GPRS业务信令流程

GPRS信令流程GPRS系统结构BTSSGSNGGSNBSCMSC/VLRGiGnGrGsGbGnAHLRIPNetworkGPRSBackboneBGOtherPLMNGpPCUSGSNGGSNGnGnBGSS7UmAbisUm接口MS完成与GPRS网络的通信，完成分组数据传送、移动性管理、会话管理、无线资源管理等多方面的功能。Gb接口通过该接口SGSN完成同BSS系统、MS之间的通信，以完成分组数据传送、移动性管理、会话管理方面的功能。该接口是GPRS组网的必选接口。Gi接口Gi接口是GPRS与外部分组数据网之间的接口。GPRS通过Gi接口和各种公众分组网如Internet或ISDN网实现互联，在Gi接口上需要进行协议的封装/解封装、地址转换、用户接入时的鉴权和认证等操作。Gn接口Gn接口是GRPS支持节点间接口，即同一个PLMN内部SGSN间、SGSN和GGSN间接口，该接口采用在TCP/UDP协议之上承载GTP的方式进行通信。Gs接口SGSN通过Gs接口和MSC配合完成对MS的移动性管理功能，包括联合的Attach/Detach、联合的路由区/位置区更新等操作。SGSN还将接收从MSC来的电路型寻呼信息，并通过PCU下发到MS。其他接口Gr、Gd、GP、Gc、Gf。主要接口功能传输平面物理层分为无线射频层和物理链路层L1bis、L1、L2协议在GPRS规范中没有规定，各厂商的解决办法可能不同。RLC/MACRLC为上层业务提供可靠的无线链路，MAC层负责处理信道定位和复用，RLC/MAC层共同形成了具有Um接口的OSI第二层协议，使用物理链路层提供的业务。NSNS属于传输BSSGP协议数据单元。它建立在BSS和SGSN之间帧中继连接的基础之上，并且可以穿越帧中继交换节点网络。GPRS数据传输平台BSSGP在下行链路中，由SGSN向BSS提供实现RLC/MAC功能所需的无线信息；在上行链路中，由BSS向SGSN提供从RLC/MAC得到的无线信息，并使两个不同的节点（BSS和SGSN）实现节点管理功能。该层传送BSS和SGSN之间的路由相关和Qos相关信息，不执行纠错。RelayBSS里的Relay的功能是中继Um和Gb接口之间的LLCPDU。SGSN里的Relay的功能是中继Gb和Gn接口之间的PDPPDU。LLC提供移动台和SGSN之间可靠保密的逻辑链路，该层独立于下层无线接口协议，LLC层有确认模式和非确认模式两种转发模式。SNDCP承担了在网络层和底层之间映射和压缩以及分段，排序和复用，属于网络层协议。主要功能有：复用多个PDP；压缩/解压缩用户数据和协议控制信息；将网络协议数据单元（N-PDU）分割成逻辑链路控制协议数据单元（LL-PDU），或是反向重装。GPRS数据传输平台GTP该协议支持GPRS骨干网各支持节点之间的数据和信令传输，所有的PTPPDUPD都要用GTP封装。UDP/TCP传输层协议，建立端到端连接的可靠链路，TCP具有保护和流量控制功能，确保数据传输的准确，TCP是面向连接的协议。UDP则是面向非连接的协议，UDP不提供错误恢复能力，也不关心是否已正确接收了报文，只充当数据报的发送者和接收者。IP用于路由用户数据和控制信令的GPRS骨干网协议。GPRS骨干网最初会基于IP版本4协议，最终会用版本6。GPRS数据传输平台GPRS信令平面BSSGPRelayGMM/SMLLCRLCMACGSMRFGMM/SMLLCBSSGPL1bisUmGbMSBSSSGSNNetworkServiceRLCMACGSMRFL1bisNetworkServiceSCCPMTP2MTP3MTP2MTP3SCCPGr/Gf/GdSGSNHLRTCAPMAPTCAPMAPL1L1SCCPMTP2MTP3MTP2MTP3SCCPGsSGSNMSC/VLRBSSAP+BSSAP+L1L1UDPL2L1IPL2L1IPUDPGnGSNGSNGTPGTPSCCPMTP2MTP3MTP2MTP3SCCPGcGGSNHLRTCAPMAPTCAPMAPL1L1GnUDPL2IPGGSNL1L2IPGSNGTPL1MTP2MTP3SCCPMAPL1MTP2MTP3SCCPHLRTCAPMAPL1GTPGcInterworkingTCAPUDPMS-SGSNSGSN-HLR/EIR/SMSSGSN-MSC/VLRGSN-GSNGGSN-HLRT=PTCCH,I=IdleframeB0-B11=RadioblocksGPRS信道52复帧结构52TDMAFramesB0B1B2TB3B4B5IB6B7B8TB9B10B11I01234567012345670123456701234567TDMAframeRLCBlock除了分组随机接入信道和PTCCH/U外，其他分组逻辑信道的基本组成单位都是BLOCK，BLOCK的占用次序是这样规定的：(B0,B6,B3,B9,B1,B7,B4,B10,B2,B8,B5,B11)。PDCH帧结构一个52复帧包括12个无线块电路域中一个TDMA帧分为8个时隙分配给GPRS的时隙称为PDCH多个时隙可组合为一个PDCH组，每PDCH组最多可包含8个时隙无线资源分配和无线传输以无线块（BLOCK）为基本单位一个无线块时长包括4个TDMA帧，为用户占用的最小单位剩下4个burst用于测量、上报TA若干用户争抢这些数据块，从宏观上实现分组共享目的UM接口帧结构52复帧描述分组逻辑信道GPRS逻辑信道类型逻辑信道分组业务信道分组控制信道PBCCH（下行）PCCCHPRACH(上行)PAGCH(下行)PPCH（下行）PDCCHPACCHPTCCH/D（下行）PSCSPDTCH/CS1PDTCH/CS2PDTCH/CS3PDTCH/CS4PNCH（下行）PTCCH/U（上行）分组数据信道（PDCH）分为分组业务信道和分组控制信道分组业务信道(PDTCH)单向业务信道：PDTCH/U，PDTCH/D分组控制信道广播控制信道：PBCCH公共控制信道：PPCH，PRACH，PAGCH，PNCH（发送通知信息）专用控制信道：PACCH，PTCCH/U（用来估计TA），PTCCH/D（发送TA更新信息）分组逻辑信道（PDCH）组合方式1：PBCCH＋PCCCH＋PDTCH＋PACCH＋PTCCH；方式2：PCCCH＋PDTCH＋PACCH＋PTCCH；方式3：PDTCH＋PACCH＋PTCCH。其中PCCCH=PPCH+PRACH+PAGCH+PNCH。小业务量在GPRS业务量不大的情况下，一般小区内GPRS与电路业务共用BCCH和CCCH，此时小区内仅需要信道组合方式3。随着业务量的增大小区内需要配置分组公共信道，需要增加信道组合方式1和2。GPRS逻辑信道类型MS多时隙能力的概念定义要素：最大接收时隙数（下行时隙）、最大发射时隙数（上行时隙）、最大总时隙数定义：多时隙能力等级1－29；等级数越大，多时隙能力越强影响MS多时隙能力的因素是否能同时发送和接收考虑MS做邻近小区测量、收发信机发射和接收准备等时间要求跳频对时间要求影响的考虑实现时的目标市场细化的考虑BSS应根据MS的多时隙能力、请求的QoS以及当前资源配置情况进行最优资源分配。MS的多时隙能力CSPSPSPSCSCSPSCSSpeechcall1Speechcall2Speechcall3GPRSuser1GPRSuser2GPRSuser3GPRSuser4TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7GPRSuser5GPRSuser6IdlePDTCH信道分配采用静态PDCH的原因保证小区中的GPRSMS时常在线保证GPRS业务一定的QoS采用动态PDCH的原因GPRS与GSM共享无线资源优先保证话音业务的QoS的情况下考虑无线资源的最优利用一个小区中的分组交换业务与电路交换业务的比例时常在变化动态PDCH对话音业务不可见PDTCH信道分配C/I载干比(dB)051015202504812162024CS1CS2CS3CS4典型城区,移动速度每小时3公里分组数据传输一个PDCH可以为多个MS使用；一个MS可以同时使用多个PDCHB1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B0MS1MS3MS2GPRS无线接口原理分组数据传输GPRS移动性管理（GMM）移动性管理专用流程附着/分离周期性位置/路由区更新正常的位置区/路由区更新移动性管理通用流程鉴权P-TMSI重分配身份识别移动性管理连接管理流程连接的建立和释放移动性管理概念和流程一般功能GPRS附着：建立起MM上下文，MM状态转为就绪GPRS分离：删除MM上下文，MM状态转为空闲（MS发起或网络发起）安全功能：鉴权、加密、标识校验等位置管理：正常/周期性路由区更新、小区更新网络特定功能与HLR配合进行GMM上下文清除用户数据管理MS类标处理与MSC/VLR配合进行联合位置更新、联合寻呼等移动性管理的主要功能GMM状态空闲：GMM上下文未建立，MS不可及待命：GMM上下文已建立，MS可接收寻呼，但不能进行数据传送；知道手机所在路由区就绪：MS可以进行数据传送；知道手机所在小区GMM上下文MS相关标识GMM状态MS的位置信息（路由区标识、小区标识）当前服务SGSN的地址、VLR编号(MSonly)加密算法、鉴权参数GMM中MS的状态空闲状态（Idle）在GPRS空闲状态中，用户没有激活GPRS移动性管理。MS和SGSN环境中没有存储与这个用户相关的有效的位置信息或路由信息。因此在这个状态下不能进行与用户有关的移动性管理过程,MS无法进行数据传输，也不能接收GPRS寻呼消息。在这个状态下，MS完成PLMN选择、GPRS选择和重选择过程。MS通过执行GPRS激活过程在MS和SGSN中建立MM环境。等待状态（standby）在等待状态下，在MS和SGSN中的MM环境已经创建了用户的IMSI，此时可以接收寻呼消息，不能发送分组数据。在SGSN中，如果它收到了MS对寻呼的回应信息，其MM状态也会转变到就绪状态。同样，当数据或信令从MS处发送时，MS的MM状态会改变到就绪状态。相应地，当SGSN收到MS发来的数据和信令时，其MM状态也会改变到就绪状态。MS可以运行GPRS断开(Detach)过程进入空闲状态。当Readystatetimer超时；SGSN知道MS的路由信息；MS可以接收寻呼消息；MS可以进行路由更新GMM状态就绪状态（Ready）在就绪状态下，SGSNMM环境会包含MS所在的小区信息。在就绪状态下，MS可以收发PTPPDU。就绪状态由一个计时器监控，当就绪状态计时器超时时，MM环境就会从就绪状态转移到等待状态。MS可以启动一个GPRS业务断开过程，来实现从就绪状态向空闲状态的转移。当完成GPRS附着时；SGSN知道MS的CELLID；MS可以接收和发送PTP数据；MS可以进行小区更新GMM状态GPRS移动性管理Idle/Standby/Ready状态转换PDUtransmissionImplicitDetachorCancelLocationGPRSAttachREADYtimerexpiryorForcetoSTANDBYGPRSDetachGPRSAttachPDUreceptionGPRSDetachorCancelLocationMMStateModelofMSMMStateModelofSGSNIDLEREADYSTANDBYIDLEREADYSTANDBYREADYtimerexpiryorForcetoSTANDBYorAbnormalRLCconditionIDLEIDLEAt