【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制區(qū)域內(nèi)的來(lái)訪移動(dòng)用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是從該移動(dòng)用戶的原籍位置寄存器獲取并進(jìn)行暫存的，一旦移動(dòng)用戶離開(kāi)該VLR的控制區(qū)域，則臨時(shí)存儲(chǔ)的該移動(dòng)用戶的數(shù)據(jù)就會(huì)被刪除。3) 鑒權(quán)中心(Authentication Center, AuC)GSM系統(tǒng)中采取了特別的通信安全措施，包括對(duì)移動(dòng)用戶鑒權(quán)、對(duì)無(wú)線鏈路上的話音、數(shù)據(jù)和信令進(jìn)行保密等。這些鑒權(quán)信息和加密密匙存儲(chǔ)在鑒權(quán)中心，用來(lái)防止無(wú)權(quán)用戶接入系統(tǒng)和保證無(wú)線通信安全。4) 移動(dòng)交換中心(Mobile Switching Center, MSC)移動(dòng)交換中心是網(wǎng)絡(luò)的核心，它提供交換功能并連接BSS、HLR、VLR、AuC和固定網(wǎng)等實(shí)體，從而把移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)用戶、移動(dòng)用戶與移動(dòng)用戶之間互相連接起來(lái)。MSC從三種數(shù)據(jù)庫(kù)（HLR、VLR和AuC）中獲取有關(guān)處理用戶位置登記和呼叫請(qǐng)求等所需的全部數(shù)據(jù)。作為網(wǎng)絡(luò)的核心，MSC還支持位置登記和更新、越區(qū)切換和漫游服務(wù)等多項(xiàng)功能。（二）GPRS分組交換業(yè)務(wù)實(shí)體[3]1．GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GPRS Support Node, GSN)GPRS的支持節(jié)點(diǎn)GSN是GPRS中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，包含了支持GPRS所需的主要功能。GSN具有移動(dòng)路由管理功能，可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并可以連到GPRS寄存器。GSN可以完成移動(dòng)臺(tái)和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉(zhuǎn)換。GSN可以是一種類似于路由器的獨(dú)立設(shè)備，也可以與GSM中的MSC集成在一起。GSN有兩種類型：GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)（Serving GPRS Support Node, SGSN）和GRPS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)（Gateway GPRS Support Node,GGSN）。 SGSN是為移動(dòng)終端提供GPRS業(yè)務(wù)的支持節(jié)點(diǎn)。SGSN的主要作用就是記錄移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前位置信息，并且在移動(dòng)臺(tái)和SGSN之間完成移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，同時(shí)SGSN跟蹤相連的網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GGSN），并用此來(lái)確定哪些GGSN可以用來(lái)與IP網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、。在激活GPRS業(yè)務(wù)時(shí)，SGSN建立一個(gè)移動(dòng)性管理環(huán)境，其中包含關(guān)于這個(gè)移動(dòng)終端的移動(dòng)性和安全性方面的信息。 GGSN是SGSN和外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的連接點(diǎn)，它同時(shí)在GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自身內(nèi)提供隧道能力。GGSN的主要功能是與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行交互。GGSN利用由SGSN記錄的有關(guān)移動(dòng)臺(tái)位置的路由信息適時(shí)更新位置目錄，并把GPRS骨干網(wǎng)上壓縮的外部數(shù)據(jù)網(wǎng)協(xié)議分組發(fā)送到當(dāng)前正在為移動(dòng)臺(tái)服務(wù)的SGSN上。它也把外部數(shù)據(jù)網(wǎng)分組解壓并傳輸?shù)胶线m的數(shù)據(jù)網(wǎng)中，并收集發(fā)送到計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)上的計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)。SGSN與GGSN的功能既可以由一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)全部實(shí)現(xiàn)，也可以在不同的物理節(jié)點(diǎn)上分別實(shí)現(xiàn)。它們都應(yīng)有IP路由功能，并能與IP路由器相連。當(dāng)SGSN與GGSN位于不同的公共陸地移動(dòng)通信網(wǎng)（Public Land Mobile Network, PLMN）時(shí)，通過(guò)Gp接口互聯(lián)。SGSN可以通過(guò)任意Gs接口向MSC/VLR發(fā)送定位信息，并可以經(jīng)Gs接口接收來(lái)自MSC/VLR的尋呼請(qǐng)求。有關(guān)網(wǎng)絡(luò)接口（Gp、Gs）。2．GPRS骨干網(wǎng)在GSM系統(tǒng)中增加GPRS業(yè)務(wù)時(shí)，必須增加GPRS骨干網(wǎng)來(lái)支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。GPRS中有內(nèi)部PLMN骨干網(wǎng)和外部PLMN骨干網(wǎng)。內(nèi)部PLMN骨干網(wǎng)是指位于同一個(gè)PLMN上的并與多個(gè)GSN互聯(lián)的IP網(wǎng)。外部PLMN骨干網(wǎng)是指位于不同的PLMN上的并與GSN和內(nèi)部PLMN骨干網(wǎng)互聯(lián)的IP網(wǎng)，如圖22所示。每一個(gè)內(nèi)部PLMN骨干網(wǎng)都是一個(gè)IP專網(wǎng)，且僅用于傳送GPRS數(shù)據(jù)和GPRS信令。IP專網(wǎng)是采用一定訪問(wèn)控制機(jī)制以達(dá)到所需安全級(jí)別的IP網(wǎng)。兩個(gè)內(nèi)部PLMN骨干網(wǎng)是使用邊界網(wǎng)關(guān)(Border Gateways,BG)和一個(gè)外部PLMN骨干網(wǎng)并經(jīng)Gp接口相連的，外部PLMN骨干網(wǎng)的選擇取決于包含有BG安全功能的漫游協(xié)定，BG不在GPRS的規(guī)范之列。外部PLMN可以是一個(gè)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)。在GPRS骨干網(wǎng)內(nèi)部，各GSN實(shí)體之間通過(guò)Gn接口相連，它們之間的信令和數(shù)據(jù)傳輸都是在同一傳輸平臺(tái)中進(jìn)行的，利用的傳輸平臺(tái)可以在ATM、以太網(wǎng)、DDN、ISDN、幀中繼等現(xiàn)有傳輸網(wǎng)中選擇。3．GSM實(shí)體更新 為了支持GPRS業(yè)務(wù)，GSM原有的部分系統(tǒng)需要進(jìn)行升級(jí)，它們包括： 基站子系統(tǒng)中必須增加兩個(gè)單元：信道編碼解碼單元（Channel Code Unit, CCU）和分組控制單元（Packet Control Unit, PCU）。其中，CCU處理新的編碼方案以及任何壓縮編碼技術(shù)；PCU負(fù)責(zé)提供與GPRS網(wǎng)的接口并管理時(shí)隙分配。CCU位于基站收發(fā)信臺(tái)中，而PCU可以位于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)子系統(tǒng)或基站控制器中，但PCU總是BSS的一部分。 移動(dòng)臺(tái)MS必須進(jìn)行升級(jí)以支持GPRS。移動(dòng)臺(tái)MS必須能以三個(gè)運(yùn)行模式中的一個(gè)進(jìn)行操作，其操作模式的選定由MS所申請(qǐng)的服務(wù)所決定：即僅有GPRS服務(wù)，同時(shí)具有GPRS和其它GSM服務(wù)，或依據(jù)MS的實(shí)際性能同時(shí)運(yùn)行GPRS和其他GSM服務(wù)。A類(ClassA)操作模式：MS申請(qǐng)有GPRS和其他GSM服務(wù)，而且MS能同時(shí)運(yùn)行GPRS和其它GSM服務(wù)。B類(ClassB)操作模式：一個(gè)MS可同時(shí)監(jiān)測(cè)GPRS和其他GSM業(yè)務(wù)的控制信道，但同一時(shí)刻只能運(yùn)行一種業(yè)務(wù)。C類(ClassC)操作模式：MS只能使用GPRS服務(wù)。 GPRS邏輯體系結(jié)構(gòu)從邏輯上來(lái)講，GPRS是在原來(lái)的GSM系統(tǒng)中增加了SGSN和GGSN兩個(gè)節(jié)點(diǎn)后形成的，如圖23所示。由于GSM通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和運(yùn)營(yíng)環(huán)境的不同，GSM系統(tǒng)的設(shè)備可能會(huì)來(lái)自很多不同的設(shè)備生產(chǎn)廠商，為了保證各個(gè)廠家生產(chǎn)的設(shè)備可以通用，GSM/GPRS系統(tǒng)中規(guī)定了多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，如下所述：A: 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS,圖中以MSC/VLR表示）與BSS之間的通信接口，此接口傳送的信息包括對(duì)移動(dòng)臺(tái)及基站管理、移動(dòng)性及呼叫接續(xù)管理等。C: 定義為MSC與HLR之間的接口，用于傳遞路由選擇和管理信息。D: VLR與HLR之間的接口，用于交換移動(dòng)臺(tái)位置和用戶管理信息，保證移動(dòng)臺(tái)在整個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)能建立和接受呼叫。E: 相鄰區(qū)域的不同移動(dòng)交換中心之間的接口。用于移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)MSC控制區(qū)到另一個(gè)MSC控制區(qū)時(shí)交換有關(guān)信息，完成越區(qū)切換。R: 非ISDN終端與GPRS終端間的參考點(diǎn)。Gb: SGSN與BSS之間的接口，用于幀中繼。Gc: GGSN與HLR之間的接口，讀取位置寄存器內(nèi)容。Gd: SMS與SGSN之間的接口，支持通過(guò)GPRS傳送SMS消息。Gi: GPRS的分組數(shù)據(jù)與外部分組數(shù)據(jù)交換接口。Gn:同一個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)GSN之間的接口，用于隧道協(xié)議（GTP）。Gp:不同GSM網(wǎng)絡(luò)間GSN間的接口。Gr: SNSG與HLR之間的接口，用于移動(dòng)應(yīng)用部分的擴(kuò)展。Gs: SGSN與MSC/VLR之間的接口，用于支持同步的GPRS和GSM操作。Gf: SGSN與EIR之間的接口，用于交換相關(guān)的管理信息。Um:MS與GPRS移動(dòng)基站間的無(wú)線通信接口，此接口傳遞的信息包括無(wú)線資源管理、移動(dòng)性管理和接續(xù)管理等。除上圖標(biāo)識(shí)的接口外，還有一些內(nèi)部接口沒(méi)有在上圖中標(biāo)出，包括：Abis：BSC與BTS之間的接口，用于BTS與BSC之間的遠(yuǎn)端互連方式。此接口支持所有向用戶提供的服務(wù)，并支持對(duì)BTS無(wú)線設(shè)備的控制和無(wú)線頻率的分配。B：MSC與VLR之間的內(nèi)部接口，用于MSC向VLR詢問(wèn)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)MS當(dāng)前位置信息或通知VLR有關(guān)MS的位置更新信息等。F：MSC與移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）之間的接口，用于交換相關(guān)的管理信息。G：兩個(gè)VLR之間的接口。當(dāng)采用臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI）時(shí)，此接口用于向分配TMSI的VLR詢問(wèn)此移動(dòng)用戶的國(guó)際移動(dòng)識(shí)別碼（IMSI）的信息。另外，GSM系統(tǒng)電路交換部分與公用電信網(wǎng)之間的接口采用7號(hào)信令系統(tǒng)，有關(guān)7號(hào)信令的詳細(xì)信息，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[12]。 GPRS協(xié)議結(jié)構(gòu)在GPRS網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分為用戶數(shù)據(jù)和控制信令，前者用來(lái)傳輸用戶數(shù)據(jù)，后者用來(lái)控制和支持用戶數(shù)據(jù)的傳輸。相應(yīng)的，在GPRS網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)上也有用戶和控制兩個(gè)平面的協(xié)議棧。在GPRS骨干網(wǎng)中的GSN節(jié)點(diǎn)之間，使用GPRS隧道協(xié)議（GTP）傳送數(shù)據(jù)分組。用戶平面的GTP稱為GTPu,信令平面的GTP稱為GTPc,兩者分別用來(lái)傳輸用戶數(shù)據(jù)和控制信息。GTP提供報(bào)頭，此報(bào)頭加上UDP/TCP和IP報(bào)頭一起來(lái)確定目標(biāo)GSN，并且在目標(biāo)處處理分組。所以，隧道協(xié)議的數(shù)據(jù)是在TCP或UDP的控制下以IP包的形式發(fā)送的。由此可見(jiàn)，GPRS骨干網(wǎng)的傳輸面是一個(gè)三層協(xié)議棧（GTP/TCP/IP）,外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（Packet Data NetWok, PDN）的IP/TCPIP的模式在GPRS IP骨干網(wǎng)中傳送。在信令平面中，GTPc是隧道控制和管理協(xié)議，它用于創(chuàng)建、修改和刪除GSN之間的隧道，這些信令程序稱為分組數(shù)據(jù)協(xié)議（Packet Data Protocol, PDP）上下文請(qǐng)求、PDP上下文更新和PDP上下文刪除。這些程序作為SGSN和MS之間的會(huì)話建立或移動(dòng)性管理的一部分來(lái)調(diào)用。在用戶平面，GTPu為用戶平面隧道提供GTP頭和按順序傳送和數(shù)據(jù)流的復(fù)用等特性。GTP頭由20個(gè)字節(jié)組成，包括了GTP版本、消息類型、序列號(hào)、隧道標(biāo)識(shí)號(hào)等[3]。1．用戶平面GGSN和SGSN之間傳送的數(shù)據(jù)分組核心是GTP數(shù)據(jù)，可能采用UDP或TCP傳輸。在GPRS骨干網(wǎng)中GTP數(shù)據(jù)在GSN節(jié)點(diǎn)間傳輸。而MS的分組數(shù)據(jù)通過(guò)SGDCP(子網(wǎng)絡(luò)決定的數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議)與SGSN交互。為了保證GPRS網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的透明性，SGSN在網(wǎng)絡(luò)層和邏輯鏈路層(LLC)之間提供了SNDCP層，SNDCP提供了對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的透明性以支持各種各樣的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。SNDCP使用LLC層提供的業(yè)務(wù)，把要發(fā)送的來(lái)自不同源的數(shù)據(jù)進(jìn)行合路、壓縮和分段，然后將數(shù)據(jù)交給LLC層進(jìn)行處理。LLC提供可靠的SGSN到MS的加密邏輯鏈路，通過(guò)BSS GPRS協(xié)議（BSSGP）在SGSN和BSS之間使用基于幀中繼的稱為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)（NS）的連接來(lái)傳送BSSGP PDU。BSS與MS間的空中接口使用無(wú)線鏈路控制（RLC）來(lái)提供分段以及將無(wú)線塊重新組合成LLC幀，而位于LLC下的媒體接入控制層（MAC）則提供向物理信道的映射。用戶平面協(xié)議棧如圖24所示。2．信令平面信令平面由用于控制和支持用戶平面功能的協(xié)議組成，如圖25所示。GGSN和SGSN使用GTPc傳送用于GTP管理的控制信息，這些信息由UDP控制傳送。SGSN使用會(huì)話管理協(xié)議來(lái)建立和管理與MS的分組數(shù)據(jù)會(huì)話，而GPRS移動(dòng)管理協(xié)議（GPRS Mobility Management, GMM）用來(lái)管理MS的移動(dòng)性，它為MS在訪問(wèn)的GPRS網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行注冊(cè)和認(rèn)證定義了相應(yīng)的過(guò)程。LLC為信令平面在無(wú)線接口上提供可靠的加密邏輯鏈路。SGSN和BSS使用BSSGP來(lái)管理它們之間的信令連接。在空中接口上使用RLC來(lái)提供GSM的與無(wú)線有關(guān)的可靠鏈路。MAC層控制無(wú)線信道的接入信令（請(qǐng)求和準(zhǔn)許）過(guò)程，并且提供向物理信道的映射。 GPRS信道GSM系統(tǒng)采用FDMA和TDMA混合技術(shù),即將25MHZ的頻段用FDMA技術(shù)分成間隔200KHZ的125個(gè)載頻,其中,第一個(gè)載頻作為干擾保護(hù)帶,因此系統(tǒng)總共可用的載頻為124個(gè)。然后，采用TDMA技術(shù)將每一載頻按時(shí)間進(jìn)行分割，以進(jìn)行時(shí)分復(fù)用。GSM中將信道分為8個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙為577us,。在GSM/GPRS系統(tǒng)中，物理信道是指一個(gè)載波中若干個(gè)重復(fù)的時(shí)隙構(gòu)成的信道，而邏輯信道只是表示特定的信息流，它在物理信道上實(shí)現(xiàn)。GSM中的信道根據(jù)用途分為兩種，即用于傳送語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信息的業(yè)務(wù)信道和用于傳送網(wǎng)絡(luò)管理信息的控制信道。在引入GPRS業(yè)務(wù)后，GSM中增加了用于傳送GPRS分組的分組業(yè)務(wù)信道（Packet Data Channel, PDCH），下面介紹PDCH中信道的分類和各信道的具體用途。1）分組廣播控制信道（Packet Broadcast Control Channel, PBCCH）用于向小區(qū)中移動(dòng)臺(tái)播送系統(tǒng)信息，下行鏈路。2）分組公共控制信道（Packet Common Control Channel, PCCCH） PCCCH是一種公共控制信道，包括以下用于分組數(shù)據(jù)的公共控制信道： 分組隨機(jī)接入信道（PRACH）：上行鏈路，用來(lái)進(jìn)行隨機(jī)接入。移動(dòng)臺(tái)利用它發(fā)起上行鏈路傳輸，發(fā)送數(shù)據(jù)或信令信息。移動(dòng)臺(tái)為了傳送起始的分組信道請(qǐng)求信號(hào)也可以使用PRACH。PRACH上可以使用8信息比特和11信息比特接入突發(fā)序列，后者增加了優(yōu)先級(jí)信息。 分組尋呼信道（PPCH）：下行鏈路，用于為移動(dòng)終端通信尋呼移動(dòng)臺(tái)。PPCH可為尋呼移動(dòng)臺(tái)共享分組數(shù)據(jù)和電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 分組接入允許信道（PAGCH）：下行鏈路，用于在呼叫建立中向移動(dòng)臺(tái)分配無(wú)線資源。 分組通知信道（PNCH）：下行鏈路，用于在發(fā)送數(shù)據(jù)之前將多點(diǎn)傳送發(fā)送給一組移動(dòng)臺(tái)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通知。3）分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（Packet Data Traffic Channel, PDTCH）用于傳送用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的上、下行鏈路。PDTCH臨時(shí)專門分配給一個(gè)用戶或者一組用戶（對(duì)多點(diǎn)傳輸）使用。上行鏈路的PDTCH和下行鏈路的PDTCH都是單向的，分別用于支持非對(duì)稱用戶業(yè)務(wù)流。4）分組專用控制信道（Packet Data Control Channel,PDCCH） 分組隨路控制信道（PACCH）：用于向移動(dòng)臺(tái)來(lái)回傳送信令信息的上下行鏈路。PACCH與PDTCH共享分配給移動(dòng)臺(tái)的資源。 分組定時(shí)提前量控制信道/上行鏈路（PTCCH/U）：用于發(fā)送一個(gè)移動(dòng)臺(tái)對(duì)時(shí)間提前量的估計(jì)信息。 分組定時(shí)提前量控制信道/下行鏈路（PTCCH/D）：用于發(fā)送定時(shí)提前量信息給幾個(gè)移動(dòng)臺(tái)。一個(gè)PTCCH/D與幾個(gè)PTCCH/U搭配.GPRS數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)（三）GPRS原理2電子技術(shù) 20080126 10:40:21 閱讀535 評(píng)論0 字號(hào)：大中小訂閱 GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入及分組傳送過(guò)程 連接階段MS在能夠向相應(yīng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)之前，它必須首先在物理層上與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立連接，其次必須與某個(gè)SGSN建立連接，以使GPRS網(wǎng)絡(luò)能夠管理MS，再次通過(guò)SGSN在GGSN中注冊(cè)，以獲得MS的PDP