十三章GPRS技术

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1、1第十三章GPRS技术2一、电路模式数据服务GSM中的数据服务：SMS(160 个字符的短消息)传真服务：9.6 kb/s使用电路模式传输数据，使用透明模式的速率：14.4 kb/s使用非透明模式的速率：9.6 kb/s在一次会话过程中，BSS中的物理资源被独占。而且，速率非常低，成本高。3HSCSD(High Speed Circuit Switched Data)高速电路交换数据业务，是基于电路交换的点到点的数据传输业务，可提供实时的高速数据传输，主要特点是在一个TDMA帧中分配多个时隙给同一个移动台，还可以采用上下行链路非对称配置。可能的配置有：414.4=57.6 kb/s69.6=5

2、7.6 kb/s以上速率均受当前MSC交换矩阵的速率64 kb/s的限制。4缺点：数据传输时，建立链接的时间比较长，大于20s；一个移动台分配多个物理信道，接入后即独占了该话务信道，无线资源的利用率较差。优点：初期投资少，对于TRAU,IWF等速率适配设备需要硬件升级，不需要增加新的网络单元，其他部分是软件升级。提供的业务：适合于实时性强的应用，如电视会议。5ECSD(Enhanced Circuit Switched Data)增强型电路交换数据业务，应用于EDGE(Enhanced Data rates for GSM Evaluation)中。使用了8PSK的调制技术，在一个物理信道上可

3、以有43.2kb/s(最大值)。6二、GPRSGPRS(General Packet Radio Service)，通用分组无线服务，使用带移动性管理的分组交换模式，以及无线接入技术。PSTNBasic data9.6 Kbit/s GSMBTSGSMBSCMSCGSMMSSGSNGGSNInternetGPRS Backbone IP NetworkGPRS CoreGPRS13.4-107.2 kbit/sWCDMABSWCDMARNCWCDMAMS2G2.5G3G图-GPRS网络架构图-GPRS在移动互联网系统中的位置GSMInternetIntranet公司内部网公司内部网互联网互联网

4、移动互联网平台移动互联网平台运营商网络运营商网络接入系统接入系统BSCWAP 网关网关MSC接入服务器接入服务器SGSNBGDNSGGSNGPRS 核心位于接入区9GPRS和GSM的不同之处GPRS利用了大部分GSM系统中的接入功能，但是在无线资源的分配方式上有所不同。使用分组模式接入到网络；在BSS子系统中增加了一些设备；可以直接接入到其他的数据网络(X.25,IP)。10GPRS的应用直接通过移动台接入数据网(i-mode,WAP)使用GPRS移动台作为外置modem图GPRS的应用RS232、USB接口、蓝牙等HTTP,POP,TCP/IPPPPPPPGPRS接往 GPRS网络RS232

5、RS23212GPRS提供的服务.PDP contextPDP:Packet Data Protocol要使用GPRS服务的移动台，必须先和网络(SGSN,GGSN)建立一个会话，这个过程将使用GPRS的一些必要参数。在移动台和GPRS支持节点间支持一特定PDP地址的参数集，被称为PDP context。13PDP context包括：PDP type:使用的数据网类型PDP Address:分配给移动台的地址(动态或者静态)QoS-profile(参数)接向外部数据网的接出点地址(GGSN的地址)14PDP context的状态INACTIVE：INACTIVE状态表现为移动用户的有些PDP

6、 Address的数据服务没有激活。PDP context没有与相关PDP Address有关的、用来处理PDP PDUs的路由或映射信息。此时不会发生数据传输。在INACTIVE状态，即使用户已经处于GPRS MM状态，用户的地理位置的变化不会引起PDP context的更新。ACTIVE：在ACTIVE状态，移动台中的、SGSN中的、GGSN中的，对应于正在使用中的PDP Address的PDP context被激活。PDP context中这一特定PDP Address传送PDP PDUs的路由和映射信息。只有当移动用户处于STANDBY和READY状态时，PDP context才可以处

7、于ACTIVE状态。15INACTIVEACTIVEActivate PDP-contextDeactivate PDP-context或MM state变为Idle16.QoS的指标优先级：反映了会话的优先等级，仅仅使用在不正常的情况下(如网络发生了阻塞)，分为high priority(1),normal priority(2),low priority(3)。吞吐量平均值峰值可靠性时延图指令AT的内容&d2;+cgdcont=1,IP,apn,0.0.0.0,0,0;+cgqreq=1,2,1,3,7,31AT CommandAPN 名字申请的IP地址QoS参数时延(1),优先级(2),

8、可靠性(3),吞吐量蜂值(7),吞吐量平均值(31)Identity of PDP contextPDP 类型数据压缩没有激活首部文件压缩没有激活 18.提高速率的技术开发可以在每个TDMA帧中用数个时隙接收/发送数据的终端减少对用户数据的保护使用能获得更高频谱利用率的调制技术19GPRS网络结构.GPRS手机GPRS移动台分三种：Class A：移动台既可以使用GPRS服务，又可以使用GSM服务，并且移动台同一时刻支持两种服务。Class B：移动台可以使用GPRS服务，也可以使用GSM服务，但是每次只能使用其中一种服务。Class C：移动台只能使用GSM服务或者GPRS服务。20SGSN

9、MSCCS-Paging/CS-TransactionPS-Paging/PS-TransactionClass A:同时进行图GPRS的Class A移动台21SGSNMSCCS-Paging/CS-TransactionPS-Paging/PS-TransactionClass B:同时监听图GPRS的Class B移动台22SGSNMSCCS-Paging/CS-TransactionPS-Paging/PS-TransactionClass B:但不能同时进行图GPRS的Class B移动台23SGSNMSCCS-Paging/CS-TransactionPS-Paging/PS-Tr

10、ansactionClass C:既不能同时监听，也不能同时进行图GPRS的Class C移动台24.新增的网络接入设备PCU(Packet Controller Unit)：分组控制单元，通常位在BSC中(或BTS、SGSN中)。负责GPRS的空中接口资源共享(RLC/MAC层)、分段并重组RLC/MAC块、通过ARQ机制保证空中接口数据发送的可靠性(在PDCH信道上)、无线信道管理功能(功率控制、阻塞控制、广播控制信息等)。作用等同于GSM中的TRAU。CCU(Channel Codec Unit)：信道编码器单元，在BTS中，负责交织编码和纠正错码；无线信道测量功能(接收信号的电平、接收

11、信号质量电平以及和时间提前值测量的有关信息)。25图PCU Abis BTS BSC site GSN site BSC site GSN site BSC site GSN site CCU PCU CCU BTS CCU CCU BTS CCU CCU Um Gb A B C PCU PCU Key:Circuit-switching function(16 or 64 kbit/s)Packet-switching function Gb 图PCU位置摘自3GPP TS 03.60 Figure 5027.新增的核心网络实体SGSN(Serving GPRS Support Node)，

12、GPRS服务支持节点，是管理出现在某一给定区域的移动台的路由器。负责在GGSN和不同的BSS间转发数据分组；移动性管理；GPRS会话管理；加密；计费；数据压缩(V.42bis)；TCP/IP首部压缩(RFC1144)。28图SGSN的任务和功能(a)路由管理SGSNVLRVLRHLRHLRHLR(b)GPRS移动性管理SGSNPLMN计费网关GGSN分组数据网$(c)计费(本网资源)29图SGSN的会话管理SGSNGGSN分组数据网PDP Context PDP ContextPDP Context30GGSN(Gateway GPRS Support Node)，GPRS网关支持节点，是连接

13、GPRS网络和外部数据网络的的路由器，负责将来自外部数据网络的分组送往和目的节点相连的SGSN；计费(针对外网资源)。31GGSNPLMN分组数据网分组数据网分组数据网SGSNSGSNSGSNGGSN分组数据网分组数据网GGSNSGSNPLMN计费网关$图GGSN的任务和功能(a)数据网和PLMN的接口(b)分组数据转发(c)计费32GGSN种类GPRS可以为用户提供不同层次和种类的服务。GGSN可以和内部/外部的鉴权服务器、分配IP地址的服务器相连。GGSN Type A(透明接入GGSN)运营商有自己的DHCP/RADIUS服务器和DNS服务器，并且可以为处于PDP context act

14、ivation状态下的移动用户提供IP地址。GGSN Type B(非透明接入GGSN)GGSN为外部的ISP的鉴权和IP地址分配提供中继。GGSN Type C(共同的GGSN)处于同一Intranet中的多个用户通过GGSN接入到PLMN中。33DHCPRADIUSDNSInternet/IntranetDHCPRADIUSDNSDHCPRADIUSDNS属于PLMNPLMNInternetGGSNGGSNGGSNBACIntranet of Volume Customer属于同一ISPISP-Function图不同类型的GGSN34.网络接口在GPRS的网络部分定义了大量的信令接口。图G

15、PRS网络结构及接口Inter PLMNGdGfGsGrSS7 NetworkMSCISDN/PSTNNetworkExternalIP networkEIRHLR/AuCSMSCBSCBTSUm(SGSN)GbIPBackboneGnGnFirewallGi(GGSN)(BG)(LIG)(DNS)(CG)Billing SystemSGSN-Serving GPRS Support NodeGGSN-Gateway GPRS Support NodeBG-Border GatewayCG-Charge GatewayDNS-Domain Name SystemLIG-Legal Interc

16、eption GatewayR图GPRS网络结构及接口SGSN-Serving GPRS Support NodeGGSN-Gateway GPRS Support NodeBG-Border GatewayCG-Charge GatewayDNS-Domain Name SystemLIG-Legal Interception GatewayGdGfGsGrMSCPacket Data Network(IP/PPP/X.25)EIRHLR/AuCSMSC-G-MSCSMS-IW-MSCBSCBTSUmSGSNGbGnGnGcForeign PLMNBGBGGGSNCGGaSGSNGaVLRG

17、pGpGiR37信令接口GrGr接口是在SGSN和HLR之间。Gr接口涉及位置区更新下载鉴权三要素连接移动终端操作是通过MAP协议完成的。SCCP MTP2 MTP3 MTP2 MTP3 SCCP Gr SGSN HLR TCAP MAP TCAP MAP L1 L1 图SGSN和HLR的接口摘自3GPP TS 03.60 Figure 6MAP协议支持和HLR间的信令交换。TCAP,SCCP,MTP3,MTP2等协议和在GSM网络中作用一样。39信令接口GsGs接口是在MSC和SGSN之间的。Gs接口被用来联合的GSM/GPRS paging寻呼联合的路由区及位置区更新(Combined R

18、A/LA update)已接入GPRS的手机执行GSM接入已接入GSM的手机执行GPRS接入退出GPRS(GPRS Detach)和退出GSM(IMSI Detach)移动性管理信息(MM information)MS信息查询(MS information required)特定移动台信息告示(Non-GPRS Alert)操作是通过BSSAP+协议完成的。SCCP MTP2 MTP3 MTP2 MTP3 SCCP Gs SGSN MSC/VLR BSSAP+BSSAP+L1 L1 图SGSN和MSC/VLR的接口摘自3GPP TS 03.60 Figure 741信令平面接口GfGf接口是在

19、SGSN和EIR之间。通过Gf接口可以验证移动终端的身份代码。操作是通过MAP协议完成的。SCCP MTP2 MTP3 MTP2 MTP3 SCCP Gf SGSN EIR TCAP MAP TCAP MAP L1 L1 图SGSN和EIR的接口摘自3GPP TS 03.60 Figure 843信令平面接口Gc接口Gc是在GGSN和HLR之间的。被用来从GGSN激活一个PDP context。实际上，是使GGSN从HLR处获得移动终端的位置信息。操作是通过MAP协议完成的。SCCP MTP2 MTP3 MTP2 MTP3 SCCP Gc GGSN HLR TCAP MAP TCAP MAP

20、L1 L1 图GGSN和HLR的接口摘自3GPP TS 03.60 Figure 1145信令平面接口Gd接口Gd是在SGSN和SMS-GMSC/SMS-IWMSC之间的。保证GPRS移动台处于GPRS状态能及时收到短信操作是通过MAP协议完成的。SCCP MTP2 MTP3 MTP2 MTP3 SCCP Gd SGSN SMS-MSC TCAP MAP TCAP MAP L1 L1 图SGSN和SMS-MSC/SMS-IWMSC的接口 摘自3GPP TS 03.60 Figure 947信令平面接口GnGn接口是在GSN(GPRS Support Node)之间的。保证分组在GSN间的发送以

21、及管理移动性：如果一个移动终端更换了SGSN，GTP(GPRS Tunnelling Protocol)能够将数据引导到新的SGSN。在GPRS骨干网中，GTP协议将用户数据和信令消息置入到SGSN和GGSN间的隧道，以及SGSN间的隧道中传输。UDP L2 L1 IP L2 L1 IP UDP Gn GSN GSN GTP GTP 图GSN间的接口摘自3GPP TS 03.60 Figure 1049TID(Tunnel IDentifier)被GSN间的GTP协议用来确定一个PDP context。TID是由IMSI和NSAPI(Network layer Service Access P

22、oint Identifier)组成。GGSN处的PDP context 主要是确认移动台的公共IP地址。SGSN处定义的公共IP地址是和SGSN分配给移动台的专用IP地址配合一起使用的。src=10.0.0.1dest=137.194.192.1src=201.12.12.3dest=137.194.192.1GGSN专用的源地址 公用的源地址 src=137.194.192.1dest=10.0.0.1src=137.194.192.1dest=201.12.12.3图GGSN的NAT功能NAT(Network Address Translation)：网络地址翻译，内部IP地址与外部网络

23、IP地址的转换。外部网络的透明接入和非透明接入:如果用户的IP地址是运营商分配的公共地址(动态或静态)，则GGSN不参与用户的验证和鉴权过程，用户可以通过GGSN透明地接入到GPRS内部网络或互联网络，这种方式称为透明方式。非透明方式主要是用户通过GPRS网络接入到企业网络或ISP的情形。用户MS的IP地址是由企业网络或ISP分配的专用地址(动态或静态)，用户访问该企业网络或ISP时，GGSN需要企业网络或ISP中的专用服务器对该用户进行鉴权或验证。51GTP协议的信令功能允许：为一个PDP context建立一条隧道；在PDP context释放后，去除这条隧道；在移动台意外改变了SGSN时

24、转移隧道。52信令平面和传输平面共有的层LLC(Logical Link Control)：保证移动台和SGSN之间的数据交换。LLC层负责GPRS的专门的加密。RLC(Radio Link Control)：为移动台和BSS间提供了一条链路。MAC层管理接入无线信道，并将LLC帧映射到GSM的物理信道上。只在移动台有数据要传输时，分配资源给移动台。53移动性管理.PLMN内和PLMN间的漫游前提：不同PLMN网络间漫游，需要双方的约定SGSN和HLR一起参与GPRS移动性管理SGSN使用SS7/MAP和HLR联系54HLRSGSNSGSNSS7网络网络SS7H-PLMNV-PLMN图GPRS

25、漫游55移动性管理.移动台的状态Idle(GPRS)状态移动用户没有开机或者没有执行GPRS Attach没有PDP-context被激活，移动台没有数据传输发生。56READY 状态移动台成功地发送了LLC帧或者执行了GPRS-AttachSGSN在收到了移动台的LLC帧或GPRS-Attach随即进入Ready状态计时器T3314启动计时器计时结束后，移动台和SGSN进入Standby状态57STANDBY 状态如果移动台不是在分组转发转台时，下行链路上有数据发送给移动台，移动台必须可以收到来自PCH或PPCH信道上的广播。58StandbyReadyIdleGPRS-AttachRead

26、y-Timer ExpireGPRS-DetachLLC-Frame ReceptionLLC-Frame ReceptionImplicitDetachSGSNStandbyReadyIdleGPRS-AttachReady-Timer ExpireGPRS-DetachLLC-Frame TransferLLC-Frame TransferImplicitDetachMobile Station图SGSN和移动台中的GMM 状态59.共同移动性管理CMM(Common Mobility Management)CMM只为SGSN和MSC间的接口Gs所支持，根据Gs的设置与否，网络操作模式NO

27、M(Network Operation Mode)可分为：NOM I：移动台只能够监听一条paging信道(PCH或PPCH)。在数据传输过程中，移动台通过分配的分组数据信道接收paging信息，并不需要另一条单独的paging信道。NOM II：移动台在数据传输过程能够继续监听PCH信道NOM III：移动台能够同时监听PCH和PPCH信道60图GPRS网络概况支持CMM的Gs接口BTS将指出网络处于NOM I61.GPRS中新的识别符和参数Routing Area和Null Routing AreaGPRS中，每个Routing Area是一个Location Area的一部分。Null

28、Routing Area：在这种LA中，所有蜂窝小区都不支持GPRS服务。62Null Routing AreaRouting Area 1Routing Area 2图GPRS中的LALocation Area=Routing Area 1+Routing Area 2+Null Routing Area63RAIRAI(Routing Area Identity)，用来识别被称为路由区域RA的一组蜂窝小区。一个RA只和一个SGSN相连，并且通常被包括在GSM的一个地理位置中。RAI=LAI+RAC(Routing Area Code)。RAC被编码成8 bits。CI(Cell Ident

29、ity)，允许识别当前蜂窝小区。64MCCMNCLACRACLAIRAI图RAI和LAI65.GPRS中新的识别符和参数P-TMSIP-TMSI(Packet Temporary Mobile Subscriber Identity)，是GPRS网络以加密方式分配给移动台的临时身份代码，由SGSN分配给用户。在联合了电路和分组两种模式的网络中，移动台可以被分配两个身份代码：TMSI：取值从十六进制的0到BFFF。P-TMSI：取值从十六进制的C000到FFFE。66可以使用一个签名辅助P-TMSI，签名是用加密模式和P-TMSI一起(也可能迟一点)传送给移动台的。当移动台发生地理位置变化时，它

30、必须在请求更新地理位置的消息中附加上签名。在paging消息和移动台申请接入时，P-TMSI是以明文发送的，签名则总是以加密方式发送的。671100011032 bitSGSN=P-TMSIVLR=TMSI图P-TMSI和TMSI68TLLITLLI(Temporary Link Layer Identity)，是用来标识移动台和SGSN间逻辑链路的代码，被编码成4个字节。TLLI分为Local TLLI：和P-TMSI的值相同，仅仅在相关的P-TMSI被使用的RA中、或者在没有新的P-TMSI可用时进入新的RA完成RA更新后、或者在周期性的RA更新时使用；Foreign TLLI：来源于在另

31、外一个RA中分配的P-TMSI，在GPRS Attachment和RA非周期性的RA更新时使用；Random TLLI：当移动台没有P-TMSI可用或者移动台想发起匿名PDP context激活时使用；Auxiliary TLLI：在SGSN收到移动台发起的匿名PDP context激活请求时分配的。GGSN associated with:X.121 address TLLI X.121 address SAP IP address SAP NSAPI-1 NSAPI-2 Gi GGSN associated with:IP address Gi GPRS MS SGSN X.25/X.75

32、 IP 图TLLI的应用摘自3GPP TS 03.60 Figure 52reserve00006FFFAuxiliary TLLI700077FFRandom TLLI78007FFFForeign TLLI8000BFFFLocal TLLIP-TMSIC000CFFEUtilizationRange表TLLI range71NSAPINSAPI(Network layer Service Access Point Identifier)，和TLLI一起用在网络层的路由功能中。在移动台中，用来标识PDP-SAP。在SGSN和GGSN中，用来标识有PDP地址的PDP context。NSAP

33、I被编码成4bits，在SNDCP分组中传输。移动台分配的NSAPI的值介于5和15之间(含)。72APNAPN(Access Point Name)，是一个逻辑名字，用来标识移动用户想连接的外部数据网。一般和标志性的设备(GGSN/SGSN)有关，通过这个设备可以找到出口节点的地址。73Network IdentifierOperator IdentifierAPN(Max.100 octets)Max.63 octets74.GPRS Attach移动台关机后，由于SGSN的改变、或以前的SGSN清除了移动台的所有信息等原因，移动台再次开机将触发GPRS Attach流程。分为：GPRS

34、Attach和Combined GPRS/IMSI Attach75SGSNSGSNHLRGMM:ATT_REQ新以前的GTP:IDEN_REQGTP:IDEN_RES只发生在新的SGSN识别不了移动台时MAP:BEGIN/SendAuthenticationInfoMAP:END/SendAuthenticationInfo只发生在鉴权和/或加密时T3310=15 sT3370=6 sATT_REQ Attach Type(combined/not-combined)(m),CKSN(m),P-TMSI(m)/IMSI(m),former RAI(m),IDENT_REQ Identity

35、type(IMSI/IMEI/IMEISV/TMSI/P-TMSI),Force to standby(m)IDENT_RES mobile identity(m)GMM:IDENT_RESGMM:IDEN_REQ发生在以前的SGSN不可接入或它也识别不了移动台时，用来提取IMSI图GPRS Attach(1)76SGSNSGSNHLR新以前的T3310T3360=6 sAUTH_CIPH_REQ Ciphering Algorithm(m),IMEISV-requested?(m),RAND,GPRS-CKSNAUTH_CIPH_RES SRES,IMEISV图GPRS Attach()T3

36、370=6 sAUTH_CIPH_RSPAUTH_CIPH_REQ只发生在鉴权和/或加密时MAP:BEGIN/checkIMEIMAP:END/checkIMEIIDENT_RSPIDENT_REQ只发生在 检查IMEI时EIRLLC:XIDLLC:XID若进行加密的话，发送IOV-I和/或IOV-UI给移动台移动台返回空的LLC-XID帧，确认LLC-XID的接收77SGSNSGSNHLR新以前的T3310ATT_ACC Attach Result(m),Force to Standby(m),RAI(m),P-TMSI,TMSI,图GPRS Attach()T3350=6 sGMM:ATT

37、_ACCMAP:END/updateGPRSLocationIMAP:CON/insertSubscriberDataMAP:BEGIN/cancelLocationMAP:BEGIN/updateGPRSLocationMAP:END/cancelLocationMAP:CON/insertSubscriberData只发生在SGSN改变时GMM:ATT_COM只发生在ATT_ACC包含新的TMSI和/或P-TMSI，并且Force to Standby没有设置时。78SGSNHLR图GPRS/IMSI Attach()T6-1=1090 sLLC:XIDBSSAP+LOCATION_UPD

38、ATE_ACCEPTBSSAP+LOCATION_UPDATE_REQUESTLLC:XIDMSCVLRGMM:ATT_REQT3310=15 sT3360=6 sGMM:AUTH_CIPH_REQGMM:AUTH_CIPH_RES只发生在鉴权和/或加密时只用于电路交换时的LA更新T6-2 40 s(560 s)79SGSNHLR图GPRS/IMSI Attach()T6-2 40 sGMM:ATT_ACCMSCVLRT3310=15 sT3350=6 sGMM:ATT_COM只发生在ATT_ACC中包含新的TMSI和/或P-TMSI，并且Force to Standby没有设置时BSSAP+

39、TMSI_REALLOCATION_COMPLETE只发生在分配了新的TMSI时80.GPRS DetachDetach功能使得移动台可以通知网络，要发起一个detach操作：IMSI detachGPRS detach联合的GPRS/IMSI detach(只能够由移动台发起)有明显的和不明显的之分：明显的detach：网络或移动台发出了detach请求不明显的detach：在移动台可达到(reachable)的计时器超时或由于无可挽救的无线资源事故引起的逻辑链路断开后，网络将自行激活一个不明显的detach81SGSN图GPRS Detach(1)MSCVLRT3321=15 sT9=4

40、s(130s)GMM:DET_REQGGSNGTP:DEL_PDP_GT_RSPGTP:DEL_PDP_CT_REQ只发生有PDP Content时BSSAP+IMSI_DETACH_INDBSSAP+IMSI_DETACH_ACK只发生在NOM I下移动台发起IMSI Detach或IMSI/GPRS Detach时DET_REQ Detach Type(m)BSSAP+IMSI_DETACH_IND IMSI(m),SGSN number(m),BSSAP+IMSI_DETACH_ACK IMSI(m)82GMM:DET_ACC只发生在不是由于移动台关机的Detach时SGSN图GPRS

41、Detach()MSCVLRT3321T8=4 s(130s)GGSNBSSAP+GPRS_DETACH_IND IMSI(m),SGSN number(m),Detach Type,BSSAP+GPRS_DETACH_ACK IMSI(m)DET_ACC Force to StandbyBSSAP+GPRS_DETACH_INDBSSAP+GPRS_DETACH_ACK只发生在NOM I下移动台发起GPRS Detach时，VLR将负责CS paging。Detachment和Purge MS之间的时间长短由运营商调整 MAP:BEGIN/purgeMSMAP:END/purgeMSHLR8

42、3GMM:DET_REQSGSN图GPRS Detach()MSCVLRGGSNDET_REQQ Detach Type(m),Force to Standby(m0,GMM cause(o)BSSAP+GPRS_DETACH_IND IMSI(m),SGSN number(m),Detach Type(m),GTP:DEL_PDP_GT_RSPGTP:DEL_PDP_CT_REQ只发生有PDP Content时BSSAP+GPRS_DETACH_INDBSSAP+GPRS_DETACH_ACK只发生在NOM I下SGSN发起GPRS Detach时。这时VLR将负责CS paging。T8=

43、4 s(130)T3322=6 s84SGSN图GPRS Detach()HLRT3322GMM:DET_ACCGGSNDetachment和Purge MS之间的时间长短由运营商调整 MAP:BEGIN/purgeMSMAP:END/purgeMS85SGSN图GPRS Detach()HLRT3322=6 sGGSNMAP:BEGIN/cancelLocationGMM:DET_REQGTP:DEL_PDP_GT_RSPGTP:DEL_PDP_CT_REQ只发生有PDP Content时86SGSN图GPRS Detach()HLRT3322GGSNGMM:DET_ACCBSSAP+GPR

44、S_DETACH_INDBSSAP+GPRS_DETACH_ACK只发生在NOM I下移动台在HLR发起GPRS Detach后还要保留IMSI-Attach时。这时VLR将负责CS paging。T8=4 s(130)MAP:END/cancelLocationMSCVLR87BTSPCUSGSNT3314旧BTS新PCU接入过程资源重分配过程T3314重新重新开始计时开始计时LLC UI-Frame/SAPI=1数据传输数据传输恢复数据传输新的或同一个图蜂窝小区更新流程88.结合的RA/LA更新发生在NOM I和移动台Class A或B，移动台已经处于IMSI/GPRS Attach状态下

45、的蜂窝小区重选过程。新的服务小区属于另一个RA。89SGSN图同一SGSN下的RA/LA更新HLRT3330=15 sGMM:RA_UPD_REQMSCVLRGMM:AUTH_CIPH_REQGMM:AUTH_CIPH_RES只发生在鉴权和/或加密时T3360=6 sLLC:XIDBSSAP+LOCATION_UPDATE_ACCEPTBSSAP+LOCATION_UPDATE_REQUESTLLC:XIDT6-1=1090 sT6-2 40 s(560 s)只用于电路交换时的LA更新GMM:RA_UPD_ACCGMM:RA_UPD_COM只发生在RA_UPD_ACC中包含新的TMSI和/或P

46、-TMSI，并且Force to Standby没有设置时BSSAP+TMSI_REALLOCATION_COMPLETE只发生在分配了新的TMSI时RA_UPD_REQ Update Type(m),GPRS-CKSN(m),former RAI(m),90图不同SGSN下的RA更新(分组传输模式下)()SGSNSGSNGGSNGMM:RA_UPD_REQGTP:SGSN_CT_REQGTP:SGSN_CT_RSPGTP:SGSN_CT_ACKSGSN_CT_REQ RAI(m),Flow Label Signaling(m),IMSI(c),SGSN_CT_RSP Cause(m),IMS

47、I(c),MM context,PDP context(c),SGSN_CT_ACK Cause(m),旧新GTP:Forward Downlink Data Packets只发生在分组转发模式下91图不同SGSN下的RA更新(分组传输模式下)()SGSNSGSNGGSNGTP:UPD_PDP_CT_REQGTP:UPD_PDP_CT_RSP旧新HLRMAP:BEGIN/updateGprsLocationMAP:BEGIN/cancelLocationMAP:END/cancelLocationMAP:CON/InsertSubscriberDataMAP:CON/InsertSubscri

48、berDataMAP:END/updateGprsLocationUPD_PDP_CT_REQ Qos profile(m),SGSN address for signaling(m),SGSN address for user traffic(m),UPD_PDP_CT_RSP Cause(m),Charging ID(c),GGSN address for user traffic(c),Charging Gateway Address(c),GTP:Data Packet仅发生在分组转发模式下92图不同SGSN下的RA更新(分组传输模式下)()SGSNSGSNGGSN旧新GMM:RA_U

49、PD_ACCGMM:RA_UPD_COMLLC:XIDLLC:XID只发生在加密时GTP:Data PacketGTP:Data PacketRA_UPD_ACC Force to Standby(m),Update Result(m),RAI(m),P-TMSI signature(o),93会话管理.相关参数QoS ProfilePDP-TypePDP-AddressAPN(略)Protocol Configuration Options(略)NSAPI(略)LLC-SAPI(略)Radio Priority(略)94会话管理参数QoS ProfilePDP TypePDP Address

50、APNRadio PriorityLLC-SAPINSAPIProtocol Configuration Options图会话管理相关参数95QoS-Profile进行用户数据传输前，移动台和网络要就可用的QoS进行协商，由一系列可分别调整的不同参数组成。96QoSProfileServicePrecedencePriorityReliabilityClassDelayClassMeanThroughputRatePeakThroughputRate图QoS-Profile的参数上下行链路上PDU的优先权Gi接口和R接口上的最大传输时延提供给一次事务(PDP context)的平均吞吐量提供给

51、一次事务(PDP context)的吞吐量峰值一次PDP context期间传输的用户数据受保护的等级97未定义4 375 s75 s250 s 50 s3 75 s15 s25 s 5 s2 7 s 2 s 1.5 s可用于Paging的块不可用于Paging的块图PBCCH可能出现的位置147在GPRS中，系统信息的传送、随机接入机制等可以使用GSM的逻辑信道：BCCH,PCH,RACH,AGCH。随路控制下行和上行PACCH数据下行和上行PDTCHPTCH广播下行PBCCHPBCCH多播下行PNCH允许接入下行PAGCH寻呼广播下行PPCH随机接入上行PRACHPCCCH功能方向名称类别

52、表GPRS中的逻辑信道149PCUAccess MessageResource AllocationData TLLIACK/NACK TLLIACK/NACKDataDataDataPacket Control ACKOne-Phase Access ProcedurePhase 11个或数个PCUAccess MessageSingle Block AllocationResource Request TLLIResource Allocation TLLIACK/NACKDataDataDataPacket Control ACKPhase 1Phase 2冲突解决办法：Explicit

53、冲突解决办法：ImplicitTwo-Phase Access Procedure150.资源分配GPRS和GSM空中信道共享TRX 1TRX 2CCCHTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSDedicated GPRS CapacityCircuit Switched TerritoryPacket Switched Territorymoves dynamically图 GPRS和GSM空中信道共享152资源的动态分配不同的USF(Uplink State Flag)分配给共享相同信道的移动台移动台检测下行链路上的USF若给特定移动台的USF出现在(B-1)块中，移动

54、台可以在随后的块中发送数据B-1 block,USF for specific MS is foundB blockB+1 blockB+2 blockB+3 blockTSL0TSL1TSL2TSL3TSL4TSL5TSL6TSL7USF图资源的动态分配154资源的扩展动态分配多时隙移动台从分配到的PDCH信道的最低TSL开始监测USF若移动台在一条PDCH信道上检测到USF的话，它就在同一PDCH信道和所有更高的PDCH信道上随后的一个或者四个块开始发送数据B-1 block of TSL5,USF for specific MS is foundB blockB+1 blockB+2 b

55、lockB+3 blockTSL0TSL1TSL2TSL3TSL4TSL5TSL6TSL7USF图资源的扩展动态分配156静态分配应用了Bit-map机制，没有使用USF。时隙分配开始帧块分配157GPRS信道分配原则上下行链路分开从相同的TRX分配时隙最大化吞吐量(分配给移动台的时隙数量尽量和移动台的多时隙等级)TFI1TFI1TFI1TFI2TFI3TFI3TFI2TFI3 0 1 2 3 4 5 6 77654321TSLTFI2TCH图GPRS信道分配示意图159GPRS信道压缩由于蜂窝小区语音业务忙，使小区空闲信道小于门限值(当GPRS边界处于默认时，CSW扩张可强制压缩GPRS边界

56、)TRXGPRSCSWGuard TSLTRXGPRSCSWGuard TSL161.编码四种不同的编码方案，CS-1,CS-2,CS-3,CS-4。除了PRACH(Packet Random Access Channel)信道 和PTCCH/U(Packet Timing Advance Control Channel on Uplink)信道，其余所有的GPRS分组控制信道一般使用CS-1。对于PRACH(Packet Random Access Channel)信道，定义了两种编码方案。GPRS移动台都必须支持这四种编码方案(CS-1 to CS-4)。而作为一个支持GPRS的网络则一定

57、要支持CS-1。162USF3 bits5 bits176 bits/(22 octets)184 bitsMAC Header8 bitsRLC Data/Control blockFire code184 Data bitsBEC bits0000Tail228 bits1/2 Rate convolutional coder456 Coded bits(4 bursts/1 Radio block)图CS-1编码过程USF只存在于下行链路40 bitsInterleaved according to SACCH163USF3 bits5 bits256/304 bits(32/38 oc

58、tets)271/315 bitsMAC Header8 bitsRLC Data block268/312 Data bitsParity bits0000Tail294/338 bits1/2 Rate convolutional coder588/676 Coded bits图CS-和CS-编码过程USF6 bitsPre-coding16 bits7/3Puncturing required7 Spare bits(CS-2)3 Spare bits(CS-3)USF只存在于下行链路456 Coded bits(4 bursts/1 Radio block)Interleaved ac

59、cording to SACCH164打孔(Puncturing)：仅仅适用于数据块的传输。发送方：并非简单地删除卷积编码器的输出比特，而是删除发送方和接收方事先约定位置上的数据。因此，打孔不会产生错码。接收方：必须可以从剩下的数据中找回被删除的比特，但是在插入这些比特时可能会增加产生错码的概率。所以，打孔只能在良好的无线环境下使用。165USF3 bits5 bits416 bits(52 octets)431 bitsMAC Header8 bitsRLC Data block428 Data bitsParity bitsUSF12 bitsPre-coding16 bits77 Spa

60、re bits(CS-4)USF只存在于下行链路456 Coded bits(4 bursts/1 Radio block)Interleaved according to SACCH图CS-编码过程166TSC11TSC00TSC10TSC00CS-1-1111 1111CS-2-1100 1000CS-3-0010 0001CS-4-0001 0110图偷换标记和编码方案的关系21.4-456-164281231CS-415.6220676416312633/4CS-313.4132588416268632/3CS-29.050456440181331/2CS-1Data rate kbp

61、sPunctured bitsCoded bitsTailBCSBlock Check Seque-nceRadio block excl.USF and BCSPre-coded USFUSFCode ratescheme表GPRS编码方案的编码参数 摘自3GPP TS 03.64 Table 3 168.空中接口Um见图。Mobile PhonesTypeYourNameHereTypeDateHereUmNetworkSNDCPLLC(Note)RLCMACPhys.LinkPhys.RFSNDCPLLCRLCMACPhys.LinkPhys.RFMSScope of GSM 03.60

62、Scope of GSM 03.64Note:In the network the LLC issplit between BSS and SGSN.图GPRS的Um接口 摘自3GPP TS 03.64 Figure 3d物理链路层(Physical Link layer)为移动台和网络间的物理信道上的信息传输提供服务。包括：将数据单元成帧、数据编码、发现和纠正物理介质传输差错。物理链路层使用物理射频层的服务。物理射频层(Physical RF layer)将来自物理链路层的基于比特流的物理波形进行调制。物理射频层同样也可以将收到的波形解调成要传输到物理链路层的比特流。数 据 链 路 层 的

63、低 层RLC/MAC层为在GPRS空中接口上的信息传输提供服务。主要是通过出错块的选择性重发机制追溯纠错过程。MAC层的功能是为共享资源的移动台提供接入。RLC/MAC层使用物理链路层的服务。RLC/MAC层之上的LLC层在移动台和它的SGSN之间提供一条可靠的逻辑链路。它使 用 U m 接 口 上RLC/MAC层的服务。SNDCP(Subnetwork Dependent Convergence Protocol)协议主要功能有：多路复用多个PDP；压缩/解压用户数据；压缩/解压协议控制信息；将N-PDU分段成数个LLC-PDU，并将LLC-PDU组合成N-PDU。170.无线块结构用于数据

64、传输和控制消息的无线块结构是不同的。Radio BlockMAC headerRLC headerRLC dataBCS图(a)用于数据传输的无线块结构 (b)用于控制消息的无线块结构 摘自3GPP TS 03.64 Figure 4,Figure 6Radio BlockMAC headerRLC/MAC Control MessageBCS172三、EDGE技术概述EDGE(Enhanced Data rates for the GSM Evolution)，被ITU视为第三代移动通信系统之一(IMT-SC)，使用分组模式传输数据的最高速率可达384kbit/s。EDGE通过改变调制方式，

65、在现有GSM和GPRS网络基础上，通过使用200kHz的GSM载波达到提高数据传输速率的目的。173EDGE技术可以被引入到GSM/GPRS和IS-136(D-AMPS的分组模式)的网络中。对于美国没有UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)许可证的运营商来说，EDGE技术可以提供很好的多媒体服务。由于EDGE是再次利用现有的频谱资源，所以也可以作为一种低成本的投入，为已经拥有GPRS网络和UMTS许可证的运营商降低多媒体服务的成本。GSMHSCSDECSDGPRSEDGEClassicIS-136EDGECompact图EDGE不同标准的

66、集中175HSCSD(High Speed Circuit Switched Data)EDGE中用来传输数据，使用多时隙的电路交换模式。见本章第3,4张讲义。176EGPRS EGPRS(Enhanced General Packet Radio Service),是GPRS的改进，主要是在空中接口发生了变化。EGPRS使用了全新的调制方案和编码方案。9 MCS(Modulation and Coding Scheme)被用来提高分组数据的传输速率，提供了从8.8kbit/s到59.2kbit/s的速率(如果使用8个时隙进行接收的话，速率可达473.6 kbit/s左右)。8.8GMSKMCS-111.2GMSKMCS-214.8GMSKMCS-317.6GMSKMCS-422.48-PSKMCS-529.68-PSKMCS-644.88-PSKMCS-754.48-PSKMCS-859.28-PSKMCS-9Maximum throughout(kbps)ModulationModulation and Coding Schemes表与MCS相关的吞吐量178EGPRS在现有的频谱