1、 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司技術(shù)部 1. GPRS產(chǎn)生的背景產(chǎn)生的背景 2. GPRS的特點(diǎn) 3. GPRS的基本原理 GPRS網(wǎng)絡(luò)原理 GPRS無(wú)線原理 012345671995 1996 1997 1998 1999 2000 2001億億移動(dòng) Internet移動(dòng)通信和Internet 技術(shù)因素終端技術(shù)：豐富的人機(jī)交互手段、對(duì)PDA功能的集成、對(duì)多媒體的支持移動(dòng)數(shù)據(jù)的推動(dòng)因素移動(dòng)數(shù)據(jù)的推動(dòng)因素網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：更高的接入速率、更為合理的收費(fèi)、更快的接入、一直在線的連接方式業(yè)務(wù)提供技術(shù)：更為便捷的業(yè)務(wù)提供方式、第三方的業(yè)務(wù)提供商的介入，將網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)提供分開(kāi) GSM對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)的制約因素GSM對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)的制

2、約因素缺少為移動(dòng)數(shù)據(jù)用戶專門定制的業(yè)務(wù)沒(méi)有考慮用戶可以接受的價(jià)格，從而使得在用戶看來(lái)性能價(jià)格比不高市場(chǎng)因素 G SM 對(duì) 移 動(dòng) 數(shù) 據(jù) 的 制 約 因 素G SM 對(duì) 移 動(dòng) 數(shù) 據(jù) 的 制 約 因 素?cái)?shù) 據(jù) 接 入 速 率 低 于 固 定 Internet速 率移 動(dòng) 終 端 功 能 較 弱 ， 不 具 有 固 定 終 端的 人 機(jī) 界 面 功 能技術(shù)因素 1. GPRS產(chǎn)生的背景 2. GPRS的特點(diǎn)的特點(diǎn) 3. GPRS的基本原理 GPRS網(wǎng)絡(luò)原理 GPRS無(wú)線原理 無(wú)線無(wú)線/網(wǎng)絡(luò)資源利用率高，適合于支持間歇網(wǎng)絡(luò)資源利用率高，適合于支持間歇/突發(fā)性突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸，計(jì)費(fèi)方式靈活，價(jià)格合理

3、數(shù)據(jù)傳輸，計(jì)費(fèi)方式靈活，價(jià)格合理速率較高：速率較高：1-8個(gè)時(shí)隙，個(gè)時(shí)隙，CS1-CS4，可達(dá)約可達(dá)約10kbit/s - 170kbit/s分組交換平臺(tái)為多種業(yè)務(wù)提供承載：分組交換平臺(tái)為多種業(yè)務(wù)提供承載：現(xiàn)有現(xiàn)有GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：SMS、WAP外部數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)：外部數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)：GTP隧道傳輸機(jī)制為各種外隧道傳輸機(jī)制為各種外部數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供透明承載：部數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供透明承載：Internet/Intranet/X.25作為作為ISP開(kāi)發(fā)新業(yè)務(wù)，尤其是移動(dòng)網(wǎng)特定業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)新業(yè)務(wù)，尤其是移動(dòng)網(wǎng)特定業(yè)務(wù)可以逐步向可以逐步向3G、全、全I(xiàn)P網(wǎng)演進(jìn)網(wǎng)演進(jìn)GPRS 的特點(diǎn)的特點(diǎn) 上下行鏈路可不對(duì)稱，數(shù)

4、據(jù)速率可變上下行鏈路可不對(duì)稱，數(shù)據(jù)速率可變?cè)诓贿M(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)掛起，不占在不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)掛起，不占用無(wú)線用無(wú)線/網(wǎng)絡(luò)資源，再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)能較快恢網(wǎng)絡(luò)資源，再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)能較快恢復(fù)，無(wú)需重新發(fā)起業(yè)務(wù)復(fù)，無(wú)需重新發(fā)起業(yè)務(wù)一個(gè)一個(gè)MS可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)話可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)話根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和MS的工作模式，用戶可以分別的工作模式，用戶可以分別/交替交替/同時(shí)進(jìn)行話音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)同時(shí)進(jìn)行話音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)GPRS 的特點(diǎn)的特點(diǎn) 定位業(yè)務(wù)定位業(yè)務(wù)GPRSPDNGGSNTEMTnGPS定位n基站定位中心主機(jī)中心主機(jī)TEMT中心主機(jī) 刷卡刷卡/讀表讀表/遙測(cè)遙測(cè)GPRSP

5、DNGGSNPOSMT銀行主機(jī)遠(yuǎn)端遙測(cè)單元MT監(jiān)測(cè)主機(jī)監(jiān)測(cè)主機(jī) 調(diào)度業(yè)務(wù)（調(diào)度業(yè)務(wù)（PTM）GPRSPDNGGSNTEMTPTM服務(wù)器調(diào)度中心主機(jī) GPRS邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)GfSGSNDGiGnGbGcCEGpGsMSC/VLRTEMTBSSTEPDNRUmGrAHLR其他 PLMNSGSNGGSNGdSM-SCSMS-GMSCSMS-IWMSCGGSNEIRSGSNGnnBS軟件升級(jí)nBSC增加PCU及軟件升級(jí)MS為具有GPRS能力的A/B/C類MSn與原GSM共用n軟件升級(jí)n新增網(wǎng)元n軟件升級(jí) GPRS網(wǎng)絡(luò)組成網(wǎng)絡(luò)組成GfGnGbGcGpGsMSC/VLRMSBSSUmGrHLROther

6、 PLMNSGSNGdSM-SCSMS-GMSCSMS-IWMSCGGSNEIRSGSNGnFRSS7BackbonenetworkATM/Ethernet/SDH, etcBGGGSNX.25CGDNSBilling centreOMCGiTEInternetTEGiDNSRadiusWWW/Email/FTPDHCP GPRS PLMN間互連間互連BGSGSNBGSGSNGGSNGGSNSGSNbackbonebackboneGiGpGiA省B省PDNIntra PLMNbackbonBGSGSNGGSNbackbonePLMN2PLMN1PLMN1Inter PLMNbackboneGp

7、Gi SGSN 功能功能認(rèn)證、鑒權(quán)通過(guò)GPRS隧道協(xié)議與GSN通信加密和壓縮移動(dòng)性管理會(huì)話管理與HLR、MSC/VLR交互計(jì)費(fèi)信息和統(tǒng)計(jì)信息收集提供網(wǎng)管接口 GGSN功能功能與外部網(wǎng)接口從外部網(wǎng)看，類似一個(gè)路由器使用GTP協(xié)議封裝數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)到SGSN將移動(dòng)臺(tái)發(fā)起的數(shù)據(jù)路由到正確的目的地過(guò)濾用戶數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)網(wǎng)收集計(jì)費(fèi)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) DNS 功能功能在GPRS骨干網(wǎng)中將邏輯名映射為IP地址將接入點(diǎn)名（APN） 映射為GGSN的 IP地址每一個(gè)SGSN需要與DNS服務(wù)器協(xié)商完成解析 DNS 功能功能SGSN僅需與本地的DNS服務(wù)器協(xié)商不同運(yùn)營(yíng)者的DNS服務(wù)器互相交換信息或通過(guò)根DNS服務(wù)器交換信息 HLR

8、新增的功能新增的功能GPRS 簽約數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)IMSI為主要的用戶索引 每一個(gè)移動(dòng)用戶可能有一個(gè)或多個(gè)PDP上下文（PDP Context）每一PDP上下文包含：PDP 類型(如 IP, X.25，PPP)PDP 地址(如4, *.*.*.*)Subscribed QoS profileAPNVPLMN address allowed,. GPRS 終端類型終端類型Class A 可以同時(shí)附著于可以同時(shí)附著于GPRS和和GSM業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)可以同時(shí)使用可以同時(shí)使用GPRS數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)傳送和GSM話音業(yè)話音業(yè)務(wù)務(wù)Class B可以同時(shí)附著于可以同時(shí)附著于GPRS和和GSM業(yè)務(wù)

9、業(yè)務(wù)可同時(shí)監(jiān)聽(tīng)可同時(shí)監(jiān)聽(tīng)GSM電路尋呼和電路尋呼和GPRS尋呼尋呼可以使用可以使用GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或GSM話音業(yè)務(wù)但話音業(yè)務(wù)但不能同時(shí)使用這兩種業(yè)務(wù)不能同時(shí)使用這兩種業(yè)務(wù) GPRS 終端類型終端類型Class C任何時(shí)候僅能附著其中的一種業(yè)務(wù)：任何時(shí)候僅能附著其中的一種業(yè)務(wù)：GPRS或或GSM任何時(shí)候只能使用其中的一種業(yè)務(wù)：任何時(shí)候只能使用其中的一種業(yè)務(wù)：GPRS或或GSM GPRS網(wǎng)絡(luò)操作模式網(wǎng)絡(luò)操作模式尋呼協(xié)調(diào)（尋呼協(xié)調(diào)（Paging Co-ordination）：網(wǎng)絡(luò)）：網(wǎng)絡(luò)在同一個(gè)信道上發(fā)送在同一個(gè)信道上發(fā)送GPRS和和GSM尋呼消尋呼消息。移動(dòng)臺(tái)只需監(jiān)聽(tīng)這個(gè)信道就可接收所息

10、。移動(dòng)臺(tái)只需監(jiān)聽(tīng)這個(gè)信道就可接收所有與有與GPRS和和GSM有關(guān)的尋呼消息。有關(guān)的尋呼消息。 GPRS網(wǎng)絡(luò)操作模式網(wǎng)絡(luò)操作模式ModeModeCircuit Paging ChannelCircuit Paging Channel GPRS Paging ChannelGPRS Paging ChannelPaging co-ordinationPaging co-ordinationPacket Paging ChannelPacket Paging ChannelICCCH Paging ChannelCCCH Paging ChannelYesPacket Data ChannelNot

11、 A pplicableIICCCH Paging ChannelCCCH Paging ChannelNoIIICCCH Paging ChannelPacket Paging ChannelNoCCCH Paging ChannelCCCH Paging Channel網(wǎng)絡(luò)操作模式 GPRS傳輸協(xié)議平面?zhèn)鬏攨f(xié)議平面NetworkServiceGTPApplicationIP / X.25SNDCPLLCRLCMACGSM RFSNDCPLLCBSSGPL1bisRLCMACGSM RFBSSGPL1bisRelayL2L1IPL2L1IPGTPIP / X.25UmGbGnGiMSBSSS

12、GSNGGSNNetworkserviceUDP /TCPUDP /TCPrelay 基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)GPRS協(xié)議協(xié)議(BSSGP)允許多個(gè)用戶共享物理資源和實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分擔(dān)允許多個(gè)用戶共享物理資源和實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分擔(dān)（與（與A接口不同）；接口不同）；GPRS信令和數(shù)據(jù)占用同樣的物理資源；信令和數(shù)據(jù)占用同樣的物理資源；用戶接入速率可以在一個(gè)范圍內(nèi)變動(dòng)，有下行用戶接入速率可以在一個(gè)范圍內(nèi)變動(dòng)，有下行流量控制機(jī)制；流量控制機(jī)制； 基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)GPRS協(xié)議協(xié)議(BSSGP)BSSGP 的主要功能：的主要功能：上行和下行數(shù)據(jù)傳送上行和下行數(shù)據(jù)傳送信令信令:尋呼尋呼無(wú)線狀態(tài)無(wú)線狀態(tài)暫停和恢復(fù)暫停和恢復(fù)

13、清除清除流量控制流量控制跟蹤跟蹤 信令協(xié)議平臺(tái)信令協(xié)議平臺(tái)G M M /SML L CRL CM A CG SM RFG M M /SML L CBSSG PL 1bisU mG bM SB SSSG SNN etworkServiceN etworkServiceRL CM A CG SM RFBSSG PL 1bisLLC RelayL 1L 2IPU D PG T PL 1L 2IPU D PG T PG G SN /SG SNG n 基于基于SS7的接口的信令平臺(tái)的接口的信令平臺(tái)SCCPMTP2MTP3MTP2MTP3SCCPGrGcGdGfSGSN/GGSNHLRSMSEIRTCAP

14、MAPTCAPMAPL1L1 Gs接口的信令協(xié)議平臺(tái)接口的信令協(xié)議平臺(tái)SCCPMTP2MTP3MTP2MTP3SCCPGsSGSNMSC/VLRBSSAP+BSSAP+L1L1 GPRS 移動(dòng)性管理移動(dòng)性管理 (GMM)使使SGSN保持對(duì)移動(dòng)臺(tái)位置信息的了解保持對(duì)移動(dòng)臺(tái)位置信息的了解附著和去著附著和去著安全性管理安全性管理 鑒權(quán)鑒權(quán)P-TMSI 分配分配PTMSI 簽名檢查簽名檢查觸發(fā)尋呼觸發(fā)尋呼路由區(qū)路由區(qū) (RA):由多個(gè)小區(qū)組成由多個(gè)小區(qū)組成一個(gè)位置區(qū)由一個(gè)或多個(gè)路由區(qū)組成一個(gè)位置區(qū)由一個(gè)或多個(gè)路由區(qū)組成 移動(dòng)性管理的狀態(tài)移動(dòng)性管理的狀態(tài)READY: 需要作小區(qū)更新；數(shù)據(jù)傳輸可直接進(jìn)行I

15、DLE: 網(wǎng)絡(luò)不知MS的存在 STANDBY: 僅需作路由區(qū)更新READYIDLESTANDBYTimerGPRS AttachData Transmission or ReceptionGPRS Detach GPRS Attach procedureMSNew SGSNHLRAttach Accept (P-TMSI etc.)Attach Request (IMSI or old P-TMSI, etc. )AuthenticationSubscription data (QoS Profile etc.)Old SGSNCancel LocationUpdate LocationIde

16、ntity Request GPRS附著后附著后SGSN跟蹤移動(dòng)臺(tái)的位置信息移動(dòng)臺(tái)與SGSN之間可安全地通信開(kāi)始收集計(jì)費(fèi)信息SGSN存有移動(dòng)臺(tái)的簽約數(shù)據(jù)HLR知道當(dāng)前服務(wù)移動(dòng)臺(tái)的SGSN的號(hào)碼 鑒權(quán)鑒權(quán) 1. Send Authentication Info 2. Authentication and Ciphering Request 1. Send Authentication Info Ack 2. Authentication and Ciphering ResponseMSBSSHLRSGSN 分離（分離（1）MS發(fā)起發(fā)起 3. IMSI Detach Indication 2. D

17、elete PDP Context Response 1. Detach Request 2. Delete PDP Context Request 5. Detach AcceptMSBSSGGSNSGSNMSC/VLR 4. GPRS Detach Indication 分離（分離（2）：）：SGSN/HLR發(fā)起發(fā)起HLRM SBSSGGSNSGSNM SC/VLR 3. Delete PDP Context Request 1. Cancel Location 4. GPRS Detach Indication 2. Detach Request 6. Cancel Location A

18、ck 3. Delete PDP Context Response 5. Detach Accept Routing Area UpdateSGSNSGSNGGSNBSSBSSBSSMSIntra SGSNRA UpdateMSMSInter SGSNRA Update 路路由由區(qū)區(qū)更更新新MSBSSnew SGSNHLRGGSNold SGSN 2. SGSN Context Response 3. Security Functions 1. Routeing Area Update Request 2. SGSN Context Request 6. Update PDP Context

19、Request 6. Update PDP Context Response 7. Update Location 10. Update Location Ack 11. Routeing Area Update Accept 8. Cancel Location 8. Cancel Location Ack 9. Insert Subscriber Data Ack 9. Insert Subscriber Data 12. Routeing Area Update Complete 5. Forward Packets 4. SGSN Context Acknowledge 聯(lián)聯(lián)合合位位置

20、置更更新新 12b. Cancel Location 12c. Cancel Location Ack 12d. Insert Subscriber Data 16. TM SI Reallocation Com plete 12f. Update Location Ack 13. Location Update Accept 15. Routeing Area Update Com plete 14. Routeing Area Update Accept 8. Cancel Location 8. Cancel Location Ack 6. Update PDP Context Resp

21、onse 6. Update PDP Context Request 7. Update Location 10. Update Location Ack 12a. Update Location 11. Location Update Request 2. SGSN Context Response 3. Security Functions 2. SGSN Context Request 1. Routeing Area Update Request 9. Insert Subscriber Data 9. Insert Subscriber Data Ack 12e. Insert Su

22、bscriber Data AckM SBSSGGSNold SGSNnew SGSNHLRnewM SC/VLRoldM SC/VLR 5. Forward Packets 4. SGSN Context Acknowledge Inter-SGSN Routing Area UpdateMSNew SGSNHLRRA Update AcceptRA UpdateOld SGSNUpdate PDP ContextForward PacketsSGSN ContextGGSNUpdate Location PDP上下文基本概念上下文基本概念PDP上下文上下文存在于存在于MS、SGSN、GGS

23、N中的中的PDP上下文上下文有所不同，主要包括有所不同，主要包括PDP類型、地址類型、地址(動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)/靜態(tài)靜態(tài))、狀態(tài)、狀態(tài)APNNSAPIQoS文件文件SGSN/GGSN地址地址無(wú)線優(yōu)先權(quán)無(wú)線優(yōu)先權(quán)等等。等等。激活激活/去活兩種狀態(tài)去活兩種狀態(tài) PDP上下文的激活：上下文的激活：MS發(fā)起發(fā)起GGSN 4. Activate PDP Context Accept 3. Create PDP ContextResponse 3. Create PDP Context Request 1. Activate PDP Context RequestSGSNMS 2. Security Functio

24、ns PDP上下文的激活：網(wǎng)絡(luò)發(fā)起上下文的激活：網(wǎng)絡(luò)發(fā)起MSSGSNGGSN 3. PDU Notification RequestHLR 1. PDP PDU 2. Send Routeing Info for GPRS 2. Send Routeing Info for GPRS Ack 4. Request PDP Context Activation5. PDP Context Activation procedure 3. PDU Notification Response PDP上下文的修改上下文的修改 4. Modify PDP Context Accept 2. Update

25、PDP Context Response 1. Update PDP Context Request 3. Modify PDP Context RequestSGSNGGSNMS PDP上下文去激活：上下文去激活：MS發(fā)起發(fā)起GGSN 4. Deactivate PDP Context Accept 3. Delete PDP Context Response 3. Delete PDP Context Request 1. Deactivate PDP Context RequestSGSNMS 2. Security Functions PDP上下文去激活：上下文去激活：SGSN發(fā)起發(fā)起

26、GGSN 1. Delete PDP Context RequestSGSN 1. Delete PDP Context Response 2. Deactivate PDP Context Accept 2. Deactivate PDP Context RequestMS PDP上下文去激活：上下文去激活：GGSN發(fā)起發(fā)起GGSN 1. Delete PDP Context RequestSGSN 3. Delete PDP Context Response 2. Deactivate PDP Context Accept 2. Deactivate PDP Context Request

27、MS GTP (GPRS Tunnelling Protocol)GTP 攜帶數(shù)據(jù)和信令攜帶數(shù)據(jù)和信令主要的信令流程：主要的信令流程：Path management: Echo messagesTunnel Management: Create, Update and Delete PDP contextMobility Management: Identification and SGSN context messagesNetwork requested Context activation messages: PDU Notification; Send Routeing Informa

28、tion for GPRS and Note MS GPRS Present GTP路徑管理（路徑管理（Path management）: Echo messagesPath:A path is a combination of an IP address and a UDP port (or TCP port)用于定時(shí)檢測(cè)某個(gè)用于定時(shí)檢測(cè)某個(gè)GSN是否仍在是否仍在正常工作。正常工作。 GTP隧道管理（隧道管理（Tunnel Management）: Create PDP Context Request and Response PDP context activationUpdate PDP

29、 Context Request and responseInter SGSN Routeing Update procedure or the PDP Context Modification procedure Delete PDP Context Request and ResponseDetach procedure GPRS PDP Context Deactivation procedure 接入接入Internet透明接入：透明接入：GGSN不參與外部網(wǎng)的認(rèn)證不參與外部網(wǎng)的認(rèn)證非透明接入：非透明接入：MS分配分配ISP/Intranet所擁有的地址段中的地址，所擁有的地址段中的地

30、址，由由GGSN代替代替MS進(jìn)行認(rèn)證進(jìn)行認(rèn)證 透明接入透明接入DNSDHCPGGSNPacket DomainNetworkFirewall /ProxyGiReferencePointExternal IPNetworkOperatorspecificIPNetwork IPIntranetprotocol PPPor L2 PPPor L2Packet Domain bearer L2 L2 IP IP IPIntranetprotocolMTGGSNIntranetTE 非透明接入非透明接入PPP/L2PPP/L2SMSMGTP-CGTP-CPhy. layerPhy.layerLowe

31、rlayersLowerlayersLowerlayersLowerlayersLowerlayersIPLower layersUDPDHCP/RADIUSIPUDPDHCP/RADIUSTEMTSGSNGGSNISP Data transfer Mobile to corporate serverLocal areanetworkServerRouterSGSNGGSNBGBSCBTSIntra-PLMNbackbonenetwork(IP based)SGSNGGSNBGBSCBTSIntra-PLMNbackbonenetwork(IP based)PacketnetworkInter-PLMNbackbonenetworkPacketnetworkDatanetwork(Internet)CorporateHPLMNVPLMN RoamingTwo Operators InterconnectedBTSBSCSGSNGGSNInternetVISITEDOperatorPLMNFWBTSBSCSG