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1、 中国移动通信集团公司技术部 1. GPRS产生的背景产生的背景 2. GPRS的特点 3. GPRS的基本原理 GPRS网络原理 GPRS无线原理 012345671995 1996 1997 1998 1999 2000 2001亿亿移动 Internet移动通信和Internet 技术因素终端技术：丰富的人机交互手段、对PDA功能的集成、对多媒体的支持移动数据的推动因素移动数据的推动因素网络技术：更高的接入速率、更为合理的收费、更快的接入、一直在线的连接方式业务提供技术：更为便捷的业务提供方式、第三方的业务提供商的介入，将网络和业务提供分开 GSM对移动数据的制约因素GSM对移动数据的制
2、约因素缺少为移动数据用户专门定制的业务没有考虑用户可以接受的价格，从而使得在用户看来性能价格比不高市场因素 G SM 对 移 动 数 据 的 制 约 因 素G SM 对 移 动 数 据 的 制 约 因 素数 据 接 入 速 率 低 于 固 定 Internet速 率移 动 终 端 功 能 较 弱 ， 不 具 有 固 定 终 端的 人 机 界 面 功 能技术因素 1. GPRS产生的背景 2. GPRS的特点的特点 3. GPRS的基本原理 GPRS网络原理 GPRS无线原理 无线无线/网络资源利用率高，适合于支持间歇网络资源利用率高，适合于支持间歇/突发性突发性数据传输，计费方式灵活，价格合理
3、数据传输，计费方式灵活，价格合理速率较高：速率较高：1-8个时隙，个时隙，CS1-CS4，可达约可达约10kbit/s - 170kbit/s分组交换平台为多种业务提供承载：分组交换平台为多种业务提供承载：现有现有GSM数据业务：数据业务：SMS、WAP外部数据网业务：外部数据网业务：GTP隧道传输机制为各种外隧道传输机制为各种外部数据网业务提供透明承载：部数据网业务提供透明承载：Internet/Intranet/X.25作为作为ISP开发新业务，尤其是移动网特定业务开发新业务，尤其是移动网特定业务可以逐步向可以逐步向3G、全、全IP网演进网演进GPRS 的特点的特点 上下行链路可不对称，数
4、据速率可变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，不占在不进行数据传输时可将数据业务挂起，不占用无线用无线/网络资源，再进行数据传输时能较快恢网络资源，再进行数据传输时能较快恢复，无需重新发起业务复，无需重新发起业务一个一个MS可同时进行多个数据会话可同时进行多个数据会话根据网络和根据网络和MS的工作模式，用户可以分别的工作模式，用户可以分别/交替交替/同时进行话音和分组数据业务同时进行话音和分组数据业务GPRS 的特点的特点 定位业务定位业务GPRSPDNGGSNTEMTnGPS定位n基站定位中心主机中心主机TEMT中心主机 刷卡刷卡/读表读表/遥测遥测GPRSP
5、DNGGSNPOSMT银行主机远端遥测单元MT监测主机监测主机 调度业务（调度业务（PTM）GPRSPDNGGSNTEMTPTM服务器调度中心主机 GPRS逻辑结构逻辑结构GfSGSNDGiGnGbGcCEGpGsMSC/VLRTEMTBSSTEPDNRUmGrAHLR其他 PLMNSGSNGGSNGdSM-SCSMS-GMSCSMS-IWMSCGGSNEIRSGSNGnnBS软件升级nBSC增加PCU及软件升级MS为具有GPRS能力的A/B/C类MSn与原GSM共用n软件升级n新增网元n软件升级 GPRS网络组成网络组成GfGnGbGcGpGsMSC/VLRMSBSSUmGrHLROther
6、 PLMNSGSNGdSM-SCSMS-GMSCSMS-IWMSCGGSNEIRSGSNGnFRSS7BackbonenetworkATM/Ethernet/SDH, etcBGGGSNX.25CGDNSBilling centreOMCGiTEInternetTEGiDNSRadiusWWW/Email/FTPDHCP GPRS PLMN间互连间互连BGSGSNBGSGSNGGSNGGSNSGSNbackbonebackboneGiGpGiA省B省PDNIntra PLMNbackbonBGSGSNGGSNbackbonePLMN2PLMN1PLMN1Inter PLMNbackboneGp
7、Gi SGSN 功能功能认证、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功能功能与外部网接口从外部网看，类似一个路由器使用GTP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 HLR
8、新增的功能新增的功能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（PDP Context）每一PDP上下文包含：PDP 类型(如 IP, X.25，PPP)PDP 地址(如128.200.192.64, *.*.*.*)Subscribed QoS profileAPNVPLMN address allowed,. GPRS 终端类型终端类型Class A 可以同时附着于可以同时附着于GPRS和和GSM业务业务可以同时使用可以同时使用GPRS数据传送和数据传送和GSM话音业话音业务务Class B可以同时附着于可以同时附着于GPRS和和GSM业务
9、业务可同时监听可同时监听GSM电路寻呼和电路寻呼和GPRS寻呼寻呼可以使用可以使用GPRS数据业务或数据业务或GSM话音业务但话音业务但不能同时使用这两种业务不能同时使用这两种业务 GPRS 终端类型终端类型Class C任何时候仅能附着其中的一种业务：任何时候仅能附着其中的一种业务：GPRS或或GSM任何时候只能使用其中的一种业务：任何时候只能使用其中的一种业务：GPRS或或GSM GPRS网络操作模式网络操作模式寻呼协调（寻呼协调（Paging Co-ordination）：网络）：网络在同一个信道上发送在同一个信道上发送GPRS和和GSM寻呼消寻呼消息。移动台只需监听这个信道就可接收所息
10、。移动台只需监听这个信道就可接收所有与有与GPRS和和GSM有关的寻呼消息。有关的寻呼消息。 GPRS网络操作模式网络操作模式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网络操作模式 GPRS传输协议平面传输协议平面NetworkServiceGTPApplicationIP / X.25SNDCPLLCRLCMACGSM RFSNDCPLLCBSSGPL1bisRLCMACGSM RFBSSGPL1bisRelayL2L1IPL2L1IPGTPIP / X.25UmGbGnGiMSBSSS
12、GSNGGSNNetworkserviceUDP /TCPUDP /TCPrelay 基站子系统基站子系统GPRS协议协议(BSSGP)允许多个用户共享物理资源和实现负荷分担允许多个用户共享物理资源和实现负荷分担（与（与A接口不同）；接口不同）；GPRS信令和数据占用同样的物理资源；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；流量控制机制； 基站子系统基站子系统GPRS协议协议(BSSGP)BSSGP 的主要功能：的主要功能：上行和下行数据传送上行和下行数据传送信令信令:寻呼寻呼无线状态无线状态暂停和恢复暂停和恢复
13、清除清除流量控制流量控制跟踪跟踪 信令协议平台信令协议平台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的接口的信令平台的接口的信令平台SCCPMTP2MTP3MTP2MTP3SCCPGrGcGdGfSGSN/GGSNHLRSMSEIRTCAP
14、MAPTCAPMAPL1L1 Gs接口的信令协议平台接口的信令协议平台SCCPMTP2MTP3MTP2MTP3SCCPGsSGSNMSC/VLRBSSAP+BSSAP+L1L1 GPRS 移动性管理移动性管理 (GMM)使使SGSN保持对移动台位置信息的了解保持对移动台位置信息的了解附着和去着附着和去着安全性管理安全性管理 鉴权鉴权P-TMSI 分配分配PTMSI 签名检查签名检查触发寻呼触发寻呼路由区路由区 (RA):由多个小区组成由多个小区组成一个位置区由一个或多个路由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I
15、DLE: 网络不知MS的存在 STANDBY: 仅需作路由区更新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附着后附着后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 鉴权鉴权 1. Send Authentication Info 2. Authentication and Ciphering Request 1. Send Authentication Info Ack 2. Authentication and Ciphering ResponseMSBSSHLRSGSN 分离（分离（1）MS发起发起 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 分离（分离（2）：）：SGSN/HLR发起发起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 路路由由区区更更新新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 联联合合位位置
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类型、地址类型、地址(动态动态/静态静态)、状态、状态APNNSAPIQoS文件文件SGSN/GGSN地址地址无线优先权无线优先权等等。等等。激活激活/去活两种状态去活两种状态 PDP上下文的激活：上下文的激活：MS发起发起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：网络发起上下文的激活：网络发起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发起发起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发起发起
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发起发起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 携带数据和信令携带数据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路径管理（路径管理（Path management）: Echo messagesPath:A path is a combination of an IP address and a UDP port (or TCP port)用于定时检测某个用于定时检测某个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不参与外部网的认证不参与外部网的认证非透明接入：非透明接入：MS分配分配ISP/Intranet所拥有的地址段中的地址，所拥有的地址段中的地
30、址，由由GGSN代替代替MS进行认证进行认证 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
32、-PLMNbackbonenetworkPacketnetworkDatanetwork(Internet)CorporateHPLMNVPLMN RoamingTwo Operators InterconnectedBTSBSCSGSNGGSNInternetVISITEDOperatorPLMNFWBTSBSCSGSNHOMEOperatorPLMNBGBGRootDNSDNSInter-PLMNBackboneDNSGGSNFWBorder Gatewayconnects autonomousIP networks togetherDomain Name Systemused by SG
33、SN to findthe correct GGSN SMS:MTMS BSS SGSN MSC/VLR HLR SMS-G SM-SC| | | | | | | | | | | |-| Message Transfer| | | | | | | (SM, MS Address)| | | | | | Send Routeing Info For SM Result| | | | | | | (SGSN Number, MSC Number)| | |-|-|-| | Forward SM| | | | | | | (SM)| | | | | Message Transfer| | | | |
34、 | | (SM)| | |-|-|-| | Forward SM Result| | | | | | | | | | | |-| Delivery Report SMS:MOM S B S S S G S N M S C / V L R H L R S M S - I W S M - S C| | | | | | | | | | | | M e s s a g e T r a n s f e r| | | | | | | ( S M )| | | - - - - - - - | - - - - - | - - - - | | F o r w a r d S M| | | | | | | (
35、S M )| | | | | | - - - - | M e s s a g e T r a n s f e r| | | | | | | ( S M )| | | | | | - - - - | D e l i v e r y R e p o r t| | | | | | | | | - - - - - - | - - - - - | - - - - - | | F o r w a r d S M R e s u l t| | | | | | | - - - - | - - - - - | | | | | D e l i v e r y R e p o r t| | | | | | | 谢谢 演讲完毕，谢谢观看！