GPRS 相關(guān)知識

1、GPRS概述 　　
GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，它是一種基于分組交換
傳輸數(shù)據(jù)的高效率方式。GPRS將深刻地改變終端用戶使用移動數(shù)據(jù)計算的體驗。GPRS最顯著
的優(yōu)點就是能夠提供比現(xiàn)有GSM網(wǎng)9.6kbit／s更高的數(shù)據(jù)率，可達170kbit／s。巨大的吞吐
量改變了單一的面向文本的無線應(yīng)用，使得包括圖片、話音和視頻的多媒業(yè)務(wù)成為現(xiàn)實。移
動用戶再也不必通過撥號專門的ISP(Internet Service Provider)來收發(fā)E-mail和瀏覽web
頁，GPRS提供了無縫、直接的Internet網(wǎng)連接。GPRS支持X.25協(xié)議和對Internet具有深遠影
響的IP協(xié)議。對于GSM網(wǎng)現(xiàn)有電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(CSD)和短消息業(yè)務(wù)(SMS)來說，GPRS是一種
補充而不是替代。GPRS根據(jù)用戶需要靈活地動態(tài)分配無線資源，從而實現(xiàn)多用戶共享，提高
頻率利用率。同時計費也將由傳統(tǒng)的按時方式改為根據(jù)用戶數(shù)據(jù)的傳輸量來計費。GPRS不僅
被歐洲的第二代移動通信系統(tǒng)GSM支持，同時也被北美的IS－136支持。它的高數(shù)據(jù)率能夠提
供第三代中的部分多媒體業(yè)務(wù)且在時間進程上提前幾年，并且當(dāng)?shù)谌嬲絹淼臅r候，對
于那些沒有第三代經(jīng)營權(quán)的運營商來說，GPRS仍不失為一種競爭業(yè)務(wù)，因此GPRS被認為是第
二代移動通信系統(tǒng)向第三代演進的重要一步，目前幾大電信公司如Nokia、Motorola、
Simens等都在積極參與GPRS的提供。

2、GPRS的邏輯結(jié)構(gòu) 　　
GPRS從邏輯上來說，可以在GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中增添兩個新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點來實現(xiàn)。這兩個節(jié)點是：
　　
* GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點(Serving GPRS support node，SGSN)； 　　
* GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(Gateway GPRS support node，GGSN)。 　　
GSM標(biāo)準(zhǔn)03.60對新增節(jié)點之間及新增節(jié)點與GSM網(wǎng)原有節(jié)點之間的接口進行了新的定義，如
圖1所示。 　　

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圖1　GPRS的邏輯結(jié)構(gòu)??……信令接口 --信令和數(shù)據(jù)傳輸接口??
支持節(jié)點GSN(GPRS Support Node)具有支持GPRS的全部功能。在一個PLMN中允許有多個
GSN。

分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)對PDP(Packet Data Protocol)的地址進行分析后從GGSN接入GPRS網(wǎng)。GGSN負
責(zé)存儲已經(jīng)激活(attached)GPRS業(yè)務(wù)的用戶的路由信息，并能根據(jù)該信息將PDUs(Protocol
Data Units)通過隧道(tunnel)技術(shù)發(fā)送到MS的當(dāng)前注冊點，也就是SGSN。GGSN可以通過Gc
接口(如果存在)從HLR查詢該移動用戶當(dāng)前的位置信息。GGSN是PDN(Packed Data Network)
與支持GPRS的GSM PLMN互聯(lián)的第一個節(jié)點(即Gi參考點由GGSN支持)。

SGSN是當(dāng)前正在為MS提供業(yè)務(wù)的節(jié)點(即Gb接口由SGSN支持)。在激活GPRS業(yè)務(wù)時，SGSN負責(zé)
與MS建立移動性和安全保密性的有關(guān)信息。在PDP信息被激活時，SGSN負責(zé)與GGSN建立路由
的PDP信息。 　

SGSN與GGSN的功能既可以由一個物理節(jié)點全部實現(xiàn)，也可以在不同的物理節(jié)點上分別實現(xiàn)。
它們都應(yīng)有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，通過Gp接
口互聯(lián)。Gp接口具有Gn接口的全部功能以及PLMN之間相互通信所需的安全功能。通過Gs接
口，SGSN可以向MSC／VLR傳送MS的位置信息，并能收聽來自MSC／VLR的尋呼請求。

3、GPRS中的移動性管理(MM，Mobility Management)功能
GPRS的MM功能包括激活、去活、安全保密、位置管理、用戶管理等。對GPRS用戶的移動性管
理體現(xiàn)為MS在

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圖2　移動性管理狀態(tài)模型
三種MM狀態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換。這三種狀態(tài)是：空閑(idle)、守候(standby)、準(zhǔn)備(ready)。
某一時刻的MS總是處于三種狀態(tài)之一(狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系見圖2)。

空閑狀態(tài)下，用戶尚未激活GPRS的移動性管理。MS與SGSN中還沒有存儲用戶的有效位置信息
或路由信息，此時不執(zhí)行與用戶有關(guān)的任何移動性管理，MS不能接收除PTM－M(Point To
Mu ltipoint－Multicast)以外的任何消息。當(dāng)MS向SGSN發(fā)起激活請求并被接受后，MS就轉(zhuǎn)
入準(zhǔn)備狀態(tài)，此時MS可以收／發(fā)PDP(Packet Data Protocol)PDUs，可以接收PTM－M和PTM－
G(Point To Multipoint－Group)消息。準(zhǔn)備狀態(tài)下，不管有沒有為用戶分配無線資源，即
使沒有數(shù)據(jù)發(fā)送，都應(yīng)始終維持MM聯(lián)系。有一個專門的定時器有用于監(jiān)測準(zhǔn)備狀態(tài)下的活
動，當(dāng)定時滿時，MS轉(zhuǎn)入守侯狀態(tài)。MS向SGSNA發(fā)出去活GPRS的請求并被接受后，MS轉(zhuǎn)入空
閑狀態(tài)。

守侯狀態(tài)下，MS與SGSN已經(jīng)為用戶的IMSI(International Mobile Station Identity)建立
了MM聯(lián)系(context)。此時MS可以接收PTM－M和PTM－G數(shù)據(jù)，也可以接收尋呼PTP或PTM－G的
消息和信令以及由SGSN發(fā)送的尋呼CS(Circuit Switched)業(yè)務(wù)的消息。但是MS不能收／發(fā)
PTP數(shù)據(jù)以及傳送PTM－G數(shù)據(jù)。當(dāng)MS對尋呼消息做出響應(yīng)時，MS轉(zhuǎn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，而SGSN在收
到MS返回的尋呼響應(yīng)時轉(zhuǎn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。 　

MS中存儲的MM信息有IMSI、MM狀態(tài)(空閑、準(zhǔn)備或守侯)、P－TMSI(Packet Temporary
Mobile Subscriber Identity)、P－TMSI簽名(用于身份驗證、當(dāng)前路由區(qū)(RA)、當(dāng)前小區(qū)
識別(CI)、當(dāng)前使用的密鑰Kc、密鑰序列號CKSN、加密算法、PDP信息等。MSC／VLR中存儲
IMSI、SGSN編號。HLR存儲IMSI、MSISDN、SGSN編號、SGSN地址、GGSN列表、PDP信息等。
SGSN存儲IMSI、MM狀態(tài)、P－TMSI、P－TMSI簽名、IMEI(International Mobile Equipment
Identity)、MSISDN、RA、CI、Kc、CKSN、加密算法、PDP信息等。

移動管理的協(xié)議由三部分構(gòu)成，它們是Um接口采用的LLC和RLC／MAC協(xié)議，SGSN和HLR(Gr)之
間，SGSN和EIR(Gf)之間采用的MAP協(xié)議，SGSN和MSC／VLR(Gs)之間的BSSAP＋協(xié)議。

下面重點介紹一下MM中的激活過程和位置管理過程。

(1)激活過程 　　
①MS向新SGSN發(fā)送激活請求消息，消息中包括P－TMSI＋舊的RAI(沒有可用的P－TMSI時用
IMSI)、CKSN、激活類型(只激活GPRS、IMSI已被激活的情況下激活GPRS、GPRS／IMSI聯(lián)合激
活三者之一)、DRX參數(shù)、舊P－TMSI簽名。 　　

②新SGSN向舊SGSN發(fā)送身份認證請求消息(P－TMSI、舊RAI、舊P－TMSI簽名)，以獲取MS的
IMSI。舊SGSN回送認證響應(yīng)消息(IMSI，鑒權(quán)三參數(shù)組)，如果舊SGSN不能認證MS，將回送相
應(yīng)的出錯原因。 　　

③如果新、舊SGSN都無法認證MS，那么新SGSN將向MS發(fā)送認證請求消息(認證類型=IMSI)，
MS回送響應(yīng)消息(IMSI)。 　　

④MS、新SGSN、HLR之間進行保密鑒權(quán)。 　　

⑤MS、新SGSN、EIR之間進行IMEI檢查。 　　

⑥如果是初次激活或者再次激活時SGSN編號已改變(比較上次而言)，SGSN要通知HLR。由新
SGSN向HLR發(fā)送位置更新消息(SGSN編號、SGSN地址、IMSI)；HLR向舊SGSN發(fā)送位置消除消息
(IMSI，消除類型)；舊SGSN應(yīng)答(IMSI)；HLR向新SGSN發(fā)送插入用戶數(shù)據(jù)消息(IMSI，GPRS用
戶數(shù)據(jù))；新SGSN檢查MS在新RA的合法性，如果MS是局部受限用戶而不允許在新RA激活，則
新SGSN向HLR返回應(yīng)答(IMSI，SGSN區(qū)域受限)，拒絕激活請求。如果是其他原因不允許激
活，則返回HLR的是應(yīng)答(IMSI，原因)。如果MS經(jīng)檢查合法，則返回應(yīng)答(IMSI)；HLR向新
SGSN回送位置更新應(yīng)答。 　　

⑦如果第①點中的激活類型為后兩者(IMSI已被激活的情況下激活GPRS、GPRS／IMSI聯(lián)合激
活)，當(dāng)SGSN與MSC／VLR之間的Gs接口存在時，要更新VLR。VLR的編號從RA獲取。新SGSN向
新MSC／VLR發(fā)送位置更新請求消息(新LAI、IMSI、SGSN編號，位置更新類型)；新VLR向HLR
請求位置更新(IMSI，新VLR)；HLR通知舊VLR消除位置信息(IMSI)；舊VLR對HLR應(yīng)答
(IMSI)；HLR向新MSC／VLR發(fā)送插入用戶數(shù)據(jù)消息(IMSI，GSM用戶數(shù)據(jù))；新VLR應(yīng)答HLR
(IMSI)。這時新MSC／VLR向新SGSN發(fā)送位置更新接受的響應(yīng)(VLRTMSI)。??

⑧新SGSN向MS發(fā)送激活接受消息(P－TMSI，VLRTMSI，P－TMSI簽名)。 　　

⑨MS向新SGSN回送激活完成消息(P－TMSI，VLRTMSI)。 　　

⑩新SGSN向新MSC／VLR發(fā)送TMSI再分配完成消息(VLRTMSI)。

(2)位置管理過程 　　
MS將接收到的CI、RAI與其存儲的CI、RAI進行比較，如發(fā)現(xiàn)不同，則要發(fā)起位置更新請求。
當(dāng)MS處于準(zhǔn)備狀態(tài)時，CI改變時要發(fā)起小區(qū)更新請求。當(dāng)MS處于守侯狀態(tài)時，它只能發(fā)起RA
更新請求，而在同一RA內(nèi)CI改變時，不能發(fā)起更新請求。RA更新分為SGSN內(nèi)部RA更新與SGSN
之間的RA更新兩種。這里介紹較為復(fù)雜的SGSN之間的RA更新。 　　

①MS向新SGSN請求RA更新(舊RAI，舊P－TMSI簽名，更新類型)。 　　

②新SGSN向舊SGSN發(fā)送獲取MS的MM和PDP信息的請求(舊RAI，TLLI，舊P－TMSI簽名，新SGSN
地址)，舊SGSN響應(yīng)。 　　

③MS、新SGSN、HLR之間進行安全保密驗證。 　　

④新SGSN通知舊SGSN已經(jīng)準(zhǔn)備好接收被激活的PDP信息。 　　

⑤舊SGSN將滯留的分組單元轉(zhuǎn)發(fā)給新SGSN。 　　

⑥新SGSN向GGSN發(fā)送PDP更新請求(新SGSN地址、TID(Tunnel Identifier)、協(xié)商的QoS)，
GGSN響應(yīng)(TID)。 　　

⑦新SGSN向HLR請求位置更新(SGSN編號、SGSN地址、IMSI)。 　　

⑧HLR通知舊SGSN取消位置(IMSI、取消類型)，舊SGSN響應(yīng)(IMSI)。 　　

⑨HLR向新SGSN發(fā)送插入用戶數(shù)據(jù)消息(IMSI、GPRS用戶數(shù)據(jù))，新SGSN響應(yīng)(IMSI)。 　　

⑩HLR對新SGSN的位置更新請求進行應(yīng)答(IMSI)。

新SGSN向MS發(fā)送RA更新接受消息(P－TMSI、P－TMSI簽名、收到的N－PDU編號)。 　

MS向新SGSN發(fā)送RA更新完成消息(P－TMSI、收到的N－PDU編號)。

4、結(jié)　論 　　
GPRS是一種能夠提供高速率數(shù)據(jù)的先進業(yè)務(wù)，它的運營實施將向提供多媒體業(yè)務(wù)的第三代移
動通信邁進一大步。移動通信中MS的位置總是在頻繁變化，繼而影響到對用戶的管理、無線
資源的分配、通信連接的建立等，因此移動性管理(MM)是至關(guān)重要的問題，研究GPRS中的移
動性管理意義深遠。


GPRS網(wǎng)中IP地址的規(guī)劃
在GPRS骨干網(wǎng)中，在網(wǎng)絡(luò)層使用IP協(xié)議，每個SGSN和GGSN都有一個內(nèi)部IP地址，用于骨干網(wǎng)
內(nèi)的通信。每一個GPRS終端在與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)連接時，如IP網(wǎng)，則需要相應(yīng)的IP地址，因此，
IP地址是GPRS網(wǎng)絡(luò)的重要資源，用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和用戶的標(biāo)識，良好的地址規(guī)劃對于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)
展和維護是非常重要的。
GPRS網(wǎng)絡(luò)的IP地址可分為兩種情況：內(nèi)部GPRS骨干網(wǎng)的地址和與Internet相連所需要的地
址。
第一種用于SGSN、GGSN、BG、DNS、DHCP、CG、網(wǎng)管設(shè)備、所用的所有路由器設(shè)備以及WAP網(wǎng)
關(guān)等設(shè)備，可以采用RFCl597文件中規(guī)定的保留地址。
保留地址分為三段：
?????10.0.0.0 ---10.255.255.255(1個A類地址);
?????172.16.0.0 --- 172.31.255.255 (16個相連的B類地址);
?????192.168.0.0 --- 192.168.255.255(256個相連的C類地址)。
第二類地址為公用IP地址。這些地址是為了和Internet互聯(lián)所需的地址。若運營商把GPRS網(wǎng)
絡(luò)只作為承載網(wǎng)絡(luò)與Internet相連，則公用IP由IAP提供；若運營商同時作為ISP提供服務(wù)，
則需要向CNNICC申請公用的IP地址。

一般地址分配原則如下：
a. 所分配的地址盡量一次滿足需要，使地址盡量連續(xù)以減少路由表的規(guī)模。
b. 地址需要統(tǒng)一管理，按需分配并確保有效利用。分配地址數(shù)量按應(yīng)用系統(tǒng)IP地址的利用
率初期達到25％、一年內(nèi)達到50％以上的原則分配。
c. 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(路由器和GGSN)必須支持無類別域間路由技術(shù)(CIDR,Class Inter Domain
Routing)和可變子網(wǎng)掩碼(VLSM, Variable Length Subnet Mask)技術(shù)，對網(wǎng)絡(luò)主機數(shù)少于
127的一般采用子網(wǎng)地址進行分配，并根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)實際的主機數(shù)量確定子網(wǎng)掩碼。


GPRS縮略語
A
AA-匿名接入??
APN-接入點名稱??
ARP-地址解析協(xié)議??
ARQ-自動請求重發(fā)
ATM-異步轉(zhuǎn)移模式
AuC-鑒權(quán)中心??
??????
B
BB-骨干網(wǎng)承載電路
BCCH-廣播控制頻道
BCF-基站控制功能
BCS-塊校驗序列
BEC-后向錯誤糾正
BG-邊界網(wǎng)關(guān)
BS-計費系統(tǒng)
BSC-基站控制器
BSS-基站子系統(tǒng)??
BSSGP-GPRS基站子系統(tǒng)協(xié)議
BTS-基站收發(fā)信機
BVC-BSSGP虛擬連接
BVCI-BSSGP虛擬連接標(biāo)識?????
??????
C
CG-計費網(wǎng)關(guān)
CGF-計費網(wǎng)關(guān)功能
CGI-小區(qū)全球識別
CI-小區(qū)身份
CLNP-無連接網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
CLNS-無連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)
CMIP-通用管理信息協(xié)議
CONS-面向連接網(wǎng)絡(luò)協(xié)議??
CRC-循環(huán)冗余碼校驗
CS-電路交換，編碼方案
CU-小區(qū)升級　???
??????
D
DB-數(shù)據(jù)庫
DL-下行鏈路
DLCI-數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識
DNIC-數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識碼
DNS-域名系統(tǒng)???
??????
E
EIR-設(shè)備標(biāo)識寄存器??
ETSI-歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會???
??????
F
F/W-防火墻??
FH-幀頭??
FTP-文件傳輸協(xié)議
??????
G??
GGSN-網(wǎng)關(guān) GPRS支持節(jié)點
GMSC-網(wǎng)關(guān)MSC??
GPRS-通用分組無線服務(wù)
GRE-通用選路封裝
GSM-全球移動通信系統(tǒng)
GSN-GPRS支持節(jié)點
GTP-GPRS隧道協(xié)議???
??????
I
IMEI-國際移動設(shè)備標(biāo)識符??
IMSI-國際移動用戶標(biāo)識符
IP-Internet協(xié)議
IPv4-Internet協(xié)議4版
IPv6-Internet協(xié)議6版
ISP-Internet業(yè)務(wù)提供商　　
??????
L
LAC-位置區(qū)域碼
LAN-局域網(wǎng)
LLC-邏輯鏈路控制
LLM-邏輯鏈路管理
LLME-邏輯鏈路管理實體???
??????
M
MAC-媒體接入控制
MCC-移動業(yè)務(wù)國家代碼
MNC-移動網(wǎng)碼
MO-移動臺主叫
MS-移動臺
MSC-移動交換中心
MT-移動終端
MTP2-消息傳送層2??
MTP3-消息傳送層3
??????
N
NE-網(wǎng)絡(luò)單元
NFS-網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)
NGAF-非GPRS告警標(biāo)志
NMG-網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)關(guān)
NMN-網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點
N-PDU-網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)單元
NSE-網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)實體
NSS-網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)???
??????
O
OMC-運行和維護中心
OSF-操作系統(tǒng)功能
OSI-開放系統(tǒng)互連
????
P
PACCH-分組組合控制信道
PAGCH-分組接入確認信道
PBCCH-分組廣播控制控制信道
PC-功率控制
PCCCH-分組共用控制信道
PCU-分組控制單元
PDC-分組數(shù)據(jù)通信
PDCH-分組數(shù)據(jù)信道
PDN-分組數(shù)據(jù)網(wǎng)
PDP-分組數(shù)據(jù)協(xié)定
PDTCH-分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道
PDU-協(xié)議數(shù)據(jù)單元??
PL-物理鏈路
PPP-點到點協(xié)議
PSDN-分組交換數(shù)據(jù)庫
PSPDN-分組交換公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)
PSTN-公共交換電話網(wǎng)
PTM SC-點到多點業(yè)務(wù)中心
PTM-點到多點
PTM-G-點對點-群呼
PTM-M-點對多點-廣播
P-TMSI-分組TMSI
PTP-點對點
PVC-永久虛電路
??????
Q
QoS-服務(wù)質(zhì)量?????
??????
R
RLC-無線鏈路控制?????
??????
S
SAP-業(yè)務(wù)接入點
SC-業(yè)務(wù)中心
SDU-業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元
SGSN-業(yè)務(wù)GPRS支持節(jié)點
SIM-用戶身份卡
SMS-短信息業(yè)務(wù)
SM-SC-短信息-業(yè)務(wù)中心
SMSS-交換和管理子系統(tǒng)
SNDC-子網(wǎng)獨立會聚
SNDCP-子網(wǎng)獨立會聚協(xié)議
SS#7-7號信令系統(tǒng)
SVC-交換虛電路
??????
T
TA-預(yù)先定時
TCP-傳輸控制協(xié)議
TDMA-時分多址
TEPI-隧道端點標(biāo)識
TEPIG-GGSN中的隧道端點標(biāo)識
TEPIS-SGSN中的隧道端點標(biāo)識
TID-隧道標(biāo)識
TLLI-臨時邏輯鏈路標(biāo)識
TRAU-變碼器和速率適配單元
TRX-Transmitter-Receiver?????
??????
U
UDP-用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議
UL-上行鏈路???
??????
V
VPN-虛擬專用網(wǎng)????