GPRS信令流程講義

第2頁(yè)GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GPRS網(wǎng)絡(luò)是疊加在GSM網(wǎng)上的另一張網(wǎng)。GSM網(wǎng)絡(luò)是GPRS的承載網(wǎng)絡(luò)。GPRS和GSM公用相同基站、同一的頻譜資源，這就決定了GPRS網(wǎng)絡(luò)與GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的相互關(guān)聯(lián)，又相互制約。從網(wǎng)絡(luò)側(cè)看，GPRS是在GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加了PCU、SGSN、GGSNH種網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。PCU（packetcontrolunit分組控制單元）集中在BSS系統(tǒng)中（一般為在BSC中），用于處理分組數(shù)據(jù)及無(wú)線分組信道管理，還有新的移動(dòng)性管理軟件。SGSN（服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)）是為MS提供移動(dòng)性管理、路由選擇等服務(wù)的節(jié)點(diǎn)。GGSN（網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)）是用于接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)。SGSN和GGSN統(tǒng)稱為GSN.TE：設(shè)備終端MT:移動(dòng)終端CGF：計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)具體的II和協(xié)議后文有詳解第3頁(yè)傳輸平面GPRS數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議平臺(tái)能夠提供用戶信息的傳遞，它主要由GTP、IP.LLC協(xié)議和RLC協(xié)議分別構(gòu)成GPRS網(wǎng)絡(luò)各段的傳輸模式。MT首先通過(guò)UM接II接入GPRS網(wǎng)結(jié)，通過(guò)BSS經(jīng)Gb接II與SGSN連接，之后SGSN通過(guò)Gn接II接入同一PLMN的GGSN,最后從GGSN接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)。具體后面有介紹第4頁(yè)信令平面這里主要介紹上四種情況MS-SGSNGSMRF（射頻部分）：采用與GSM相同的傳輸模式oGSM空II的載頻帶寬為200kHz,-個(gè)載頻分為8個(gè)物理信道。MAC/RLC協(xié)議：該層提供無(wú)線鏈路控制功能和媒體接入控制功能。RLC層可■支持MS與BSS之間的有確認(rèn)和無(wú)確認(rèn)兩種模式的數(shù)據(jù)傳輸，可提供一條獨(dú)立于無(wú)線解決方案的可靠鏈路；MAC層是定義和分配空11的GPRS邏輯信道，使得這些信道能被不同的移動(dòng)臺(tái)共享。LLC（邏輯鏈路控制）協(xié)議：LLC是一個(gè)基于HDLC（高速數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程）的無(wú)線鏈路協(xié)議，能夠在MS與SGSN之間提供一條高度可■靠的加密的邏輯鏈路用于數(shù)據(jù)傳輸。GMM/SM協(xié)議用來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)性管理以及網(wǎng)絡(luò)接入的相關(guān)控制。L1：傳輸物理層NS（網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)）：該層基于BSS和SGSN之間的幀中繼連接之上，用于傳送上層的BSSGPPDUoBSSGP協(xié)議：在傳輸平臺(tái)上，該協(xié)議用于再BSS和SGSN之間提供一條無(wú)連接的鏈路進(jìn)行無(wú)確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳送。GSN-GSNL1/L2：底層傳輸網(wǎng)結(jié)相關(guān)的協(xié)議，底層傳輸網(wǎng)絡(luò)可以使ATM網(wǎng)、以太網(wǎng)、DDN、ISDN、幀中繼網(wǎng)等。IP：GPRS骨干網(wǎng)結(jié)協(xié)議，用于骨干網(wǎng)內(nèi)用戶數(shù)據(jù)和控制信令的路由選擇。UDP/TCP：UDP提供差錯(cuò)保護(hù)，用于承載不要求可靠傳輸?shù)腉TPPDU：TCP提供流量控制以及丟失和差錯(cuò)保護(hù)，用于承載要求可靠傳輸?shù)腉TPPDUoGTP：用于GPRS骨干網(wǎng)中GSN之間數(shù)據(jù)和信令的隧道傳輸。所有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的PDP協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）將由GTP進(jìn)行封裝。SGSN-HLR/EIR/SMSMAP協(xié)議：利用SS7進(jìn)行傳送，實(shí)現(xiàn)鑒權(quán)、登記、移動(dòng)性管理以及短消息傳送等功能SGSN-MSC/VLR采用BSSAP+協(xié)議實(shí)現(xiàn)聯(lián)合的移動(dòng)性管理、尋呼等功能，也是利用SS7進(jìn)行傳送第5頁(yè)GPRS信道52復(fù)幀結(jié)構(gòu)52TDMA幀，4個(gè)TDMA幀組成一個(gè)block,所以52復(fù)幀包含12個(gè)無(wú)線塊、2個(gè)空閑幀和2個(gè)用于PTCCH的幀，其中空閑幀的作用是用來(lái)解碼鄰小區(qū)的BSIC和為功控測(cè)量干擾，PTCCH幀的作用是用來(lái)進(jìn)行TA更新。第6頁(yè)分組邏輯信道PBCCH（分組廣搦控制信道）下行鏈路的PBCCH用來(lái)廣播分組數(shù)據(jù)的特定系統(tǒng)消息。PCCCH（分組公共控制信道）用于分組數(shù)據(jù)公共控制信令的邏輯信道，其中包括：PRACH（分組隨機(jī)接入信道）、PPCH（分組尋呼信道）、PAGCH（分組接入準(zhǔn)許信道）和PNCH（分組通知信道，用于通知移動(dòng)臺(tái)PTM-M的呼叫）PTCH（分組業(yè)務(wù)信道）用于分組交換模式下承載用戶數(shù)據(jù)，包括：PDTCH（分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道）：為單向信道，分上下行PACCH（分組隨路控制信道）：用于傳送包括功控信息、測(cè)量和證實(shí)等信息，為雙向信道。第八頁(yè)GMM中MS的狀態(tài)空閑、待命、就緒第九頁(yè)GMMH狀態(tài)轉(zhuǎn)換分為MS和SGSN的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，差不多第十頁(yè)attach信令流程MS向新的SGSN發(fā)出附著請(qǐng)求（attachrequest）附著類型有三種，只附著GPRS,IMSI己被附著的情況下附著GPRS,GPRS/IMSI聯(lián)合附著當(dāng)新的SGSN收到“附著請(qǐng)求”消息后，將根據(jù)該消息中的P-TMSI和舊的RAI來(lái)導(dǎo)出原SGSN的地址，并向原SGSN發(fā)出一■條“身份認(rèn)證請(qǐng)求M（identificationrequest）；舊的SGSN收到該消息后，若能夠識(shí)別該MS,則向心的SGSN發(fā)送一條“身份認(rèn)證響應(yīng)7identificationresponse）,該消息中含有該MS對(duì)應(yīng)的IMSI及其鑒權(quán)三元組（通過(guò)識(shí)別IMSI可以得到該MS所在的HLR）o若無(wú)法識(shí)別，則返回一條相應(yīng)的錯(cuò)誤指示。若新的SGSN無(wú)法識(shí)別MS,那么它向該MS發(fā)起識(shí)別程序，當(dāng)從識(shí)別程序中獲得IMSI后，開(kāi)始執(zhí)行鑒權(quán)加密程序。鑒權(quán)加密過(guò)程，發(fā)生在MS、新的SGSN和HLR三者之間。設(shè)備號(hào)檢查，發(fā)生在MS、新的SGSN和EIR三者之間。a)鑒權(quán)加密程序成功后，新的SGSN向HLR發(fā)送一條“位置更新”(updatelocation)消息，通知HLR該MS的位置己經(jīng)發(fā)生了變化。HLR收到“位置更新”消息后，存儲(chǔ)當(dāng)前新的SGSN的消息，并向舊的SGSN發(fā)出一條"位置刪除n(cancellocation)消息。舊SGSN收到“位置刪除”消息后將刪除該MS的所有信息，并向HLR發(fā)回“位置刪除證實(shí)"(cancellocationack)消息。D)當(dāng)HLR收到“位置刪除證實(shí)”消息后，將向新的SGSN發(fā)起“插入用戶數(shù)據(jù)”(insertsbuscriberdata)消息，以提供SGSN所需的用戶信息。F)新的SGSN收到用戶信息后，向HLR發(fā)回證實(shí)消息若網(wǎng)絡(luò)采用Gs接口(SGSN和MSC/VLR),且附著類型為T(mén)MSI己被附著的情況下附著GPRS”或“GPRS/IMSI的聯(lián)合附著”時(shí),SGSN還應(yīng)執(zhí)行MSC/VLR的位置更行7a)~7h)新的SGSN接收MS的GPRS附著請(qǐng)求,那么它向MS發(fā)送“附著接收”(attachaccept)消息。若為聯(lián)合的GPRS附著，那么該消息中還含有新的TMSI和LAIMS向新的SGSN發(fā)回“附著完成w(attachcomplete)消息。若為聯(lián)合的GPRS附著，新SGSN再向新MSC/VLR發(fā)送TMSI分配完成消息。第11頁(yè)detach手機(jī)發(fā)起若存在PDP上下文和邏輯電路，則刪除若存在Gs接口,且分離原因?yàn)椤癎PRS/IMSI的聯(lián)合分離”，則分別進(jìn)行IMSI分離和GPRS分離SGSN發(fā)起同手機(jī)發(fā)起HLR發(fā)起HLR希望從SGSN中刪除一個(gè)用戶，所以還要進(jìn)行位置刪除程序第13頁(yè)路由區(qū)更新信令這是跨SGSN的路由區(qū)更新MS發(fā)起路由更新請(qǐng)求新的SGSN向舊的SGSN發(fā)起“SGSN上下文請(qǐng)求”，獲取MS的MM上下文和PDP上下文鑒權(quán)加密程序成功鑒權(quán)加密后，新SGSN返回給舊SGSN"SGSN上下文證實(shí)”，表示已準(zhǔn)備好接收被激活的PDP信息舊的SGSN收到證實(shí)消息后，通過(guò)“前轉(zhuǎn)分組單元”(forwardpackets)消息將在一定時(shí)間內(nèi)滯留的N-PDU轉(zhuǎn)發(fā)給新的SGSN、“更新PDP上下文請(qǐng)求”，SGSN通過(guò)該消息來(lái)更新在GGSN中與該用戶相關(guān)的PDP上下文內(nèi)容7-10位置更新過(guò)程GsI】存在，位置區(qū)更新過(guò)程12-13路由更新接受和完成第14頁(yè)會(huì)話管理程序只與GPRS核心網(wǎng)和MS有關(guān)，與BSS無(wú)直接關(guān)系第15頁(yè)補(bǔ)充：每個(gè)PDP地址對(duì)應(yīng)有一個(gè)PDP±下文第16頁(yè)NSAPI：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接入點(diǎn)標(biāo)識(shí)符（NetworkServiceAccessPointIdentifier）是PDP（分組數(shù)據(jù)協(xié)議）上下文的一個(gè)索引第17頁(yè)P(yáng)DP狀態(tài)有激活和未激活兩種，在激活狀態(tài)卜可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?8頁(yè)P(yáng)DP±下文激活所謂PDP上下?文激活是指MS要求網(wǎng)絡(luò)給它分配以個(gè)IP地址，使它成為IP網(wǎng)絡(luò)的一部分MS完成GPRS附著，需要和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，向SGSN上發(fā)“激活PDP上下文請(qǐng)求”SGSN判斷是否執(zhí)行鑒權(quán)加密及P-TMSI再分配程序（匿名接入不需要）創(chuàng)建PDP上下文過(guò)程，SGSN請(qǐng)求GGSN分配PDP地址、協(xié)商QoS質(zhì)量等“激活PDP±下文接受”第19頁(yè)P(yáng)DP±下文去激活MS發(fā)起“PDP上下文去激活請(qǐng)求”消息中包含需要去激活的PDP上下文的時(shí)間標(biāo)識(shí)符，以及原因代碼。第21頁(yè)TBF（臨時(shí)塊流）一個(gè)TBF可以使用一個(gè)或多個(gè)PDCH,所以說(shuō)TBF是由一個(gè)或多個(gè)LLC幀組成第23頁(yè)一階段接入MS向PCU上發(fā)“分組信道請(qǐng)求”，若為一階段接入，該消息中包含建立信道所需要的所有信息，如所請(qǐng)求的無(wú)線塊數(shù)、無(wú)線接入優(yōu)先級(jí)、MS的多時(shí)隙能力等，來(lái)期待網(wǎng)絡(luò)直接進(jìn)行業(yè)務(wù)資源分配。PCU通過(guò)“分組立即指配”向MS提供所需的專用資源一階段接入方式下，MS將在所指配的PDTCH信道上發(fā)送數(shù)據(jù)，為引入競(jìng)爭(zhēng)解決方案，MS在前三個(gè)RLC數(shù)據(jù)塊中加入TLLI識(shí)別。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)收到第一個(gè)RLC數(shù)據(jù)塊時(shí)，它將向MS發(fā)送“分組上行證實(shí)/未證實(shí)”消息，該消息中含有該MS的TUJ。當(dāng)MS收到該消息后，如發(fā)現(xiàn)該TLLI與自己存儲(chǔ)的TLLI一致,則繼續(xù)使用該P(yáng)DTCH信道，若不一致，則釋放掉該資源。第24頁(yè)二階段接入在“分組信道請(qǐng)求”中只對(duì)請(qǐng)求的業(yè)務(wù)做十分簡(jiǎn)單的描述，包含該MS的隨機(jī)接入比特也接入原因。在“立即指配命令”指配的PACCH信道上向PCU發(fā)送“分組資源請(qǐng)求”，包含上行鏈路傳輸所需資源的完整描述。PCU通過(guò)“分組資源指配”將PDTCH資源指配給MS第26頁(yè)固定模式Allocationbitmap分配位圖第27頁(yè)動(dòng)態(tài)模式分為時(shí)段分配和時(shí)隙分配第28頁(yè)兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)：動(dòng)態(tài)模式：網(wǎng)絡(luò)在給移動(dòng)臺(tái)分配的每一個(gè)PDCH的下行塊中都有可■能發(fā)送針對(duì)該MS的USF,這就需要MS得所分配PDCH上去解碼所有的下行塊，增加了MS的耗電量，減少了MS的自由度。固定模式：MS事先知道要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊的個(gè)數(shù)及傳送數(shù)據(jù)所要占用的資源，因此減輕了MS的負(fù)擔(dān)，節(jié)約了MS的耗電量，但MS使用完所分配的資源后，再一次去向網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求新的資源，增加了網(wǎng)咯的信令負(fù)荷。第29頁(yè)GPRS上行數(shù)據(jù)傳輸（證實(shí)模式下）在接入和