通用分组无线服务GPRS概要

•GeneralPacketRadioService(通用分组无线业务，GPRS）中国移动通信集团公司技术部•内容•GPRS的特点•GPRS逻辑结构•GPRS新增网元功能•GPRS终端类型•GPRS网络原理简介•GPRS无线原理简介•无线/网络资源利用率高，适合于支持间歇/突发性数据传输，计费方式灵活，价格合理速率较高：1-8个时隙，CS1-CS4，可达9.05kbit/s–171.2kbit/s分组交换平台为多种业务提供承载：现有GSM数据业务：SMS、WAP外部数据网业务：GTP隧道传输机制为各种外部数据网业务提供透明承载：Internet/Intranet/X.25作为ISP开发新业务，尤其是移动网特定业务GPRS的特点•上下行链路可不对称，数据速率可变在不进行数据传输时可将数据业务挂起，不占用无线/网络资源，再进行数据传输时能较快恢复，无需重新发起业务一个MS可同时进行多个数据会话根据网络和MS的工作模式，用户可以分别交替/同时进行话音和分组数据业务可以逐步向3G、全IP网演进GPRS的特点•GPRS逻辑结构GfSGSNDGiGnGbGcCEGpGsMSC/VLRTEMTBSSTEPDNRUmGrAHLR其他PLMNSGSNGGSNGdSM-SCSMS-GMSCSMS-IWMSCGGSNEIRSGSNGnBTS软件升级BSC增加PCU及软件升级MS为具有GPRS能力的A/B/C类MS与原GSM共用软件升级新增网元软件升级•GPRS网络组成GfGnGbGcGpGsMSC/VLRMSBSSUmGrHLROtherPLMNSGSNGdSM-SCSMS-GMSCSMS-IWMSCGGSNEIRSGSNGnFRSS7BackbonenetworkATM/Ethernet/SDH,etcBGGGSNX.25CGDNSBillingcentreOMCGiTEInternetTEGiDNSRadius•新增网元功能介绍•SGSN（ServingGPRSSupportNode）•GGSN（GatewayGPRSSupportNode）•DNS（DomainNameServer）•CG（ChargingGateway）•SGSN功能认证、鉴权通过GPRS隧道协议与GSN通信加密和压缩移动性管理会话管理与HLR、MSC/VLR交互计费信息和统计信息收集提供网管接口•GGSN功能与外部网接口的关口从外部网看，类似一个路由器使用GTP（GPRSTunnelingProtocol）协议封装数据和转发到SGSN将移动台发起的数据路由到正确的目的地过滤用户数据为数据网收集计费和统计数据•DNS功能在GPRS骨干网中将逻辑名映射为IP地址将接入点名（APN）映射为GGSN的IP地址每一个SGSN需要与DNS服务器协商完成解析•DNS功能SGSN仅需与本地的DNS服务器协商不同运营者的DNS服务器互相交换信息或通过根DNS服务器交换信息•CG功能•收集计费话单（S-CDR、M-CDR、S-SMT-CDR、S-SMO-CDR、G-CDR）•话单合并•话单预处理•对某些不必要的字段进行过滤•添加一些其它运营者要求的选项•HLR新增的功能GPRS签约数据的存储IMSI为主要的用户索引每一个移动用户可能有一个或多个PDP上下文（PDPContext）每一PDP上下文包含：PDP类型(如IP,X.25，PPP)PDP地址(如128.200.192.64,*.*.*.*)SubscribedQoSprofileAPNVPLMNaddressallowed,...•GPRS终端类型ClassA可以同时附着于GPRS和GSM业务可以同时使用GPRS数据传送和GSM话音业务ClassB可以同时附着于GPRS和GSM业务可以使用GPRS数据业务或GSM话音业务但不能同时使用这两种业务•GPRS终端类型ClassC任何时候仅能附着其中的一种业务：GPRS或GSM任何时候只能使用其中的一种业务：GPRS或GSM•GPRS网络原理简介•GPRS传输协议平面NetworkServiceGTPApplicationIP/X.25SNDCPLLCRLCMACGSMRFSNDCPLLCBSSGPL1bisRLCMACGSMRFBSSGPL1bisRelayL2L1IPL2L1IPGTPIP/X.25UmGbGnGiMSBSSSGSNGGSNNetworkserviceUDP/TCPUDP/TCPrelay•基站子系统GPRS协议(BSSGP)允许多个用户共享物理资源和实现负荷分担（与A接口不同）；GPRS信令和数据占用同样的物理资源；用户接入速率可以在一个范围内变动，有下行流量控制机制；•基站子系统GPRS协议(BSSGP)BSSGP的主要功能：上行和下行数据传送信令:寻呼无线状态暂停和恢复清除流量控制跟踪•信令协议平台GMM/SMLLCRLCMACGSMRFGMM/SMLLCBSSGPL1bisUmGbMSBSSSGSNNetworkServiceNetworkServiceRLCMACGSMRFBSSGPL1bisLLCRelayL1L2IPUDPGTPL1L2IPUDPGTPGGSNGn•基于SS7的接口的信令平台SCCPMTP2MTP3MTP2MTP3SCCPGrGcGdGfSGSN/GGSNHLRSMSEIRTCAPMAPTCAPMAPL1L1•Gs接口的信令协议平台SCCPMTP2MTP3MTP2MTP3SCCPGsSGSNMSC/VLRBSSAP+BSSAP+L1L1•GPRS移动性管理(GMM)使SGSN保持对移动台位置信息的了解附着和去着安全性管理鉴权P-TMSI分配PTMSI签名检查触发寻呼路由区(RA):由多个小区组成一个位置区由一个或多个路由区组成•移动性管理的状态READY:需要作小区更新；数据传输可直接进行IDLE:网络不知MS的存在STANDBY:仅需作路由区更新READYIDLESTANDBYTimerGPRSAttachDataTransmissionorReceptionGPRSDetach•GPRS附着过程MSSGSNHLRAttachAccept(P-TMSIetc.)AttachRequest(IMSIoroldP-TMSI,etc.)AuthenticationSubscriptiondata(QoSProfileetc.)UpdateLocationIdentityRequest•GPRS附着后SGSN跟踪移动台的位置信息移动台与SGSN之间可安全地通信开始收集计费信息SGSN存有移动台的签约数据HLR知道当前服务移动台的SGSN的号码•鉴权1.SendAuthenticationInfo2.AuthenticationandCipheringRequest1.SendAuthenticationInfoAck2.AuthenticationandCipheringResponseMSBSSHLRSGSN•分离（1）MS发起3.IMSIDetachIndication2.DeletePDPContextResponse1.DetachRequest2.DeletePDPContextRequest5.DetachAcceptMSBSSGGSNSGSNMSC/VLR4.GPRSDetachIndication•分离（2）：SGSN/HLR发起HLRMSBSSGGSNSGSNMSC/VLR3.DeletePDPContextRequest1.CancelLocation4.GPRSDetachIndication2.DetachRequest6.CancelLocationAck3.DeletePDPContextResponse5.DetachAccept•路由区更新（RoutingAreaUpdate）SGSNSGSNGGSNBSSBSSBSSMSIntraSGSNRAUpdateMSMSInterSGSNRAUpdate•路由区更新MSBSSnewSGSNHLRGGSNoldSGSN2.SGSNContextResponse3.SecurityFunctions1.RouteingAreaUpdateRequest2.SGSNContextRequest6.UpdatePDPContextRequest6.UpdatePDPContextResponse7.UpdateLocation10.UpdateLocationAck11.RouteingAreaUpdateAccept8.CancelLocation8.CancelLocationAck9.InsertSubscriberDataAck9.InsertSubscriberData12.RouteingAreaUpdateComplete5.ForwardPackets4.SGSNContextAcknowledge•SGSN间路由区更新（Inter-SGSNRoutingAreaUpdate）MSNewSGSNHLRRAUpdateAcceptRAUpdateOldSGSNUpdatePDPContextForwardPacketsSGSNContextGGSNUpdateLocation•PDP上下文基本概念PDP上下文存在于HLR中的一组用户业务属性，主要包括PDP类型、地址(动态/静态)、状态APNNSAPIQoS文件SGSN/GGSN地址无线优先权等等。激活/去活两种状态•PDP上下文的激活：MS发起GGSN4.ActivatePDPContextAccept3.CreatePDPContextResponse3.CreatePDPContextRequest1.ActivatePDPContextRequestSGSNMS2.SecurityFunctions•PDP上下文的激活：网络发起MSSGSNGGSN3.PDUNotificationRequestHLR1.PDPPDU2.SendRouteingInfoforGPRS2.SendRouteingInfoforGPRSAck4.RequestPDPContextActivation5.PDPContextActivationprocedure3.PDUNotificationResponse•PDP上下文的修改4.ModifyPDPContextAccept2.UpdatePDPContextResponse1.UpdatePDPContextRequest3.ModifyPDPContextRequestSGSNGGSNMS•PDP上下文去激活：MS发起GGSN4.DeactivatePDPContextAccept3.DeletePDPContextResponse3.DeletePDPContextRequest1.DeactivatePDPContextRequestSGSNMS2.SecurityFunctions•PDP上下文去激活：SGSN发起GGSN1.DeletePDPContextRequestSGSN1.DeletePDPContextResponse2.DeactivatePDPContextAccept2.DeactivatePDPContextRequestMS•PDP上下文去激活：GGSN发起GGSN1.DeletePDPContextRequestSGSN3.DeletePDPContextResponse2.DeactivatePDPContextAccept2.DeactivatePDPContextRequestMS•接入Internet透明接入：GGSN不参与外部网的认证非透明接入：MS分配使用ISP/Intranet所拥有的地址段中的地址，由GGSN代替MS进行认证