GRS業(yè)務(wù)信令流程

GPRS信令流程

GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)BTSSGSNGGSNBSCMSC/VLRGiGnGrGsGbGnAHLRIPNetworkGPRSBackbone

BGOtherPLMNGpPCUSGSNGGSNGnGnBGSS7UmAbisUm接口

MS完成與GPRS網(wǎng)絡(luò)的通信，完成分組數(shù)據(jù)傳送、移動性管理、會話管理、無線資源管理等多方面的功能。Gb接口通過該接口SGSN完成同BSS系統(tǒng)、MS之間的通信，以完成分組數(shù)據(jù)傳送、移動性管理、會話管理方面的功能。該接口是GPRS組網(wǎng)的必選接口。Gi接口

Gi接口是GPRS與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的接口。GPRS通過Gi接口和各種公眾分組網(wǎng)如Internet或ISDN網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，在Gi接口上需要進(jìn)行協(xié)議的封裝/解封裝、地址轉(zhuǎn)換、用戶接入時的鑒權(quán)和認(rèn)證等操作。Gn接口

Gn接口是GRPS支持節(jié)點(diǎn)間接口，即同一個PLMN內(nèi)部SGSN間、SGSN和GGSN間接口，該接口采用在TCP/UDP協(xié)議之上承載GTP的方式進(jìn)行通信。Gs接口

SGSN通過Gs接口和MSC配合完成對MS的移動性管理功能，包括聯(lián)合的Attach/Detach、聯(lián)合的路由區(qū)/位置區(qū)更新等操作。SGSN還將接收從MSC來的電路型尋呼信息，并通過PCU下發(fā)到MS。其他接口

Gr、Gd、GP、Gc、Gf。主要接口功能傳輸平面物理層分為無線射頻層和物理鏈路層L1bis、L1、L2協(xié)議在GPRS規(guī)范中沒有規(guī)定，各廠商的解決辦法可能不同。RLC/MACRLC為上層業(yè)務(wù)提供可靠的無線鏈路，MAC層負(fù)責(zé)處理信道定位和復(fù)用，RLC/MAC層共同形成了具有Um接口的OSI第二層協(xié)議，使用物理鏈路層提供的業(yè)務(wù)。NSNS屬于傳輸BSSGP協(xié)議數(shù)據(jù)單元。它建立在BSS和SGSN之間幀中繼連接的基礎(chǔ)之上，并且可以穿越幀中繼交換節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。GPRS數(shù)據(jù)傳輸平臺BSSGP

在下行鏈路中，由SGSN向BSS提供實(shí)現(xiàn)RLC/MAC功能所需的無線信息；在上行鏈路中，由BSS向SGSN提供從RLC/MAC得到的無線信息，并使兩個不同的節(jié)點(diǎn)（BSS和SGSN）實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)管理功能。該層傳送BSS和SGSN之間的路由相關(guān)和Qos相關(guān)信息，不執(zhí)行糾錯。RelayBSS里的Relay的功能是中繼Um和Gb接口之間的LLCPDU。SGSN里的Relay的功能是中繼Gb和Gn接口之間的PDPPDU。LLC

提供移動臺和SGSN之間可靠保密的邏輯鏈路，該層獨(dú)立于下層無線接口協(xié)議，LLC層有確認(rèn)模式和非確認(rèn)模式兩種轉(zhuǎn)發(fā)模式。SNDCP

承擔(dān)了在網(wǎng)絡(luò)層和底層之間映射和壓縮以及分段，排序和復(fù)用，屬于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。主要功能有：復(fù)用多個PDP；壓縮/解壓縮用戶數(shù)據(jù)和協(xié)議控制信息；將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)單元（N-PDU）分割成邏輯鏈路控制協(xié)議數(shù)據(jù)單元（LL-PDU），或是反向重裝。GPRS數(shù)據(jù)傳輸平臺GTP

該協(xié)議支持GPRS骨干網(wǎng)各支持節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)和信令傳輸，所有的PTPPDUPD都要用GTP封裝。UDP/TCP

傳輸層協(xié)議，建立端到端連接的可靠鏈路，TCP具有保護(hù)和流量控制功能，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確，TCP是面向連接的協(xié)議。UDP則是面向非連接的協(xié)議，UDP不提供錯誤恢復(fù)能力，也不關(guān)心是否已正確接收了報(bào)文，只充當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送者和接收者。IP

用于路由用戶數(shù)據(jù)和控制信令的GPRS骨干網(wǎng)協(xié)議。GPRS骨干網(wǎng)最初會基于IP版本4協(xié)議，最終會用版本6。GPRS數(shù)據(jù)傳輸平臺GPRS信令平面MS-SGSNSGSN-HLR/EIR/SMSSGSN-MSC/VLRGSN-GSNGGSN-HLRT=PTCCH,I=IdleframeB0-B11=RadioblocksGPRS信道52復(fù)幀結(jié)構(gòu)52TDMAFramesB0B1B2TB3B4B5IB6B7B8TB9B10B11ITDMAframeRLCBlock

除了分組隨機(jī)接入信道和PTCCH/U外，其他分組邏輯信道的基本組成單位都是BLOCK，BLOCK的占用次序是這樣規(guī)定的：(B0,B6,B3,B9,B1,B7,B4,B10,B2,B8,B5,B11)。PDCH幀結(jié)構(gòu)一個52復(fù)幀包括12個無線塊電路域中一個TDMA幀分為8個時隙分配給GPRS的時隙稱為PDCH多個時隙可組合為一個PDCH組，每PDCH組最多可包含8個時隙無線資源分配和無線傳輸以無線塊（BLOCK）為基本單位一個無線塊時長包括4個TDMA幀，為用戶占用的最小單位剩下4個burst用于測量、上報(bào)TA若干用戶爭搶這些數(shù)據(jù)塊，從宏觀上實(shí)現(xiàn)分組共享目的UM接口幀結(jié)構(gòu)52復(fù)幀描述分組邏邏輯信信道GPRS邏輯信信道類類型分組數(shù)數(shù)據(jù)信信道（（PDCH）分為分分組業(yè)業(yè)務(wù)信信道和和分組組控制制信道道分組業(yè)業(yè)務(wù)信信道(PDTCH)單向業(yè)業(yè)務(wù)信信道：：PDTCH/U，PDTCH/D分組控控制信信道廣播控控制信信道：：PBCCH公共控控制信信道：：PPCH，PRACH，PAGCH，PNCH（發(fā)送送通知知信息息）專用控控制信信道：：PACCH，PTCCH/U（用來來估計(jì)計(jì)TA），PTCCH/D（發(fā)送送TA更新信信息））分組邏邏輯信信道（（PDCH）組合方式1：PBCCH＋PCCCH＋PDTCH＋PACCH＋PTCCH；方式2：PCCCH＋PDTCH＋PACCH＋PTCCH；方式3：PDTCH＋PACCH＋PTCCH。其中PCCCH=PPCH+PRACH+PAGCH+PNCH。小業(yè)務(wù)務(wù)量在GPRS業(yè)務(wù)量量不大大的情情況下下，一一般小小區(qū)內(nèi)內(nèi)GPRS與電路路業(yè)務(wù)務(wù)共用用BCCH和CCCH，此時時小區(qū)區(qū)內(nèi)僅僅需要要信道道組合合方式式3。隨著業(yè)業(yè)務(wù)量量的增增大小區(qū)內(nèi)內(nèi)需要要配置置分組組公共共信道道，需需要增增加信信道組組合方方式1和2。GPRS邏輯信信道類類型MS多時隙隙能力力的概概念定義要要素：：最大大接收收時隙隙數(shù)（（下行行時隙隙）、、最大大發(fā)射射時隙隙數(shù)（（上行行時隙隙）、、最大大總時時隙數(shù)數(shù)定義：：多時時隙能能力等等級1－29；等級級數(shù)越越大，，多時時隙能能力越越強(qiáng)影響MS多時隙隙能力力的因因素是否能能同時時發(fā)送送和接接收考慮MS做鄰近近小區(qū)區(qū)測量量、收收發(fā)信信機(jī)發(fā)發(fā)射和和接收收準(zhǔn)備備等時時間要要求跳頻對對時間間要求求影響響的考考慮實(shí)現(xiàn)時時的目目標(biāo)市市場細(xì)細(xì)化的的考慮慮BSS應(yīng)根據(jù)據(jù)MS的多時時隙能能力、、請求求的QoS以及當(dāng)當(dāng)前資資源配配置情情況進(jìn)進(jìn)行最最優(yōu)資資源分分配。。MS的多時時隙能能力CSPSPSPSCSCSPSCSSpeechcall1Speechcall2Speechcall3GPRSuser1GPRSuser2GPRSuser3GPRSuser4TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7GPRSuser5GPRSuser6IdlePDTCH信道分分配采用靜靜態(tài)PDCH的原因因保證小小區(qū)中中的GPRSMS時常在在線保證GPRS業(yè)務(wù)一一定的的QoS采用動動態(tài)PDCH的原因因GPRS與GSM共享無無線資資源優(yōu)先保保證話話音業(yè)業(yè)務(wù)的的QoS的情況況下考考慮無無線資資源的的最優(yōu)優(yōu)利用用一個小小區(qū)中中的分分組交交換業(yè)業(yè)務(wù)與與電路路交換換業(yè)務(wù)務(wù)的比比例時時常在在變化化動態(tài)PDCH對話音音業(yè)務(wù)務(wù)不可可見PDTCH信道分分配C/I載干比比(dB)051015202504812162024CS1CS2CS3CS4典型城城區(qū),移動動速度度每小小時3公里里分組數(shù)數(shù)據(jù)傳傳輸一個PDCH可以為為多個個MS使用；；一個個MS可以同同時使使用多多個PDCHB1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B0MS1MS3MS2GPRS無線接接口原原理分組數(shù)數(shù)據(jù)傳傳輸GPRS移動性性管理理（GMM）移動性性管理理專用用流程程附著/分離周期性性位置置/路由區(qū)區(qū)更新新正常的的位置置區(qū)/路由區(qū)區(qū)更新新移動性性管理理通用用流程程鑒權(quán)P-TMSI重分配配身份識識別移動性性管理理連接接管理理流程程連接的的建立立和釋釋放移動性性管理理概念念和流流程一般功功能GPRS附著：：建立起起MM上下文文，MM狀態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為就就緒GPRS分離：：刪除除MM上下文文，MM狀態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為空空閑（（MS發(fā)起或網(wǎng)絡(luò)發(fā)發(fā)起））安全功功能：：鑒權(quán)、、加密密、標(biāo)標(biāo)識校校驗(yàn)等等位置管管理：正常常/周期性性路由區(qū)區(qū)更新新、小小區(qū)更更新網(wǎng)絡(luò)特特定功功能與HLR配合進(jìn)進(jìn)行GMM上下文文清除除用戶數(shù)數(shù)據(jù)管管理MS類標(biāo)處處理與MSC/VLR配合進(jìn)行聯(lián)聯(lián)合位位置更更新、、聯(lián)合合尋呼呼等移動性性管理理的主主要功功能GMM狀態(tài)空閑：：GMM上下文文未建建立，，MS不可及及待命：：GMM上下文文已建建立，，MS可接收收尋呼呼，但但不能能進(jìn)行行數(shù)據(jù)據(jù)傳送送；知知道手手機(jī)所所在路路由區(qū)區(qū)就緒：MS可以進(jìn)行行數(shù)據(jù)傳傳送；知知道手機(jī)機(jī)所在小小區(qū)GMM上下文MS相關(guān)標(biāo)識識GMM狀態(tài)MS的位置信信息（路路由區(qū)標(biāo)標(biāo)識、小小區(qū)標(biāo)識識）當(dāng)前服務(wù)務(wù)SGSN的地址、、VLR編號(MSonly)加密算法法、鑒權(quán)權(quán)參數(shù)GMM中MS的狀態(tài)空閑狀態(tài)態(tài)（Idle）在GPRS空閑狀態(tài)態(tài)中，用用戶沒有有激活GPRS移動性管管理。MS和SGSN環(huán)境中沒沒有存儲儲與這個個用戶相相關(guān)的有有效的位位置信息息或路由由信息。。因此在在這個狀狀態(tài)下不不能進(jìn)行行與用戶戶有關(guān)的的移動性性管理過過程,MS無法進(jìn)行行數(shù)據(jù)傳傳輸，也也不能接接收GPRS尋呼消息息。在在這個個狀態(tài)下下，MS完成PLMN選擇、GPRS選擇和重重選擇過過程。MS通過執(zhí)行行GPRS激活過程程在MS和SGSN中建立MM環(huán)境。等待狀態(tài)態(tài)（standby）在等待狀狀態(tài)下，，在MS和SGSN中的MM環(huán)境已經(jīng)經(jīng)創(chuàng)建了了用戶的的IMSI，此時可可以接收收尋呼消消息，不不能發(fā)送送分組數(shù)數(shù)據(jù)。在在SGSN中，如果果它收到到了MS對尋呼的的回應(yīng)信信息，其其MM狀態(tài)也會會轉(zhuǎn)變到到就緒狀狀態(tài)。同同樣，當(dāng)當(dāng)數(shù)據(jù)或或信令從從MS處發(fā)送時時，MS的MM狀態(tài)會改改變到就就緒狀態(tài)態(tài)。相應(yīng)應(yīng)地，當(dāng)當(dāng)SGSN收到MS發(fā)來的數(shù)數(shù)據(jù)和信信令時，，其MM狀態(tài)也會會改變到到就緒狀狀態(tài)。MS可以運(yùn)行行GPRS斷開(Detach)過程進(jìn)入入空閑狀狀態(tài)。當(dāng)Readystatetimer超時；SGSN知道MS的路由信信息；MS可以接收收尋呼消消息；MS可以進(jìn)行行路由更更新GMM狀態(tài)就緒狀態(tài)態(tài)（Ready）在就緒狀狀態(tài)下，，SGSNMM環(huán)境會包包含MS所在的小小區(qū)信息息。在就就緒狀態(tài)態(tài)下，MS可以收發(fā)發(fā)PTPPDU。就緒狀狀態(tài)由一一個計(jì)時時器監(jiān)控控，當(dāng)就就緒狀態(tài)態(tài)計(jì)時器器超時時時，MM環(huán)境就會會從就緒緒狀態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到等等待狀態(tài)態(tài)。MS可以啟動動一個GPRS業(yè)務(wù)斷開開過程，，來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)從就緒緒狀態(tài)向向空閑狀狀態(tài)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移。當(dāng)完成GPRS附著時；；SGSN知道MS的CELLID；MS可以接收收和發(fā)送送PTP數(shù)據(jù)；MS可以進(jìn)行行小區(qū)更更新GMM狀態(tài)GPRS移動性管管理Idle/Standby/Ready狀態(tài)轉(zhuǎn)換換Attach信信令流程程Detach信信令流程程手機(jī)發(fā)起起SGSN發(fā)起HLR發(fā)起位置管理理小區(qū)更新新：小區(qū)區(qū)標(biāo)識改改變而路路由區(qū)標(biāo)標(biāo)識未改改變路由區(qū)更更新：路路由區(qū)標(biāo)標(biāo)識改變變SGSN內(nèi)的路由由區(qū)更新新跨SGSN的路由更更新聯(lián)合路由由區(qū)/位置區(qū)更更新SGSN內(nèi)的聯(lián)合合RA/LA更新跨SGSN的RA/LA更新周期性位位置更新新1.RoutingAreaUpdateRequest3.RoutingAreaUpdateAccept2.SecurityFunctionsMSBSSSGSN4.RoutingAreaUpdateComplete路由更新新流程（（IntraSGSN）MSBSSnewSGSNHLRGGSNoldSGSNMSC/VLR2.SGSNContextResponse4.SecurityFunctions1.RoutingAreaUpdateRequest2.SGSNContextRequest5.UpdatePDPContextRequest5.UpdatePDPContextResponse6.UpdateLocation

9.UpdateLocationAck11.RoutingAreaUpdateAccept

10.LocationUpdatingRequest

10.LocationUpdatingAccept

7.CancelLocation7.CancelLocationAck

8.InsertSubscriberDataAck

8.InsertSubscriberData12.RoutingAreaUpdateComplete3.ForwardPackets路由更新新流程（（InterSGSN）聯(lián)合位置置更新流流程BSCSGSN1.1.RA11.發(fā)送LLCPDU在同一RAC中從一個小區(qū)到另外一個小區(qū)小區(qū)更新新流程GPRS移動性管管理路由由區(qū)更新新（RAU）LA≥RA≥CELLRAI=MCC+MNC+LAC+RACGPRS會話管理理GPRS簽約數(shù)據(jù)據(jù)中可以以包括一一個或多多個PDP地址，每每個PDP地址對應(yīng)應(yīng)有一個個PDP上下文SM管理實(shí)體體：SGSN、GGSN和MSPDP內(nèi)容：PDP類型、地地址(動態(tài)/靜態(tài))、狀態(tài)APNNSAPI激活/未激活兩兩種狀態(tài)態(tài)PDP上下文與與MM上下文的的關(guān)聯(lián)唯唯一性PDP上下文狀狀態(tài)遷移移PDP上下文激激活：MS發(fā)起或網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)起起，PDP上下文狀狀態(tài)遷移移為ACTIVE鑒權(quán)SGSN經(jīng)過APN分析推導(dǎo)導(dǎo)出GGSN地址QoS協(xié)商、地地址分配配、啟動動計(jì)費(fèi)等等PDP上下文修修改PDP上下文中中的某些些參數(shù)（（如服務(wù)務(wù)SGSN、QoS）需要改變變時執(zhí)行行該規(guī)程程PDP上下文去去激活MS發(fā)起或網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)起起，PDP上下文狀狀態(tài)遷移移為INACTIVE刪除PDP上下文回收動態(tài)態(tài)PDP地址二次激活活在一個PDP地址上可可以有多多個通過過而起激激活流程程產(chǎn)生的的PDP上下文，，這些上上下文用用TFT進(jìn)行區(qū)分分和標(biāo)識識SM管理主要要功能PDP激活流程程：MS發(fā)起MS發(fā)起網(wǎng)絡(luò)發(fā)起起PDP上下文的的去激活活手機(jī)上網(wǎng)網(wǎng)流程共共分三個個步驟：：附著PDP激活上網(wǎng)手機(jī)上網(wǎng)網(wǎng)流程Attach_request(IMSI)TripletrequestAuthenticationUpdate_locationSGSNHLRGPRS手機(jī)附著著Insert_subscriber_dataUpdate_location_ackAttach_accept(TLLI)MS?TLLIActivate_PDP_context_req(NSAPI1,type[+@ofPDP],APN,QoS)DNS_query(APN)DNS_response(IPofGGSN)DNSSGSNPDP激活Create_PDP_contextresponse(IP)Activate_PDP_context_accept(IP)Create_PDP_context_req

(type,APN,QoS)TID1Create_PDP_txtGGSNIPGGSNSGSNPDP激活TLLI

?IMSI

NSAPI+IMSI?TIDNSAPI?TLLINSAPITLLIUserpacketUserpacketUserpacketTIDGGSNPDPnetwork(IP/X.25)InternetGGSNSGSNGPRS手機(jī)數(shù)據(jù)據(jù)發(fā)送GPRS的接入和和數(shù)據(jù)傳傳輸TemporaryBlockFlow數(shù)據(jù)傳輸輸在RLC層上是通通過TBF來實(shí)現(xiàn)的的，上下下行TBF是相互獨(dú)獨(dú)立的，，一個TBF可以包含含很多LLC幀TBF由TFI來標(biāo)識，，TFI的長度為為7bits，它在RLC層數(shù)據(jù)傳傳輸中相相當(dāng)于MS的標(biāo)識，，因此在在一個小小區(qū)中不不可能有有兩個MS同時擁有有相同的的上行或或下行TFI對于RLC層來說，，GPRS的接入過過程實(shí)際際就是申申請和分分配TFI的過程，，MS在得到TFI后，所有有RLC數(shù)據(jù)塊的的頭信息息里都包包含有該該TFI的值，直直到該TBF的結(jié)束。。GPRS上行接入入OnephaseMS在信道請請求中會會說明請請求1個或多個個PDCH信道，系系統(tǒng)根據(jù)據(jù)該信道道請求分分配相應(yīng)應(yīng)數(shù)量的的PDCH和上行TFITwophase系統(tǒng)根據(jù)據(jù)信道請請求先分分配給MS保留的PDCH信道，MS用該P(yáng)DCH發(fā)送PacketResourceRequest消息，該該消息包包含詳細(xì)細(xì)的資源源請求信信息，系系統(tǒng)再根根據(jù)這些些信息通通過PacketUplinkAssignment給MS指配上行行TFI和要求的的PDCHonephase接入twophase接接入GPRS上行數(shù)據(jù)據(jù)傳輸中中的MACmodeGPRS是一種分分組數(shù)據(jù)據(jù)業(yè)務(wù)，，用戶對對信道的的占用是是共享式式的，允允許多個個用戶使使用一個個PDCH信道來傳傳輸數(shù)據(jù)據(jù)，為了了避免在在該P(yáng)DCH的上行數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸中發(fā)生生碰撞，，MAC層必須合合理的進(jìn)進(jìn)行資源源分配，，使不同同用戶在在不同的的RLCBlock上傳輸數(shù)數(shù)據(jù)，這這樣，從從一段時時間來看看，這些些用戶的的數(shù)據(jù)傳傳輸是同同時進(jìn)行行的。MAC層進(jìn)行資資源分配配的方式式有兩種種：fixed和dynamicFixed方式下的的資源分分配在fixed方式下，，ImmediateAssignment或PacketUplinkAssignment消息中會會有一個個ALLOACTIONBITMAP，規(guī)定了了MS在哪個時時隙的哪哪些Block中可以發(fā)發(fā)送數(shù)據(jù)據(jù)。如果果分配的的Block數(shù)目不夠夠，MS可以從這這些已分分配的Block上發(fā)送請請求以申申請更多多的資源源Dynamic方式下的的資源分分配系統(tǒng)在下下行發(fā)出出USF(UplinkStateFlag)值，宣宣告哪一一個移動動臺可以以在下一一個時段段傳輸數(shù)數(shù)據(jù)塊。。GPRS上行數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸GPRS尋呼GPRS下行數(shù)據(jù)據(jù)傳輸GPRS數(shù)據(jù)傳傳輸中TA的的獲取初始TA值的估計(jì)計(jì)系統(tǒng)發(fā)送PacketPollingMess