第8章 GPRS網(wǎng)絡(luò)中主要工作過程

第8章GPRS網(wǎng)絡(luò)中主要工作過程

為了保證GPRS網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，需要在各網(wǎng)元間交換信令信息。

本章主要介紹和移動(dòng)性管理、會話管理相關(guān)的基本概念和主要工作過程，具體內(nèi)容如下：

MM上下文、PDP上下文的概念； 位置區(qū)和路由區(qū)的關(guān)系；

GPRS移動(dòng)臺的移動(dòng)管理狀態(tài)及狀態(tài)間轉(zhuǎn)換；

GPRS系統(tǒng)中的小區(qū)選擇與重選；

GPRS附著/去附著及實(shí)現(xiàn)過程；

GPRS路由區(qū)更新過程；

PDP狀態(tài)和PDP地址；

PDP上下文激活/去激活及實(shí)現(xiàn)過程；

PDP上下文修改及實(shí)現(xiàn)過程。概述8.1GPRS移動(dòng)臺移動(dòng)管理狀態(tài)8.2GPRS系統(tǒng)中的小區(qū)選擇與重選8.3GPRS附著/去附著8.4GPRS路由區(qū)更新8.5PDP上下文管理8.68.1概述

GPRS移動(dòng)臺的移動(dòng)性管理主要包括GPRS附著/去附著、小區(qū)/路由區(qū)更新、路由區(qū)/位置區(qū)更新等過程。

通過附著/去附著過程，MS能夠建立起與GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接，而當(dāng)MS在GPRS網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)時(shí)，則通過小區(qū)/路由區(qū)更新過程保證自身的位置為網(wǎng)絡(luò)所了解，所以每種移動(dòng)性管理過程都不是孤立的。

GPRS會話管理包括PDP上下文激活/去激活、PDP上下文修改等過程，保證GPRS移動(dòng)臺準(zhǔn)確地連接到外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

1．MM上下文

2．PDP上下文

3．RA區(qū)

圖8-1

LA和RA的示意圖

圖8-2

RAI的結(jié)構(gòu)8.2

GPRS移動(dòng)臺移動(dòng)管理狀態(tài)

GPRS移動(dòng)用戶的移動(dòng)管理（MM）狀態(tài)在GPRS協(xié)議中的GMM層定義。

GPRS移動(dòng)臺的GMM特性由空閑狀態(tài)（IDEL）、待命狀態(tài)（STANDBY）和就緒狀態(tài)（READY）體現(xiàn)，不同的狀態(tài)具有不同的功能和信息。每個(gè)MS的MM狀態(tài)由MS和SGSN管理，在MS和SGSN中狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換稍有不同。

8.2.1

GPRS移動(dòng)管理狀態(tài)

1．IDLE狀態(tài) 在IDLE狀態(tài)下，表明移動(dòng)臺已經(jīng)開機(jī)，但移動(dòng)臺沒有附著在GPRS網(wǎng)絡(luò)上，MS和SGSN上下文信息中沒有移動(dòng)臺位置和路由信息，移動(dòng)臺無法識別GPRS網(wǎng)絡(luò)，不能夠執(zhí)行與用戶相關(guān)的移動(dòng)管理過程。

如果移動(dòng)臺進(jìn)入GPRS盲區(qū)時(shí)，也將進(jìn)入IDLE狀態(tài)。

2．STANDBY狀態(tài) 在STANDBY狀態(tài)下，移動(dòng)臺附著在GPRS網(wǎng)絡(luò)上，并且和SGSN建立了MM連接，MS和SGSN中保存有與移動(dòng)臺IMSI相關(guān)的MM上下文信息。SGSN對MS的移動(dòng)性管理停留在路由區(qū)（RA）層次上。

3．READY狀態(tài) 在READY狀態(tài)下，移動(dòng)臺和GPRS網(wǎng)絡(luò)的分組傳輸正在進(jìn)行之中或剛剛結(jié)束，此時(shí)SGSN具有在小區(qū)層次上對移動(dòng)臺進(jìn)行移動(dòng)管理的能力。

SGSNMM上下文信息中的位置信息為小區(qū)，因此它了解移動(dòng)用戶所在的小區(qū)信息。MS可以自主發(fā)起小區(qū)選擇和重選過程，也可以由網(wǎng)絡(luò)控制發(fā)起這個(gè)過程。

小區(qū)號以及RAC和LAC信息將包含在MS所發(fā)送的數(shù)據(jù)包中的BSSGP包頭中。每次改變服務(wù)小區(qū)時(shí)，只需由SGSN發(fā)送小區(qū)更新消息即可。

4．與GMM狀態(tài)相關(guān)的進(jìn)程

8.2.2

GPRS移動(dòng)管理狀態(tài)間轉(zhuǎn)換

圖8-3

GPRS中MM狀態(tài)間轉(zhuǎn)換

1．從IDLE狀態(tài)轉(zhuǎn)為READY狀態(tài)

2．從STANDBY狀態(tài)轉(zhuǎn)為IDLE狀態(tài)（1）明確去附著（2）位置取消

3．從STANDBY狀態(tài)轉(zhuǎn)為READY狀態(tài)

4．從READY狀態(tài)轉(zhuǎn)為STANDBY狀態(tài)

5．從READY狀態(tài)轉(zhuǎn)為IDLE狀態(tài)8.3

GPRS系統(tǒng)中的小區(qū)選擇與重選

8.3.1

GPRS系統(tǒng)中的小區(qū)選擇

1．小區(qū)選擇 當(dāng)移動(dòng)臺開機(jī)或從盲區(qū)進(jìn)入覆蓋區(qū)時(shí)，移動(dòng)臺將搜索PLMN允許的所有頻點(diǎn)，并選擇合適的小區(qū)駐留，這個(gè)過程稱為小區(qū)選擇。

GPRS和GSM的小區(qū)選擇分別進(jìn)行，GPRS小區(qū)選擇算法和GSM是一樣的，但是參數(shù)是GPRS系統(tǒng)專用的參數(shù)。

2．GPRS小區(qū)選擇算法

GPRS小區(qū)選擇算法采用與GSM網(wǎng)絡(luò)相同的C1算法，即路徑損耗準(zhǔn)則。

8.3.2

GPRS系統(tǒng)中的小區(qū)重選

1．小區(qū)重選 與GSM網(wǎng)絡(luò)不同，GPRS系統(tǒng)中不考慮切換的問題，對于MS的移動(dòng)管理采用小區(qū)重選程序。

小區(qū)重選可以由移動(dòng)臺自主進(jìn)行，也可以由網(wǎng)絡(luò)控制來進(jìn)行。MS通過監(jiān)測服務(wù)小區(qū)和相鄰小區(qū)的無線環(huán)境自主進(jìn)行小區(qū)重選工作，而不必考慮網(wǎng)絡(luò)擁塞、GPRS可用性、MS的支持能力和當(dāng)前服務(wù)質(zhì)量等因素。

通過網(wǎng)絡(luò)對小區(qū)重選過程進(jìn)行干預(yù)，將使MS的移動(dòng)管理過程更加靈活高效。

小區(qū)重選模式由參數(shù)NETWORK_CONTROL_ORDER決定，該參數(shù)通過BCCH或PBCCH廣播，有3種取值，分別對應(yīng)NC0、NC1和NC2，相應(yīng)的小區(qū)重選模式有以下三種。

（1）NC0（2）NC1（3）NC2

2．GPRS小區(qū)重選算法 小區(qū)重選算法一種是GSM系統(tǒng)已有的（C1，C2）準(zhǔn)則，另一種為GPRS系統(tǒng)引入的小區(qū)重選算法（C1，C31，C32），所有這些算法都基于服務(wù)區(qū)和鄰區(qū)的信號強(qiáng)度。

（1）C31算法（2）C32算法（3）小區(qū)重選原則

3．小區(qū)重選過程（1）自動(dòng)小區(qū)重選（2）網(wǎng)絡(luò)控制的小區(qū)重選

8.4

GPRS附著/去附著

8.4.1

GPRS附著過程 移動(dòng)臺進(jìn)行GPRS附著后才能夠獲得GPRS業(yè)務(wù)的使用權(quán)。

也就是說，移動(dòng)臺如果通過GPRS網(wǎng)絡(luò)接入因特網(wǎng)或查看電子郵件，首先必須使移動(dòng)臺附著GPRS網(wǎng)絡(luò)，準(zhǔn)確地說即與SGSN網(wǎng)元相連接。

在附著過程中，MS將提供身份標(biāo)識（P-TMSI或者IMSI）、所在區(qū)域的路由區(qū)標(biāo)識（RAI）以及附著類型。

GPRS附著完成后，MS進(jìn)入READY狀態(tài)，并在MS和SGSN中建立起MM上下文，之后MS才可以發(fā)起PDP上下文激活過程。附著類型包括GPRS附著和GPRS/IMSI聯(lián)合附著兩種。

1．GPRS附著過程

圖8-4

GPRS附著過程

2.IMSI/GPRS聯(lián)合附著過程

圖8-5

MSI/GPRS聯(lián)合附著過程

8.4.2

GPRS去附著過程 當(dāng)移動(dòng)臺不再需要GPRS業(yè)務(wù)時(shí)，需要GPRS去附著過程，GPRS去附著過程可以由移動(dòng)臺或者網(wǎng)絡(luò)發(fā)起，網(wǎng)絡(luò)側(cè)去附著過程又可分為SGSN發(fā)起和HLR發(fā)起兩種類型。

如果執(zhí)行了GPRS去附著過程，可以刪除PDP上下文。

GPRS網(wǎng)絡(luò)中去附著類型包括IMSI去附著、GPRS去附著和聯(lián)合GPRS/IMSI去附著（僅由MS發(fā)起）等3類。

GPRS附著的MS可以通過發(fā)送去附著信息到SGSN請求IMSI去附著或者IMSI/GPRS聯(lián)合去附著。而未附著GPRS的用戶則通過A接口發(fā)起IMSI去激活過程。

1．MS發(fā)起的去附著過程

圖8-6

MS發(fā)起的去附著過程

2．網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的去附著過程（1）SGSN發(fā)起的去附著過程

圖8-7

SGSN發(fā)起的去附著過程

（2）HLR發(fā)起的去附著過程

圖8-8

HLR發(fā)起的去附著過程

8.5

GPRS路由區(qū)更新 當(dāng)GPRS移動(dòng)臺長期駐留在某個(gè)路由區(qū)或者檢測到新的路由區(qū)時(shí)，移動(dòng)臺將發(fā)起路由區(qū)（RA）更新過程。

路由區(qū)更新過程包括周期性路由區(qū)更新過程、同一SGSN內(nèi)部的路由區(qū)更新過程、不同SGSN之間的路由區(qū)更新過程和RA/LA聯(lián)合更新過程等。

1．同一SGSN內(nèi)的路由區(qū)更新

圖8-9同一SGSN內(nèi)的路由區(qū)更新過程

2．不同SGSN間的路由區(qū)更新

圖8-10不同SGSN間路由區(qū)更新過程8.6

PDP上下文管理

8.6.1

GPRS系統(tǒng)中的會話管理

GPRS系統(tǒng)中的會話管理層負(fù)責(zé)MS和SGSN間的PDP上下文管理，前提是針對移動(dòng)臺的GMM上下文已建立，否則GMM層必須先建立GMM上下文。

所有的會話管理層處理的PDP上下文過程需要無線接口已建立了TBF連接。移動(dòng)臺只有在待命狀態(tài)或就緒狀態(tài)下才能使用PDP上下文的功能。

會話管理程序是指GPRS移動(dòng)臺連接到外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的處理程序。會話管理程序主要包括PDP上下文的激活、去激活和修改，還包括匿名接入時(shí)PDP上下文的去激活。

匿名接入是指移動(dòng)用戶可以不經(jīng)鑒權(quán)加密程序與特定的主機(jī)交換分組數(shù)據(jù)，主機(jī)可以通過支持的互聯(lián)互通協(xié)議來尋址，匿名接入發(fā)生的資費(fèi)應(yīng)由被叫支付。

1．PDP狀態(tài)

圖8-11

PDP狀態(tài)

2．PDP地址

PDP地址通常即指IP地址，主要有兩種類型，一種為靜態(tài)地址，另一種為動(dòng)態(tài)地址。

MS與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)互通時(shí)需經(jīng)過GGSN，GPRS網(wǎng)內(nèi)MS與MS通信也要經(jīng)過GGSN，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)利用GGSN來分配PDP地址。

8.6.2

PDP上下文激活/去激活

1．PDP上下文激活（1）由MS發(fā)起的上下文激活

圖8-12

MS發(fā)起的上下文激活

（2）由網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的上下文激活

圖8-13網(wǎng)絡(luò)激活PDP上下文過程

2．PDP上下文去激活

PDP上下文的去激活是指刪除移動(dòng)臺和網(wǎng)絡(luò)間已經(jīng)存在的PDP上下文，結(jié)束一個(gè)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，釋放移動(dòng)臺和網(wǎng)絡(luò)間的邏輯鏈路。

PDP上下文的去激活過程可以由MS、SGSN或GGSN發(fā)起，分別如圖8-14、圖8-15、圖8-16所示。（1）由MS發(fā)起的上下文去激活

圖8-14

MS發(fā)起的PDP上下文去激活

（2）由網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的上下文去激活 ①SGSN發(fā)起的去激活

圖8-15

SGSN發(fā)起的PDP上下文去激活

②GGSN發(fā)起的去激活

圖8-16

GGSN發(fā)起的PDP上下文去激活

8.6.3

PDP上下文修改 在PDP上下文激活過程中，PDP上下文修改過程可以用來修正協(xié)商的QoS等級，改變無線優(yōu)先權(quán)，也可以由GGSN用來修改MS的PDP地址。

PDP上下文修改過程可以由MS、SGSN和GGSN發(fā)起，分別如圖8-17、圖8-18、圖8-19所示。

1．SGSN發(fā)起的上下文修改

圖8-17

SGSN發(fā)起的PDP上下文修改

2．MS發(fā)起的上下文修改

圖8-18

MS發(fā)起的PDP上下文修改

3．GGSN發(fā)起的上下文修改

圖8-19

GGSN發(fā)起的PDP上下文修改

小結(jié)（1）GPRS的移動(dòng)性管理主要包括GPRS附著/去附著、小區(qū)/路由區(qū)更新、路由區(qū)/位置區(qū)更新等過程。

通過附著/去附著過程，MS能夠建立起與GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接，而當(dāng)MS在GPRS系統(tǒng)中移動(dòng)時(shí)，則通過小區(qū)/路由區(qū)更新過程保證自身的位置為網(wǎng)絡(luò)所了解；GPRS會話管理包括PDP上下文激活/去激活、PDP上下文修改等過程。

保證GPRS移動(dòng)臺連接到外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。GPRS主要工作過程中用到的基本概念有MM上下文、PDP上下文和RA區(qū)等。

（2）GPRS移動(dòng)臺的GMM特性由空閑狀態(tài)（IDEL）、待命狀態(tài)（SANDBY）和就緒狀態(tài)（READY）體現(xiàn)，不同的狀態(tài)具有不同的功能和信息，每個(gè)MS的MM狀態(tài)由MS和SGSN管理，在MS和SGSN中狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換稍有不同。

（3）當(dāng)移動(dòng)臺開機(jī)或從盲區(qū)進(jìn)入覆蓋區(qū)時(shí)，移動(dòng)臺將搜索PLMN允許的所有頻點(diǎn)，并選擇合適的小區(qū)駐留，這個(gè)過程稱為小區(qū)選擇。

GPRS和GSM的小區(qū)選擇分別進(jìn)行，GPRS小區(qū)選擇算法和GSM是一樣的，但是參數(shù)是GPRS系統(tǒng)專用的參數(shù)。如果移動(dòng)臺的服務(wù)小區(qū)不存在PBCCH信道，移動(dòng)臺將監(jiān)聽BCCH信道的信息，與GSM網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)選擇算法完全相同。

（4）與GSM網(wǎng)絡(luò)不同，GPRS系統(tǒng)中不考慮切換問題，對于MS的移動(dòng)管理采用小區(qū)重選程序。小區(qū)重選可以由移動(dòng)臺自主進(jìn)行，也可以由網(wǎng)絡(luò)控制來進(jìn)行。

MS通過監(jiān)測服務(wù)小區(qū)和相鄰小區(qū)的無線環(huán)境自主進(jìn)行小區(qū)重選工作，而不必考慮網(wǎng)絡(luò)擁塞、GPRS可用性、MS的支持能力和當(dāng)前服務(wù)質(zhì)量等因素。

小區(qū)重選模式參數(shù)通過BCCH或PBCCH廣播，有3種取值，相應(yīng)的小區(qū)重選模式有三種。GPRS系統(tǒng)引入的小區(qū)重選算法（C1，C31，C32）都基于服務(wù)區(qū)和鄰區(qū)的信號強(qiáng)度。

（5）移動(dòng)臺進(jìn)行GPRS附著后才能夠獲得GPRS業(yè)務(wù)的使用權(quán)。在附著過程中，MS將提供身份標(biāo)識（P-TMSI或者IMSI）、所在區(qū)域的路由區(qū)標(biāo)識（RAI）以及附著類型。

GPRS附著完成后，MS進(jìn)入READY狀態(tài)，并在MS和SGSN中建立起MM上下文，之后MS才可以發(fā)起PDP上下文激活過程。附著類型包括GPRS附著和GPRS/IMSI聯(lián)合附著兩種。

（6）當(dāng)移動(dòng)臺不再需要GPRS業(yè)務(wù)時(shí)，需要GPRS去附著過程，GPRS去附著過程可以由移動(dòng)臺或者網(wǎng)絡(luò)發(fā)起，網(wǎng)絡(luò)側(cè)去附著過程又可分為SGSN發(fā)起和HLR發(fā)起兩種類型。

如果執(zhí)行了GPRS去附著過程，可以刪除PDP上下文。GPRS網(wǎng)絡(luò)中去附著類型包括IMSI去附著、GPRS去附著和聯(lián)合GPRS/IMSI去附著（僅由MS發(fā)起）等3類。

（7）當(dāng)GPRS移動(dòng)臺長期駐留在某個(gè)路由區(qū)或者檢測到新的路由區(qū)時(shí)，移動(dòng)臺將發(fā)起路由區(qū)（RA）更新過程。

路由區(qū)更新過程包括周期性路由區(qū)更新過程、同一SGSN內(nèi)部的路由區(qū)更新過程、不同SGSN之間的路由區(qū)更新過程和RA/LA聯(lián)合更新過程等。

（8）GPRS系統(tǒng)中的會話管理層負(fù)責(zé)MS和SGSN間的PDP上下文管理，前提是針對移動(dòng)臺的GMM上下文已建立，否則GMM層必須先建立GMM上下文。

所有的會話管理層處理的PDP上下文過程需要無線接口已建立了TBF連接。移動(dòng)臺只有在待命或就緒狀態(tài)下才能使用PDP上下文的功能。會話管理程序主要包括