GPRS中网络结构与信令研究.docx

　GPRS中网络结构与信令研究 施万青　马洪涛　 摘要: 本文首先介绍了GPRS网络的总体逻辑结构，然后重点介绍了在GPRS网络中各个接口上的信令协议过程。 关键词：GPRS；网络；信令　 一、引　言　　 　　GPRS（General Packet Radio Service）是通用分组无线业务的简称，它是一种基于分组交换传输数据的高效率方式。GPRS将深刻地改变终端用户使用移动数据业务的方式，GPRS能够提供比现有GSM网（9．6kbit/s）更高的数据率，可达115kbit/s。巨大的吞吐量改变了单一的面向文本的无线应用，使得包括图片、话音和视频的多媒业务成为现实。GPRS还能根据用户需要灵活地动态分配无线资源，从而实现多用户共享，提高频率利用率。同时计费也将由传统的按时方式改为根据用户数据的传输量来计费。因此，GPRS在第二代移动通信系统向第三代移动通信系统演进中起了重要的作用。二、GPRS的网络结构　　 　　为了实现分组数据的传输功能，GPRS在PLMN（公共陆地移动网）中引入了两个新的节点：SGSN（GPRS业务支持节点）和GGSN（GPRS网关节点）。GPRS的网络结构如图1所示。在图中我们可以看出，在不同的功能实体之间有专门的接口用来传输信令和数据。其中，实线表示此接口可以传数据，也可以传信令；虚线表示此接口只用来传信令。在功能实体中，原GSM网络中的实体仍然存在，只是增加了一些GPRS的功能。在新增加的功能实体中，SGSN负责跟踪SGSN服务区域内的MS的位置并提供安全功能和接入控制；GGSN负责控制用户的路由信息，用于实现GPRS网络和其它网络的互通，起到网关作用。 　 　　GPRS的网络结构从下到上可以分为三层：L1层、L2层、L3层。在GPRS网络中，数据和信令传输过程中涉及到的功能实体主要有：MS（移动台）、BSS（基站服务子系统）、SGSN（GPRS服务支持节点）、GGSN（GPRS网关支持节点）、HLR（归属位置登记器）、MSC／VLR（移动业务交换中心／拜访位置登记器）。这些功能实体之间则由功能接口来连接，用来传数据或信令。　　??? 与GPRS数据和信令传输有关的接口主要有：??? Um接口：MS和SGSN之间的接口。??? Gb接口：BSS和SGSN之间的接口。　　Gr接口：SGSN和HLR之间的接口。??? Gs接口：SGSN和MSC/VLR之间的接口。 　　Gn接口：GSN（SGSN或GGSN）和GSN之间的接口。三、各个接口的信令协议　　 1．MS－SGSN　　 　　图2为MS和SGSN之间接口上的信令协议。在Um接口上，L1层是GSM RF层，L2层是RLC/MAC层。而在Gb接口上，L1层则变为L1bis层，L2层包括两个子层，BSSGP层和NS层。RLC/MAC层实现两个功能：RLC和MAC。RLC功能提供非独立于无线资源的可靠信道，MAC功能则负责无线信道的存取信令控制，同时将LLC的数据帧映射到GSM的物理信道上。NS建立于BSS和SGSN之间的FR（帧中继）连接基础之上，用于传输BSS－GPPDUs。BSSGP用于在BSS和SGSN之间传输路由和QoS（服务质量）信息，它不对传输的数据进行错误纠正。L1、L2这两层同时也属于GPRS的传输面。这是因为GPRS主要用于传输分组数据，而GPRS的信令属于分组数据的一种，所以GPRS的信令和分组数据在同一数据信道上传输。具体表现为，GPRS信令的L1、L2层既属于信令面，又属于传输面。LLC（逻辑链路控制）层用于提供高可靠性的加密逻辑信道。这一信道独立于下层的非独立逻辑信道，即在同一非独立逻辑信道上可以建立多条LLC信道。GPRS引入的这一层次可以提高信道的利用率，便于分组数据的传输。在BSS中，Relay功能模块用于将上层的LLCPDUs在RLC和BSSGP之间进行中继，使得MS和SGSN的LLC层之间建立起一条虚信道。L3层包括RR（无线资源管理）、MM（移动性管理）和SM（会话管理）。RR建立于RLC/MAC信道之上，用来对无线信道进行管理。GMM/SM（GPRS移动性管理/会话管理）建立于LLC信道之上，用于提供GPRS激活、安全、PDP上下文激活等等功能。　 2．SGSN－MSC/VLR　　 　　图3为SGSN和MSC／VLR之间接口上的信令协议。Gs接口上，采用了BSSAP＋信令协议，这是BSSAP信令协议的一个子集。在GPRS中，BSSAP＋用于支持SGSN和MSC／VLR之间的信令传输。在VLR中主要是对电路交换业务进行控制，在SG－SN中主要是对分组数据业务进行控制。Gs接口将这两种功能联系起来，用来支持既有电路交换业务又有分组数据业务的MS。SCCP定义了几种业务类型，其中两种为：类