ?
1什么是 GPRS ? 纲要
目标：明确GPRS的技术特征及其网络结构。 纲要：
1.1 GPRS定义及其网络结构 1.2 MS的分类（class） 1.3 GPRS 主要的概念 1.4 EGPRS 1.5 QoS profile
1什么是 GPRS ? 1.1 定义
DLCI= 数据链路连接标识符 DNS： 域名系统 EDGE： GSM 演进的增强数据速率 FUMO ： 帧单元模块 FR： 帧中继 GPRS： 通用分组无线业务 GGSN： 网关 GSN GMM： GPRS 移动管理 GR： GPRS 注册中心 GSL： GPRS 信令链路 GSM： 全球移动通信系统 GSN： GPRS 支持点 GSS： GPRS 子系统 GTP： GPRS 隧道协议 HLR： 归属位置寄存器 HSCSD： 高速电路交换数据
tcp
1
ip
ip
路由器
gtp
ip
http ftp smtp
wap
tcp
1
ip
ip
SGSN
IP 网络
GGSN
2 GPRS 操作 2.5 基本流程
HLR GPRS 数据
NMC-NSS
MS
HLR
HPLMN
IMSI
对于每一MS MSISDN
网络接入模式 ：
GPRS | NSS | both
预订的 «PDP 上下文 »(最多 n个) ：
@ MS @服务器
MS
U-data
@ MS GTP @服务器 头
UDP @sgsn
头 @ggsn
PDN
MS内
@ggsn UDP @sgsn 头
GTP @服务器
头
@MS
U-data
服务器
@服务器 @ 移动台
U-data
@服务器 @MS
U-data
2 GPRS 操作 练习
• 对还是错?
- GGSN 读取从 PDN到达的用户数据分组的头部 - GPRS HLR 知道MS 最近的 RA 的位置 - 为什么 RA 比 LA小?
但是一次只能运行一种业务
C类
只能运行 GPRS业务
1什么是 GPRS ? 1.3 GPRS 的主要概念 (1/4)
在电路交换中使用的无线资源
无线接口
接入点 CS <->PS
Leabharlann Baidu
无线 时隙
GSM 网络
CS
PDN PS
固定的比特速率 (9.6 kb/s)
1什么是 GPRS ? 1.3 GPRS 的主要概念 (2/4)
或者是一个 外部的数据网 基站给MS提供接入GPRS 网络的无线信道
1什么是 GPRS ? 1.1 定义
GPRS通用网络结构
A
NSS
PSTN
BSS
Gb
GPRS
核心网 IP
Gi
PDN
IP / PPP
1什么是 GPRS ? 1.2 MS的分类
A类
可同时运行GPRS和 其它 GSM 业务
B类
可同时监视 GSM GPRS 控制信道和其它 GSM业务信道
附录：使用的缩略语 R 到Z
P-TMSI： 分组- 临时移动用户识别码 PVC：永久虚拟电路 P-VLR： 分组- 拜访位置寄存器 QoS：服务质量 RA： 路由区 RIP ： 路由信息协议 RLC： 无线链路控制 RADIUS：远程鉴权拨入用户服务 RRDTUF ： 对未知外部 PLMN的漫游限制数据 RRM： 无线资源管理 RSZ ：地方签约区域 SGSN： 服务GSN SM： 会话管理 | 短消息 SMS： 短消息业务 SMS-C： SMS-中心 SNDCP： 子网相关汇聚协议
在分组交换中使用的无线资源
无线接口
无线时隙
GPRS 网络
PS
PDN PS
可变的比特速率
1什么是 GPRS ? 1.3 GPRS 的主要概念 (3/4)
根据需要分配无线资源
在用户之间共享无线资源 指定各种无线信道编码方法， 允许给每个用户分配从 9 kb/s到 大于 150 kb/s 的数据
速率 假如几个信道都分配给一个 MS使用的话，比特速率将比较高 假如一个信道被多个 MS共享的话，比特速率将比较低
Update_loc_req()
Authent_info_respq) Authent_info_req()
PLMN
SS7 network
Attach-Request (IMSI)
MS_authentication_procedure Attach_resp (P_TMSI) Attach_complete ()
时间限制 5分钟
附录：使用的缩略语 A 到L
ALMAP： ALcatel 管理平台 APN： 接入点名字 AS： Alpha 服务器 (康柏) BG： 边界网关 BSC： 基站控制器 BSS：基站子系统 BSCGP： BSC-GPRS 协议 BSSGP： BSS-GPRS 协议 BVCI： BSSGP 虚拟连接标识符 CCBS： 客户服务和 计费中心 CCU： 信道编解码单元 CDR： 详细话单 CG： 计费网关 CS： 电路交换 DHCP： 动态主机配置协议 DL： 下行链路
LLC 层
SGSN1
TID1=IMSI+ NSAPI1
GGSN1
SGSN2
GPRS IP backbone
GPRS核心网 GGSN2
通过 GTP 层
PDN1 PDN2
2 GPRS 操作 2.5 基本流程
用户数据传送
SGSN
GGSN
通过 Gi 接口
U-data
@ MS @服务器
通过 Gn 接口
U-data
2 GPRS 操作 2.5 基本流程
PDP 上下文激活
鉴权和计费
DNS
RADIUS
PLMN
2
Activate_PDP_req (PDN1)
TLLI1
SGSN
Activate_PDP_resp(@IP_MS)
GPRS 骨干网
GGSN1
4
PDN1 Intranet/ISP
GGSN2
BSS
Create_PDP_req (PDN1) 3