手机开发实战15——GPRS系统组成

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GPRS(General Packet Radio Service)通用分组无线业务,是一种基于分组交换传输数据的高效率无线语音和数据通信技术。为了实现GPRS,在现有的GSM网络中引入新的逻辑网络实体:服务GPRS支持节点(SGSN)、网关GPRS支持节点(GGSN)和分组控制单元(PCU)等。同时,对原有的一系列功能实体进行了软件升级。

GSN(GPRS Supporting Node)系GPRS支持接点,是GPRS网络中最重要的网络节点。GSN具有移动路由管理功能,它可以连接各种类型的数据网络,并可以连到GPRS寄存器。GSN可以完成移动台和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。GSN可以是一种类似于路由器的独立设备,也可以与GSM中的MSC集成在一起。

GSN有两种类型:一种为SGSN(Serving GSN,服务GSN),另一种为GGSN(Gateway GSN,网关GSN)。

手机开发实战15——GPRS系统组成_第1张图片

GPRS网络结构

GPRS MS

(1)终端设备

TE(Teminal Equipment,终端设备)是终端用户操作和使用的计算机终端设备,在GPRS系统中用于发送和接收终端用户的分组数据。TE可以是独立的桌面计算机,也可以将TE的功能集成到手持的移动终端设备上,同MT(Mobile Terminal)合二为一。从某种程度上说,GPRS网络所提供的所有功能都是为了在TE和外部数据网络之间建立起分组数据传送的通路。

(2)移动终端

MT(Mobile Terminal,移动终端)一方面同TE通信,另一方面通过空中接口同BTS通信,并可以建立到SGSN的逻辑链路。GPRS的MT必须配置GPRS功能软件,以支持GPRS系统业务。在数据通信过程中,从TE的观点来看,MT的作用就相当于将TE连接到GPRS系统的Modem。MT和TE的功能可以集成在同一个物理设备中。

(3)移动台

MS(Mobile Station,移动台)可以看作是MT和TE功能的集成实体,物理上可以是一个实体,也可以是两个实体(TE+MT)。

2. PCU(Packet Control Unit,分组控制单元)

PCU是在BSS侧增加的一个处理单元,主要完成BSS侧的分组业务处理和分组无线信道资源的管理,目前PCU一般在BSC和SGSN之间实现。PCU的功能包括分组交换呼叫的建立、监视和拆除,负责管理分组分段和规划、无线信道、传输错误检测和自动重发、信道编码方案、质量控制、功率控制等,并支持越区切换、无线电资源配置和信道指配等功能。PCU可以作为BSC的插卡,也可以独立地存在,由于PCU和BSC之间没有通用的接口协议,因此各个厂商必须将其BSC上安装PCU是实现GPRS的前提。

3. SGSN(Service GPRS Support Node,服务GPRS支持节点)

SGSN是GPRS网络的一个基本组成网元,是为了提供GPRS业务而在GSM网络中引进的一个新的网元设备。SGSN的主要作用是记录移动台的当前位置信息,并且在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收,其地位类似于GSM电路网中的VMSC。

SGSN提供以下功能:

本SGSN区域内的分组数据包的路由与转发功能,为本SGSN区域内的所有GPRS用户提供服务。

??加密与鉴权功能

??会话管理功能

??移动性管理功能

??逻辑链路管理功能

??同GPRS BSS、GGSN、HLR、MSC、SMS-GMSC、SMS-IWMSC的接口功能

??话单产生和输出功能,主要收集用户对无线资源的使用情况

此外,SGSN中还集成了类似于GSM网络中VLR的功能,当用户处于GPRSAttach(GPRS附着)状态时,SGSN中存储了同分组相关的用户信息和位置信息。同VLR相似,SGSN中的大部分用户信息在位置更新过程中从HLR获取。

4. GGSN(Gateway GPRS Support Node,关口GPRS支持节点)

GGSN也是为了在GSM网络中提供GPRS业务功能而引入的一个新的网元功能实体,提供数据包在GPRS网和外部数据网之间的路由和封装。

GGSN主要是起网关作用,它可以和多种不同的数据网络连接,如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文献中,把GGSN称为GPRS路由器。若是透明接入,GGSN为移动台分配IP地址;若是非透明接入,GGSN作为RADIUS服务器客户向RADIUS服务器发送认证请求,认证成功后可从GGSN的IP地址池中为该移动台分配IP地址;

手机可以动态分配IP地址,也可以分配一个静态地址。如果有静态地址,网络端可以主动发起GPRS通信。

GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换,从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络。

用户选择哪一个GGSN作为网关,是在PDP上下文激活过程中根据用户的签约信息以及用户请求的APN(Access Point Name,接入点名)来确定的。

GGSN主要提供以下功能:

同外部数据IP分组网络(IP、X.25)的接口功能,GGSN需要提供MS接入外部分组网络的关口功能,从外部网的观点来看,GGSN就好象是可寻址GPRS网络中所有用户IP地址的路由器,需要同外部网络交换路由信息;

GPRS会话管理,完成MS同外部网的通信建立过程;

将移动用户的分组数据发往正确的SGSN;

话单的产生和输出功能,主要体现用户对外部网络的使用情况。

5. CG(Charging Gateway,计费网关)

CG主要完成对各SGSN/GGSN产生的话单的收集、合并、预处理工作,并完成同计费中心之间的通信接口。CG是GPRS网络中新增加的设备。GPRS用户一次上网过程的话单会从多个网元实体中产生,而且每一个网元设备中都会产生多张话单。引入CG是为了在话单送往计费中心之前对话单进行合并与预处理,以减少计费中心的负担;同时SGSN、GGSN这样的网元设备也不需要实现同计费中心的接口功能。

6. RADIUS服务器

在非透明接入的时候,需要对用户的身份进行认证,相关的认证、授权信息就存储在RADIUS服务器(Remote Authentication Dial In User ServiceServer,远程接入鉴权与认证服务器)上。该功能实体并非GPRS所专有的设备实体。

7. DNS(Domain Name System,域名服务器)

GPRS网络中存在两种域名服务器:一种是GGSN同外部网之间的DNS,主要功能是对外部网的域名进行解析,其作用完全等同于固定Internet网络上的普通DNS;另一种是GPRS骨干网上的DNS,其作用主要有两点:

?在PDP上下文激活过程中根据确定的APN(Access Point Name,接入点名)解析出GGSN的IP地址;

在SGSN间的路由区更新过程中,根据旧的路由区号码,解析出老的SGSN的IP地址。该功能实体并非GPRS所专有的设备实体。

8. BG(Border Gateway,边缘网关)

BG实际上就是一个路由器,主要完成分属不同GPRS网络的SGSN、GGSN之间的路由功能,以及安全性管理功能。该功能实体并非GPRS所专有的设备实体。

一个由手机发起的GPRS通信过程为:手机-BTS- BSC-PCU-SGSN-GGSN-IP Network。

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