GPRS原理及联通实现.ppt
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1、GPRS原理及联通实现,Page 2,目录,GPRS 概述,GPRS 相关信令流程,Page 3,GPRS:General Packet Radio Services,GSM,2.5G GPRS,UMTS PS,IMS,电路域,初始阶段,能力扩展,最终发展,GSM:所有网元用于电路域移动业务2.5G GPRS:重用GSM部分网元,发展分组业务UMTS PS:更高的无线接入速率IMS:所有业务基于分组网络,Page 4,GPRS业务功能,2G,2.5G,3G,B3G,移动业务,Mobile Voice/SMS,Mobile Narrow band Internet,High Quality Mo
2、bile Experience,带宽,Multimedia and Mobile broadband Internet,GPRS:低速的并发分组业务MMSWAP informationInternet BrowsingLow speed VPN,EDGE:中等速率业务移动 TV流媒体多媒体 VPN(移动办公)在线游戏,UMTS:高速率业务VOD流媒体POC城市导航,Page 5,PS 能提供多种数据业务,Page 6,GPRS 网络结构,Gp,RNC,Iu-ps,Ga,CG,BG,DNS/DHCP server,Gn,Node B,UMTS,UTRAN,Iub,Gb,BTS,BSC/PCU,G
3、SM/GPRS,BSS,Abis,X-1/2/3,Gr,Gd,Ge,Lg,Gs,Gf,Gom,SNMP,Gi,MMSC,Intranet/Internet,Firewall,RADIUS,Other PLMN,WAP Gateway,SGSN,LIG,NMS,M2000,GGSN,Gc,Page 7,重要的网元实体,SGSN,CG,GGSN,Gn/Gp,Ga,Ga,Mobility managementSession management数据包的路由和转发计费合法监听NTP,会话管理Session management数据包路由和转发计费动态地址分配业务管理DPI,实时话单采集话单的缓存话单的
4、预处理发送话单到计费中心,HLR,Gr,保存GPRS签约数据用户鉴全 提供位置和路由信息,Page 8,PCU(Packet Control Unit):无线资源管理 数据包的路由和转发,SGSN,GPRSBackbone,SGSN,BTS,BSC,PCU,BTS,BSC,PCU,BTS,Abis,BSC,BTS,BSC,PCU,Gb,Abis,Gb,Gb,重要的网元-PCU,Page 9,重要的网元-RNC,Iu-BC,RNC(Radio Network Controller):提供系统消息广播和系统接入控制提供移动性管理,切换决策提供无线资源管理和控制功能,Page 10,重要的网元-DN
5、S,SGSN,GGSN(A),MS,BSS,GPRS backbone,ISP A,ISP B,Internet/Intranet,GGSN(B),DNS,在PDP激活流程中解析APN:APN=GGSN IP在路由区更新流程中解析RAI:RAI=SGSN IP在重定位流程中解析RNCID:RNCID=SGSN IP(UMTS),Page 11,联通DNS组网,递归解析,Page 12,Gb 接口 SGSN&PCU,用户面 A/Gb mode,控制面 MS-SGSN,物理承载可以是TDM或者IP,Page 13,Iu-PS 接口,Control Plane,User Plane,RNC,SGSN
6、,ATM,UDP/IP,物理承载可以是ATM或者IP,Page 14,SS7 接口,物理承载可以是TDM或者IP,Page 15,GnGp 接口,GPRS Backbone,SGSN,GGSN,Gn,GPRS Backbone,SGSN,GGSN,Gn,BG,Gp,Gn接口是一个PLMN内部不同GSN之间的接口Gp接口是不同PLMN间GSN之间的接口,Page 16,Gi 接口,Internet,HLR,SGSN,GGSN,AAA,SSM,Private network,AAA,IP,Leased line,Portal Server,AAA,SSM,Gi interface:原始的用户数据包
7、路由转发IP地址分配接入到业务网络安全协议栈类型取决于所接入的网络需求,Private network,IP over GTP,LNS,LNS,DHCP Server,Page 17,联通网络的实现,Gb:目前承载TDM网络Iu:采用主备VRRP的方式承载在IP网络上Gr:目前承载在TDM网络上Gn/Gp/Gi/Ga:承载在IP网络上X合法监听接口:目前还没有启用Gf/Gd/Gs/Ge/Lg/Gc/SNMP:目前没有启用,Page 18,GPRS发展趋势-支持IMS,支持IMS网络IMS是IP多媒体子系统未来所有移动通信业务都将围绕IMS开展,而PS将作为IMS网络的接入网,为手机到IMS核心
8、网提供IP承载通道,Gaming,Conference,3rd Party Applications,SCP,MGCF,I-CSCF,AGCF,P-CSCF,S-CSCF,HSS,Bearer Control Layer,SPDF,A-RACF,AG,IAD,PSTN/PLMN,MGW,SIP,H.248,xDSL/LAN access,WiFi access,AP,SGSN,2G/3G RAN,SIP Terminals,SIP,SIP,IAD,Bearer Core Network,GGSN,AC,OMS,OSS,BGCF,IM-SSF,OSA,Presence,PTT,IM,Group,
9、MRFC,MRFP,CCF,PDF,H.248,承载控制与接入层,会话控制层,业务能力层,应用层,Page 19,GPRS发展趋势-强大的业务识别能力,Service Analyzer,GGSN,统一的计费和控制系统,Games,Music shop,Film&TV,News,WAP,FTP,GPRSUMTSRAN,内容感知:实现基于业务的多种控制功能实现基于业务的防火墙策略实现基于业务的流量统计实现基于业务的运营策略支持多种计费,Page 20,GPRS发展趋势-LTE,Gn,LTE,BTS,BSC/PCU,BSS,Abis,Gr,Gi,MMSC,Intranet/Internet,Fire
10、wall,RADIUS,WAP Gateway,SGSN,GGSN,MME,Serving Gateway,S3,S11,S1_U,S1_MME,GSM/WCDMA,控制和承载的分离,分成控制面节点MME和用户面节点.,架构扁平化,one tunnelBS+AGW的Flat架构,BS对MME/Serving SAE GW可见,分离,扁平化,支持多接入技术,支持和现有3GPP系统的互通,同时支持非3GPP网络(eg.WLAN、WiMAX)的接入,支持用户在3GPP网络和非3GPP网络之间的漫游和切换.,多接入,增加对实时业务的支持,简化业务连接建立的时延,连接建立的时间要求小于200ms.,实时
11、业务,Page 21,目录,GPRS 概述,GPRS 相关信令流程,Page 22,GPRS 相关流程,移动性管理,无线资源管理,会话管理,Page 23,GPRS 相关流程-移动性管理 Mobility Management,附着和去附着流程(Attach and Detach),安全流程(Security Function),位置管理(Loaction Management),业务请求(Service Request(UMTS only),基本概念,Page 24,MM(Mobility Management),GMMPMM,AttachRAU and periodic RAUDetach
12、 Service request(PMM)SRNS relocation(PMM),P-TMSI reallocationAuthenticationIdentification Subscriber management,主要流程,其他流程,NOTE:MM上下文存储在SGSN和MS中,Page 25,GMM 状态,定时器功能,准备定时器 READY Timer Function(GSM),周期性路由区更新定时器,移动可达定时器,当定时器超时,则MM上下文状态迁移到standby状态。无线侧释放资源。,当定时器超时,手机要主动发起周期性路由区更新流程,保持和网络的关联,如果定时器超时,SGSN
13、将隐式分离用户,MM状态变迁为IDLE状态,Page 26,PMM 状态,Page 27,MS/UE 操作模式,A类模式:手机可以同时附着到电路域和分组域中,并且能够同时进行电路域和分组域业务。B类模式:手机可以同时附着到电路域和分组域中,但是同一个时刻只能进行一类业务。C类模式:手机只能附着到分组域中,进行分组业务。,GSM,UMTS,PS/CS模式手机可以同时附着到电路域和分组域中,并且能够同时进行电路域和分组域业务。与A类手机相同PS模式手机只能附着到分组域,进行分组业务。但是可以通过分组域进行类似电路域的业务,比如VoIP。与C类手机相同。CS模式手机只能附着到电路域,进行电路业务。但
14、是可以通过电路域进行类似分组域的业务,比如电路域的数据业务。,Page 28,网络操作模式,GSM,UMTS,Page 29,GPRS 相关流程-移动性管理 Mobility Management,附着和去附着流程(Attach and Detach),安全流程(Security Function),位置管理(Loaction Management),业务请求(Service Request(UMTS only),基本概念,Page 30,附着流程,SGSN,Period RAU,Inter-RAU,功能MS 会执行 GPRS Attach 流程来附着到SGSN,以便进行GPRS业务。如果手机
15、通过GSM无线侧连接,它将会实行 GSM GPRS 附着;如果手机通过 UMTS 无线侧链接,它将会实行 UMTS GPRS 附着。,Page 31,附着流程,流程结果,SGSN 从HLR中获得用户的签约数据HLR 记录手机的服务 SGSN 号码MS 处于 ready 或者 PMM-CONNECTED 状态SGSN 和 MS 能够创建该MS的 MM 上下文附着后,MS 可以请求会话业务,即可接入外部网络,Page 32,协议定义的附着流程拒绝原因值,Page 33,MM 上下文关键参数,Page 34,MM Context,Page 35,分离类型,Detach Type IE,分离类型 IM
16、SI detach;GPRS detach;Combined GPRS/IMSI detach(MS-initiated only).,与分离流程有关的网元MSSGSNHLR,Network side,Page 36,分离流程(手机发起),功能 手机通知网络不再附着在GPRS网络,结果 SGSN不在提供服务MM状态迁移到idle或者PMM-DETACHED,两种IMSI分离的场景已经GPRS附着的手机发起分离请求,通过PS网络从CS域分离手机非GPRS attach状态下,要求从CS网络分离,Page 37,分离流程(SGSN&HLR 发起),功能 允许网络通知手机不再为手机提供服务,结果:S
17、GSN不再为手机提供服务MM上下文迁移到idle或者PMM-DETACHED,隐式或者显示分离:显示分离Explicit detach:网络和手机显示的要求进行分离隐式分离:在移动可达定时器超时或者无线不可恢复的错误导致网络分离手机,没有和手机进行任何信令交互。a,Page 38,Purge 功能,功能当SGSN删除MM上下文后,SGSN通过这个流程通知HLR在手机从网络分离后:SGSN可以立即删除MM上下文SGSN可以保持上下文一段时间Purge 定时器功能该定时器在SGSN将MM上下文迁移到idle或者PMM-Detach状态后启动当定时器超时,SGSN删除MM上下文该定时器比移动可达定时
18、器长,Page 39,GPRS 相关流程-移动性管理 Mobility Management,附着和去附着流程(Attach and Detach),安全流程(Security Function),位置管理(Loaction Management),业务请求(Service Request(UMTS only),基本概念,Page 40,鉴权功能,网络检查手机提供的手机标识手机根据网络提供的参数,计算出用于加密的密钥(UMTS and GSM)手机根据网络提供的参数,计算出用于完整性检查的密钥(UMTS only)允许手机对网络的鉴权(UMTS only),功能,鉴权类型,GSM三元组:RAN
19、D,SRES,KcGPRS算法(GEA),UMTS5元组:RAND,XRES,AUTN,CK,IKAUTN:用于手机鉴权网络IK:用于数据的完整性检查UMTS算法(UEA),Page 41,鉴权流程示意图(3G),Page 42,鉴权原则之间的转换原则(2G-3G),Page 43,加密&身份标识检查,2G网络:加密功能在SGSN和MS之间完成3G网络:加密过程在RNC和手机之间完成,SGSN负责将加密算法传递到RNC,在A/Gb模式中,MS在Authentication and Ciphering Response 消息之后启动加密。在Iu模式中,加密的启动是由鉴权流程之后的security
20、 mode 流程控制的。,范围,加密过程,Ciphering,Identity Check,身份检查,功能从手机获得IMSI到EIR检查IMEI,Page 44,PTMSI 重分配流程,功能SGSN可以在任何时候重新分配 PTMSI 重分配流程可以由 PTMSI 重分配流程来实现 PTMSI 可以包含在附着接受或者路由区更新接受消息中,Page 45,GPRS 相关流程-移动性管理 Mobility Management,附着和去附着流程(Attach and Detach),安全流程(Security Function),位置管理(Loaction Management),业务请求(Serv
21、ice Request(UMTS only),基本概念,Page 46,位置管理流程,功能,小区和PLMN选择的机制能够使网络侧知道处于STANDBY、PMMIDLE、READY和 PMMCONNECTED状态手机的路由区能够使2GSGSN知道处于READY 状态手机的小区能够使UTRAN知道 URA 标识或者处于PMMCONNECTED 状态的手机的小区标识使UTRAN指示处于RRC连接状态的MS什么时候会通过提供RAI而发起路由区更新流程 能够使网络知道处于PMM-CONNECTED状态的服务RNC地址,此机制是服务RNC重定位流程,位置信息的分层管理,2G,3G,Page 47,位置信息
22、的分层管理,路由区更新流程SGSN能够通过路由区更新流程而在RAI级管理手机的位置信息 重定位流程把Iu接口移至其他RNC切换流程把无线链路移至其他的 NodeB,Iur,Page 48,路由区更新流程,RAU更新流程会发生在以下两种情况:MS进入一个新的路由区周期性路由区更新(周期性路由区更新定时器超时),SGSN间的路由区更新SGSN内的路由区更新,Page 49,SGSN间的路由区更新(2G),Page 50,SGSN间的路由区更新,Page 51,SGSN间的路由区更新(3G),Page 52,SGSN间的路由区更新(3G),Page 53,Serving RNS 重定位(3G),重定
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