第5章通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS.ppt

1、2020/7/31，1，移動通信技術(shù)，第5章通用組無線服務(wù)GPRS，2020/7/31，2，5.1 GPRS概述5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)，第5章通用組無線服務(wù)GPRS，2020/5.1.1 GPRS生成背景1 IP移動數(shù)據(jù)服務(wù)的開發(fā)是各運營商的戰(zhàn)略發(fā)展方向GSM向第三代移動通信系統(tǒng)的發(fā)展3G的主要特征：具有寬帶數(shù)據(jù)通信和多媒體通信功能，提供快速分組交換功能。2020/7/31，4，到GSM網(wǎng)絡(luò)WCDMA的無縫切換問題，電路交換方法不能滿足大容量數(shù)據(jù)的傳輸要求，需要中等技術(shù)。GPRS程序可充分利用現(xiàn)有GSM資源，并無縫過渡到3G。5.1 GPRS概述，2020/7/31，5，5.1.2數(shù)據(jù)更換技術(shù)交

2、換方式的特性：面向連接(包括呼叫設(shè)置過程)和無連接。1電路交換電路交換方式又分為空分更換方式和分時更換方式。電路交換是指在兩個電腦或終端徐璐通信之前預(yù)先建立物理鏈路，在通信過程中從頭到尾使用牙齒鏈路傳輸數(shù)據(jù)信息，并防止其他電腦或終端同時共享鏈路。通信結(jié)束后刪除牙齒物理鏈路?？梢婋娐方粨Q屬于字典分配的電路資源。其原理如圖所示。(1)電路交換過程電路構(gòu)建階段資料傳輸階段電路消除階段圖說明了電路交換利用數(shù)據(jù)通信過程。5.1 GPRS概述，2020/7/31，6，圖電路交換示意圖，圖電路交換進程圖表，2020/7/31，7，(2)電路交換機功能連接導(dǎo)向：呼叫設(shè)置、消息傳遞和斷開連接實時信息傳輸，減少傳

3、輸延遲(請參閱數(shù)字節(jié)目控制電話交換采用同步分時更換通信信道，獨占使用率低。使用串行傳輸方法可能會導(dǎo)致所有故障的中斷問題。信息“透明”傳輸(存儲渡邊杏箱、分析渡邊杏箱、處理渡邊杏箱)、信息傳輸沒有控制機制、可靠性下降(透明傳輸)、嚴重的調(diào)用損失。網(wǎng)絡(luò)互連困難：速度、協(xié)議和代碼不同的終端互操作性困難。5.1 GPRS概述，2020/7/31，8，2分組交換分組交換原理分組交換基本原則是存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。把報紙分成較短、固定格式的“分組”(或包)進行交換和傳送。換句話說，節(jié)點交換機使用“分組”單元的存儲轉(zhuǎn)發(fā)機制在終端之間進行信息交換。如圖所示。分組的分組由組標題和用戶數(shù)據(jù)部分組成，如圖所示。組標頭包含發(fā)

4、送和接收地址以及一些控制信息，長度為310字節(jié)。用戶數(shù)據(jù)部分的長度通常為128字節(jié)，不超過最大值256字節(jié)。5.1 GPRS概述，2020/7/31，9，5.1 GPRS概述，圖分組開關(guān)操作原理圖，描述分組交換方法為STDM。2020/7/31，10，將數(shù)據(jù)信息分成多個數(shù)據(jù)段，添加組標頭以“存儲-傳遞”方式發(fā)送，到達接收端，然后將段組合還原為原始數(shù)據(jù)信息。圖組配置，5.1 GPRS概述，2020/7/31，11，5.1.3 GPRS概念通用包無線電服務(wù)(GPRS)是通用組無線業(yè)務(wù)的縮寫。GPRS。GPRS是從2G發(fā)展到3G的重要階段，可以由GSM支持。GPRS系統(tǒng)與傳統(tǒng)GSM語音系統(tǒng)最根本的區(qū)

5、別在于，GPRS是分組交換系統(tǒng)，而傳統(tǒng)GSM系統(tǒng)是電路交換系統(tǒng)。，5.1GPRS概述，2020/7/31，12，GPRS系統(tǒng)基于分組交換技術(shù)，對基于GSM的移動組數(shù)據(jù)服務(wù)GPRS手機的傳輸數(shù)據(jù)量計費，而不是發(fā)送時間。小區(qū)內(nèi)的多個用戶可以共享一個無線通道，同時進行通信。如果用戶需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)楊怡很多，而且通道還空閑，則可以同時使用同一托架的多個插槽通信，以滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的突然需求。在5.1GPRS概述、2020/7/31，13，1GPRS支持期間，高速資料傳輸最大速度理論最大值為21.48=171.2kbit/s。但是，需要同時提供給同一用戶的載波頻率的8個插槽，不能使用任何形式的糾錯措施，需要對

6、現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)進行重大更改。無GSM網(wǎng)絡(luò)更改，只能使用14.4kbit/s8=115.2kbit/s的最大理論速度5.1 GPRS的波特率為14.43.2kbit/s的GSM牙齒預(yù)留通道數(shù)GPRS的實際速度為14 . 43 . 2 kbit/s，上下不對稱，5 .17101780 MHz下游935960MHz 18051880 MHz通道間隔：200KHz頻率多路復(fù)用：43路載波通道數(shù)：8(插槽)每個通道的數(shù)據(jù)速率(對應(yīng)于4茄子編碼方案)CS-1: 9.05 KBIT/S CS電源控制點到點PTP業(yè)務(wù)可以不連接，也可以面向連接。有點多點PTM業(yè)務(wù)；根據(jù)語音服務(wù)和無線資源孔劉流量、時間或QoS靈

7、活計費。2020/7/31，16，5.2.1 GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GPRS網(wǎng)絡(luò)基于現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)。GPRS網(wǎng)絡(luò)參考模型如圖5.1所示。GPRS支持節(jié)點(GSN)是GPRS網(wǎng)絡(luò)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。GSN具有移動路由管理功能，可實現(xiàn)多種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和GPRS寄存器連接。GSN可以完成移動臺和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的資料傳輸和格式轉(zhuǎn)換。GSN可以是獨立設(shè)備(類似于路由器)，也可以與GSM中的MSC集成。GSN有兩種茄子類型：服務(wù)GSN(服務(wù)GSN，SGSN)和網(wǎng)關(guān)GSN(網(wǎng)關(guān)GSN，GGSN)。5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)，2020/7/31，17，5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)，圖5.1 GPRS網(wǎng)絡(luò)參考模型，2020/

8、7/31，18，需要在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)(例如網(wǎng)關(guān)GPRS)中添加一些節(jié)點GGSN)，以及服務(wù)GPRS支持節(jié)點GPRS附加主要設(shè)備PCU、SGSN、GGSN。1服務(wù)GPRS支持節(jié)點(SGSN)對移動終端執(zhí)行身份驗證和移動性管理。主要職責是記錄移動臺的當前位置信息，并完成移動臺(MS)和GGSN之間分組的資料傳輸和接收。集成開單網(wǎng)關(guān)、邊緣網(wǎng)關(guān)(徐璐負責其他GPRS網(wǎng)絡(luò)之間的互連)和防火墻功能。5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)，2020/7/31，19，2網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(GGSN) GPRS網(wǎng)絡(luò)和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接節(jié)點，主要是網(wǎng)關(guān)角色，一個路由器。ISDN、PSPDN、LAN等多種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接。3組控制單元(

9、PCU)是用于對數(shù)據(jù)分組的通道管理和通道訪問控制。4 GSM網(wǎng)絡(luò)端需要新節(jié)點、介面和一些設(shè)備軟件升級。BTS:當前使用的CS-1和CS-2僅需要軟件升級。BSC:需要添加新的數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)處理單元PCU模塊。5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)、2020/7/31，20、MSC/VLR MSC和SGsN的GS接口需要MSC軟件升級，否則無需對MSC進行改造。MSC可以與SGSN/GGSN一起安裝，并且可以逐步用GPRS核心網(wǎng)絡(luò)取代MSC功能。HLR:需要支持GPRS的軟件升級用戶數(shù)據(jù)和路由信息，以及與SGSN的Gr接口。OMC:需要為新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備添加網(wǎng)絡(luò)管理的功能計費系統(tǒng)：升級計費系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)流量計費終端：支持GP

10、RS的終端，而不是按時計費終端。5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)，2020/7/31，21，5.2.2 GPRS介面1 GPRS基本介面(1)Gi介面GGSN和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的介面。與常規(guī)路由器一樣，GGSN使用傳統(tǒng)傳輸方法接收雙層數(shù)據(jù)幀，然后執(zhí)行幀處理以獲取IP數(shù)據(jù)包。分析IP包的目標地址，并將本地分組數(shù)據(jù)協(xié)議內(nèi)容(PDP上下文)中顯示的手機地址之一發(fā)送到Gn接口的軟件模塊，以進一步處理。5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)，2020/7/31，22，(2)Gn介面GGSN和SGSN之間的接口最先處理數(shù)據(jù)包的GTP(GPRSTunnelingProtocol)協(xié)議，從GGSN到SN的優(yōu)點：便于移動手機對托管IP包透明

11、。Gi和Gn兩個網(wǎng)絡(luò)之間外網(wǎng)和電信企業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間沒有路由，只有包關(guān)系，安全得到保證。5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)，2020/7/31，23，5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)，GPRS介面圖表，2020/7/31，24，(3)Gb介面SGSN和BSS之間介面子網(wǎng)相關(guān)融合協(xié)議目的。提高GPRS的可擴展性，以后只需更改SNDCP即可適應(yīng)新的三層協(xié)議，如IPv6。SNDCP還負責數(shù)據(jù)壓縮和分段以節(jié)省航空介面帶寬，以適應(yīng)子LLC的MTU(MaximumTransmissionUnit，最大傳輸單元)。LogicalLinkControl(LLC)協(xié)議負責將數(shù)據(jù)從SGSN傳輸?shù)绞謾C。服務(wù)目標有三種茄子類型：SNDCP數(shù)據(jù)包(即

12、用戶數(shù)據(jù))、用戶信號和短消息。服務(wù)類型有兩種：面向連接和連接渡邊杏，用戶可以根據(jù)QoS要求進行選擇。5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)，2020/7/31，25，基站子系統(tǒng)GPRS協(xié)議(BSSGP)是服務(wù)GPRS支持節(jié)點(SGSN)和BSN的主要提供在BSS和SGSN之間傳輸用戶數(shù)據(jù)所需的無線相關(guān)數(shù)據(jù)、QoS和選擇信息。在BSS中，用作LLC幀和RLC/MAC塊之間的接口。SGSN在RLC/MAC派生的信息和LLC幀之間形成接口。(4)Um介面空中接口的射頻部分與GSM相同，但是邏輯信道中添加了分組數(shù)據(jù)信道，提供了支持多時隙傳輸方式(最多8個時隙)的多種編碼。5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)，2020/7/31，26，

13、5其他GS: SGSN和MSC/VLR之間的介面gr: SGSN和HLR之間的介面GD:通過GD接口連接徐璐其他GSM網(wǎng)絡(luò)(徐璐其他PLNM)，5.2 GPRUm接口的通信協(xié)議包括五層物理層：物理層、Mdium Access Control(MAC)層、邏輯鏈路控制(LLC)層和subnetwork dependata(sndc)GSM空中接口的載波帶寬為200kHz，一個載波頻率分為8個物理信道。如果所有8個物理通道都分配為傳輸GPRS數(shù)據(jù)，則遠視數(shù)據(jù)速率最高可達200kbit/s。考慮到前向錯誤朱正廷代碼的開銷，最終數(shù)據(jù)速率可能達到164kbit左右。，2020/7/31，28，5.2 G

14、PRS網(wǎng)絡(luò)，2020/7/31，29，無線鏈路控制(RLC)/介質(zhì)訪問控制(MAC)層無線鏈路控制(RLC)功能多個物理信道組成的移動臺(mobile link control，MAC)邏輯鏈路控制(LLC)層LLC是基于高速數(shù)據(jù)鏈路法規(guī)(HDLC)的無線鏈路協(xié)議，可提供高可靠性的加密邏輯鏈路。LLC層在上級SNDC層的SNDC數(shù)據(jù)單元中形成LLC地址，幀字段，從而生成整個LLC幀。LLC啟用多點尋址和數(shù)據(jù)幀重新傳輸控制。5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)，2020/7/31，30，子網(wǎng)相關(guān)融合協(xié)議(SNDC)將網(wǎng)絡(luò)級別屬性映射到基本網(wǎng)絡(luò)屬性。主要作用是確定傳輸數(shù)據(jù)的分組、打包、TCP/IP地址和加密方法。在SNDC層，移動臺(MS)和SGSN之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以一個或多個SNDC數(shù)據(jù)包為單位進行分段。SNDC數(shù)據(jù)包單元生成后放置在LLC幀中。5.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)，2020/7/31，31，2020/7，31，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議GPRS主干GPRS支持節(jié)點(GSN)的用戶數(shù)據(jù)和信函使用GPRS隧道協(xié)議(GTP)進行隧道處理。GTP是