文档介绍：第十九讲 移动数据通信主要承载技术
11/10/2017
主要内容
主要承载技术GPRS
短消息业务
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通用分组无线业务(GPRS)
1. 背景
GPRS作为第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信(3G)的过渡技术, 是由英国BT 公司早在1993年提出的, 是GSM Phase2(1997年)规范实现的内容之一, 是一种基于GSM的移动分组数据业务, 。
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首先, GPRS在原有GSM网络上叠加了一个基于IP的分组交换网络, 从而得到更高的数据传输速率; 其次, 正是由于GPRS的引入, 接入上有了革命性的变化, 而3G移动通信的核心网正是基于IP, 因而使GSM向3G的过渡改动更少, 使得现代通信向3G的发展更迈进了一步, ; 再次, GPRS使得一些原来在GSM网络上不能实现的应用成为可能, 这些新应用得以实现的关键在于GPRS GSM与各种LAN、的互连。
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2. 基本概念
GPRS可以提供四种不同的编码方式, 同时分别对应了不同的错误保护(Error Protection)能力。利用这四种不同的编码方式, GPRS的每个时隙可提供的传输速率分别为CS-1( kb/s)、CS-2( kb/s)、 CS-3( kb/s)和CS-4( kb/s), 其中CS-1的保护最为严密, CS-4则是未加以任何保护的。若再采用时隙捆绑技术, 将8个时隙合并在一起使用, kb/s的传输速率。而且, 由于GPRS采用的是分组交换技术, 因而它可以让多个用户共享某些固定的信道资源, 从而进一步提高了系统资源的利用率。此外, 与HSCSD不同的是, GPRS业务既可以和话音业务共享信道, 也可以在信道充足的条件下, 占用一些专用信道。
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3. 系统结构
由于GPRS采用与原GSM相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及TDMA帧结构, 因此, 在以GSM系统为基础构建GPRS系统时, GSM中的绝大部分部件都不需要作硬件改动, 只需对其软件进行升级以及添加相应的硬件组件即可。构建GPRS系统需要向原有GSM网络中引入的三个主要组件是: GPRS服务支持节点(SGSN,Serving GPRS Supporting Node)、 GPRS网关支持节点(GGSN, Gateway GPRS Support Node)和分组控制单元(PCU, Packet Control Unit)。
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GPRS系统结构
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1) GPRS支持节点(GSN)
为了支持GPRS业务, 必须在GSM网络中增加相应的节点——GPRS支持节点(GSN, GPRS Supporting Node)。 GSN是GPRS网络中最重要的网络节点, 也是构成GPRS骨干网的主体。这个节点具有移动路由管理功能, 可以和各种类型的数据网络相连接, 从而实现移动台和各种数据网络之间的数据传送及格式转换。 GSN也可以和GPRS寄存器相连。从构成形式上看, GSN既可以是一种类似于路由器的独立设备, 也可以与GSM中原有的MSC集成在一起。
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GSN有两种类型: 一种为GPRS服务支持节点(SGSN, Serving GSN), 另一种为GPRS网关支持节点(GGSN, Gateway GSN)。 SGSN和GGSN相当于是移动数据路由器, 它们既可以被组合在同一个物理节点中, 也可以处在不同的物理节点中。在后者情况下, 二者可以利用GPRS隧道协议(GTP, GPRS Tunnel Protocol), 从而实现二者之间的通信。
SGSN与移动交换中心(MSC)处于网络体系的同一层, 二者功能相似, 但又各司其职: SGSN只针对分组交换, 而MSC只针对电路交换。为了协调同时具有分组交换与电路交换能力的终端的信令, GPRS在MSC与SGSN之间提供了一个接口。
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从位置来看, SGSN介于MS和GGSN之间。一方面, SGSN是GSM网络结构与移动台之间的接口, 可以通过帧中继与BTS相连, 从而实现与MS的互通; 另一方面, SGSN通过GGSN可以与各种的外部网络相连。SGSN的主要功能是负责MS的移动性及通信安全性管理, 以及完成分组的路由寻址和转发, 实现移动台和GGSN之间移动分组数据的发送和接收。此外, SGSN还有以下的功能:
(1) 身份验证, 加密和差错校验。
(2) 进行数据计费(Charging Data)。
(3) 连接归属位置寄存器(HLR)、移动交换中心(MSC)和