GPRS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1、gprsgprs 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.1 gprs 網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)gprs 網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)有 gsm 網(wǎng)絡(luò)中增加 ggsn 和 sgsn 來實(shí)現(xiàn)的，使得用戶能夠在端到端分組方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。圖 2-1 gprs 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 中，筆記本電腦通過串行或無線方式連接到 gprs 蜂窩電話上;gprs 蜂窩電話與 gsm 基站通信，但與電路交換式數(shù)據(jù)呼叫不同，gprs 分組是從基站發(fā)送 到gprs 服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(sgsn)，而不是通過移動交換中心(msc)連接到語音網(wǎng)絡(luò)上。sgsn 與 gprs 網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)(ggsn)進(jìn)行通信; ggsn 對分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的

2、處理，再發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)，如因特網(wǎng)或 x.25 網(wǎng)絡(luò)。 來自因特網(wǎng)標(biāo)識有移動臺地址的 ip包，由 ggsn 接收，再轉(zhuǎn)發(fā)到 sgsn，繼而傳送到移動臺上。 sgsn 是 gsm 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，它與 msc 處于網(wǎng)絡(luò)體系的同一層。sgsn 通過幀中繼與 bts 相連，是 gsm 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與移動臺之間的接口。 sgsn 的主要作用是記錄移動臺的當(dāng)前位置信息，并且在移動臺和 ggsn 之間完成移動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。ggsn 通過基于 ip 協(xié)議的 gprs 骨干網(wǎng)連接到 sgsn， 是連接 gsm 網(wǎng)絡(luò)和外部分組交換網(wǎng)(如因特網(wǎng)和局域網(wǎng))的網(wǎng)關(guān)。ggsn 主要是起網(wǎng)關(guān)作用，也有將 ggsn

3、 稱為gprs 路由器。ggsn 可以把 gsm 網(wǎng)中 的 gprs 分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端的 tcp/ip 或 x.25 網(wǎng)絡(luò)。sgsn 和 ggsn 利用 gprs 隧道協(xié)議(gtp)對 ip 或 x.25 分組進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)二者之間的數(shù)據(jù)傳輸。圖 2,2 給出了 gprs 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的接入與參考點(diǎn)的簡圖。圖 2-2 gprs 總體結(jié)構(gòu)及接入接口和參考點(diǎn)ggsn 到外部分組網(wǎng)絡(luò)是通過 gi 參考點(diǎn)連通的，而其他 gprs 網(wǎng)絡(luò)是通過 gp 接口連通的。另外，從 ms 端到 gprs 網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)接入點(diǎn)，um 接口用于無線通信接入而 r 參考點(diǎn)用于信息的產(chǎn)生或

4、接收。移動終端 mt(例如手機(jī))通過 um 接口接入 gprsplmn，r 則是 mt 和 te(如筆記本電腦)之間的參考點(diǎn)。這里的 ms 由 te 和 mt 兩部分組成，它們通過 r 參考點(diǎn)組成一個(gè)整體，另外，ms 也可單獨(dú)由一個(gè)移動終端(mt)組成。對于一個(gè)支持 gprs 的公共陸地移動網(wǎng)絡(luò)(plmn)，當(dāng)它運(yùn)行 gprs 業(yè)務(wù)時(shí)可能涉及到任何其他網(wǎng)絡(luò)，這時(shí)就產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)互通的需求。gprs 網(wǎng)絡(luò)通過 gi 參考點(diǎn)和 gp接口實(shí)現(xiàn)同其他網(wǎng)絡(luò)的互通。對于具有 gprs 業(yè)務(wù)功能的移動終端，它本身具有 gsm 和 gprs 業(yè)務(wù)運(yùn)營商提供的地址，這樣，分組公共數(shù)據(jù)網(wǎng)的終端利用數(shù)據(jù)網(wǎng)識別碼即可向

5、gprs 終端 直接發(fā)送數(shù)據(jù)。另外 gprs 支持與基于 ip 的網(wǎng)絡(luò)互通，當(dāng)在 tcp 連接中使用數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，gprs 提供 tcp/ip 報(bào)頭的壓縮功能。 由于 gprs 是 gsm 系統(tǒng)中提供分組業(yè)務(wù)的一種方式，所以它能廣泛應(yīng)用于 ip 域。其移動終端通過 gsm 網(wǎng)絡(luò)提供的尋址方案和運(yùn)營商的具體網(wǎng)間互通協(xié)議實(shí)現(xiàn)全球網(wǎng)間通信。2.2 gprs 邏輯體系結(jié)構(gòu)從邏輯上來說，gprs 通過在 gsm 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中增添 sgsn 和 ggsn 兩個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。由于增加了這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，需要命名新的接口。圖 2-3 說明了 gprs邏輯體系結(jié)構(gòu)。表 2-1 給出了 gprs 體系結(jié)構(gòu)中的接口及

6、參考點(diǎn)。圖 2-3 gprs 邏輯體系結(jié)構(gòu)一覽表 29-5-5 gprs 體系結(jié)構(gòu)中的接口及參考點(diǎn)接口或參考點(diǎn) 說明非 isdn 終端與移動終端之間的參考點(diǎn) rsgsn 與 bss 之間的接口 gbggsn 與 hlr 之間的接口 gcsms-gmsc 之間的接口，sms-iwmsc 與 sgsn 之 gd 間的接口gprs 與外部分組數(shù)據(jù)之間的參考點(diǎn) gi同一 gsm 網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè) gsn 之間的接口 gn不同 gsm 網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè) gsn 之間的接口 gpsgsn 與 hlr 之間的接口 grsgsn 與 msc/vlr 之間的接口 gssgsn 與 eir 之間的接口 gfms 與 gprs

7、 固定網(wǎng)部分之間的無線接口 um除了這些接口和參考點(diǎn)之外，gprs 還新增加了分組控制單元(pcu, packetcontrol unit)和 gb接口單元(gbiu, gb interface unit)。其中 pcu 使 bss 提供數(shù)據(jù)功能、控制無線接口、使多個(gè)用戶使用相同的無線資源。gbiu 提供從 bss 到 sgsn 的標(biāo)準(zhǔn)接口。可以和 pcu 合并在同一個(gè)物理實(shí)體中。 由于 gprs在 gsm 網(wǎng)絡(luò)中引入了兩個(gè) gprs 支持節(jié)點(diǎn)和新的接口及單元， 會對 gsm 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)生以下的影響。hlr 現(xiàn)有軟件需更新，以支持 gc、gr 接口;msc 現(xiàn)有軟件需更新，以支持 gs 接口;

8、在 bsc 中引入 pcu，并且軟件需要升級;bts 配合 bcf 進(jìn)行相應(yīng)的軟件升級。2.3 gprs 網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)體gprs 網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)體包括 gprs 支持節(jié)點(diǎn)、gprs 骨干網(wǎng)、本地位置寄存器 hlr、短消息業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)移動交換中心(sms-gmsc)和短消息業(yè)務(wù)互通移動交換中心(sms-iwmsc)、移動臺、移動交換中心 (msc)/拜訪位置寄存器(vlr)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(pdn)等。1. gprs 支持節(jié)點(diǎn)(gsn)gprs 的支持節(jié)點(diǎn) gsn 是 gprs 網(wǎng)絡(luò)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，包含了支持 gprs 所需的功能。gsn 具有移動路由管理功能，可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)， 并可以連到

9、gprs 寄存器。gsn 可以完成移動臺和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉(zhuǎn)換。gsn 是一種類似于路由器的獨(dú)立設(shè)備，也與 gsm 中的 msc 集 成在一起。在一個(gè) gsm 網(wǎng)絡(luò)中允許存在多個(gè) gsn。gsn 有兩種類型:sgsn 和 ggsn。sgsn 是為移動終端(ms)提供業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)(即 gb 接口由 sgsn 支持)。在激活gprs 業(yè)務(wù)時(shí)，sgsn 建立起一個(gè)移動性管理環(huán)境，包含關(guān)于這個(gè)移動終端(ms)的移動性和安全性方面的信息。sgsn 的主要作用就是記錄移動臺的當(dāng)前位置信息，并且在移動臺和 sgsn 之間完成移動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。ggsn 通過配置一個(gè) pdp 地址被分組數(shù)

10、據(jù)網(wǎng)接入。它存儲屬于這個(gè) 節(jié)點(diǎn)的 gprs業(yè)務(wù)用戶的路由信息，并根據(jù)該信息將 pdu 利用隧道技術(shù)發(fā)送到 ms 的當(dāng)前的業(yè)務(wù)接入點(diǎn)，即 sgsn。ggsn 可以經(jīng) gc 接口從 hlr 查詢該 移動用戶當(dāng)前的地址信息。ggsn 主要是起網(wǎng)關(guān)作用，它可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，如 isdn 和 lan 等。另外，ggsn 也又被稱作 gprs 路由器。 ggsn 可以把 gsm 網(wǎng)中的 gprs 分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端的 tcp/ip 或 x.25 網(wǎng)絡(luò)。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

11、 ip 路由功能，并能與 ip 路由器相連。當(dāng) sgsn 與 ggsn位于不同的 plmn 時(shí)，通過 gp 接口互聯(lián)。sgsn 可以通過任意 gs 接口向 msc/vlr 發(fā)送定位信息，并可以經(jīng) gs 接口接收來自 msc/vlr 的尋呼請求。2. gprs 骨干網(wǎng)gprs 中有內(nèi)部 plmn 骨干網(wǎng)和外部 plmn 骨干網(wǎng)兩種。內(nèi)部門 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 2-4 所示。圖 2-4 內(nèi)部 plmn 骨干網(wǎng)和外部 plmn

12、骨干網(wǎng)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)是采用一定訪問控制機(jī)制以達(dá)到所需安全級別的 ip 網(wǎng)。兩個(gè)內(nèi)部 pimn骨干網(wǎng)是使用邊界網(wǎng)關(guān)(bg，border gateways)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)。在同一個(gè) plmn 骨干網(wǎng)內(nèi)，骨干網(wǎng)是圖 2-5 中虛線方框內(nèi)的部分。在 gprs 骨干網(wǎng)內(nèi)部，各 gsn 實(shí)體之間通過 gn 接口相連，它們之間的信令和數(shù)據(jù)傳輸

13、都 是在同一傳輸平臺中進(jìn)行的，所利用的傳輸平臺可以在 atm、以太網(wǎng)、ddn、isdn、幀中繼等現(xiàn)有傳輸網(wǎng)中選擇。圖 2-5 gprs 網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)的組成3. 本地位置寄存器(hlr)在 hlr 中有 gprs 用戶數(shù)據(jù)和路由信息。從 sgsn 經(jīng) gn 接口或 ggsn 經(jīng) gc 接口均都可訪問 hlr，對于漫游的 ms 來說，hlr 可能位于另一個(gè)不同的 plmn 中，而不是當(dāng)前的 plmn 中。4. 消息業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)移動交換中心(sms-gmsc)和短消息業(yè)務(wù)互通移動交換中心(sms,iwmsc) sms-gmsc 和 sms-iwmsc 經(jīng) gd 接口連接到 sgsn 上，這樣就能讓 gpr

14、sms 通過 gprs 無線信道收發(fā)短消息(sm)。5. gprs 移動臺gprs ms 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 所申請的服務(wù)所決定:即僅有 gprs 服務(wù)，同時(shí)具有 gprs 和其他 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(class-a)操作模式:ms 申請有 gprs 和其他 gsm 服務(wù)，而且 ms 能同時(shí)運(yùn)行g(shù)prs 和其他 gsm 服務(wù)。b 類(class-b)操作模式:一個(gè) ms 可同時(shí)監(jiān)測 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(class-c)操作模式:ms 只能應(yīng)用于 gprs 服務(wù)。6. 移動交換中心(msc)和拜訪位置寄存器(vlr)在需要 gprs 網(wǎng)絡(luò)與其他 gsm 業(yè)務(wù)進(jìn)行配合時(shí)選用 gs 接口，如利