無線廣域接入技術(shù)課件

第10章無線廣域接入技術(shù)引言無線廣域接入體系陸地?zé)o線廣域接入數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)陸地?zé)o線廣域接入技術(shù)簡介GPRSCDMA2000-1X3G12/3/20221第10章無線廣域接入技術(shù)引言12/1/20221引言無線廣域接入技術(shù)的產(chǎn)生人們可能頻繁處于快速移動中頻繁改變地理位置人們希望隨時(shí)隨地的接入移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長迅速技術(shù)的發(fā)展移動終端體積越來越小、功能越來越強(qiáng)各種移動接入技術(shù)推陳出新12/3/20222引言無線廣域接入技術(shù)的產(chǎn)生12/1/20222第10章無線廣域接入技術(shù)引言無線廣域接入體系陸地?zé)o線廣域接入數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)陸地?zé)o線廣域接入技術(shù)簡介GPRSCDMA2000-1X3G12/3/20223第10章無線廣域接入技術(shù)引言12/1/20223無線廣域接入體系無線廣域接入的概念無線廣域接入的基本結(jié)構(gòu)無線廣域接入類型無線廣域接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)12/3/20224無線廣域接入體系無線廣域接入的概念12/1/20224無線廣域接入的概念無線廣域網(wǎng)WWAN(WirelessWideAreaNetwork)廣域的概念小至一個城市，大至一個國家，乃至整個地球范圍無線廣域接入用戶終端用一個身份或帳號在廣域范圍和快速移動下的無線接入包含兩方面的含義：快速移動下隨時(shí)隨地的接入快速移動下通信的連續(xù)性（動中通）基本特點(diǎn)終端在大范圍內(nèi)快速移動支持切換和漫游實(shí)現(xiàn)時(shí)需要借助于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)接入速率目前還不高12/3/20225無線廣域接入的概念無線廣域網(wǎng)WWAN(WirelessWiWWAN與WLAN的對比理解WWAN廣域范圍實(shí)現(xiàn)需要借助于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，因此也受限于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)速率不高，目前為100kbps左右，近期目標(biāo)2Mbps接入自由、靈活WLAN局域范圍（100m左右）實(shí)現(xiàn)不需借助于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)速率較高，目前達(dá)54Mbps，下一步目標(biāo)500Mbps接入的方便程度不如WWAN12/3/20226WWAN與WLAN的對比理解WWAN12/1/20226無線廣域接入體系無線廣域接入的概念無線廣域接入的基本結(jié)構(gòu)無線廣域接入類型無線廣域接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)12/3/20227無線廣域接入體系無線廣域接入的概念12/1/20227無線廣域接入的基本結(jié)構(gòu)有中心的結(jié)構(gòu)，一般包括：移動終端和中心站網(wǎng)絡(luò)交換和管理設(shè)施中心站每個中心站覆蓋一定的區(qū)域，負(fù)責(zé)所轄用戶接入中心站之間通過網(wǎng)絡(luò)互連，可相互通信移動終端移動終端可以在任何中心站的覆蓋區(qū)接入，即自動切換和漫游12/3/20228無線廣域接入的基本結(jié)構(gòu)有中心的結(jié)構(gòu)，一般包括：12/1/20無線廣域接入體系無線廣域接入的概念無線廣域接入的基本結(jié)構(gòu)無線廣域接入類型無線廣域接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)12/3/20229無線廣域接入體系無線廣域接入的概念12/1/20229無線廣域接入的類型根據(jù)接入中心轉(zhuǎn)發(fā)站的類型不同，分為：“陸基”和“空基”無線廣域接入“陸基”無線廣域接入基于陸地移動通信系統(tǒng)的接入采用交疊蜂窩結(jié)構(gòu)，每個蜂窩一個基站，位置固定，每基站負(fù)責(zé)所轄用戶的接入基站之間通過網(wǎng)絡(luò)互連，實(shí)現(xiàn)互連互通用戶可自由在有基站覆蓋的地方接入和移動建設(shè)有的放矢，適合密集用戶區(qū)典型的接入系統(tǒng)如：基于GSM的接入系統(tǒng)基于CDMA的接入系統(tǒng)………“空基”無線廣域接入基于移動衛(wèi)星系統(tǒng)的接入通常單獨(dú)歸入衛(wèi)星接入系統(tǒng)（本章不涉及）12/3/202210無線廣域接入的類型根據(jù)接入中心轉(zhuǎn)發(fā)站的類型不同，分為：“陸基無線廣域接入體系無線廣域接入的概念無線廣域接入的基本結(jié)構(gòu)無線廣域接入類型無線廣域接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)12/3/202211無線廣域接入體系無線廣域接入的概念12/1/202211無線廣域接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)早期，無線廣域業(yè)務(wù)主要是話音業(yè)務(wù)如今，無線廣域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求增長迅猛無線廣域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可分為：從技術(shù)體制分：電路交換業(yè)務(wù)、分組交換業(yè)務(wù)從轉(zhuǎn)發(fā)方式分：陸地移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、衛(wèi)星移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)12/3/202212無線廣域接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)早期，無線廣域業(yè)務(wù)主要是話音業(yè)務(wù)12/1電路交換VS.分組交換電路交換：完全依托移動電話網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)占用話音信道面向連接適合實(shí)時(shí)話音和固定速率的長時(shí)間數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不適合突發(fā)、短暫的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組交換適合突發(fā)、短暫的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以動態(tài)分配資源12/3/202213電路交換VS.分組交換電路交換：12/1/202213CircuitSwitching步驟建立連接數(shù)據(jù)傳輸拆除連接12/3/202214CircuitSwitching步驟12/1/202214PacketSwitching數(shù)據(jù)報(bào)（Datagram）ABYXIIIIIIIV12321ABYXIIIIIIIV231虛電路（VirtualCircuit）12/3/202215PacketSwitching數(shù)據(jù)報(bào)（Datagram）A電路交換移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)依托移動電話網(wǎng)通過無線modem接入移動電話網(wǎng)需要撥號，占用話音信道和網(wǎng)絡(luò)資源采用電路交換技術(shù)，面向連接且信道獨(dú)占速率很低，最高9.6kbps不適合突發(fā)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)典型的電路交換移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)AMPS系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)的傳真、短消息及低速數(shù)據(jù)12/3/202216電路交換移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)依托移動電話網(wǎng)12/1/202216分組交換移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)可有兩種方式在原有移動話音網(wǎng)絡(luò)上增加分組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，與原有系統(tǒng)共享無線鏈路部分，實(shí)現(xiàn)數(shù)話業(yè)務(wù)共存建設(shè)完全的無線分組網(wǎng)絡(luò)采用分組交換技術(shù)資源可統(tǒng)計(jì)復(fù)用，用戶不獨(dú)占資源只有在收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)才占用信道，有效利用資源特別適合突發(fā)的、流量不均衡的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)典型的分組交換移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)CDPD、GPRS、CDMA1x、3G分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)12/3/202217分組交換移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)可有兩種方式12/1/202第10章無線廣域接入技術(shù)引言無線廣域接入體系陸地?zé)o線廣域接入數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)陸地?zé)o線廣域接入技術(shù)簡介GPRSCDMA2000-1X3G12/3/202218第10章無線廣域接入技術(shù)引言12/1/202218陸地?zé)o線廣域數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)移動通信網(wǎng)是無線廣域接入網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1G模擬、窄帶系統(tǒng)頻分雙工話音電路交換AMPS系統(tǒng)（美國）1G目前已被淘汰數(shù)字、窄帶系統(tǒng)頻分雙工話音、低速數(shù)據(jù)電路交換GSMIS-95(基于CDMA)2G目前正在使用2G3G數(shù)字、寬帶系統(tǒng)頻分雙工、時(shí)分雙工話音、數(shù)據(jù)、多媒體分組交換第一階段已運(yùn)行真正的3G已經(jīng)投入使用（WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA）12/3/202219陸地?zé)o線廣域數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)移動通信網(wǎng)是無線廣域接入網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)第10章無線廣域接入技術(shù)引言無線廣域接入體系陸地?zé)o線廣域接入數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)陸地?zé)o線廣域接入技術(shù)簡介GPRSCDMA2000-1X3G12/3/202220第10章無線廣域接入技術(shù)引言12/1/202220GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述GPRS技術(shù)特點(diǎn)GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GPRS信道分配GPRS數(shù)據(jù)傳輸12/3/202221GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述12/1/202221GPRS系統(tǒng)概述GPRS(GeneralPacketRadioService)通用分組無線業(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成在GSM上疊加分組設(shè)備、增加分組能力、提供數(shù)據(jù)傳送業(yè)務(wù)GPRS共享GSM網(wǎng)絡(luò)的無線資源系統(tǒng)特點(diǎn)是GSM走向3G前的過渡技術(shù)GSM是電路交換網(wǎng)絡(luò)，傳送數(shù)據(jù)效率低GPRS使用分組交換技術(shù)，傳送數(shù)據(jù)效率高GPRS不影響GSM網(wǎng)絡(luò)的話音業(yè)務(wù)移動話音業(yè)務(wù)與移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共存12/3/202222GPRS系統(tǒng)概述GPRS(GeneralPacketRGPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述GPRS技術(shù)特點(diǎn)GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GPRS信道分配GPRS數(shù)據(jù)傳輸12/3/202223GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述12/1/202223GPRS技術(shù)特點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送采用分組交換技術(shù)無線信道統(tǒng)計(jì)復(fù)用、利用率高多個用戶共享一個信道實(shí)際傳輸時(shí)才占用信道數(shù)據(jù)傳送速率高，可達(dá)100~200kb/s隨時(shí)在線：一直與網(wǎng)絡(luò)保持連接，無須撥號可用于多種應(yīng)用，例如網(wǎng)上的瀏覽、Email、游戲、交易、……12/3/202224GPRS技術(shù)特點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送采用分組交換技術(shù)12/1/20222GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述GPRS技術(shù)特點(diǎn)GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GPRS信道分配GPRS數(shù)據(jù)傳輸12/3/202225GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述12/1/202225GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于GSM的GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在GSM網(wǎng)絡(luò)上增加3個新的功能組件：PCU、SGSN、GGSNPCU：PacketControlUnit，分組控制單元SGSN：ServingGPRSSupportNode，GRPS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)GGSN：GatewayGPRSSupportNode，GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)MS

BSCMSCBTSPSTNGSMIP、X.25網(wǎng)等

GPRS主干網(wǎng)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDP網(wǎng)）SGSNGGSNPCUGPRS12/3/202226GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于GSM的GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)MSBSCMSGPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)－細(xì)節(jié)更詳細(xì)的連接示意圖IP、X.25網(wǎng)等

GPRSMSBSCMSC/VLRBTSPCUSGSN分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDP網(wǎng)）HLRAUCEIRPSTNSGSNGGSNGGSN其他GPRS網(wǎng)絡(luò)MS12/3/202227GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)－細(xì)節(jié)更詳細(xì)的連接示意圖IP、X.25網(wǎng)等GSGSN(GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn))在GPRS網(wǎng)絡(luò)中，SGSN類似于GSM的MSC(MobileSwitchingCenter)SGSNisresponsibleforthedeliveryofdatapacketsfromandtothemobilestationswithinitsgeographicalservicearea對GPRS用戶（MS）接入控制與管理對MS身份識別和設(shè)備檢查將MS接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，并與MS保持邏輯連接邏輯連接目的是使MS隨時(shí)都可與外網(wǎng)通信為MS建立起移動管理環(huán)境，包括移動和安全性信息主要作用：記錄MS當(dāng)前位置負(fù)責(zé)分組在移動臺和SGSN之間的收發(fā)12/3/202228SGSN(GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn))在GPRS網(wǎng)絡(luò)中，SGSNGGSN(GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn))GGSN是GPRS的網(wǎng)關(guān)，類似路由器GGSNactsasaninterfacebetweentheGPRSbackbonenetworkandtheexternalpacketdatanetworks(radionetworkandtheIPnetwork).連接外部的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，例如IP網(wǎng)絡(luò)目的是：將MS接入到外部網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)關(guān)）使用隧道技術(shù)將PDU發(fā)送至MS當(dāng)前的接入點(diǎn)SGSN可以從HLR查詢MS地址信息，記錄MS的路由信息為GPRS用戶分配IP地址12/3/202229GGSN(GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn))GGSN是GPRS的網(wǎng)關(guān)，SGSN與GGSNSGSN與GGSN的功能可以在一個物理節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，也可以在不同節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)具有IP路由功能12/3/202230SGSN與GGSNSGSN與GGSN的功能可以在一個物理節(jié)點(diǎn)GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)——MS描述GPRS移動臺（MS）分為A、B、C三類A類：支持GSM和GPRS業(yè)務(wù)且GSM和GPRS業(yè)務(wù)可同時(shí)進(jìn)行B類：支持GSM和GPRS業(yè)務(wù)但GSM和GPRS業(yè)務(wù)不能同時(shí)進(jìn)行GSM和GPRS業(yè)務(wù)可自動或人工切換C類：只有GPRS功能或支持GSM和GPRS業(yè)務(wù)對于后一種情況，兩種業(yè)務(wù)必須經(jīng)過人工切換運(yùn)行GSM時(shí)，不能運(yùn)行GPRS,反之亦然兩種方式是完全獨(dú)立的12/3/202231GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)——MS描述GPRS移動臺（MS）分為A、BGPRS的協(xié)議模型子網(wǎng)相關(guān)匯聚協(xié)議（SNDCP，SubnetworkDependantConvergenceprotocol）完成數(shù)據(jù)的分組、打包，確定TCP/IP地址以及加密方式邏輯鏈路控制（LLC）一種基于高速數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程HDLC的無線鏈路協(xié)議。主要功能是提供高可靠的加密邏輯鏈路，對SNDC數(shù)據(jù)單元進(jìn)行封裝，形成完整的LLC幀格式無線鏈路控制（RLC，RadioLinkControl）控制無線鏈路，提供一條獨(dú)立于無線解決方案的可靠鏈路12/3/202232GPRS的協(xié)議模型子網(wǎng)相關(guān)匯聚協(xié)議（SNDCP，SubneGPRS的協(xié)議模型GPRS基站系統(tǒng)協(xié)議（BSSGP）傳輸在BSS和SGSN之間與選路服務(wù)質(zhì)量有關(guān)的信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（NS，NetworkService）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)主要功能是傳輸BSSGP數(shù)據(jù)BSS和SGSN之間通過幀中繼連接，因此網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是以幀中繼為基礎(chǔ)的。GPRS隧道協(xié)議（GTP，GPRSTunnelProtocol）是GPRS骨干網(wǎng)中GSN節(jié)點(diǎn)之間的互連協(xié)議，用于傳送GPRS骨干網(wǎng)中GSN間的用戶數(shù)據(jù)和信令TCP/UDP用于封裝隧道協(xié)議（GTP協(xié)議），根據(jù)具體情況可選用TCP或UDP來承載GTPPDUIPIP協(xié)議是GPRS骨干網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，主要完成對用戶數(shù)據(jù)和控制信令的選路和轉(zhuǎn)發(fā)12/3/202233GPRS的協(xié)議模型GPRS基站系統(tǒng)協(xié)議（BSSGP）12/1GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述GPRS技術(shù)特點(diǎn)GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GPRS信道分配GPRS數(shù)據(jù)傳輸12/3/202234GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述12/1/202234GSM中的信道（補(bǔ)充）GSMuses124frequencychannels,eachofwhichusesaneight-slotTDMsystem物理信道12/3/202235GSM中的信道（補(bǔ)充）GSMuses124frequeGPRS信道分配GPRS業(yè)務(wù)占用信道的特點(diǎn)可為１個GPRS的MS分配多個時(shí)隙或多個GPRS的MS可同時(shí)共享１個時(shí)隙MS只有在傳輸時(shí)才占用信道可以為GPRS指定物理信道在原有GSM信道中專門拿出部分時(shí)隙用于GPRS用戶共享占用了GSM的信道，會影響GSM用戶的容量至少能保證有一個物理信道用于GPRS業(yè)務(wù)和信令傳輸可以與GSM共享物理信道不專門設(shè)置GPRS信道，而是與GSM共享通常情況話音優(yōu)先無話音業(yè)務(wù)時(shí)占用信道，盡力做到不影響GSM業(yè)務(wù)，但GPRS的實(shí)際速率不高12/3/202236GPRS信道分配GPRS業(yè)務(wù)占用信道的特點(diǎn)12/1/2022GPRS信道分配（補(bǔ)充）物理信道（slot）被映射為邏輯信道例如：1個邏輯信道可以用于下行傳輸分組到MSMS如果要發(fā)送分組，首先需要向基站申請時(shí)隙若申請被基站正確接收，基站用廣播的形式應(yīng)答，其中指明了分配給該MS的頻率和時(shí)隙12/3/202237GPRS信道分配（補(bǔ)充）物理信道（slot）被映射為邏輯信道GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述GPRS技術(shù)特點(diǎn)GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GPRS信道分配GPRS數(shù)據(jù)傳輸12/3/202238GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述12/1/202238GPRS的數(shù)據(jù)傳輸傳輸前的準(zhǔn)備MS－外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸（MS發(fā)起呼叫）MS在歸屬地接入外部網(wǎng)絡(luò)MS在漫游地接入外部網(wǎng)絡(luò)12/3/202239GPRS的數(shù)據(jù)傳輸傳輸前的準(zhǔn)備12/1/202239GPRS數(shù)據(jù)傳輸前的準(zhǔn)備接入到GPRS網(wǎng)絡(luò)，此過程主要完成SGSN對GPRS用戶的身份認(rèn)證建立MS與SGSN的唯一連接接入到PDP網(wǎng)絡(luò)（PacketDataProtocolContext活）MS請求PDPContext激活MS向SGSN發(fā)送PDP激活請求消息消息中帶有MS需要接入的接入點(diǎn)名稱（APN，AccessPointName）、MS的PDP地址、NSAP1以及服質(zhì)量參數(shù)等。APN為GGSN與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的接口的符號名（GGSN對GPRS用戶的身份認(rèn)證SGSN向GGSN請求“建立PDPContext”：SGSN通過DNS得到APN所對應(yīng)的GGSN接口的IP地址，并向GGSN發(fā)送PDPContext請求，包含MS的IP地址請求，建議使用的隧道標(biāo)識（TID，TunnelIdentity）GGSN響應(yīng)“建立PDPContext”：響應(yīng)中包含為MS動態(tài)分配的IP地址及確認(rèn)TID等。PDPContext激活完成：SGSN向MS返回一個PDPContext激活完成消息，該消息中含有MS的IP地址建立MS與GGSN的邏輯連接MS所接入的SGSN與GGSN之間建立起1條對應(yīng)的隧道12/3/202240GPRS數(shù)據(jù)傳輸前的準(zhǔn)備接入到GPRS網(wǎng)絡(luò)，此過程主要完成1GPRS的數(shù)據(jù)傳輸傳輸前的準(zhǔn)備MS－外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸（MS發(fā)起呼叫）MS在歸屬地接入外部網(wǎng)絡(luò)MS在漫游地接入外部網(wǎng)絡(luò)12/3/202241GPRS的數(shù)據(jù)傳輸傳輸前的準(zhǔn)備12/1/202241GPRS技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸從應(yīng)用的角度看GPRS網(wǎng)絡(luò)GPRS網(wǎng)絡(luò)為一個IP子網(wǎng)與外部網(wǎng)絡(luò)（如Internet）通信每個MS都有一個IP地址（一般為內(nèi)部的）GGSN為一個網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)提供MS到Internet的接入負(fù)責(zé)完成內(nèi)部地址到公共IP地址的映射負(fù)責(zé)MS到Internet數(shù)據(jù)的路由與轉(zhuǎn)發(fā)12/3/202242GPRS技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸從應(yīng)用的角度看GPRS網(wǎng)絡(luò)12/1/20GPRS數(shù)據(jù)通信示意圖BTSBSCBSSGPRS主干網(wǎng)GPRS主干網(wǎng)BTSBSCBSSInternetMS移動臺A主機(jī)B歸屬地（家鄉(xiāng)）漫游地GGSNSGSNGPRS主干網(wǎng)GGSNSGSN移動臺在歸屬地時(shí)，與外網(wǎng)通信的路由移動臺在漫游地時(shí)，與外網(wǎng)通信的路由隧道隧道12/3/202243GPRS數(shù)據(jù)通信示意圖BTSBSCBSSGPRSGPRS主干MS在歸屬地向外部IP網(wǎng)發(fā)起呼叫假設(shè)MS需要動態(tài)獲得IP地址(IP地址也可靜態(tài)設(shè)置）首先MS接入歸屬地SGSN（認(rèn)證、分配連接ID，建立MS的管理等）歸屬地SGSN通過隧道傳送MS連接請求到歸屬地GGSN歸屬地GGSN對MS用戶身份和設(shè)備認(rèn)證，認(rèn)證通過則分配一個IP地址給MS（一般分配的是內(nèi)部IP地址)MS可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)歸屬地GGSN與外部IP網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信（GGSN進(jìn)行IP地址映射）12/3/202244MS在歸屬地向外部IP網(wǎng)發(fā)起呼叫假設(shè)MS需要動態(tài)獲得IP地址MS在漫游地向外部IP網(wǎng)發(fā)起呼叫假設(shè)MS需要動態(tài)獲得IP地址(IP地址也可靜態(tài)設(shè)置）首先MS接入漫游地SGSN〔認(rèn)證(需要到歸屬地查詢）、分配連接ID，建立MS的管理等〕漫游地SGSN通過GPRS主干網(wǎng)隧道傳送MS連接請求到歸屬地GGSNGGSN對MS用戶身份和設(shè)備認(rèn)證，認(rèn)證通過則分配一個IP地址給MS（一般分配的是內(nèi)部IP地址)MS可以通過漫游地SGSN及GPRS主干網(wǎng)連接歸屬地GGSN，通過GGSN接入到外部IP網(wǎng)（GGSN進(jìn)行IP地址映射）12/3/202245MS在漫游地向外部IP網(wǎng)發(fā)起呼叫假設(shè)MS需要動態(tài)獲得IP地址GPRS用戶與外部IP網(wǎng)通信小結(jié)MS與外部網(wǎng)通信前先與SGSN建立邏輯連接，接入到GPRS網(wǎng)絡(luò)再由SGSN與GGSN之間通過隧道協(xié)議互連，使MS接入到GGSN，再經(jīng)過GGSN接入外部網(wǎng)絡(luò)MS需要一個IP地址可以是內(nèi)部IP（靜態(tài)或GGSN動態(tài)分配），此時(shí)只能由MS主動發(fā)起呼叫，且由GGSN作地址映射也可以是公共IP（靜態(tài)或動態(tài)）（地址缺，一般不用）無論MS在歸屬地還是在漫游地與外部網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信，網(wǎng)關(guān)一定是歸屬地GGSN12/3/202246GPRS用戶與外部IP網(wǎng)通信小結(jié)MS與外部網(wǎng)通信前12/1/第10章無線廣域接入技術(shù)引言無線廣域接入體系陸地?zé)o線廣域接入數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)陸地?zé)o線廣域接入技術(shù)簡介GPRSCDMA2000-1X3G12/3/202247第10章無線廣域接入技術(shù)引言12/1/202247CDMA2000-1xCDMA2000CDMA2000-1X概述CDMA2000-1X網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA2000-1X簡單IP業(yè)務(wù)CDMA2000-1X移動IP業(yè)務(wù)12/3/202248CDMA2000-1xCDMA200012/1/202248CDMA2000CDMA2000是3G標(biāo)準(zhǔn)之一CDMA2000包括三個標(biāo)準(zhǔn)系列CDMA2000-1X前向信道采用單載波速率最高384kbpsCDMA2000-1XEV采用與CDMA2000-1x相同的頻段速率最高2MbpsCDMA2000-3X前向信道采用3載波，比CDMA2000-1x占頻更寬速率最高2Mbps12/3/202249CDMA2000CDMA2000是3G標(biāo)準(zhǔn)之一12/1/20CDMA2000-1xCDMA2000CDMA2000-1X概述CDMA2000-1X網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA2000-1X簡單IP業(yè)務(wù)CDMA2000-1X移動IP業(yè)務(wù)12/3/202250CDMA2000-1xCDMA200012/1/202250CDMA2000-1x概述是CDMA2000的第一階段采用分組交換技術(shù)速率384kbps密切聯(lián)系IP網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)分組業(yè)務(wù)支持簡單IP和移動IP業(yè)務(wù)12/3/202251CDMA2000-1x概述是CDMA2000的第一階段12/CDMA2000-1xCDMA2000CDMA2000-1X概述CDMA2000-1X網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA2000-1X簡單IP業(yè)務(wù)CDMA2000-1X移動IP業(yè)務(wù)12/3/202252CDMA2000-1xCDMA200012/1/202252CDMA2000-1x的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA2000-1x的分組部分PCF：分組控制功能PDSN：分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)AAA服務(wù)器：用戶認(rèn)證、授權(quán)、記賬服務(wù)器HA：歸屬代理（移動IP業(yè)務(wù)時(shí)需要）MSBSCBSPCFIP網(wǎng)絡(luò)PSTNPDSNMSC/VLR數(shù)據(jù)通路話音通路HLRAAA服務(wù)器HA12/3/202253CDMA2000-1x的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA2000-1x的分組CDMA2000-1x的分組實(shí)體簡介移動臺MS（MobileStation）CDMA2000-1x手機(jī)或終端建立、維護(hù)和終止與PDSN的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議無線資源的請求BS與BSC建立、維護(hù)與終止為分組用戶提供的無線資源管理無線資源，記錄無線資源狀態(tài)分組控制功能PCF（packetControlFunction）無線資源的請求、管理與資源使用記錄建立、維護(hù)和終止與PDSN的第二層連接緩存分組數(shù)據(jù)12/3/202254CDMA2000-1x的分組實(shí)體簡介移動臺MS（MobileCDMA2000-1x的分組實(shí)體簡介分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)PDSN（PacketDataServiceNode）實(shí)現(xiàn)PLMN（publiclandmobilenetwork）與外部IP網(wǎng)的連接，即將MS接入到外部IP網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)關(guān)）建立、維護(hù)和終止與移動用戶的PPP連接，以及與PCF的第二層連接；為SIP（simpleIP）用戶提供IP地址為MIP（mobileIP）用戶提供外地代理FA(ForeignAgent）AAA為MS的接入提供認(rèn)證、授權(quán)和記帳歸屬（家鄉(xiāng)）代理HA（HomeAgent）歸屬網(wǎng)絡(luò)上的一臺路由器只有移動IP業(yè)務(wù)才需要HA為MIP用戶發(fā)起的移動IP注冊請求進(jìn)行認(rèn)證為移動IP用戶指定歸屬IP地址與FA一起，將目的IP地址為移動用戶的IP分組傳送到MIP用戶12/3/202255CDMA2000-1x的分組實(shí)體簡介分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)PDSNCDMA2000-1xCDMA2000CDMA2000-1X概述CDMA2000-1X網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA2000-1X簡單IP業(yè)務(wù)CDMA2000-1X移動IP業(yè)務(wù)12/3/202256CDMA2000-1xCDMA200012/1/202256簡單IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)SIP：SimpleIP基本特點(diǎn)類似于通過Modem撥號上網(wǎng)PDSN是MS上網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)每次上網(wǎng)都需要PDSN動態(tài)分配IP地址不支持跨PDSN的漫游IP地址僅在一個PDSN范圍內(nèi)有效正在通信的MS從一個PDSN移動到另一個PDSN時(shí)，通信會中斷每到一個新的PDSN，都必須重新?lián)芴柌@取新的IP地址才能上網(wǎng)由于IP地址不固定，因此只能由MS發(fā)起呼叫，而不能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的呼叫12/3/202257簡單IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)SIP：SimpleIP12/1/202簡單IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)RCC：RadioResourceControlMSIPNetworkPDSNVisitedAAASS7NetworkVLRHomeAccessProviderNetworkHLRHomeIPNetworkHomeAAAAAABrokerNetworkBrokerAAAVisitedAccessProviderNetworkRadioNetwork(RRC,PCF)12/3/202258簡單IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)RCC：RadioResourceCo簡單IP數(shù)據(jù)通信過程MS在歸屬地接入IP網(wǎng)絡(luò)此時(shí)被訪網(wǎng)絡(luò)為歸屬網(wǎng)絡(luò)MS與歸屬PDSN建立PPP的LCP連接啟動認(rèn)證（PDSN向HomeAAA請求對MS的認(rèn)證）認(rèn)證通過，AAA授權(quán)接入PDSN與MS建立PPP的IPCP，完成PPP連接。同時(shí)PDSN為MS分配一個IP地址12/3/202259簡單IP數(shù)據(jù)通信過程MS在歸屬地接入IP網(wǎng)絡(luò)12/1/202簡單IP數(shù)據(jù)通信過程MS在外地接入IP網(wǎng)絡(luò)此時(shí)被訪網(wǎng)絡(luò)為外地網(wǎng)絡(luò)MS與外地被訪PDSN建立PPP的LCP連接啟動認(rèn)證，認(rèn)證信息的傳遞與認(rèn)證過程為外地被訪PDSN－被訪AAA－代理AAA－歸宿AAA由歸屬AAA對MS認(rèn)證，并將認(rèn)證結(jié)果逐一逆向返回，最后到被訪PDSNPDSN對認(rèn)證通過的合法MS分配IP地址12/3/202260簡單IP數(shù)據(jù)通信過程MS在外地接入IP網(wǎng)絡(luò)12/1/2022CDMA2000-1xCDMA2000CDMA2000-1X概述CDMA2000-1X網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA2000-1X簡單IP業(yè)務(wù)CDMA2000-1X移動IP業(yè)務(wù)12/3/202261CDMA2000-1xCDMA200012/1/202261移動IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)MIP:MobileIP基本特點(diǎn)支持跨PDSN的漫游，MS可在CDMA2000－1x分組網(wǎng)中任意移動與簡單IP相比，需要增加HAMIP用戶的IP地址由HA分配，且MS離開歸宿網(wǎng)時(shí)其IP地址保持不變當(dāng)MS漫游到外地時(shí)，外地的PDSN為MS的外地代理FA既可實(shí)現(xiàn)MS發(fā)起的呼叫，也支持由網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的呼叫12/3/202262移動IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)MIP:MobileIP12/1/20移動IP基本原理移動IP要解決的問題是一個主機(jī)無論在哪里上網(wǎng)，保持其IP地址不變實(shí)現(xiàn)原理移動主機(jī)保持一個主地址不變（歸屬網(wǎng)地址）移動主機(jī)同時(shí)需要另一個轉(zhuǎn)交地址（漫游到不同地方時(shí)不同）移動主機(jī)能檢測到自己已移出歸屬網(wǎng)通過代理發(fā)現(xiàn)獲得外地代理FA及轉(zhuǎn)交地址移動主機(jī)漫游時(shí)將轉(zhuǎn)交地址通知?dú)w屬代理HA建立FA與HA的IPinIP隧道移動主機(jī)主動呼叫時(shí)直接通過FA發(fā)出目的地址為移動主機(jī)的數(shù)據(jù)必須先到HA，然后通過隧道傳到FA，最后才到移動主機(jī)（三角路由）當(dāng)移動主機(jī)回到歸屬地通知HA注銷轉(zhuǎn)交地址RouterRouter歸屬網(wǎng)移動主機(jī)A主機(jī)B隧道A發(fā)起的呼叫B發(fā)起的呼叫HAFA12/3/202263移動IP基本原理移動IP要解決的問題是RouterRouteCDMA2000-1x移動IP結(jié)構(gòu)RCC：RadioResourceControlMSIPNetworkPDSNVisitedAAASS7NetworkVLRHomeAccessProviderNetworkHLRHomeIPNetworkHomeAAAAAABrokerNetworkBrokerAAAVisitedAccessProviderNetworkRadioNetwork(RRC,PCF)HomeISPPrivateNetworkHomeProviderHAFA12/3/202264CDMA2000-1x移動IP結(jié)構(gòu)RCC：RadioRes移動IP數(shù)據(jù)傳輸當(dāng)MS到達(dá)漫游地時(shí)MS首先與被訪PDSN(FA)建立PPP連接其間被訪PDSN將MS認(rèn)證信息通過被訪AAA－中間代理AAA－歸屬AAA，歸屬AAA對MS身份進(jìn)行認(rèn)證認(rèn)證通過，PDSN才發(fā)出MIP請求請求回復(fù)，建立被訪PDSN與歸屬HA的IP-in-IP隧道12/3/202265移動IP數(shù)據(jù)傳輸當(dāng)MS到達(dá)漫游地時(shí)12/1/202265移動IP數(shù)據(jù)傳輸MS在漫游地主動發(fā)起的呼叫MS發(fā)出的IP分組直接由FA轉(zhuǎn)發(fā)MS在漫游地接收數(shù)據(jù)IP分組首先被傳輸?shù)紿AHA查MS所在的FA，將分組通過隧道傳到FAFA最后將分組傳送到MS12/3/202266移動IP數(shù)據(jù)傳輸MS在漫游地主動發(fā)起的呼叫12/1/2022第10章無線廣域接入技術(shù)引言無線廣域接入體系陸地?zé)o線廣域接入數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)陸地?zé)o線廣域接入技術(shù)簡介GPRSCDMA2000-1X3G12/3/202267第10章無線廣域接入技術(shù)引言12/1/202267３G技術(shù)引入高速移動數(shù)據(jù)通信需求綜合業(yè)務(wù)接入的需求真正意義上隨時(shí)隨地接入的需求典型標(biāo)準(zhǔn)：W-CDMACDMA-2000TD-SCDMA……12/3/202268３G技術(shù)引入12/1/202268３G技術(shù)技術(shù)特征頻譜采用3GHz范圍的多個頻段采用分組交換技術(shù)提供數(shù)據(jù)、話音、圖像等綜合業(yè)務(wù)速率：固定或慢速移動時(shí)2Mb/s雙工方式：FDD、TDD與各種網(wǎng)絡(luò)互連互通全球漫游采用多種新技術(shù)，提供高質(zhì)量的通信服務(wù)智能天線技術(shù)快速無線IP技術(shù)反向功率控制技術(shù)軟件無線電技術(shù)……12/3/202269３G技術(shù)技術(shù)特征12/1/202269第10章無線廣域接入技術(shù)引言無線廣域接入體系陸地?zé)o線廣域接入數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)陸地?zé)o線廣域接入技術(shù)簡介GPRSCDMA2000-1X3G12/3/202270第10章無線廣域接入技術(shù)引言12/1/20221引言無線廣域接入技術(shù)的產(chǎn)生人們可能頻繁處于快速移動中頻繁改變地理位置人們希望隨時(shí)隨地的接入移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長迅速技術(shù)的發(fā)展移動終端體積越來越小、功能越來越強(qiáng)各種移動接入技術(shù)推陳出新12/3/202271引言無線廣域接入技術(shù)的產(chǎn)生12/1/20222第10章無線廣域接入技術(shù)引言無線廣域接入體系陸地?zé)o線廣域接入數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)陸地?zé)o線廣域接入技術(shù)簡介GPRSCDMA2000-1X3G12/3/202272第10章無線廣域接入技術(shù)引言12/1/20223無線廣域接入體系無線廣域接入的概念無線廣域接入的基本結(jié)構(gòu)無線廣域接入類型無線廣域接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)12/3/202273無線廣域接入體系無線廣域接入的概念12/1/20224無線廣域接入的概念無線廣域網(wǎng)WWAN(WirelessWideAreaNetwork)廣域的概念小至一個城市，大至一個國家，乃至整個地球范圍無線廣域接入用戶終端用一個身份或帳號在廣域范圍和快速移動下的無線接入包含兩方面的含義：快速移動下隨時(shí)隨地的接入快速移動下通信的連續(xù)性（動中通）基本特點(diǎn)終端在大范圍內(nèi)快速移動支持切換和漫游實(shí)現(xiàn)時(shí)需要借助于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)接入速率目前還不高12/3/202274無線廣域接入的概念無線廣域網(wǎng)WWAN(WirelessWiWWAN與WLAN的對比理解WWAN廣域范圍實(shí)現(xiàn)需要借助于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，因此也受限于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)速率不高，目前為100kbps左右，近期目標(biāo)2Mbps接入自由、靈活WLAN局域范圍（100m左右）實(shí)現(xiàn)不需借助于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)速率較高，目前達(dá)54Mbps，下一步目標(biāo)500Mbps接入的方便程度不如WWAN12/3/202275WWAN與WLAN的對比理解WWAN12/1/20226無線廣域接入體系無線廣域接入的概念無線廣域接入的基本結(jié)構(gòu)無線廣域接入類型無線廣域接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)12/3/202276無線廣域接入體系無線廣域接入的概念12/1/20227無線廣域接入的基本結(jié)構(gòu)有中心的結(jié)構(gòu)，一般包括：移動終端和中心站網(wǎng)絡(luò)交換和管理設(shè)施中心站每個中心站覆蓋一定的區(qū)域，負(fù)責(zé)所轄用戶接入中心站之間通過網(wǎng)絡(luò)互連，可相互通信移動終端移動終端可以在任何中心站的覆蓋區(qū)接入，即自動切換和漫游12/3/202277無線廣域接入的基本結(jié)構(gòu)有中心的結(jié)構(gòu)，一般包括：12/1/20無線廣域接入體系無線廣域接入的概念無線廣域接入的基本結(jié)構(gòu)無線廣域接入類型無線廣域接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)12/3/202278無線廣域接入體系無線廣域接入的概念12/1/20229無線廣域接入的類型根據(jù)接入中心轉(zhuǎn)發(fā)站的類型不同，分為：“陸基”和“空基”無線廣域接入“陸基”無線廣域接入基于陸地移動通信系統(tǒng)的接入采用交疊蜂窩結(jié)構(gòu)，每個蜂窩一個基站，位置固定，每基站負(fù)責(zé)所轄用戶的接入基站之間通過網(wǎng)絡(luò)互連，實(shí)現(xiàn)互連互通用戶可自由在有基站覆蓋的地方接入和移動建設(shè)有的放矢，適合密集用戶區(qū)典型的接入系統(tǒng)如：基于GSM的接入系統(tǒng)基于CDMA的接入系統(tǒng)………“空基”無線廣域接入基于移動衛(wèi)星系統(tǒng)的接入通常單獨(dú)歸入衛(wèi)星接入系統(tǒng)（本章不涉及）12/3/202279無線廣域接入的類型根據(jù)接入中心轉(zhuǎn)發(fā)站的類型不同，分為：“陸基無線廣域接入體系無線廣域接入的概念無線廣域接入的基本結(jié)構(gòu)無線廣域接入類型無線廣域接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)12/3/202280無線廣域接入體系無線廣域接入的概念12/1/202211無線廣域接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)早期，無線廣域業(yè)務(wù)主要是話音業(yè)務(wù)如今，無線廣域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求增長迅猛無線廣域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可分為：從技術(shù)體制分：電路交換業(yè)務(wù)、分組交換業(yè)務(wù)從轉(zhuǎn)發(fā)方式分：陸地移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、衛(wèi)星移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)12/3/202281無線廣域接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)早期，無線廣域業(yè)務(wù)主要是話音業(yè)務(wù)12/1電路交換VS.分組交換電路交換：完全依托移動電話網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)占用話音信道面向連接適合實(shí)時(shí)話音和固定速率的長時(shí)間數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不適合突發(fā)、短暫的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組交換適合突發(fā)、短暫的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以動態(tài)分配資源12/3/202282電路交換VS.分組交換電路交換：12/1/202213CircuitSwitching步驟建立連接數(shù)據(jù)傳輸拆除連接12/3/202283CircuitSwitching步驟12/1/202214PacketSwitching數(shù)據(jù)報(bào)（Datagram）ABYXIIIIIIIV12321ABYXIIIIIIIV231虛電路（VirtualCircuit）12/3/202284PacketSwitching數(shù)據(jù)報(bào)（Datagram）A電路交換移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)依托移動電話網(wǎng)通過無線modem接入移動電話網(wǎng)需要撥號，占用話音信道和網(wǎng)絡(luò)資源采用電路交換技術(shù)，面向連接且信道獨(dú)占速率很低，最高9.6kbps不適合突發(fā)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)典型的電路交換移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)AMPS系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)的傳真、短消息及低速數(shù)據(jù)12/3/202285電路交換移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)依托移動電話網(wǎng)12/1/202216分組交換移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)可有兩種方式在原有移動話音網(wǎng)絡(luò)上增加分組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，與原有系統(tǒng)共享無線鏈路部分，實(shí)現(xiàn)數(shù)話業(yè)務(wù)共存建設(shè)完全的無線分組網(wǎng)絡(luò)采用分組交換技術(shù)資源可統(tǒng)計(jì)復(fù)用，用戶不獨(dú)占資源只有在收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)才占用信道，有效利用資源特別適合突發(fā)的、流量不均衡的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)典型的分組交換移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)CDPD、GPRS、CDMA1x、3G分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)12/3/202286分組交換移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)可有兩種方式12/1/202第10章無線廣域接入技術(shù)引言無線廣域接入體系陸地?zé)o線廣域接入數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)陸地?zé)o線廣域接入技術(shù)簡介GPRSCDMA2000-1X3G12/3/202287第10章無線廣域接入技術(shù)引言12/1/202218陸地?zé)o線廣域數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)移動通信網(wǎng)是無線廣域接入網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1G模擬、窄帶系統(tǒng)頻分雙工話音電路交換AMPS系統(tǒng)（美國）1G目前已被淘汰數(shù)字、窄帶系統(tǒng)頻分雙工話音、低速數(shù)據(jù)電路交換GSMIS-95(基于CDMA)2G目前正在使用2G3G數(shù)字、寬帶系統(tǒng)頻分雙工、時(shí)分雙工話音、數(shù)據(jù)、多媒體分組交換第一階段已運(yùn)行真正的3G已經(jīng)投入使用（WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA）12/3/202288陸地?zé)o線廣域數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)移動通信網(wǎng)是無線廣域接入網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)第10章無線廣域接入技術(shù)引言無線廣域接入體系陸地?zé)o線廣域接入數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)陸地?zé)o線廣域接入技術(shù)簡介GPRSCDMA2000-1X3G12/3/202289第10章無線廣域接入技術(shù)引言12/1/202220GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述GPRS技術(shù)特點(diǎn)GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GPRS信道分配GPRS數(shù)據(jù)傳輸12/3/202290GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述12/1/202221GPRS系統(tǒng)概述GPRS(GeneralPacketRadioService)通用分組無線業(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成在GSM上疊加分組設(shè)備、增加分組能力、提供數(shù)據(jù)傳送業(yè)務(wù)GPRS共享GSM網(wǎng)絡(luò)的無線資源系統(tǒng)特點(diǎn)是GSM走向3G前的過渡技術(shù)GSM是電路交換網(wǎng)絡(luò)，傳送數(shù)據(jù)效率低GPRS使用分組交換技術(shù)，傳送數(shù)據(jù)效率高GPRS不影響GSM網(wǎng)絡(luò)的話音業(yè)務(wù)移動話音業(yè)務(wù)與移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共存12/3/202291GPRS系統(tǒng)概述GPRS(GeneralPacketRGPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述GPRS技術(shù)特點(diǎn)GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GPRS信道分配GPRS數(shù)據(jù)傳輸12/3/202292GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述12/1/202223GPRS技術(shù)特點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送采用分組交換技術(shù)無線信道統(tǒng)計(jì)復(fù)用、利用率高多個用戶共享一個信道實(shí)際傳輸時(shí)才占用信道數(shù)據(jù)傳送速率高，可達(dá)100~200kb/s隨時(shí)在線：一直與網(wǎng)絡(luò)保持連接，無須撥號可用于多種應(yīng)用，例如網(wǎng)上的瀏覽、Email、游戲、交易、……12/3/202293GPRS技術(shù)特點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送采用分組交換技術(shù)12/1/20222GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述GPRS技術(shù)特點(diǎn)GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GPRS信道分配GPRS數(shù)據(jù)傳輸12/3/202294GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述12/1/202225GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于GSM的GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在GSM網(wǎng)絡(luò)上增加3個新的功能組件：PCU、SGSN、GGSNPCU：PacketControlUnit，分組控制單元SGSN：ServingGPRSSupportNode，GRPS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)GGSN：GatewayGPRSSupportNode，GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)MS

BSCMSCBTSPSTNGSMIP、X.25網(wǎng)等

GPRS主干網(wǎng)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDP網(wǎng)）SGSNGGSNPCUGPRS12/3/202295GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于GSM的GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)MSBSCMSGPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)－細(xì)節(jié)更詳細(xì)的連接示意圖IP、X.25網(wǎng)等

GPRSMSBSCMSC/VLRBTSPCUSGSN分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDP網(wǎng)）HLRAUCEIRPSTNSGSNGGSNGGSN其他GPRS網(wǎng)絡(luò)MS12/3/202296GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)－細(xì)節(jié)更詳細(xì)的連接示意圖IP、X.25網(wǎng)等GSGSN(GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn))在GPRS網(wǎng)絡(luò)中，SGSN類似于GSM的MSC(MobileSwitchingCenter)SGSNisresponsibleforthedeliveryofdatapacketsfromandtothemobilestationswithinitsgeographicalservicearea對GPRS用戶（MS）接入控制與管理對MS身份識別和設(shè)備檢查將MS接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，并與MS保持邏輯連接邏輯連接目的是使MS隨時(shí)都可與外網(wǎng)通信為MS建立起移動管理環(huán)境，包括移動和安全性信息主要作用：記錄MS當(dāng)前位置負(fù)責(zé)分組在移動臺和SGSN之間的收發(fā)12/3/202297SGSN(GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn))在GPRS網(wǎng)絡(luò)中，SGSNGGSN(GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn))GGSN是GPRS的網(wǎng)關(guān)，類似路由器GGSNactsasaninterfacebetweentheGPRSbackbonenetworkandtheexternalpacketdatanetworks(radionetworkandtheIPnetwork).連接外部的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，例如IP網(wǎng)絡(luò)目的是：將MS接入到外部網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)關(guān)）使用隧道技術(shù)將PDU發(fā)送至MS當(dāng)前的接入點(diǎn)SGSN可以從HLR查詢MS地址信息，記錄MS的路由信息為GPRS用戶分配IP地址12/3/202298GGSN(GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn))GGSN是GPRS的網(wǎng)關(guān)，SGSN與GGSNSGSN與GGSN的功能可以在一個物理節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，也可以在不同節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)具有IP路由功能12/3/202299SGSN與GGSNSGSN與GGSN的功能可以在一個物理節(jié)點(diǎn)GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)——MS描述GPRS移動臺（MS）分為A、B、C三類A類：支持GSM和GPRS業(yè)務(wù)且GSM和GPRS業(yè)務(wù)可同時(shí)進(jìn)行B類：支持GSM和GPRS業(yè)務(wù)但GSM和GPRS業(yè)務(wù)不能同時(shí)進(jìn)行GSM和GPRS業(yè)務(wù)可自動或人工切換C類：只有GPRS功能或支持GSM和GPRS業(yè)務(wù)對于后一種情況，兩種業(yè)務(wù)必須經(jīng)過人工切換運(yùn)行GSM時(shí)，不能運(yùn)行GPRS,反之亦然兩種方式是完全獨(dú)立的12/3/2022100GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)——MS描述GPRS移動臺（MS）分為A、BGPRS的協(xié)議模型子網(wǎng)相關(guān)匯聚協(xié)議（SNDCP，SubnetworkDependantConvergenceprotocol）完成數(shù)據(jù)的分組、打包，確定TCP/IP地址以及加密方式邏輯鏈路控制（LLC）一種基于高速數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程HDLC的無線鏈路協(xié)議。主要功能是提供高可靠的加密邏輯鏈路，對SNDC數(shù)據(jù)單元進(jìn)行封裝，形成完整的LLC幀格式無線鏈路控制（RLC，RadioLinkControl）控制無線鏈路，提供一條獨(dú)立于無線解決方案的可靠鏈路12/3/2022101GPRS的協(xié)議模型子網(wǎng)相關(guān)匯聚協(xié)議（SNDCP，SubneGPRS的協(xié)議模型GPRS基站系統(tǒng)協(xié)議（BSSGP）傳輸在BSS和SGSN之間與選路服務(wù)質(zhì)量有關(guān)的信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（NS，NetworkService）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)主要功能是傳輸BSSGP數(shù)據(jù)BSS和SGSN之間通過幀中繼連接，因此網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是以幀中繼為基礎(chǔ)的。GPRS隧道協(xié)議（GTP，GPRSTunnelProtocol）是GPRS骨干網(wǎng)中GSN節(jié)點(diǎn)之間的互連協(xié)議，用于傳送GPRS骨干網(wǎng)中GSN間的用戶數(shù)據(jù)和信令TCP/UDP用于封裝隧道協(xié)議（GTP協(xié)議），根據(jù)具體情況可選用TCP或UDP來承載GTPPDUIPIP協(xié)議是GPRS骨干網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，主要完成對用戶數(shù)據(jù)和控制信令的選路和轉(zhuǎn)發(fā)12/3/2022102GPRS的協(xié)議模型GPRS基站系統(tǒng)協(xié)議（BSSGP）12/1GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述GPRS技術(shù)特點(diǎn)GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GPRS信道分配GPRS數(shù)據(jù)傳輸12/3/2022103GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述12/1/202234GSM中的信道（補(bǔ)充）GSMuses124frequencychannels,eachofwhichusesaneight-slotTDMsystem物理信道12/3/2022104GSM中的信道（補(bǔ)充）GSMuses124frequeGPRS信道分配GPRS業(yè)務(wù)占用信道的特點(diǎn)可為１個GPRS的MS分配多個時(shí)隙或多個GPRS的MS可同時(shí)共享１個時(shí)隙MS只有在傳輸時(shí)才占用信道可以為GPRS指定物理信道在原有GSM信道中專門拿出部分時(shí)隙用于GPRS用戶共享占用了GSM的信道，會影響GSM用戶的容量至少能保證有一個物理信道用于GPRS業(yè)務(wù)和信令傳輸可以與GSM共享物理信道不專門設(shè)置GPRS信道，而是與GSM共享通常情況話音優(yōu)先無話音業(yè)務(wù)時(shí)占用信道，盡力做到不影響GSM業(yè)務(wù)，但GPRS的實(shí)際速率不高12/3/2022105GPRS信道分配GPRS業(yè)務(wù)占用信道的特點(diǎn)12/1/2022GPRS信道分配（補(bǔ)充）物理信道（slot）被映射為邏輯信道例如：1個邏輯信道可以用于下行傳輸分組到MSMS如果要發(fā)送分組，首先需要向基站申請時(shí)隙若申請被基站正確接收，基站用廣播的形式應(yīng)答，其中指明了分配給該MS的頻率和時(shí)隙12/3/2022106GPRS信道分配（補(bǔ)充）物理信道（slot）被映射為邏輯信道GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述GPRS技術(shù)特點(diǎn)GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GPRS信道分配GPRS數(shù)據(jù)傳輸12/3/2022107GPRS技術(shù)GPRS技術(shù)概述12/1/202238GPRS的數(shù)據(jù)傳輸傳輸前的準(zhǔn)備MS－外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸（MS發(fā)起呼叫）MS在歸屬地接入外部網(wǎng)絡(luò)MS在漫游地接入外部網(wǎng)絡(luò)12/3/2022108GPRS的數(shù)據(jù)傳輸傳輸前的準(zhǔn)備12/1/202239GPRS數(shù)據(jù)傳輸前的準(zhǔn)備接入到GPRS網(wǎng)絡(luò)，此過程主要完成SGSN對GPRS用戶的身份認(rèn)證建立MS與SGSN的唯一連接接入到PDP網(wǎng)絡(luò)（PacketDataProtocolContext活）MS請求PDPContext激活MS向SGSN發(fā)送PDP激活請求消息消息中帶有MS需要接入的接入點(diǎn)名稱（APN，AccessPointName）、MS的PDP地址、NSAP1以及服質(zhì)量參數(shù)等。APN為GGSN與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的接口的符號名（GGSN對GPRS用戶的身份認(rèn)證SGSN向GGSN請求“建立PDPContext”：SGSN通過DNS得到APN所對應(yīng)的GGSN接口的IP地址，并向GGSN發(fā)送PDPContext請求，包含MS的IP地址請求，建議使用的隧道標(biāo)識（TID，TunnelIdentity）GGSN響應(yīng)“建立PDPContext”：響應(yīng)中包含為MS動態(tài)分配的IP地址及確認(rèn)TID等。PDPContext激活完成：SGSN向MS返回一個PDPContext激活完成消息，該消息中含有MS的IP地址建立MS與GGSN的邏輯連接MS所接入的SGSN與GGSN之間建立起1條對應(yīng)的隧道12/3/2022109GPRS數(shù)據(jù)傳輸前的準(zhǔn)備接入到GPRS網(wǎng)絡(luò)，此過程主要完成1GPRS的數(shù)據(jù)傳輸傳輸前的準(zhǔn)備MS－外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸（MS發(fā)起呼叫）MS在歸屬地接入外部網(wǎng)絡(luò)MS在漫游地接入外部網(wǎng)絡(luò)12/3/2022110GPRS的數(shù)據(jù)傳輸傳輸前的準(zhǔn)備12/1/202241GPRS技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸從應(yīng)用的角度看GPRS網(wǎng)絡(luò)GPRS網(wǎng)絡(luò)為一個IP子網(wǎng)與外部網(wǎng)絡(luò)（如Internet）通信每個MS都有一個IP地址（一般為內(nèi)部的）GGSN為一個網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)提供MS到Internet的接入負(fù)責(zé)完成內(nèi)部地址到公共IP地址的映射負(fù)責(zé)MS到Internet數(shù)據(jù)的路由與轉(zhuǎn)發(fā)12/3/2022111GPRS技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸從應(yīng)用的角度看GPRS網(wǎng)絡(luò)12/1/20GPRS數(shù)據(jù)通信示意圖BTSBSCBSSGPRS主干網(wǎng)GPRS主干網(wǎng)BTSBSCBSSInternetMS移動臺A主機(jī)B歸屬地（家鄉(xiāng)）漫游地GGSNSGSNGPRS主干網(wǎng)GGSNSGSN移動臺在歸屬地時(shí)，與外網(wǎng)通信的路由移動臺在漫游地時(shí)，與外網(wǎng)通信的路由隧道隧道12/3/2022112GPRS數(shù)據(jù)通信示意圖BTSBSCBSSGPRSGPRS主干MS在歸屬地向外部IP網(wǎng)發(fā)起呼叫假設(shè)MS需要動態(tài)獲得IP地址(IP地址也可靜態(tài)設(shè)置）首先MS接入歸屬地SGSN（認(rèn)證、分配連接ID，建立MS的管理等）歸屬地SGSN通過隧道傳送MS連接請求到歸屬地GGSN歸屬地GGSN對MS用戶身份和設(shè)備認(rèn)證，認(rèn)證通過則分配一個IP地址給MS（一般分配的是內(nèi)部IP地址)MS可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)歸屬地GGSN與外部IP網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信（GGSN進(jìn)行IP地址映射）12/3/2022113MS在歸屬地向外部IP網(wǎng)發(fā)起呼叫假設(shè)MS需要動態(tài)獲得IP地址MS在漫游地向外部IP網(wǎng)發(fā)起呼叫假設(shè)MS需要動態(tài)獲得IP地址(IP地址也可靜態(tài)設(shè)置）首先MS接入漫游地SGSN〔認(rèn)證(需要到歸屬地查詢）、分配連接ID，建立MS的管理等〕漫游地SGSN通過GPRS主干網(wǎng)隧道傳送MS連接請求到歸屬地GGSNGGSN對MS用戶身份和設(shè)備認(rèn)證，認(rèn)證通過則分配一個IP地址給MS（一般分配的是內(nèi)部IP地址)MS可以通過漫游地SGSN及GPRS主干網(wǎng)連接歸屬地GGSN，通過GGSN接入到外部IP網(wǎng)（GGSN進(jìn)行IP地址映射）12/3/2022114MS在漫游地向外部IP網(wǎng)發(fā)起呼叫假設(shè)MS需要動態(tài)獲得IP地址GPRS用戶與外部IP網(wǎng)通信小結(jié)MS與外部網(wǎng)通信前先與SGSN建立邏輯連接，接入到GPRS網(wǎng)絡(luò)再由SGSN與GGSN之間通過隧道協(xié)議互連，使MS接入到GGSN，再經(jīng)過GGSN接入外部網(wǎng)絡(luò)MS需要一個IP地址可以是內(nèi)部IP（靜態(tài)或GGSN動態(tài)分配），此時(shí)只能由MS主動發(fā)起呼叫，且由GGSN作地址映射也可以是公共IP（靜態(tài)或動態(tài)）（地址缺，一般不用）無論MS在歸屬地還是在漫游地與外部網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信，網(wǎng)關(guān)一定是歸屬地GGSN12/3/2022115GPRS用戶與外部IP網(wǎng)通信小結(jié)MS與外部網(wǎng)通信前12/1/第10章無線廣域接入技術(shù)引言無線廣域接入體系陸地?zé)o線廣域接入數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)陸地?zé)o線廣域接入技術(shù)簡介GPRSCDMA2000-1X3G12/3/2022116第10章無線廣域接入技術(shù)引言12/1/202247CDMA2000-1xCDMA2000CDMA2000-1X概述CDMA2000-1X網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA2000-1X簡單IP業(yè)務(wù)CDMA2000-1X移動IP業(yè)務(wù)12/3/2022117CDMA2000-1xCDMA200012/1/202248CDMA2000CDMA2000是3G標(biāo)準(zhǔn)之一CDMA2000包括三個標(biāo)準(zhǔn)系列CDMA2000-1X前向信道采用單載波速率最高384kbpsCDMA2000-1XEV采用與CDMA2000-1x相同的頻段速率最高2MbpsCDMA2000-3X前向信道采用3載波，比CDMA2000-1x占頻更寬速率最高2Mbps12/3/2022118CDMA2000CDMA2000是3G標(biāo)準(zhǔn)之一12/1/20CDMA2000-1xCDMA2000CDMA2000-1X概述CDMA2000-1X網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA2000-1X簡單IP業(yè)務(wù)CDMA2000-1X移動IP業(yè)務(wù)12/3/2022119CDMA2000-1xCDMA200012/1/202250CDMA2000-1x概述是CDMA2000的第一階段采用分組交換技術(shù)速率384kbps密切聯(lián)系IP網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)分組業(yè)務(wù)支持簡單IP和移動IP業(yè)務(wù)12/3/2022120CDMA2000-1x概述是CDMA2000的第一階段12/CDMA2000-1xCDMA2000CDMA2000-1X概述CDMA2000-1X網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA2000-1X簡單IP業(yè)務(wù)CDMA2000-1X移動IP業(yè)務(wù)12/3/2022121CDMA2000-1xCDMA200012/1/202252CDMA2000-1x的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA2000-1x的分組部分PCF：分組控制功能PDSN：分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)AAA服務(wù)器：用戶認(rèn)證、授權(quán)、記賬服務(wù)器HA：歸屬代理（移動IP業(yè)務(wù)時(shí)需要）MSBSCBSPCFIP網(wǎng)絡(luò)PSTNPDSNMSC/VLR數(shù)據(jù)通路話音通路HLRAAA服務(wù)器HA12/3/2022122CDMA2000-1x的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA2000-1x的分組CDMA2000-1x的分組實(shí)體簡介移動臺MS（MobileStation）CDMA2000-1x手機(jī)或終端建立、維護(hù)和終止與PDSN的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議無線資源的請求BS與BSC建立、維護(hù)與終止為分組用戶提供的無線資源管理無線資源，記錄無線資源狀態(tài)分組控制功能PCF（packetControlFunction）無線資源的請求、管理與資源使用記錄建立、維護(hù)和終止與PDSN的第二層連接緩存分組數(shù)據(jù)12/3/2022123CDMA2000-1x的分組實(shí)體簡介移動臺MS（MobileCDMA2000-1x的分組實(shí)體簡介分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)PDSN（PacketDataServiceNode）實(shí)現(xiàn)PLMN（publiclandmobilenetwork）與外部IP網(wǎng)的連接，即將MS接入到外部IP網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)關(guān)）建立、維護(hù)和終止與移動用戶的PPP連接，以及與PCF的第二層連接；為SIP（simpleIP）用戶提供IP地址為MIP（mobileIP）用戶提供外地代理FA(ForeignAgent）AAA為MS的接入提供認(rèn)證、授權(quán)和記帳歸屬（家鄉(xiāng)）代理HA（HomeAgent）歸屬網(wǎng)絡(luò)上的一臺路由器只有移動IP業(yè)務(wù)才需要HA為MIP用戶發(fā)起的移動IP注冊請求進(jìn)行認(rèn)證為移動IP用戶指定歸屬IP地址與FA一起，將目的IP地址為移動用戶的IP分組傳送到MIP用戶12/3/2022124CDMA2000-1x的分組實(shí)體簡介分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)PDSNCDMA2000-1xCDMA2000CDMA2000-1X概述CDMA2000-1X網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA2000-1X簡單IP業(yè)務(wù)CDMA2000-1X移動IP業(yè)務(wù)12/3/2022125CDMA2000-1xCDMA200012/1/202256簡單IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)SIP：SimpleIP基本特點(diǎn)類似于通過Modem撥號上網(wǎng)PDSN是MS上網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)每次上網(wǎng)都需要PDSN動態(tài)分配IP