【資料名稱】：GPRS基本原理.doc

【資料作者】：GPRS基本原理.doc

【資料日期】：2012.3.22

【資料語言】：中文

【資料格式】：DOC

【資料目錄和簡介】：

目錄
第1章 GPRS概述1-1
1.1 GPRS的產(chǎn)生1-1
1.2 GPRS的發(fā)展1-1
1.3 CSD與GPRS的比較1-2
1.3.1 電路交換的通信方式1-2
1.3.2 分組交換的通信方式1-2
1.3.3 GPRS與HSCSD業(yè)務的比較1-3
1.4 GPRS業(yè)務發(fā)展分析1-5
1.4.1 GPRS業(yè)務發(fā)展的有利因素1-5
1.4.2 制約GPRS業(yè)務應用的不利因素1-6
第2章 GPRS基本功能和業(yè)務2-1
2.1 GPRS業(yè)務種類2-1
第3章 GPRS基本體系結(jié)構(gòu)和傳輸機制3-1
3.1 GPRS接入點3-1
3.2 網(wǎng)絡互通3-1
3.3 邏輯體系結(jié)構(gòu)3-1
3.3.1 主要網(wǎng)絡實體3-2
3.3.2 主要的網(wǎng)絡接口3-5
3.4 高層功能3-7
3.4.1 網(wǎng)絡接入控制功能3-7
3.4.2 分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能3-8
3.4.3 移動性管理功能3-10
3.4.4 邏輯鏈路管理功能3-11
3.4.5 無線資源管理功能3-11
3.4.6 網(wǎng)絡管理功能3-12
3.5 功能分配3-12
3.6 GPRS數(shù)據(jù)傳輸平面3-14
3.7 GPRS信令平面3-15
3.7.1 MS與SGSN間信令平面3-15
3.7.2 SGSN與HLR間信令平面3-16
3.7.3 SGSN與MSC/VLR間信令平面3-16
3.7.4 SGSN與EIR間信令平面3-17
3.7.5 SGSN與SMS-GMSC、SMS-IWMSC間信令平面3-17
3.7.6 GPRS支持節(jié)點間信令平面3-17
3.7.7 GGSN與HLR間信令平面3-18
第4章 移動性管理4-1
4.1 移動性管理狀態(tài)4-1
4.1.1 IDLE狀態(tài)4-1
4.1.2 STANDBY狀態(tài)4-1
4.1.3 READY狀態(tài)4-2
4.2 MM狀態(tài)功能4-3
4.2.1 MM狀態(tài)遷移4-3
4.2.2 就緒定時器功能4-4
4.2.3 周期性路由區(qū)更新定時器功能4-5
4.2.4 MS可及定時器功能4-5
4.3 SGSN與MSC/VLR的交互4-6
4.3.1 SGSN-MSC/VLR關(guān)聯(lián)的管理4-6
4.3.2 聯(lián)合RA/LA更新4-7
4.3.3 CS尋呼協(xié)調(diào)及網(wǎng)絡操作模式4-7
4.4 MM規(guī)程4-9
4.4.1 GPRS附著功能4-9
4.4.2 GPRS分離規(guī)程4-11
4.4.3 清除功能4-13
4.5 安全性功能4-13
4.5.1 用戶鑒權(quán)4-14
4.5.2 用戶識別碼保密4-14
4.5.3 用戶數(shù)據(jù)和GMM/SM信令保密4-15
4.5.4 用戶身份檢查4-16
4.6 位置管理功能4-16
4.6.1 小區(qū)更新規(guī)程4-17
4.6.2 路由區(qū)更新規(guī)程4-17
4.6.3 聯(lián)合RA/LA更新規(guī)程4-19
4.6.4 周期性路由區(qū)更新和位置區(qū)更新4-22
4.7 用戶數(shù)據(jù)管理功能4-22
4.7.1 添加用戶數(shù)據(jù)規(guī)程4-22
4.7.2 刪除用戶數(shù)據(jù)規(guī)程4-23
4.8 MS類標處理功能4-23
第5章 無線資源管理功能5-1
5.1 無線資源管理5-1
5.2 GPRS下行鏈路傳輸?shù)膶ず?-1
5.3 小區(qū)選擇和小區(qū)重選5-2
5.4 非連續(xù)接收5-2
第6章 分組路由與傳輸功能6-1
6.1 PDP狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換6-1
6.2 會話管理規(guī)程6-2
6.2.1 靜態(tài)地址與動態(tài)地址6-2
6.2.2 PDP上下文的激活規(guī)程6-3
6.2.3 PDP上下文的修改6-4
6.2.4 PDP上下文的去激活6-5
6.3 業(yè)務流程舉例6-7
6.3.1 MS發(fā)起分組數(shù)據(jù)業(yè)務6-7
6.3.2 網(wǎng)絡發(fā)起分組數(shù)據(jù)業(yè)務6-8
第7章 用戶數(shù)據(jù)傳輸7-1
7.1 傳輸模式7-1
7.1.1 GTP傳輸模式7-1
7.1.2 LLC傳輸模式7-1
7.1.3 RLC傳輸模式7-1
7.2 LLC功能7-1
7.2.1 尋址7-1
7.2.2 服務7-2
7.2.3 功能7-2
7.3 SNDCP功能7-2
7.4 PPP功能7-4
7.5 Gb接口7-4
7.5.1 物理層7-4
7.5.2 FR子層7-4
7.5.3 NS子層7-5
7.5.4 BSSGP層7-5
7.6 Abis接口7-8
7.6.1 結(jié)構(gòu)A7-9
7.6.2 結(jié)構(gòu)B7-9
7.6.3 結(jié)構(gòu)C7-10
第8章 信息存儲8-1
8.1 HLR8-1
8.2 SGSN8-2
8.3 GGSN8-4
8.4 MS8-5
8.5 MSC/VLR8-7
第9章 編號方案9-1
9.1 IMSI9-1
9.2 P-TMSI9-2
9.3 NSAPI/TLLI9-2
9.3.1 NSAPI9-2
9.3.2 臨時邏輯鏈路標識（TLLI）9-3
9.4 PDP地址和類型9-3
9.5 TID9-3
9.6 路由區(qū)識別碼9-4
9.7 小區(qū)標識9-4
9.8 GSN地址9-4
9.9 接入點名字9-5
第10章 GPRS系統(tǒng)的運營10-1
10.1 計費信息10-1
10.2 計費功能10-1
10.2.1 分組型業(yè)務計費方式和電路型業(yè)務計費方式的區(qū)別10-1
10.2.2 計費處理流程和話單傳送接口10-2
10.2.3 話單類型10-2
10.3 網(wǎng)絡服務質(zhì)量（QoS）10-3
10.3.1 優(yōu)先級別10-3
10.3.2 延時級別10-3
10.3.3 可靠性級別10-3
10.3.4 峰值吞吐量級別10-4
10.3.5 平均吞吐量級別10-5
10.4 消息過濾功能10-6
10.5 兼容性問題10-6
第11章 與GSM其它業(yè)務的交互11-1
11.1 與點對點短消息業(yè)務關(guān)系11-1
11.2 與電路交換業(yè)務的關(guān)系11-1
第12章 IP相關(guān)的基礎(chǔ)知識12-1
12.1 NAT和PROXY12-1
12.2 FIREWALL12-1
12.3 GRE12-3
12.4 DNS12-3
12.5 RADIUS12-4
12.6 VPN12-4
12.6.1 VPN基本概念12-4
12.6.2 VPN的基本技術(shù)12-4
12.6.3 VPN的類型與應用方式12-6
12.6.4 三層隧道協(xié)議12-7
12.6.5 VPN的優(yōu)點12-7
附錄A縮略語A-1

第1章GPRS概述
1.1GPRS的產(chǎn)生
GPRS（General Packet Radio Service，通用分組無線業(yè)務）是在現(xiàn)有的GSM移動通信系統(tǒng)基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的一種移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務。GPRS通過在GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)絡中引入分組交換功能實體，以支持采用分組方式進行的數(shù)據(jù)傳輸。GPRS系統(tǒng)可以看作是對原有的GSM電路交換系統(tǒng)進行的業(yè)務擴充，以滿足用戶利用移動終端接入Internet或其它分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的需求。
以GSM、CDMA為主的數(shù)字蜂窩移動通信和以Internet為主的分組數(shù)據(jù)通信是目前信息領(lǐng)域增長最為迅猛的兩大產(chǎn)業(yè)，正呈現(xiàn)出相互融合的趨勢。GPRS可以看作是移動通信和分組數(shù)據(jù)通信融合的第一步。
移動通信在目前的話音業(yè)務繼續(xù)保持發(fā)展的同時，對IP和高速數(shù)據(jù)業(yè)務的支持已經(jīng)成為第二代移動通信系統(tǒng)演進的方向，而且也將成為第三代移動通信系統(tǒng)的主要業(yè)務特征。
GPRS包含豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務，如：PTP（Point To Point，點對點）數(shù)據(jù)業(yè)務，PTM-M（Point To Multipoint，點對多點）廣播數(shù)據(jù)業(yè)務、PTM-G（Point To Multipoint－Group，點對多點群呼）數(shù)據(jù)業(yè)務、IP-M廣播業(yè)務。這些業(yè)務已具有了一定的調(diào)度功能，再加上GSM phase II+中定義的話音廣播及話音組呼業(yè)務，GPRS已經(jīng)能夠完成一些調(diào)度功能。
GPRS主要的應用領(lǐng)域可以是：E-mail電子郵件、WWW瀏覽、WAP業(yè)務、電子商務、信息查詢、遠程監(jiān)控等。
1.2GPRS的發(fā)展
GSM-GPRS通過在原GSM網(wǎng)絡基礎(chǔ)上增加一系列功能實體來實現(xiàn)對分組數(shù)據(jù)的傳輸，新增功能實體和軟件升級后的原GSM功能實體組成GSM-GPRS網(wǎng)絡，作為獨立的網(wǎng)絡實體完成GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務，原GSM網(wǎng)絡則完成電路業(yè)務。GPRS網(wǎng)絡與GSM原網(wǎng)絡通過一系列的接口協(xié)議共同完成對移動臺的移動性管理功能。
GPRS新增如下功能實體：服務GPRS支持節(jié)點（SGSN），網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點（GGSN），點對多點數(shù)據(jù)服務中心等。同時，對原有的一系列功能實體進行軟件升級。
GPRS大規(guī)模地采用了數(shù)據(jù)通信技術(shù)，包括幀中繼、TCP/IP、X.25、X.75，同時在GPRS網(wǎng)絡中使用了路由器、接入網(wǎng)服務器、防火墻等產(chǎn)品。
GPRS最早在1993年提出，1997年完成了第一階段的協(xié)議，到目前為止GPRS協(xié)議還在不斷更新，2000年初推出SMG#30。GPRS協(xié)議除包含新制定的協(xié)議外，還對原有的一些協(xié)議進行了較多的修改。
1.3CSD與GPRS的比較
以下是對GSM電路交換型數(shù)據(jù)業(yè)務與GPRS分組交換型數(shù)據(jù)業(yè)務的技術(shù)特征所作的對比說明。
1.3.1電路交換的通信方式
在電路交換的通信方式中，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先需要通過一系列的信令過程，為特定的信息傳輸過程（如通話）分配信道，并在信息的發(fā)送方、信息所經(jīng)過的中間節(jié)點、信息的接收方之間建立連接，然后傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸過程結(jié)束以后再釋放信道資源，斷開連接。
圖1-1是基于電路方式的話音通信過程示意圖。

圖1-1 基于電路方式的通信過程
電路交換的通信方式一般適用于需要恒定帶寬、對時延比較敏感的業(yè)務，如話音業(yè)務目前一般都采用電路交換的通信方式。
1.3.2分組交換的通信方式
在分組交換的通信方式中，數(shù)據(jù)被分成一定長度的包（分組），每個包的前面有一個分組頭（其中的地址標識指明該分組發(fā)往何處）。數(shù)據(jù)傳送之前并不需要預先分配信道，建立連接。而是在每一個數(shù)據(jù)包到達時，根據(jù)數(shù)據(jù)包頭中的信息（如目的地址），臨時尋找一個可用的信道資源將該數(shù)據(jù)報發(fā)送出去。在這種傳送方式中，數(shù)據(jù)的發(fā)送方和接收方和信道之間沒有固定的占用關(guān)系，信道資源可以看作是由所有的用戶共享使用。
由于數(shù)據(jù)業(yè)務在絕大多數(shù)情況下都表現(xiàn)出一種突發(fā)性的業(yè)務特點，對信道帶寬的需求變化較大，因此采用分組方式進行數(shù)據(jù)傳送將能夠更好地利用信道資源。例如一個進行WWW瀏覽的用戶，大部分時間處于瀏覽狀態(tài)，而真正用于數(shù)據(jù)傳送的時間只占很小比例。這種情況下若采用固定占用信道的方式，將會造成較大的資源浪費。
圖1-2是基于分組的通信過程示意圖。

圖1-2 分組通信示意圖
在GPRS系統(tǒng)中采用的就是分組通信技術(shù)，用戶在數(shù)據(jù)通信過程并不固定占用無線信道，因此信道資源能夠被更合理地利用。
在GSM移動通信的發(fā)展路標中，GPRS是移動業(yè)務和分組業(yè)務相結(jié)合的第一步，也是采用GSM技術(shù)體制的第二代移動通信技術(shù)向第三代移動通信技術(shù)發(fā)展的重要里程碑。
1.3.3GPRS與HSCSD業(yè)務的比較
HSCSD（High Speed Circuit Switching Data，高速電路交換數(shù)據(jù)）業(yè)務是基于電路交換的點到點數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，可提供實時的高速數(shù)據(jù)傳輸。
HSCSD和GPRS一樣，都是GSM網(wǎng)絡在Phase II＋以后引入的增強型數(shù)據(jù)業(yè)務，兩者的最大區(qū)別在于：HSCSD基于電路交換方式（CSD），而GPRS
基于分組交換方式（Packet）。這一區(qū)別決定了兩者有著完全不同的適用范圍：HSCSD適合持續(xù)長時間的大數(shù)據(jù)量傳輸如文件傳輸、視頻會議以及實時性業(yè)務等，而GPRS適合更加廣泛的突發(fā)性的數(shù)據(jù)訪問，如互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、電子商務、收發(fā)電子郵件以及其它非實時性業(yè)務等。如表1-1所示。

表1-1 HSCSD與GPRS的比較
比較項目HSCSDGPRS
提供的業(yè)務適合于實時性強的應用，例如會議電視適用于突發(fā)性的數(shù)據(jù)業(yè)務，小數(shù)據(jù)量的頻繁傳送，偶然出現(xiàn)的大數(shù)據(jù)量業(yè)務，如網(wǎng)頁瀏覽等
業(yè)務質(zhì)量和性能數(shù)據(jù)業(yè)務的建鏈時間長，大于20秒數(shù)據(jù)業(yè)務的建鏈時間短，小于3秒
數(shù)據(jù)速率4×14.4kbit/s=57.6kbit/s
6×9.6kbit/s=57.6kbit/s4×21.4kbit/s（CS-4）=85.6kbit/s
6×13.4kbit/s（CS-2）=80.4kbit/s
無線資源管理一個用戶可分配多個信道，用戶接入后即占用了分配的業(yè)務信道，無線資源的利用率較差可動態(tài)分配資源，一個用戶可分配多個時隙，一個時隙也可由多個用戶共享，用戶可一直與網(wǎng)絡連接，但僅當傳送數(shù)據(jù)時才占用無線信道資源
網(wǎng)絡設(shè)施的改造初期投資少，對于TRAU、IWF等速率適配設(shè)備需要硬件升級，不需要增加新的網(wǎng)絡單元，其他部分主要是軟件升級初期投資大，需增加SGSN、GGSN網(wǎng)絡設(shè)施，BSC需增加硬件設(shè)備，BTS、HLR、MSC等需軟件升級
計費連接的時間，占用的信道數(shù)等數(shù)據(jù)量，連接時間和QoS等
網(wǎng)絡規(guī)劃基于原有電路業(yè)務的模型，無線傳輸部分和網(wǎng)絡易于規(guī)劃設(shè)計在無線傳輸方面缺乏經(jīng)驗，數(shù)據(jù)業(yè)務量增加后，網(wǎng)絡規(guī)劃困難

HSCSD業(yè)務是將多個全速業(yè)務信道復用在一起，以提高無線接口數(shù)據(jù)傳輸速率的一種方式。由于目前MSC的交換矩陣為64kbit/s，為了避免對MSC進行大的改動，限定入交換速率小于64kbit/s。這樣，GSM網(wǎng)絡在引入HSCSD之后，可支持的用戶數(shù)據(jù)速率將達到38.4kbit/s（4時隙，9.6kbit/s信道編碼）、57.6kbit/s（4時隙，14.4kbit/s信道編碼）或57.6kbit/s（6時隙，9.6kbit/s信道編碼）。HSCSD適合提供實時性強的業(yè)務如會議電視，而GPRS則適合于突發(fā)性的業(yè)務，業(yè)務應用范圍較廣。
HSCSD作為電路型數(shù)據(jù)業(yè)務在無線接口上雖然也有無線資源的協(xié)商和調(diào)整（非透明業(yè)務），但對于一個連接來說，無論是否有實時數(shù)據(jù)的傳送，至少需要保持一個時隙的無線連接。當數(shù)據(jù)業(yè)務量增加時，需增設(shè)新的基站或大量的無線信道。而對于GPRS業(yè)務來說，用戶只有需要發(fā)送信息時才申請無線資源，其他時間MS保持PDP上下文激活狀態(tài)，而不需要任何無線資源。在上行鏈路上網(wǎng)絡需要對MS進行爭搶判決，多個MS可共享一個時隙的無線資源，且隨著USF（Uplink State Flag）的變化，上行資源的復用可以改變，在下行信道上采用排隊機制，多個MS可共享多時隙的下行資源，以TFI（Temporary Flow Identity）進行區(qū)分。
雖然在網(wǎng)絡建設(shè)上GPRS比HSCSD需要更大的改動，但對于無線資源的利用來說卻是占用最小的愛而蘭負荷，在最大程度上減少了BTS的投資，即使在不增加頻率資源和小區(qū)的情況下也可以提供業(yè)務。運營者可以根據(jù)業(yè)務負荷和實際需要在話音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務之間動態(tài)分配無線信道。尤其是由于電路型呼叫的建立、結(jié)束和阻塞使得空閑信道表現(xiàn)為“空閑”和“突發(fā)”時，可被GPRS業(yè)務所利用，而HSCSD業(yè)務無法使用。
HSCSD除了一些數(shù)據(jù)速率適配所必須的硬件更換之外幾乎不需要對硬件設(shè)備進行改動，GPRS則需要增加SGSN和GGSN兩個網(wǎng)絡實體，HLR等GSM網(wǎng)絡設(shè)備需要軟件升級。但從發(fā)展的眼光開看，GPRS的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為第三代移動通信網(wǎng)絡的建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。第一階段的第三代核心網(wǎng)絡將主要采用GPRS網(wǎng)絡。
1.4GPRS業(yè)務發(fā)展分析
1.4.1GPRS業(yè)務發(fā)展的有利因素
GPRS不僅僅是移動通信網(wǎng)絡向3G演進的第一步，而且還是最重要的一步。它將IP技術(shù)引入GSM網(wǎng)絡，通過在GSM網(wǎng)絡上疊加一個基于IP的GPRS核心網(wǎng)，運營商能夠從電路交換轉(zhuǎn)化為分組交換，邁出了走向以IP為中心的未來世界的第一步。
GPRS具有以下優(yōu)點：
1. 充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡
GPRS能夠充分利用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡，這使得運營商可以一舉在全球范圍推出此項業(yè)務。另外，GPRS不僅僅是基于GSM設(shè)計的，在北美和南美使用的IS-136 TDMA標準同樣支持GPRS。
2. Internet實現(xiàn)
GPRS通過允許現(xiàn)存的Internet和新的GPRS網(wǎng)絡互通首次完全實現(xiàn)了移動Internet功能。目前任何一種在固定Internet上的業(yè)務——FTP、Web Browse、聊天室、E-mail等利用GPRS同樣能在移動網(wǎng)絡上實現(xiàn)。
3. 網(wǎng)絡頻譜效率高
分組交換意味著僅當用戶正在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時GPRS無線資源才被使用。與將一個無線信道指定給一個移動數(shù)據(jù)用戶相比，它可以同時在幾個用戶之間共享。這種無線資源的有效使用意味著大量的GPRS用戶可以共享相同的帶寬而且由同一個單元提供服務。GPRS可以使網(wǎng)絡運營商以一種動態(tài)的和靈活的方式最大可能地利用網(wǎng)絡資源。
4. 網(wǎng)絡成本不斷降低
GPRS的成本將隨著市場的擴大而迅速下降，并且GPRS可以以高于目前modem的速率為用戶提供數(shù)據(jù)傳輸服務，無線數(shù)據(jù)傳輸從而有能力與固定網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸在成本和傳輸速率方面展開競爭。
5. 資費合理
用戶只需按數(shù)據(jù)通信量付費即可，而無需像電路交換方式那樣對整個鏈路占用期間付費。按照發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)量來收費可使用戶的使用費用大大降低。
1.4.2制約GPRS業(yè)務應用的不利因素
1. 對所有用戶來說小區(qū)容量有限
GPRS會影響一個網(wǎng)絡現(xiàn)有的小區(qū)容量。對于不同的用途只有有限的無線資源可供使用。然而，GPRS對信道采取動態(tài)管理，并且通過在GPRS信道上提供SMS（Short Message Service，短消息業(yè)務）來減少高峰時所需的信令信道數(shù)。
因此，需要SMS作為補充承載業(yè)務，可以通過使用不同的無線資源來實現(xiàn)。
2. 在實際應用中速率比理論值要低得多
要達到GPRS傳輸速率的理論最大值171.2kbit/s是有條件的，那就是要求只有一個用戶占用所有8個時隙并且沒有防錯保護。一個網(wǎng)絡運營商把所有8個時隙全給一個用戶使用是不太可能的，因此用戶使用帶寬也將受到限制。
因此，除非引入GSM演進的EDGE（Enhanced Data Rates for the GSM Evolution，GSM演進的增強數(shù)據(jù)速率）和UMTS（Universal Mobile Telecommunication System），否則對于單個移動用戶說較高速的數(shù)據(jù)速率是不可能實現(xiàn)的。
3. 次最佳（次優(yōu)化）調(diào)制
GPRS基于一種GMSK（高斯濾波最小頻移鍵控）調(diào)制技術(shù)，相比之下EDGE基于一種新機制，該機制使得在空中接口獲得更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。因此，網(wǎng)絡運營商需要在某個階段采用EDGE技術(shù)實現(xiàn)向3G的演進。
4. 轉(zhuǎn)接時延
GPRS分組向不同方向發(fā)送數(shù)據(jù)，最終到達相同的目的地。這樣數(shù)據(jù)在通過無線鏈路傳輸過程中可能發(fā)生一個或幾個分組數(shù)據(jù)包丟失或發(fā)生錯誤。針對無線分組技術(shù)這一固有特性，引入了數(shù)據(jù)完整性和重發(fā)策略，由此也產(chǎn)生了潛在的轉(zhuǎn)接時延。


第2章GPRS基本功能和業(yè)務
2.1GPRS業(yè)務種類
在PLMN中，GPRS使得用戶能夠在端到端分組傳輸模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在GPRS中定義了兩類承載業(yè)務：點對點（PTP）和點對多點（PTM）。以GPRS承載業(yè)務支持的標準網(wǎng)絡協(xié)議為基礎(chǔ)，GPRS網(wǎng)絡營運商可以為用戶提供多種電信業(yè)務。GPRS提供的應用業(yè)務具有以下特點：
適用于不連續(xù)的非周期性（突發(fā)）數(shù)據(jù)的傳送，突發(fā)出現(xiàn)的時間間隔遠大于突發(fā)數(shù)據(jù)的平均傳輸時延；
適用于小于500字節(jié)小數(shù)據(jù)量事務處理業(yè)務，允許每分鐘出現(xiàn)幾次，可以頻繁傳送；
適用于幾千字節(jié)大數(shù)據(jù)量事務處理業(yè)務，允許每小時出現(xiàn)幾次，可以頻繁傳送。
上述GPRS應用業(yè)務特點表明：GPRS非常適合突發(fā)的數(shù)據(jù)應用業(yè)務，能高效利用信道資源，但對大數(shù)據(jù)量應用業(yè)務，GPRS網(wǎng)絡要加以限制。主要原因如下：
1. 數(shù)據(jù)業(yè)務量較小。
GPRS網(wǎng)絡依附于原有的GSM網(wǎng)絡。目前，GSM網(wǎng)絡主要提供話音業(yè)務，電話用戶密度高，業(yè)務量大，信道利用率已經(jīng)較高。而大數(shù)據(jù)量應用業(yè)務在傳送時需要占用較多信道資源，但在一個小區(qū)內(nèi)不可能有更多的信道用于GPRS業(yè)務。
當采用靜態(tài)分配業(yè)務信道方式時，初期一個小區(qū)一般考慮分配一個頻道（載波）的幾個信道（時隙）用于分組數(shù)據(jù)業(yè)務。
2. 無線信道的數(shù)據(jù)速率較低。
采用GPRS推薦的CS-1和CS-2信道編碼方案時，數(shù)據(jù)速率僅為9.05kbit/s和13.4kbit/s（包括RLC塊字頭）。但能夠?qū)崿F(xiàn)小區(qū)的100%和90%覆蓋時，滿足同頻道干擾C/I<9dB要求，原因是CS-1和CS-2編碼方案RLC（無線鏈路控制）塊中的半速率和1/3速率比特用于前向糾錯（FEC），因此降低了C/I要求。故而目前GPRS應主要采用CS-1和CS-2編碼方案，滿足現(xiàn)有電路設(shè)計要求。
雖然CS-3和CS-4編碼方案數(shù)據(jù)速率較高，為15.6kbit/s和21.4kbit/s（包括RLC塊字頭），但是它是通過減少或取消糾錯比特換取數(shù)據(jù)速率的提高。因此CS-3和CS-4編碼方案要求較高的C/I值（其中CS-4要求無線環(huán)境的C/I>21），僅適合能滿足較高的C/I值的特殊地區(qū)使用。
多時隙信道一般用于Web瀏覽業(yè)務（數(shù)據(jù)庫查詢）和FTP文件傳送業(yè)務等。由于多時隙信道數(shù)量有限，因此GPRS網(wǎng)絡要對大數(shù)據(jù)量應用業(yè)務加以限制，允許每小時出現(xiàn)幾次。
當GPRS業(yè)務和GSM業(yè)務共享信道，并采用動態(tài)分配信道方式時，話音業(yè)務有較高的優(yōu)先級。可利用任何一個信道的兩次通話間隙傳送GPRS分組數(shù)據(jù)，如果某個信道用于GPRS業(yè)務，一個分組數(shù)據(jù)信道（PDCH）可以實現(xiàn)多個GPRS用戶共享（即多個邏輯信道可以復用到一個物理信道），因此GPRS特別適用突發(fā)數(shù)據(jù)的應用，大大地提高了信道利用率。


第3章GPRS基本體系結(jié)構(gòu)和傳輸機制
3.1GPRS接入點
GPRS PLMN的各接入點如圖3-1所示。

圖3-1 GPRS接入點與參考點
GPRS PLMN用戶接入點：Um接口和R參考點。
GPRS PLMN網(wǎng)間接入點：Gp接口。
GPRS PLMN到外部固定網(wǎng)絡的接入點：Gi參考點。
3.2網(wǎng)絡互通
通過Gi接口，GPRS PLMN支持與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡——PSPDN或IP網(wǎng)絡的互通。
3.3邏輯體系結(jié)構(gòu)
GPRS網(wǎng)絡引入了分組交換和分組傳輸概念，使GSM網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)業(yè)務的支持從網(wǎng)絡體系上得到了加強。圖3-2和圖3-3從不同的角度上給出了GPRS網(wǎng)絡的組成示意。GPRS網(wǎng)絡其實是疊加在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡上的另一網(wǎng)絡，GPRS網(wǎng)絡在原有的GSM網(wǎng)絡的基礎(chǔ)上增加了SGSN（服務GPRS支持節(jié)點）、GGSN（網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點）等功能實體。GPRS共用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡的BSS系統(tǒng)，但要對軟硬件進行相應的更新；同時GPRS和GSM網(wǎng)絡各實體的接口必須作相應的界定；另外，移動臺則要求提供對GPRS業(yè)務的支持。GPRS支持通過GGSN實現(xiàn)和PSPDN的互聯(lián)，接口協(xié)議可以是X.75或者是X.25，同時GPRS還支持和IP網(wǎng)絡的直接互聯(lián)。

圖3-2 GPRS網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

圖3-3 GPRS網(wǎng)絡組成
3.3.1主要網(wǎng)絡實體
1. GPRS MS
(1)終端設(shè)備
TE（Teminal Equipment，終端設(shè)備）是終端用戶操作和使用的計算機終端設(shè)備，在GPRS系統(tǒng)中用于發(fā)送和接收終端用戶的分組數(shù)據(jù)。TE可以是獨立的桌面計算機，也可以將TE的功能集成到手持的移動終端設(shè)備上，同MT（Mobile Terminal）合二為一。從某種程度上說，GPRS網(wǎng)絡所提供的所有功能都是為了在TE和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之間建立起分組數(shù)據(jù)傳送的通路。
(2)移動終端
MT（Mobile Terminal，移動終端）一方面同TE通信，另一方面通過空中接口同BTS通信，并可以建立到SGSN的邏輯鏈路。GPRS的MT必須配置GPRS功能軟件，以支持GPRS系統(tǒng)業(yè)務。在數(shù)據(jù)通信過程中，從TE的觀點來看，MT的作用就相當于將TE連接到GPRS系統(tǒng)的Modem。MT和TE的功能可以集成在同一個物理設(shè)備中。
(3)移動臺
MS（Mobile Station，移動臺）可以看作是MT和TE功能的集成實體，物理上可以是一個實體，也可以是兩個實體（TE+MT）。
MS有三種類型：
A類GPRS MS：能同時連接到GSM和GPRS網(wǎng)絡，能在兩個網(wǎng)絡中同時激活，同時偵聽兩個系統(tǒng)的信息，并能同時啟用，同時提供GPRS業(yè)務和GSM電路交換業(yè)務，包括短消息業(yè)務。A類移動臺用戶能在兩種業(yè)務上同時發(fā)起和/或接收呼叫，自動進行分組數(shù)據(jù)業(yè)務和電路業(yè)務之間的切換。
B類GPRS MS：能同時連接到GSM網(wǎng)絡和GPRS網(wǎng)絡，可用于GPRS分組業(yè)務和GSM電路交換業(yè)務，但兩者不能同時工作，即在某一時刻，它或者使用電路交換業(yè)務，或者使用分組交換業(yè)務。B類移動臺也能自動進行業(yè)務切換。
C類GPRS MS：在某一時刻只能連接到GSM網(wǎng)絡或GPRS網(wǎng)絡。如果它能夠支持分組交換和電路交換兩種業(yè)務，只能人工進行業(yè)務切換，不能同時進行兩種操作。
2. PCU（Packet Control Unit，分組控制單元）
PCU是在BSS側(cè)增加的一個處理單元，主要完成BSS側(cè)的分組業(yè)務處理和分組無線信道資源的管理，目前PCU一般在BSC和SGSN之間實現(xiàn)。
3. SGSN（Service GPRS Support Node，服務GPRS支持節(jié)點）
SGSN是GPRS網(wǎng)絡的一個基本組成網(wǎng)元，是為了提供GPRS業(yè)務而在GSM網(wǎng)絡中引進的一個新的網(wǎng)元設(shè)備。其主要的作用就是為本SGSN服務區(qū)域的MS轉(zhuǎn)發(fā)輸入/輸出的IP分組，其地位類似于GSM電路網(wǎng)中的VMSC。SGSN提供以下功能：
本SGSN區(qū)域內(nèi)的分組數(shù)據(jù)包的路由與轉(zhuǎn)發(fā)功能，為本SGSN區(qū)域內(nèi)的所有GPRS用戶提供服務。
加密與鑒權(quán)功能
會話管理功能
移動性管理功能
邏輯鏈路管理功能
同GPRS BSS、GGSN、HLR、MSC、SMS-GMSC、SMS-IWMSC的接口功能
話單產(chǎn)生和輸出功能，主要收集用戶對無線資源的使用情況
此外，SGSN中還集成了類似于GSM網(wǎng)絡中VLR的功能，當用戶處于GPRS Attach（GPRS附著）狀態(tài)時，SGSN中存儲了同分組相關(guān)的用戶信息和位置信息。同VLR相似，SGSN中的大部分用戶信息在位置更新過程中從HLR獲取。
4. GGSN（Gateway GPRS Support Node，關(guān)口GPRS支持節(jié)點）
GGSN也是為了在GSM網(wǎng)絡中提供GPRS業(yè)務功能而引入的一個新的網(wǎng)元功能實體，提供數(shù)據(jù)包在GPRS網(wǎng)和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的路由和封裝。用戶選擇哪一個GGSN作為網(wǎng)關(guān)，是在PDP上下文激活過程中根據(jù)用戶的簽約信息以及用戶請求的APN（Access Point Name，接入點名）來確定的。GGSN主要提供以下功能：
同外部數(shù)據(jù)IP分組網(wǎng)絡（IP、X.25）的接口功能，GGSN需要提供MS接入外部分組網(wǎng)絡的關(guān)口功能，從外部網(wǎng)的觀點來看，GGSN就好象是可尋址GPRS網(wǎng)絡中所有用戶IP地址的路由器，需要同外部網(wǎng)絡交換路由信息；
GPRS會話管理，完成MS同外部網(wǎng)的通信建立過程；
將移動用戶的分組數(shù)據(jù)發(fā)往正確的SGSN；
話單的產(chǎn)生和輸出功能，主要體現(xiàn)用戶對外部網(wǎng)絡的使用情況。
5. CG（Charging Gateway，計費網(wǎng)關(guān)）
CG主要完成對各SGSN/GGSN產(chǎn)生的話單的收集、合并、預處理工作，并完成同計費中心之間的通信接口。CG是GPRS網(wǎng)絡中新增加的設(shè)備。GPRS用戶一次上網(wǎng)過程的話單會從多個網(wǎng)元實體中產(chǎn)生，而且每一個網(wǎng)元設(shè)備中都會產(chǎn)生多張話單。引入CG是為了在話單送往計費中心之前對話單進行合并與預處理，以減少計費中心的負擔；同時SGSN、GGSN這樣的網(wǎng)元設(shè)備也不需要實現(xiàn)同計費中心的接口功能。
6. RADIUS服務器
在非透明接入的時候，需要對用戶的身份進行認證，相關(guān)的認證、授權(quán)信息就存儲在RADIUS服務器（Remote Authentication Dial In User Service Server，遠程接入鑒權(quán)與認證服務器）上。該功能實體并非GPRS所專有的設(shè)備實體。
7. DNS（Domain Name System，域名服務器）
GPRS網(wǎng)絡中存在兩種域名服務器：一種是GGSN同外部網(wǎng)之間的DNS，主要功能是對外部網(wǎng)的域名進行解析，其作用完全等同于固定Internet網(wǎng)絡上的普通DNS；另一種是GPRS骨干網(wǎng)上的DNS，其作用主要有兩點：
在PDP上下文激活過程中根據(jù)確定的APN（Access Point Name，接入點名）解析出GGSN的IP地址；
在SGSN間的路由區(qū)更新過程中，根據(jù)舊的路由區(qū)號碼，解析出老的SGSN的IP地址。
該功能實體并非GPRS所專有的設(shè)備實體。
8. BG（Border Gateway，邊緣網(wǎng)關(guān)）
BG實際上就是一個路由器，主要完成分屬不同GPRS網(wǎng)絡的SGSN、GGSN之間的路由功能，以及安全性管理功能。該功能實體并非GPRS所專有的設(shè)備實體。
3.3.2主要的網(wǎng)絡接口
1. Um接口
Um接口是GPRS MS與GPRS網(wǎng)絡間的接口，通過MS完成與GPRS網(wǎng)絡的通信，完成分組數(shù)據(jù)傳送、移動性管理、會話管理、無線資源管理等多方面的功能。
2. Gb接口
Gb接口是SGSN和BSS間接口（在華為的GPRS系統(tǒng)中，Gb接口是SGSN和PCU之間的接口），通過該接口SGSN完成同BSS系統(tǒng)、MS之間的通信，以完成分組數(shù)據(jù)傳送、移動性管理、會話管理方面的功能。該接口是GPRS組網(wǎng)的必選接口。 在目前的GPRS標準協(xié)議中，指定Gb接口采用幀中繼作為底層的傳輸協(xié)議，SGSN同BSS之間可以采用幀中繼網(wǎng)進行通信，也可以采用點到點的幀中繼連接進行通信。
3. Gi接口
Gi接口是GPRS與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的接口。GPRS通過Gi接口和各種公眾分組網(wǎng)如Internet或ISDN網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)，在Gi接口上需要進行協(xié)議的封裝/解封裝、地址轉(zhuǎn)換（如私有網(wǎng)IP地址轉(zhuǎn)換為公有網(wǎng)IP地址）、用戶接入時的鑒權(quán)和認證等操作。
4. Gn接口
Gn接口是GRPS支持節(jié)點間接口，即同一個PLMN內(nèi)部SGSN間、SGSN和GGSN間接口，該接口采用在TCP/UDP協(xié)議之上承載GTP（GPRS隧道協(xié)議）的方式進行通信。
5. Gs接口
Gs接口是SGSN與MSC/VLR之間接口，Gs接口采用No.7信令上承載BSSAP+協(xié)議。SGSN通過Gs接口和MSC配合完成對MS的移動性管理功能，包括聯(lián)合的Attach/Detach、聯(lián)合的路由區(qū)/位置區(qū)更新等操作。SGSN還將接收從MSC來的電路型尋呼信息，并通過PCU下發(fā)到MS。如果不提供Gs接口，則無法進行尋呼協(xié)調(diào)，不利于提高系統(tǒng)接通率和無線資源利用率；并且無法進行聯(lián)合位置區(qū)/路由區(qū)更新，不利于減輕系統(tǒng)信令負荷。
6. Gr接口
Gr接口是SGSN與HLR之間的接口，Gr接口采用7號信令上承載MAP+協(xié)議的方式。SGSN通過Gr接口從HLR取得關(guān)于MS的數(shù)據(jù)，HLR保存GPRS用戶數(shù)據(jù)和路由信息。當發(fā)生SGSN間的路由區(qū)更新時，SGSN將更新HLR中相應的位置信息；當HLR中數(shù)據(jù)有變動時，也將通知SGSN，SGSN會進行相關(guān)的處理。
7. Gd接口
Gd接口是SGSN與SMS-GMSC、SMS-IWMSC之間的接口。通過該接口，SGSN能接收短消息，并將它轉(zhuǎn)發(fā)給MS、SGSN和SMS_GMSC、SMS_IWMSC。短消息中心之間通過Gd接口配合完成在GPRS上的短消息業(yè)務。如果不提供Gd接口，當C類手機附著在GPRS網(wǎng)絡上時，它將無法收發(fā)短消息。另外，隨著短消息業(yè)務量的增大，如果提供Gd接口，則可減少短消息業(yè)務對SDCCH的占有，從而減少對電路話音業(yè)務的沖擊。
8. Gp接口
Gp接口是GPRS網(wǎng)絡間接口，是不同PLMN網(wǎng)的SGSN之間采用的接口，在通信協(xié)議上與Gn接口相同，但是增加了邊緣網(wǎng)關(guān)（BG，Border Gateway）和防火墻，通過BG來提供邊緣網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議，以完成歸屬于不同PLMN的GPRS支持節(jié)點之間的通信。
9. Gc接口
Gc接口是GGSN與HLR之間的接口，當網(wǎng)絡側(cè)主動發(fā)起對手機的業(yè)務請求時，由GGSN用IMSI向HLR請求用戶當前SGSN地址信息。由于移動數(shù)據(jù)業(yè)務中很少會有網(wǎng)絡側(cè)主動向手機發(fā)起業(yè)務請求的情況，因此Gc接口目前作用不大。
在Gc接口不存在的情況下，GGSN也可以通過與其在同一PLMN中有SS7相關(guān)接口的SGSN，經(jīng)過GTP-to-MAP協(xié)議轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)該GGSN與HLR的信令信息交互。
10. Gf接口
Gf接口是SGSN與EIR之間的接口。
3.4高層功能
GPRS網(wǎng)絡的高層功能包括以下幾個方面：
網(wǎng)絡接入控制功能
分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能
移動性管理功能
邏輯鏈路管理功能
無線資源管理功能
網(wǎng)絡管理功能
3.4.1網(wǎng)絡接入控制功能
網(wǎng)絡接入控制功能控制MS對網(wǎng)絡的接入，使MS能使用網(wǎng)絡的相關(guān)資源完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。對于GPRS而言，用戶可以從移動終端或固定網(wǎng)絡側(cè)（包括Internet和X.25）發(fā)起業(yè)務。對于特定PLMN運營商，可以限制某些特定用戶接入網(wǎng)絡或者向特定用戶提供特定的業(yè)務。
GPRS網(wǎng)絡接入功能包括以下內(nèi)容：
1. 注冊功能
此功能是指將用戶的移動ID和用戶的PDP上下文、在PLMN中的位置聯(lián)系以及對外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的接入點聯(lián)系起來。這種聯(lián)系可以作為靜態(tài)形式存貯在HLR中，或者根據(jù)需要動態(tài)分配。
2. 鑒權(quán)功能
此功能是指向用戶授予使用某種特定網(wǎng)絡服務的權(quán)利和對特定用戶的申請進行鑒權(quán)。鑒權(quán)的實現(xiàn)和移動性管理聯(lián)系在一起。
3. 許可控制功能
此功能是指根據(jù)用戶所申請的QoS所需要的無線資源，決定是否分配無線資源。許可控制功能的實現(xiàn)和無線資源管理功能聯(lián)系在一起，用于估計小區(qū)對無線資源的需求。
4. 消息屏蔽功能
此功能是指通過包過濾功能將未被授權(quán)的和多余的消息濾除。在GPRS的第一階段，支持網(wǎng)絡控制的和預約的消息屏蔽功能，在第二階段，將支持用戶控制的消息屏蔽功能。
5. 分組終端適配功能
此功能是指將發(fā)往終端設(shè)備的分組數(shù)據(jù)包或終端設(shè)備發(fā)往網(wǎng)絡的分組數(shù)據(jù)包適配成適合于在GPRS網(wǎng)絡傳輸?shù)母袷健?br /> 6. 計費數(shù)據(jù)收集功能
此功能是指根據(jù)用戶預約和業(yè)務量進行計費數(shù)據(jù)收集，并能將收集到的計費數(shù)據(jù)通過Ga接口發(fā)往計費網(wǎng)關(guān)處理。
3.4.2分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能
分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能完成對分組數(shù)據(jù)的尋址和發(fā)送工作，保證分組數(shù)據(jù)按最優(yōu)路徑送往目的地。
分組路由功能和轉(zhuǎn)發(fā)功能主要包括：
轉(zhuǎn)發(fā)功能（中繼功能）
路由功能
地址轉(zhuǎn)換和映射功能
封裝功能
隧道功能
壓縮功能
加密功能
DNS功能
1. 轉(zhuǎn)發(fā)（中繼）功能
轉(zhuǎn)發(fā)功能是指將數(shù)據(jù)包從一個節(jié)點送到路由中的下一個節(jié)點的功能。
在GPRS中，轉(zhuǎn)發(fā)功能是指SGSN或GGSN接收來自輸入的數(shù)據(jù)包然后轉(zhuǎn)發(fā)給其它節(jié)點的過程。SGSN和GGSN首先存貯所有有效的PDP PDU，直到將PDP PDU發(fā)送出去或超時，超時的PDP PDU將被丟棄。
2. 路由功能
路由功能是指利用數(shù)據(jù)包消息中提供的目的地址決定該數(shù)據(jù)包消息應該發(fā)往哪個節(jié)點以及發(fā)送過程中應使用的下層服務的過程。
路由功能包括以下幾個方面：
在同一PLMN中的移動終端和外部網(wǎng)絡之間，也就是在參考點R和參考點Gi之間的路由功能。
在不同PLMN（參考點R和參考點Gi在不同的PLMN）中的移動終端和外部網(wǎng)絡之間，也就是在通過Gp接口在參考點R和參考點Gi之間的路由功能。這種情況發(fā)生在漫游的MS通過歸屬GGSN訪問外部數(shù)據(jù)網(wǎng)的時候。
在不同終端之間，也就是在不同MS的參考點R之間的路由功能。
3. 地址翻譯和映射功能
地址翻譯功能是指將一種地址轉(zhuǎn)換為另外一種地址的功能。地址翻譯可以將外部網(wǎng)絡協(xié)議地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)部網(wǎng)絡協(xié)議地址，以便于數(shù)據(jù)包在GPRS PLMN內(nèi)部或GPRS PLMN之間路由和傳輸。
地址映射功能是指將一個網(wǎng)絡地址映射為另一個同類型的網(wǎng)絡地址。地址映射功能用于在GPRS PLMN內(nèi)部或GPRS PLMN之間路由數(shù)據(jù)包。
4. 封裝功能
封裝是指為了在PLMN內(nèi)部或PLMN之間路由數(shù)據(jù)包，而在數(shù)據(jù)包的頭部增加地址信息和控制信息。去封裝是指將這些地址信息和控制信息去除，從而解出數(shù)據(jù)包。
GPRS提供一個MS和外部網(wǎng)絡之間的透明通道，封裝功能存在于MS、SGSN和GGSN之中。在SGSN和GGSN之間，GPRS骨干網(wǎng)通過在PDP PDU上封裝一個GTP協(xié)議頭組成一個GTP幀，然后將GTP幀封裝成TCP或UDP幀，最后再將該幀封裝成IP幀。GPRS骨干網(wǎng)通過包含在IP和GTP協(xié)議頭中的GSN地址和隧道終點標識來唯一定位GSN PDP上下文。
5. 隧道功能
隧道功能是指將封裝后的數(shù)據(jù)包在GPRS PLMN內(nèi)部或GPRS PLMN之間、從封裝點傳輸?shù)饺シ庋b點之間的功能。如圖3-4所示，SGSN與GGSN之間、GGSN與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)包都通過隧道傳輸。

圖3-4 分組路由和隧道傳輸
6. 壓縮功能
通過壓縮功能能夠最大限度地利用無線傳輸能力。詳細內(nèi)容請參考RFC 1144。
7. 加密功能
加密功能用于提高在無線接口上傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)和信令的保密性。它也用于保護GPRS PLMN不受外來的非法入侵。詳細內(nèi)容請參考RFC 1144。
8. DNS功能
DNS功能將SGSN/GGSN的邏輯名字翻譯成它的IP地址，包括兩方面：
(1)在PDP激活的時候，解析MS接入外部IP網(wǎng)絡所用的APN，以確定本次激活所用的GGSN的IP地址；
(2)在SGSN間的路由區(qū)更新過程中，解析舊SGSN的地址。
3.4.3移動性管理功能
移動性管理功能用于在PLMN中保持對MS當前位置的跟蹤。GPRS系統(tǒng)的移動性管理功能與現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)類似。一個或多個小區(qū)構(gòu)成一個路由區(qū)（是一個位置區(qū)的子集）。一個SGSN對每個路由區(qū)提供服務。對MS位置的跟蹤取決于MS移動性管理狀態(tài)。當MS處于STANDBY狀態(tài)，網(wǎng)絡僅僅知道MS位置是在哪一個路由區(qū)。當MS處于READY狀態(tài)，網(wǎng)絡則可以知道MS的位置是在哪一個小區(qū)。
3.4.4邏輯鏈路管理功能
邏輯鏈路指MS到GPRS網(wǎng)絡間所建立的、傳送分組數(shù)據(jù)所需的邏輯鏈路。邏輯鏈路管理功能是指在MS與PLMN之間、在無線接口上維持一個通信渠道。當邏輯鏈路建立后，MS與邏輯鏈路具有一一對應關(guān)系。
邏輯鏈路管理功能包括以下方面：
邏輯鏈路建立功能
邏輯鏈路維護功能
邏輯鏈路釋放功能
進一步的信息可以參考GSM 04.64。
3.4.5無線資源管理功能
無線資源管理功能是指對無線通信通道的分配和管理，GPRS無線資源管理功能要實現(xiàn)GPRS和GSM共用無線信道。無線資源管理功能包括以下幾個方面：
(1)Um管理功能
Um管理功能是指管理每個小區(qū)中的的物理信道資源并確定其中分配給GPRS業(yè)務的比例。分配的策略可以根據(jù)本地用戶需求和運營者的運營策略確定。
(2)小區(qū)重選功能
該功能使得MS能夠選擇一個最佳小區(qū)，小區(qū)重選功能涉及到無線信號質(zhì)量的測量和評估，同時要檢測和避免各侯選小區(qū)的擁塞。
(3)Um-tranx功能
該功能提供MS和BSS之間通過無線接口傳輸數(shù)據(jù)包的能力，包括以下幾個方面：
無線接口上的媒體接入控制
無線物理信道上的包復用
MS內(nèi)部的包識別
檢錯和糾錯
流量控制
(4)路徑管理功能
該功能管理BSS和SGSN之間的分組數(shù)據(jù)通信路徑，這些路徑的建立和釋放可以動態(tài)地基于業(yè)務量也可以靜態(tài)地基于每個小區(qū)的最大期望業(yè)務負荷。
3.4.6網(wǎng)絡管理功能
即GPRS系統(tǒng)的操作維護功能。此功能與實現(xiàn)有關(guān)。
3.5功能分配
高層功能在各網(wǎng)絡實體之間的分配如表3-1所示。

表3-1 GPRS網(wǎng)絡實體功能分配表
FunctionMSBSSSGSNGGSNHLR
網(wǎng)絡接入控制
注冊 X
鑒權(quán)和授權(quán)X X X
準許控制XXX
消息屏蔽X
分組終端適配X
計費數(shù)據(jù)采集XX
分組選路與傳送
中繼XXXX
選路XXXX
地址翻譯與映射X XX
封裝X XX
隧道XX
壓縮X X
加密X X X
移動性管理X XXX
邏輯鏈路管理
邏輯鏈路的建立X X
邏輯鏈路的維護X X
邏輯鏈路的釋放X X
無線資源管理
Um管理XX
小區(qū)選擇XX
Um發(fā)送XX
路徑管理 XX

3.6GPRS數(shù)據(jù)傳輸平面
和GSM相比，GPRS體現(xiàn)了分組交換和分組傳輸?shù)奶攸c，即數(shù)據(jù)和信令是基于統(tǒng)一的傳輸平面，從圖3-5～圖3-13可以看出，在數(shù)據(jù)傳輸所經(jīng)過的幾個接口，傳輸層（LLC）以下的協(xié)議結(jié)構(gòu)對于數(shù)據(jù)和信令是相同的。而在GSM中，數(shù)據(jù)和信令只在物理層上相同。
數(shù)據(jù)傳輸平面如圖3-5所示：

圖3-5 GPRS數(shù)據(jù)傳輸平臺
對其中的協(xié)議層說明如下：
GTP（GPRS Tunnel Protocol，GPRS隧道協(xié)議）：該協(xié)議在GPRS骨干網(wǎng)絡內(nèi)部和GPRS支持節(jié)點之間采用隧道方式傳輸用戶數(shù)據(jù)和信令。所有的點對點的、采用PDP的分組數(shù)據(jù)單元都將通過GPRS隧道協(xié)議進行封裝打包。
UDP/TCP：傳輸層協(xié)議，建立端到端連接的可靠鏈路，TCP具有保護和流量控制功能，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_，TCP是面向連接的協(xié)議。UDP則是面向非連接的協(xié)議，UDP不提供錯誤恢復能力，也不關(guān)心是否已正確接收了報文，只充當數(shù)據(jù)報的發(fā)送者和接收者。
IP：GPRS骨干網(wǎng)絡協(xié)議，用于用戶數(shù)據(jù)和控制信令的路由選擇。
SNDCP（Sub-Network Dependent Convergence Protocol，子網(wǎng)會聚協(xié)議）：該傳輸功能將網(wǎng)絡層特性映射成低層網(wǎng)絡特性。
L2：數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，可采用一般的以太網(wǎng)協(xié)議。
L1：物理層。
NS（Network Service，網(wǎng)絡業(yè)務）：傳輸BSSGP協(xié)議數(shù)據(jù)單元。它建立在BSS和SGSN之間幀中繼連接的基礎(chǔ)之上，并且可以穿越幀中繼交換節(jié)點網(wǎng)絡。
BSSGP：該層包含了網(wǎng)絡層和一部分傳輸層功能，主要解釋路由信息和服務質(zhì)量信息。
Relay（中繼）：在BSS側(cè)，中繼轉(zhuǎn)發(fā)Um接口與Gb接口之間的LLC PDU包。而在SGSN，則中繼轉(zhuǎn)發(fā)Gb接口和Gn接口的PDP PDU包。
LLC（Logical Link Control，邏輯鏈路控制）：傳輸層協(xié)議，提供端到端的可靠無差錯的邏輯數(shù)據(jù)鏈路。
MAC：介質(zhì)控制接入層，屬于鏈路層協(xié)議，控制無線信道的信令接入過程以及將LLC幀映射成GSM物理信道。
RLC：無線鏈路控制子層，屬于鏈路層和網(wǎng)絡層協(xié)議，提供與無線解決方案有關(guān)的可靠鏈路。
3.7GPRS信令平面
信令平面由控制和支持傳輸平面功能的協(xié)議組成：
控制GPRS網(wǎng)絡接入連接，例如，與GPRS網(wǎng)絡的附著和分離；
控制一個已建立的網(wǎng)絡接入連接的屬性，例如，PDP地址的激活；
控制一個已建立的網(wǎng)絡連接的路由通道，以支持用戶移動性；
控制網(wǎng)絡資源的指配，滿足不斷變化的用戶需要；
提供補充業(yè)務。
3.7.1MS與SGSN間信令平面

圖3-6 MS與SGSN間信令平面
在圖3-6中，GPRS移動性管理（GMM）和會話管理（SM）協(xié)議支持移動性管理功能，例如GPRS附著/分離、RA/LA更新、PDP上下文激活/去激活等。
3.7.2SGSN與HLR間信令平面

圖3-7 SGSN和HLR之間的信令平面
在圖3-7中，移動應用部分（MAP）協(xié)議支持與HLR的信令交換，增強GPRS性能。TCAP、SCCP、MTP3和MTP2用來支持GPRS GSM PLMN的移動應用部分。
3.7.3SGSN與MSC/VLR間信令平面

圖3-8 SGSN與MSC/VLR之間的信令平面
在圖3-8中，基站應用部分＋（BSSAP＋）支持SGSN與MSC/VLR之間的信令。
3.7.4SGSN與EIR間信令平面

圖3-9 SGSN與EIR之間的信令平面
在圖3-9中，MAP協(xié)議支持SGSN與EIR之間的信令。
3.7.5SGSN與SMS-GMSC、SMS-IWMSC間信令平面

圖3-10 SGSN與SMS-GMSC、SMS-IWMSC間信令平面
在圖3-10中，MAP協(xié)議支持SGSN與SMS-GMSC之間或SGSN與SMS-IWMSC之間的信令。
3.7.6GPRS支持節(jié)點間信令平面

圖3-11 GPRS支持節(jié)點間信令平面
在圖3-11中，GPRS隧道協(xié)議（GTP）在GPRS骨干網(wǎng)絡內(nèi)，支持SGSN與GGSN之間或SGSN與SGSN之間的用戶數(shù)據(jù)和信令消息以隧道方式傳輸。用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）傳遞GSN與GSN之間的信令消息。
3.7.7GGSN與HLR間信令平面
GGSN和HLR之間的信令通道是可選的，它允許GGSN與HLR交換信令消息。有兩種可選的方法，實現(xiàn)該信令通道：
如果在GGSN內(nèi)安裝SS7接口，可以在GGSN和HLR之間使用MAP協(xié)議；
如果在GGSN內(nèi)沒有安裝SS7接口，在PLMN內(nèi)，安裝了SS7接口的任何GSN均可以用作GTP至MAP之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，允許GGSN與HLR之間的信令交換。
1. 建立在MAP基礎(chǔ)上的GGSN與HLR之間的信令平面

圖3-12 GGSN與HLR采用MAP的信令平面
在圖3-12中，MAP協(xié)議支持GGSN與HLR之間的信令。
2. 建立在GTP和MAP之上的GGSN與HLR之間的信令

圖3-13 GGSN與HLR之間采用GTP和MAP的信令平面
在圖3-13中，GPRS隧道協(xié)議（GTP）在GPRS骨干網(wǎng)絡內(nèi)，支持GGSN與協(xié)議轉(zhuǎn)換的GSN之間的信令消息隧道傳輸�！癐nterworking”在GTP和MAP之間提供互聯(lián)互通，MAP用于GGSN與HLR之間的信令。


第4章移動性管理
4.1移動性管理狀態(tài)
GPRS用戶的移動性管理（MM）活動用三個不同的MM狀態(tài)來描述。每個狀態(tài)描述了一定層次的功能和信息分配。這些信息存儲在MS和SGSN的MM上下文中。
MM上下文也即移動性管理上下文，用戶首次附著到GPRS網(wǎng)絡上時，SGSN就要建立一個MM 上下文，如果用戶再次附著，SGSN會搜索SDB中已有的數(shù)據(jù)重建MM上下文。MM 上下文包括用戶移動性管理的一些內(nèi)容，包括IMSI、MM 狀態(tài)、P-TMSI、MSISDN、Routing Area、Cell identity、New SGSN Address和VLR Num等等。
三種不同的MM狀態(tài)分別是：IDLE狀態(tài)、STANDBY狀態(tài)和READY狀態(tài)。
4.1.1IDLE狀態(tài)
在IDLE狀態(tài)（空閑狀態(tài)）下，MS和SGSN的MM上下文中不包含該用戶的有效的位置及路由信息。
在IDLE狀態(tài)下，MS可以執(zhí)行PLMN選擇、GPRS小區(qū)選擇和重新選擇過程，也可以接收PTM-M傳輸。但移動用戶不能接收和發(fā)送PTP和PTM-G數(shù)據(jù)，而且，也不能尋呼用戶。這種情況的GPRS MS可以認為是不可達的。
為了在MS和SGSN之間建立MM上下文，MS將執(zhí)行與GPRS附著的過程，即GPRS附著過程。
4.1.2STANDBY狀態(tài)
在STANDBY狀態(tài)（守候狀態(tài)）下，用戶附著到移動性管理規(guī)程，MS和SGSN中建立了以IMSI標識的該用戶的MM上下文。
MS可以接收PTM-M和PTM-G業(yè)務數(shù)據(jù)，也可以接收經(jīng)SGSN的電路交換業(yè)務數(shù)據(jù)。但是PTP業(yè)務的接收和發(fā)送，PTM-G數(shù)據(jù)的發(fā)送在此狀態(tài)下不能執(zhí)行。MS可執(zhí)行GPRS路由區(qū)（RA）功能、GPRS小區(qū)選擇和小區(qū)重選功能。當MS進入新的RA時，MS執(zhí)行移動性管理過程通知SGSN。當MS在同一RA的小區(qū)間移動時，MS不通知SGSN。因此MS工作在STANDBY狀態(tài)時，SGSN MM上下文中的位置信息僅包含路由區(qū)域信息。
在STANDBY狀態(tài)，MS可以啟動PDP上下文激活或PDP上下文去激活流程。在PDP上下文收發(fā)數(shù)據(jù)前，必須要激活該PDP上下文。
在網(wǎng)絡需要給處于STANDBY狀態(tài)的MS發(fā)送數(shù)據(jù)或信令且已置PPF（Paging Proceed Flag）標識時，SGSN在MS所在路由區(qū)內(nèi)送尋呼請求。在MS對尋呼進行響應后，MS的MM狀態(tài)從STANDBY狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镽EADY狀態(tài)；同時，當SGSN接收到尋呼響應后，SGSN中MM狀態(tài)也從STANDBY狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镽EADY狀態(tài)。
與此類似的是，當MS發(fā)送數(shù)據(jù)和信令信息時，MS的MM狀態(tài)從STANDBY狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镽EADY狀態(tài)；當SGSN收到MS送出的數(shù)據(jù)和信令信息時，SGSN的MM狀態(tài)從STANDBY狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镽EADY狀態(tài)。
無論是MS還是SGSN都可以通過啟動GPRS分離規(guī)程來將MM狀態(tài)遷移到IDLE狀態(tài)。
如果MS可及定時器超時，SGSN發(fā)起隱含的GPRS分離規(guī)程，SGSN中的MM和PDP上下文被刪除，SGSN的MM狀態(tài)由READY進入STANDBY狀態(tài)。此時，GGSN的PDP上下文也將被刪除。
如果SGSN收到來自HLR的MAP Cancel Location消息，將刪除MM和PDP上下文，同時將其MM狀態(tài)由STANDBY狀態(tài)遷移到IDLE狀態(tài)。
4.1.3READY狀態(tài)
在READY狀態(tài)（就緒狀態(tài)）下，SGSN中的MM上下文相對于STANDY狀態(tài)的MM上下文擴展了一項信息——MS所駐留的小區(qū)位置信息。這項信息是MS執(zhí)行相關(guān)的移動性管理規(guī)程（PDP上下文激活規(guī)程）來向網(wǎng)絡提供的。
GPRS 小區(qū)的選擇和重選由MS在完成，也可以由網(wǎng)絡來控制。
在這種狀態(tài)下，MS可以發(fā)送和接收PTP PDUs，也可以接收PTM-M和PTM-G數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡側(cè)不對MS發(fā)起PS尋呼，對其它業(yè)務的尋呼可以通過SGSN實現(xiàn)。
無論是否為該MS分配無線資源，MM 狀態(tài)仍保持在READY狀態(tài)，直到MM READY定時器超時。MM READY定時器超時后，MM狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镾TANDBY狀態(tài)。為了從READY狀態(tài)進入IDLE狀態(tài)，MS需要啟動GPRS分離規(guī)程。
4.2MM狀態(tài)功能
4.2.1MM狀態(tài)遷移
從一個狀態(tài)變成下一個狀態(tài)與當前的狀態(tài)（IDLE、STANDBY或READY）和發(fā)生的事件（例如GPRS附著）有關(guān)。
移動性管理三種工作狀態(tài)遷移模型見圖4-1。

圖4-1 移動性管理狀態(tài)遷移模型
(1)從IDLE向READY狀態(tài)遷移
GPRS Attach（附著）：MS請求接入，并且發(fā)起至SGSN的邏輯連接。在MS和SGSN建立MM上下文。
(2)從STANDBY向IDLE狀態(tài)轉(zhuǎn)移
Implicit Detach（隱式分離）：SGSN內(nèi)的MM和PDP上下文返回到空閑和非活動狀態(tài)。SGSN內(nèi)的MM和PDP上下文可以被刪除。GGSN PDP將被刪除。
Cancel Location（撤消位置）：SGSN從HLR接收MAP撤消位置消息，并且刪除MM和PDP上下文。
(3)從STANDBY向READY狀態(tài)轉(zhuǎn)移
PDU（Packet Data Unit，分組數(shù)據(jù)單元）transmission（傳輸）：移動臺可以對一次尋呼應答，給SGSN發(fā)送一條LLC PDU。
PDU reception（接收）：SGSN從MS接收一條LLC PDU。
(4)從READY向STANDBY狀態(tài)轉(zhuǎn)移
READY timer expiry（READY定時器超時）：MS和SGSN MM上下文返回STANDBY狀態(tài)。
Force to STANDBY（強迫進入STANDBY狀態(tài)）：在READY定時器超時之前，SGSN立即返回STANDBY狀態(tài)。
Abnormal RLC condition（異常RLC條件）：在無線接口出現(xiàn)問題和無線傳輸出現(xiàn)不可恢復的錯誤時，SGSN MM上下文返回STANDBY狀態(tài)。
(5)從READY向IDLE狀態(tài)轉(zhuǎn)移
GPRS Detach（GPRS分離）：MS和網(wǎng)絡請求MM上下文返回IDLE狀態(tài)，并且請求PDP上下文返回非活動狀態(tài)。SGSN可以刪除MM和PDP上下文，在GGSN內(nèi)的PDP上下文將被刪除。
Cancel Location（撤消位置）：SGSN從HLR接收一條MAP撤消位置消息，并且刪除MM和PDP上下文。
4.2.2就緒定時器功能
就緒定時器功能用于維護MS中和SGSN中的就緒定時器，該功能是為了避免SGSN中的MM上下文和PDP上下文無限制積累而消耗有限的存儲空間。就緒定時器控制MS和SGSN中MM上下文保持在MM READY狀態(tài)的時間。當該定時器超時后，MS中和SGSN中的MM上下文應該遷移到STANDBY狀態(tài)。在MS發(fā)送LLC PDU（比如MS響應SGSN尋呼）后，MS中的該定時器將被復位；在SGSN收到一個正確的LLC PDU（比如SGSN收到MS的尋呼響應）后，相應的就緒定時器就被復位。
就緒定時器的長度在MS和SGSN中相同，由SGSN通過Attach Accept、Routing Area Update Accept等消息來控制。
當就緒定時器設(shè)置為0時，MS應該回到STANDBY狀態(tài)；當就緒定時器全1編碼時，就緒定時器功能被禁止。
4.2.3周期性路由區(qū)更新定時器功能
該功能監(jiān)視MS內(nèi)的周期路由區(qū)更新過程。周期路由區(qū)更新定時器的長度在路由區(qū)更新接受或附著接受消息中傳送。該定時器在一個路由區(qū)內(nèi)是唯一的。一旦該定時器超時，MS將開始一次周期的路由區(qū)更新過程。如果MS在定時器超時的時候，處于GSM網(wǎng)絡覆蓋內(nèi)，但未在GPRS網(wǎng)絡覆蓋內(nèi)，那么，如果MS在網(wǎng)絡操作模式I與一個網(wǎng)絡附著了IMSI，將立即啟動周期位置更新過程和其它合適的位置更新過程。此外，不管MS是否附著了IMSI，也不管網(wǎng)絡的工作模式，只要MS返回GPRS覆蓋區(qū)內(nèi)，立即啟動周期路由區(qū)更新過程或其它合適的更新過程。
如果MS 在周期路由區(qū)更新定時器超時的時候，不在覆蓋區(qū)內(nèi)，那么：
如果MS既附著IMSI，又附著GPRS，并且在網(wǎng)絡操作模式I下返回支持GPRS的小區(qū)覆蓋內(nèi)，那么，一旦MS返回覆蓋內(nèi)，立即用請求的IMSI附著，啟動路由區(qū)/位置區(qū)聯(lián)合更新過程。
如果MS既附著IMSI，又附著GPRS，并且在網(wǎng)絡操作模式II和III下返回支持GPRS的小區(qū)覆蓋內(nèi)，或者是只附著GPRS的MS返回支持GPRS的小區(qū)覆蓋內(nèi)，那么，一旦MS返回覆蓋內(nèi)，立即啟動周期路由區(qū)更新過程。
如果MS返回不支持GPRS的小區(qū)覆蓋內(nèi)，并且該MS附著了IMSI，那么，一旦MS返回到該小區(qū)覆蓋內(nèi)，立即啟動周期位置更新過程和其它合適的位置更新過程。此外，不管MS是否附著IMSI，只要MS返回GPRS覆蓋內(nèi)，立即啟動路由區(qū)更新過程和其它合適的更新過程。
如果MS丟失GPRS覆蓋，但處于GPRS覆蓋之外期間，周期路由區(qū)更新定時器沒有超時，那么，MS不會由于返回GPRS覆蓋而執(zhí)行周期路由區(qū)更新過程。同樣，如果MS丟失覆蓋，但處于覆蓋之外期間，周期路由區(qū)更新定時器沒有超時，那么MS返回覆蓋區(qū)而執(zhí)行周期路由區(qū)更新過程。
4.2.4MS可及定時器功能
MS可及定時器功能用于監(jiān)視SGSN中的周期性RA更新規(guī)程，其功能是減少系統(tǒng)在尋呼方面的信令開銷。MS可及定時器時長比周期性路由區(qū)更新定時器要稍微長些。該定時器超時意味著用戶或者不在覆蓋區(qū)，或者是關(guān)機、MS故障、電池耗盡等，此時再對該用戶進行尋呼必然沒有響應，沒有響應又會導致尋呼重發(fā)，無謂地增加系統(tǒng)的信令開銷。
為了讓用戶不可及原因消除后，用戶能夠盡快恢復到不可及原因發(fā)生前的GPRS業(yè)務能力，同時又不增加系統(tǒng)的信令負荷，SGSN中的MM上下文和PDP上下文應該維持不變。
MS可及定時器在進入READY狀態(tài)后停止，在回到STANDBY狀態(tài)后重啟。
在該定時器超時后，SGSN應該清除相應的PPF（Paging Proceed Flag）標識，此后SGSN不再對該MS進行尋呼。在檢測到MS的下次活動后SGSN中PPF進行復位。在用戶首次注冊到SGSN，相應的PPF復位。
4.3SGSN與MSC/VLR的交互
當SGSN存儲了相應的VLR號，VLR存儲了相應的SGSN號，則SGSN和MSC/VLR的關(guān)聯(lián)機制建立起來了。這種關(guān)聯(lián)主要是為了協(xié)調(diào)同時GPRS附著和IMSI附著的MS。
通過這種關(guān)聯(lián)，GSM/GPRS系統(tǒng)可以支持如下功能：
通過SGSN實現(xiàn)IMSI附著和IMSI分離。這使得聯(lián)合GPRS/IMSI附著和聯(lián)合GPRS/IMSI分離成為可能，以節(jié)省無線資源。
通過SGSN來實現(xiàn)LA更新（包括周期性LA更新）。這使得聯(lián)合LA/RA更新成為可能，以節(jié)省更多的無線資源。
通過SGSN實現(xiàn)CS尋呼，提高系統(tǒng)電路交換接通率。
非GPRS業(yè)務告警規(guī)程。
身份識別規(guī)程。
MM信息規(guī)程。
后面三個功能意義不大，第一個比較簡單，重點介紹第二和第三個功能。
4.3.1SGSN-MSC/VLR關(guān)聯(lián)的管理
只有當網(wǎng)絡已經(jīng)安裝了可選的Gs接口，在SGSN和MSC/VLR之間才能建立起關(guān)聯(lián)。
SGSN-MSC/VLR關(guān)聯(lián)發(fā)生在以下情況：
聯(lián)合IMSI/GPRS附著；
已經(jīng)IMSI附著的MS進行GPRS附著；
已經(jīng)GPRS附著的MS在進行IMSI附著時發(fā)生聯(lián)合RA/LA（路由區(qū)/位置區(qū)）更新；
已經(jīng)IMSI/GPRS附著的MS從網(wǎng)絡操作模式 II 或 III 的區(qū)域進入網(wǎng)絡操作模式 I 的區(qū)域時，進行路由區(qū)/位置區(qū)聯(lián)合更新。
關(guān)于網(wǎng)絡操作模式 I 、II 和 III 的說明請參見4.3.3節(jié)表4-1網(wǎng)絡操作模式。
在CS（Circuit Service）連接期間，B類MS無法做GPRS附著或路由區(qū)更新，只有A類MS才能進行這些規(guī)程。
SGSN-MSC/VLR關(guān)聯(lián)在以下情況將被更新：
MS所在VLR發(fā)生了改變
MS所在SGSN發(fā)生了改變
在CS連接期間，關(guān)聯(lián)不會更新。
當與CS連接有關(guān)時，關(guān)聯(lián)管理分以下兩種情況處理：
(1)A類MS
處于CS連接的A類MS只做RA更新而非聯(lián)合RA/LA更新。
(2)B類MS
處于CS連接的B類MS不會做任何RA更新。
SGSN-MSC/VLR關(guān)聯(lián)在下列情況將被去除：
IMSI分離
GPRS分離
當MSC/VLR通過A接口接收到MS的LA更新請求，MSC/VLR將去除SGSN-MSC/VLR關(guān)聯(lián)而無需通知SGSN。當SGSN接收到MS的（非聯(lián)合的）RA更新請求，SGSN將將去除SGSN-MSC/VLR關(guān)聯(lián)而無需通知MSC/VLR。當MSC/VLR收到來自SGSN的MS不可及消息，則MSC/VLR不會改變SGSN-MSC/VLR的關(guān)聯(lián)狀態(tài)。
4.3.2聯(lián)合RA/LA更新
當MS同時附著在IMSI和GPRS時，只要網(wǎng)絡操作模式允許，位置區(qū)和路由區(qū)更新以一種統(tǒng)一協(xié)調(diào)的方式進行，以便節(jié)省無線資源。當MS在網(wǎng)絡操作模式I進入一個新的路由區(qū)時，MS給SGSN發(fā)送一條路由區(qū)更新請求消息，在路由區(qū)更新中包含位置區(qū)的更新。然后，SGSN將位置區(qū)更新信息送給MSC/VLR。MSC/VLR可選地返回新的VLR TMSI，通過SGSN發(fā)送給MS。A類工作模式MS處于CS連接，只能向SGSN進行路由區(qū)更新，不能進行路由區(qū)/位置區(qū)聯(lián)合更新。B類工作模式MS處于CS連接，在CS連接期間不能進行任何更新。C類工作模式MS任何時候都不能進行路由區(qū)/位置區(qū)聯(lián)合更新。
4.3.3CS尋呼協(xié)調(diào)及網(wǎng)絡操作模式
如果一個MS既附著在GPRS網(wǎng)絡又附著在GSM網(wǎng)絡，而且網(wǎng)絡工作在操作模式I，則MSC/VLR可以通過SGSN來進行電路業(yè)務尋呼。如果該MS處于STANDBY狀態(tài)，則尋呼在路由區(qū)級別進行；如果該MS處于READY狀態(tài)，則尋呼在小區(qū)級別進行。
通過SGSN進行電路尋呼的示意如圖4-2。

圖4-2 通過SGSN進行電路尋呼
(1)SGSN從MSC接收一條尋呼消息，包含IMSI、TLLI、VLR TMSI、需要的信道、優(yōu)先級、位置信息等。需要的信道指示MS哪一種類型的電路交換信道需要在應答中被請求。VLR TMSI和需要的信道是可選參數(shù)。優(yōu)先級是電路交換尋呼優(yōu)先級參數(shù)，SGSN將優(yōu)先級映射成QoS。
(2)SGSN給BSS發(fā)送一條BSSGP尋呼請求消息，包括IMSI、TLLI、VLR TMSI、區(qū)域、需要的信道和QoS等，該BSS為MS提供服務。區(qū)域從SGSN內(nèi)的MS MM上下文演算出來，如果該內(nèi)容的信息無效，則從MSC/VLR處接收的位置信息中來。區(qū)域表示一個就緒狀態(tài)的MS的單個小區(qū)，或一個守候狀態(tài)的MS的路由區(qū)。如果接收消息來自MSC，則包含VLR TMSI和需要的信道。如果沒有從MSC處接收到需要的信道，則SGSN包含缺省的需要信道參數(shù)，表示電路交換尋呼。QoS表示該尋呼請求的優(yōu)先級，與BSS內(nèi)緩存的其它尋呼請求有關(guān)。如果MS最后被知道的位置區(qū)有一個關(guān)聯(lián)的無效路由區(qū)，則SGSN將給每一個BSS發(fā)送另外一條BSSGP尋呼請求消息，這些BSS為此無效的路由區(qū)提供服務。
(3)BSS將進來的BSSGP尋呼請求消息翻譯成每個小區(qū)的無線尋呼請求消息。如果在一個小區(qū)給某個MS指配專用的無線資源，那么，BSS在該無線資源上發(fā)送一條尋呼請求消息，包含VLR TMSI或IMSI和需要的信道，而不會停止向該MS的數(shù)據(jù)傳遞。否則，BSS在合適的尋呼信道上，在每一個被尋址的小區(qū)內(nèi)，用一條尋呼請求消息尋呼某個MS，消息包含VLR TMSI或IMSI和需要的信道。
(4)一旦MS接收到電路交換業(yè)務的尋呼請求消息，它可以接受，并響應該請求，然后，遵循尋呼響應的CS過程，響應包含隨機接入、立即指配和尋呼應答。
(5)在BSS接收到尋呼應答消息時，發(fā)送該消息給MSC，然后，MSC停止尋呼應答定時器。
根據(jù)網(wǎng)絡對電路業(yè)務和GPRS業(yè)務的尋呼方式及其配合關(guān)系，可將網(wǎng)絡劃分為表4-1所示的三種網(wǎng)絡操作模式。
表4-1 網(wǎng)絡操作模式
模式電路尋呼
所用信道GPRS尋呼
所用信道尋呼協(xié)調(diào)關(guān)系
IPPCHPPCH有尋呼協(xié)調(diào)功能，應選用Gs接口。
對附著在GPRS網(wǎng)絡上的MS，網(wǎng)絡下發(fā)分組尋呼的信道與電路尋呼一樣，MS只需監(jiān)視一個尋呼信道。如果給MS分配了PDCH，則網(wǎng)絡還可以在該PDCH上給該MS下發(fā)電路尋呼消息
PCHPCH
PACCHNA
IIPCHPCH無尋呼協(xié)調(diào)功能。
所有尋呼均在PCH上下發(fā)。MS只需監(jiān)視PCH，即使給MS分配了PDCH，MS也仍在PCH上偵聽電路尋呼消息。
IIIPCHPPCH無尋呼協(xié)調(diào)功能。
電路尋呼消息：網(wǎng)絡在PCH上下發(fā)。
分組尋呼消息：如果小區(qū)配有PCCCH則在PPCH上下發(fā)（MS需要同時偵聽PCH和PPCH這兩個信道），否則在PCH上下發(fā)。
PCHPCH

4.4MM規(guī)程
GPRS的MM規(guī)程通常與附著、用戶鑒權(quán)、標識校驗、加密等接入控制與安全性管理等一起執(zhí)行。
4.4.1GPRS附著功能
當MS完成GPRS附著規(guī)程后，MS就處于READY狀態(tài)，在MS和SGSN中建立了該MS的MM上下文。此后，MS可以通過PDP上下文激活規(guī)程來激活其PDP上下文。
如果網(wǎng)絡操作模式為I，已經(jīng)GPRS附著的MS，通過聯(lián)合RA/LA更新規(guī)程完成IMSI附著。
如果網(wǎng)絡操作模式為II或III，或者MS沒有附著在GPRS，則MS按照GSM規(guī)范中規(guī)定的IMSI附著規(guī)程進行。
在附著規(guī)程中，MS向網(wǎng)絡指示其附著類型（IMSI附著、GPRS附著或聯(lián)合的IMSI/GPRS附著）和其身份識別。身份識別應優(yōu)先使用P-TMSI（如果有有效的P-TMSI的話），然后才使用IMSI。
對于Class C的MS，在進行IMSI附著前必須處于GPRS分離狀態(tài)；在進行GPRS附著前，必須處于IMSI分離狀態(tài)。
單純的GPRS附著規(guī)程比較簡單，圖4-3是聯(lián)合GPRS/IMSI附著規(guī)程示意圖。

圖4-3 聯(lián)合GPRS/IMSI附著規(guī)程示意圖
對上述規(guī)程的可選流程說明如下：
(1)第2步，如果MS的身份標識是P-TMSI，而且其駐留的SGSN在GPRS分離后已經(jīng)改變，則新SGSN向舊SGSN請求該MS的IMSI。
(2)第3步，如果第2步未成功，則新SGSN向MS要求其上報IMSI。
(3)第4步，是可選的。但是如果網(wǎng)絡沒有該MS的MM上下文的話，則該過程必須執(zhí)行。
(4)第5步，完全是可選的。
(5)第6步，如果MS駐留的SGSN在GPRS分離后已經(jīng)改變，或者是它第一次附著，則SGSN需要通知HLR該MS的位置已經(jīng)更新，HLR需要將該MS的預約數(shù)據(jù)下發(fā)到該SGSN。
(6)第7步，如果第1步指示的附著類型是在IMSI附著前提下的GPRS附著或聯(lián)合GPRS/IMSI附著，并且SGSN和VLR都支持Gs接口，則SGSN需要向（新）MSC/VLR發(fā)起位置更新，以維持SGSN與MSC/VLR的關(guān)聯(lián)。7c和7d是針對MSC間位置更新的情形。
(7)第9步，如果P-TMSI或/和TMSI發(fā)生改變，則MS應該確認其已經(jīng)接受該TMSI。
(8)第10步，如果TMSI發(fā)生改變，則SGSN應向VLR確認MS已經(jīng)接受新TMSI。
4.4.2GPRS分離規(guī)程
通過分離規(guī)程，用戶斷開與GPRS/GSM網(wǎng)絡的連接，GPRS分離后，MS進入MM IDLE狀態(tài)。分離類型包括以下幾種：
IMSI分離
GPRS分離
聯(lián)合IMSI/GPRS分離（只支持MS發(fā)起）
MS從GPRS網(wǎng)絡中分離可以采用顯式分離和隱式分離兩種方式。顯式分離方式就是由MS或SGSN發(fā)送一個分離請求；隱式分離方式則是在一個已經(jīng)存在的邏輯鏈路上，由于就緒定時器超時或者由于無線鏈路上發(fā)生不可恢復的錯誤而造成的分離。
MS實現(xiàn)IMSI分離的方式要隨著是否存在GPRS附著而不同。已經(jīng)處于GPRS附著狀態(tài)的MS，可以通過SGSN來發(fā)起IMSI分離，而且可以與GPRS分離聯(lián)合進行；沒有附著在GPRS的MS通過與GSM IMSI分離規(guī)程一樣的規(guī)程來進行IMSI分離。
GPRS分離功能一般由MS來發(fā)起的，網(wǎng)絡也能發(fā)起GPRS分離操作。
下面給出幾種分離的流程示意圖
1. MS發(fā)起分離

圖4-4 MS發(fā)起的GPRS分離流程
MS發(fā)起的分離規(guī)程如圖4-4所示，其說明如下：
(1)MS向SGSN發(fā)出分離請求（分離類型、切斷）；
(2)如果是GPRS分離，則SGSN收到該請求后向GGSN發(fā)出刪除PDP上下文請求（TID），GGSN返回刪除PDP上下文響應（TID）；
(3)如果是IMSI分離，SGSN則向 MSC/VLR發(fā)出IMSI分離指示；
(4)如果是GPRS分離，則SGSN則向 MSC/VLR發(fā)出GPRS分離指示；
(5)SGSN向MS發(fā)送分離確認。
2. 網(wǎng)絡（SGSN）發(fā)起分離

圖4-5 網(wǎng)絡（SGSN）發(fā)起分離流程
SGSN發(fā)起的分離規(guī)程如圖4-5所示，其說明如下：
(1)SGSN向MS發(fā)出分離請求消息（包含分離類型）；
(2)SGSN向GGSN發(fā)出刪除PDP上下文請求（TID），GGSN返回刪除PDP上下文響應（TID）；
(3)SGSN向MSC/VLR發(fā)出GPRS分離指示（IMSI）；
(4)MS向SGSN返回分離確認。
3. 網(wǎng)絡（HLR）發(fā)起分離

圖4-6 HLR發(fā)起的GPRS分離流程
HLR可以從運營目的出發(fā)要求從SGSN中刪除一個用戶的MM和PDP上下文。HLR發(fā)起的分離規(guī)程如所示，其說明如下：
(1)HLR向SGSN發(fā)送一個位置取消（包含IMSI、取消類型）消息。
(2)SGSN收到該消息之后向MS發(fā)出分離請求（包含分離類型）；
(3)SGSN向GGSN發(fā)出刪除PDP上下文請求（TID），GGSN返回刪除PDP上下文響應（TID）；
(4)SGSN向MSC/VLR發(fā)出GRPS分離指示（IMSI）；
(5)MS返回分離確認；
(6)SGSN向HLR返回位置取消確認（IMSI）。
4.4.3清除功能
清除功能允許SGSN通知HLR它已經(jīng)將處于GPRS分離狀態(tài)的MS的MM上下文和PDP上下文刪除。事實上，在MS顯式或隱式分離后，SGSN有兩種選擇，一是立即刪除MS的MM和PDP 上下文；另外一種選擇是SGSN將該MS的MM 上下文、PDP上下文和鑒權(quán)三元組保留一定時間，以備稍后該MS可能發(fā)起的GPRS附著時使用，以減少訪問HLR的次數(shù)。
4.5安全性功能
安全性功能包括以下三個方面：
防止未授權(quán)使用GPRS業(yè)務（鑒權(quán)和服務請求確認）
提供用戶識別碼保密（臨時識別碼和加密）
提供用戶數(shù)據(jù)保密（加密）。
下面從這三個方面對GPRS的安全性功能作一簡要介紹。
4.5.1用戶鑒權(quán)
GPRS鑒權(quán)流程和GSM原有的鑒權(quán)流程相似，不同點在于GPRS鑒權(quán)流程是由SGSN發(fā)起的，GPRS鑒權(quán)過程執(zhí)行用戶鑒權(quán)、選擇加密算法和加密起始時刻的同步。GPRS鑒權(quán)三元組存貯在SGSN中。一旦附著IMSI，MSC/VLR將不能通過SGSN對MS鑒權(quán)，也不能位置更新，但是在CS連接建立期間，可以鑒權(quán)MS。鑒權(quán)過程如圖4-7所示。

圖4-7 用戶鑒權(quán)規(guī)程
對該規(guī)程說明如下：
(1)如果SGSN之前沒有存儲鑒權(quán)三元組，則它給HLR傳送包含IMSI的“發(fā)送鑒權(quán)信息”消息。HLR用包含鑒權(quán)三元組的“發(fā)送鑒權(quán)信息響應”消息應答。每一個鑒權(quán)三元組都包含RAND、SRES和Kc；
(2)SGSN向MS發(fā)出鑒權(quán)請求（包含RAND、CKSN、加密算法），MS返回鑒權(quán)響應（SRES），完成鑒權(quán)過程。
4.5.2用戶識別碼保密
1. TLLI
臨時邏輯鏈路標識（TLLI）用來唯一識別一個用戶，在同一路由區(qū)，IMSI和TLLI具有一一對應關(guān)系，這種對應關(guān)系只有MS和SGSN知道。TLLI的地址范圍可以分為三部分：本地地址、外部地址以及隨機地址，其中本地地址是由SGSN分配的并且只在地址分配時所在路由區(qū)有效；外部地址是由MS分配的，源于舊路由區(qū)中的本地地址；當MS不具備本地地址和外部地址時，MS將隨機選擇一個TLLI。當MS處于READY狀態(tài)時，SGSN可隨時為MS重新分配TLLI，并通過一個TLLI再分配流程或在連接流程、路由區(qū)更新流程時進行。
與TLLI相聯(lián)系的還有TLLI標記這個概念，TLLI標記用來對用戶的身份進行驗證。在SGSN向MS發(fā)送Attach Accept和Area Update Accept消息時，可以將TLLI 標記作為一個可選的參數(shù)，如果MS接收到TLLI標記，將在下一個連接請求或路由區(qū)請求中附加TLLI標記，供SGSN驗證。圖4-8給出了TLLI重新分配的流程。
2. P-TMSI的分配
P-TMSI由SGSN分配：
(1)SGSN向MS發(fā)出P-TMSI重新分配命令消息（新P-TMSI，P-TMSI簽名，RAI）；
(2)MS向SGSN返回P-TMSI重新分配完成消息。
說明：
P-TMSI簽名是一個與P-TMSI相關(guān)的可選參數(shù)，用于附著和位置更新等規(guī)程。


圖4-8 P-TMSI重新分配流程
4.5.3用戶數(shù)據(jù)和GMM/SM信令保密
在GPRS中，加密的范圍在MS和SGSN之間，而與此對應的GSM加密作用范圍在MS和BTS之間。加密規(guī)程如圖4-9所示，加密操作由LLC層完成。

圖4-9 用戶數(shù)據(jù)加密規(guī)程
GPRS增加了一個新的加密算法（參見GSM 01.60），另外由于SGSN不知道TDMA的幀數(shù)，因此在加密算法中，用邏輯鏈路控制幀數(shù)量來代替TDMA幀號。
4.5.4用戶身份檢查
GPRS的用戶身份檢驗規(guī)程如圖4-10所示，它基本等同于GSM，不同點在于檢驗的執(zhí)行者是SGSN。

圖4-10 用戶身份檢查規(guī)程
說明如下：
(1)SGSN向MS發(fā)出標識請求（包含標識類型）；MS向SGSN返回標識響應（包含移動標識）；
(2)SGSN如果需要校驗IMEI，則向EIR發(fā)出校驗IMEI（包含IMEI）消息；EIR向SGSN返回校驗IMEI確認（包含IMEI）。
4.6位置管理功能
位置管理功能包括以下幾個方面：
提供小區(qū)和PLMN選擇的機制。
使網(wǎng)絡能夠獲取處于STANDBY和READY狀態(tài)下的MS的路由區(qū)。
使網(wǎng)絡能夠獲取處于READY狀態(tài)下的MS的小區(qū)標識。
MS定時地將MM上下文中的小區(qū)標識和路由區(qū)標識分別與從系統(tǒng)消息中接收到的小區(qū)標識和路由區(qū)標識相比較，從而產(chǎn)生小區(qū)更新和路由區(qū)更新請求。另外，MS會定時發(fā)起周期性路由區(qū)更新請求。
位置管理的規(guī)程可以分為以下三種：
小區(qū)更新規(guī)程
路由區(qū)更新規(guī)程
聯(lián)合路由區(qū)和位置區(qū)更新規(guī)程
4.6.1小區(qū)更新規(guī)程
當MS處于READY狀態(tài)時由一個小區(qū)進入同一路由區(qū)中的另一個小區(qū)，該MS會發(fā)起小區(qū)更新規(guī)程。如果路由區(qū)改變了，則直接發(fā)起路由區(qū)更新而不是小區(qū)更新。
小區(qū)更新規(guī)程描述如下：
(1)MS通過發(fā)送一個任意類型的、包含其ID的上行LLC幀給SGSN來啟動小區(qū)更新規(guī)程。
(2)BSS收到該LLC幀后，在相應的BSSGP幀頭帶上新小區(qū)的CGI（含RAC+LAC）給SGSN。
(3)SGSN收到該BSSGP幀后，將MS駐留的新小區(qū)的CGI保留到該MS的MM上下文，以后給該MS的業(yè)務都直接發(fā)向該新小區(qū)。
4.6.2路由區(qū)更新規(guī)程
當處于STANDBY狀態(tài)的MS檢查到進入了一個新的路由區(qū)，或當它的周期性路由區(qū)更新定時器超時后，該MS發(fā)起RA更新規(guī)程。
SGSN通過檢查路由區(qū)更新請求消息是否攜帶老路由區(qū)標識來確定執(zhí)行SGSN內(nèi)部的RA更新規(guī)程或SGSN間的RA更新規(guī)程。周期性RA更新規(guī)程總是SGSN內(nèi)部RA更新規(guī)程。
1. SGSN內(nèi)部的路由區(qū)更新
SGSN內(nèi)部的路由區(qū)更新如圖4-11所示。

圖4-11 SGSN內(nèi)部的路由區(qū)更新規(guī)程
(1)MS向SGSN發(fā)出路由區(qū)更新請求（包含原RAI、原P-TMSI簽名、更新類型等），BSS在其中加上包含RAC和LAC的小區(qū)全球標識（CGI）；
(2)啟動安全性規(guī)程（可選）；
(3)SGSN更新該MS的MM上下文，必要時給它分配一個新的P-TMSI，然后向MS返回路由區(qū)更新接受消息（包含P-TMSI、P-TMSI簽名）；
(4)如果分配了新的P-TMSI，則MS應返回路由區(qū)更新完成消息（P-TMSI）。
如果路由區(qū)更新過程失敗超過最大允許次數(shù)，或者SGSN返回路由區(qū)更新拒絕，則MS將進入IDLE狀態(tài)。
2. SGSN間的路由區(qū)更新
SGSN間的路由區(qū)更新如圖4-12所示。

圖4-12 SGSN間的路由區(qū)更新規(guī)程
(1)MS向新SGSN發(fā)送路由區(qū)更新請求（包含原RAI、原P-TMSI簽名、更新類型等），BSS在其中加上包含RAC和LAC的小區(qū)全球標識（CGI）；
(2)新SGSN向原SGSN發(fā)出SGSN上下文請求（包含原RAI、TLLI、原P-TMSI簽名、新SGSN地址），以獲得該MS的MM上下文和PDP上下文；
(3)執(zhí)行加密功能（可選）；
(4)新SGSN向原SGSN返回SGSN上下文確認；原SGSN收到該確認后，標記該MS上下文中的MSC/VLR關(guān)聯(lián)等其它信息無效。如果前面的鑒權(quán)未通過，則新SGSN應該拒絕該MS的路由區(qū)更新請求，原SGSN應該當作什么也沒有發(fā)生；
(5)在收到新SGSN的SGSN上下文確認消息后，原SGSN在一定的時期內(nèi)將相關(guān)的N-PDU轉(zhuǎn)發(fā)給新SGSN；
(6)新SGSN向GGSN發(fā)出更新PDP上下文請求（包含新SGSN地址、TID、商定的QoS），GGSN返回更新PDP上下文響應（包含TID）；
(7)新SGSN向HLR發(fā)出位置更新消息（包含SGSN編號、SGSN地址、IMSI）；
(8)HLR向原SGSN發(fā)出位置取消消息（包含IMSI、取消類型），原SGSN刪除相應的MM和PDP上下文后返回位置取消確認（包含IMSI）；
(9)HLR通知新SGSN插入用戶數(shù)據(jù)（包含IMSI、GPRS簽約數(shù)據(jù)），新SGSN創(chuàng)建相應的MM上下文后返回插入用戶數(shù)據(jù)確認（包含IMSI）
(10)HLR向新SGSN返回位置更新確認（包含IMSI）；
(11)新SGSN重建該MS的MM上下文和PDP上下文，為該MS分配新的P-TMSI，向MS返回路由區(qū)更新接受消息（包含P-TMSI、LLC確認、P-TMSI簽字）；
(12)MS返回路由更新完成消息（包含P-TMSI、LLC確認）。
4.6.3聯(lián)合RA/LA更新規(guī)程
當MS進入一個新路由區(qū)或一個GPRS附著狀態(tài)的MS進行IMSI附著時，MS發(fā)起路由區(qū)和位置區(qū)更新規(guī)程，但這僅限于網(wǎng)絡操作模式I方式下的GPRS網(wǎng)絡。
1. SGSN內(nèi)部的聯(lián)合RA/LA更新規(guī)程
圖4-13 SGSN內(nèi)部的組合RA/LA更新規(guī)程
SGSN內(nèi)部的聯(lián)合RA/LA更新規(guī)程如圖4-13所示。
(1)MS向SGSN發(fā)送路由區(qū)更新請求（包含原RAI、原P-TMSI簽名、更新類型等）。更新類型指明是聯(lián)合RA/LA更新，如果MS是進行IMSI附著，則更新類型為請求IMSI附著的聯(lián)合RA/LA更新。BSS在其中加上包含RAC和LAC的小區(qū)全球標識(CGI)；
(2)執(zhí)行加密功能（可選）；
(3)如果SGSN與MSC/VLR的關(guān)聯(lián)已建立，或者更新類型指明是請求IMSI附著的聯(lián)合RA/LA更新，或者隨著RA更新引起LA改變，則SGSN向新VLR發(fā)送位置取消請求（包含新RAI、IMSI、SGSN號、位置更新類型），并通過RAI得到VLR號。新VLR通過存儲SGSN號來建立或更新與SGSN的關(guān)聯(lián)；
(4)新VLR通知HLR位置更新（包含新VLR號），HLR向舊VLR發(fā)送位置取消（包含IMSI）消息，舊VLR刪除數(shù)據(jù)后返回確認消息；HLR通知新VLR插入用戶數(shù)據(jù)（包含IMSI、GSM用戶數(shù)據(jù)），新VLR返回插入用戶數(shù)據(jù)確認（包含IMSI）消息；HLR向新VLR返回位置更新確認（包含IMSI）消息；
(5)新VLR向SGSN返回位置更新接受消息（包含VLR TMSI）；
(6)SGSN更新MM上下文，為該MS分配新的P-TMSI，向MS返回路由區(qū)更新接受消息（包含P-TMSI、VLR TMSI、P-TMSI簽名）；
(7)如果MS接受新的P-IMSI或VLR TMSI，則向SGSN返回路由區(qū)更新完成消息（包含P-TMSI， VLR TMSI）；
(8)SGSN向VLR返回TMSI重分配完成。
2. SGSN間的聯(lián)合RA/LA更新規(guī)程
SGSN間的聯(lián)合RA/LA更新規(guī)程如圖4-14所示。

圖4-14 SGSN間的聯(lián)合RA/LA更新規(guī)程
4.6.4周期性路由區(qū)更新和位置區(qū)更新
所有處于GPRS附著狀態(tài)的MS（除了在進行電路交換業(yè)務的B類GPRS MS外），都應該進行周期性RA更新。周期性RA更新規(guī)程相當于SGSN內(nèi)部的RA更新（除了更新類型不一樣外）。
處于IMSI附著而GPRS分離狀態(tài)的MS應該發(fā)起周期性LA更新規(guī)程。
對于同時IMSI附著和GPRS附著狀態(tài)的MS，其周期性更新行為取決于網(wǎng)絡操作模式：
如果網(wǎng)絡操作模式是I，則MS只進行周期性RA更新
如果網(wǎng)絡操作模式是II或III，則MS應該分別進行周期性RA更新和周期性LA更新。
4.7用戶數(shù)據(jù)管理功能
如果HLR中的用戶簽約數(shù)據(jù)改變（如QoS文件、允許的VPLMN地址等改變）或刪除，則可通過下述添加用戶數(shù)據(jù)規(guī)程和刪除用戶數(shù)據(jù)規(guī)程通知相關(guān)的SGSN。
此外，HLR可以通過添加用戶數(shù)據(jù)規(guī)程來通知SGSN添加一個或多個新的PDP上下文，或修改已存在的一個或多個PDP上下文。
4.7.1添加用戶數(shù)據(jù)規(guī)程
添加用戶數(shù)據(jù)規(guī)程如圖4-15所示。

圖4-15 添加用戶數(shù)據(jù)規(guī)程
(1)HLR向SGSN發(fā)出添加用戶數(shù)據(jù)消息（包含IMSI，GPRS簽約數(shù)據(jù)）；
(2)SGSN更新其GPRS簽約數(shù)據(jù)并且確認來自HLR的消息。
如果相關(guān)的PDP上下文是新的或未激活，則存儲HLR發(fā)來的數(shù)據(jù)；
如果相關(guān)的PDP上下文激活，則將新的QoS與商定的QoS進行比較，不一樣時發(fā)起“PDP上下文修改規(guī)程”；如果MS目前駐留的VPLMN與新的允許VPLMN地址不符，則發(fā)起“PDP上下文去激活規(guī)程”。
4.7.2刪除用戶數(shù)據(jù)規(guī)程
刪除用戶數(shù)據(jù)規(guī)程如圖4-16所示。

圖4-16 刪除用戶數(shù)據(jù)規(guī)程
(1)HLR向SGSN發(fā)出刪除用戶數(shù)據(jù)消息（包含IMSI，PDP上下文標識表）；
(2)SGSN向HLR返回刪除用戶數(shù)據(jù)確認消息（包含IMSI）。
如果相關(guān)的PDP上下文未激活，則刪除該PDP上下文即可；
如果相關(guān)的PDP上下文激活，則發(fā)起“PDP上下文去激活規(guī)程”。
4.8MS類標處理功能
GPRS對MS的類別標識的處理與原GSM不同，當MS附著到GPRS上時，其類別標識在MM消息中發(fā)送給網(wǎng)絡并存儲在網(wǎng)絡中，直至該MS轉(zhuǎn)移到GPRS分離狀態(tài)。這是為了避免MS類別在無線接口上傳輸，從而節(jié)約無線資源。
MS的級別標識分兩部分：無線接入類標和SGSN類標。無線接入類標表示MS的無線能力，如頻段能力、多時隙能力、功率等級能力以及BSS進行無線資源管理所需的其他信息等，無線接入類標在發(fā)送給SGSN之后，由SGSN提供給BSS。SGSN類標表示與無線無關(guān)的其他能力，如加密能力等。
SGSN應該將無線接入類標作為一個信息域在每個下行的BSSGP PDU中提供給BSS；而BSS隨時可以向SGSN請求某MS的無線接入類標。
為了提高效率，規(guī)范中也提供了在初始接入階段，BSS從MS直接得到簡化無線接入類標的機制。


第5章無線資源管理功能
5.1無線資源管理
GPRS無線資源管理主要體現(xiàn)為以下的功能：
GPRS物理信道的分配和釋放
監(jiān)視GPRS信道的利用率，檢測利用率低或發(fā)生擁塞的GPRS信道
擁塞控制
小區(qū)系統(tǒng)信息廣播
GPRS無線資源采取動態(tài)分配的策略，同時GSM無線資源動態(tài)地在GPRS和其他GSM業(yè)務之間共享。用于GPRS的無線資源可以動態(tài)地增加直到達到一個運營者設(shè)定的最大值，或動態(tài)地減少直到達到一個運營者設(shè)定的最小值。另外網(wǎng)絡將在公共控制信道上廣播GPRS系統(tǒng)信息。
5.2GPRS下行鏈路傳輸?shù)膶ず?br /> 在SGSN向一個處于STANDBY狀態(tài)的MS傳輸數(shù)據(jù)之前，SGSN向MS發(fā)送一個尋呼請求，該尋呼流程將MM的狀態(tài)由STANDBY轉(zhuǎn)為READY，MS收到尋呼請求后將回送任一有效的LLC幀作為應答，將SGSN中的MM上下文由STANDBY狀態(tài)轉(zhuǎn)為READY狀態(tài)。如果SGSN在一定時間內(nèi)（由定時器監(jiān)視）沒有收到MS的應答，將重復發(fā)送尋呼請求。圖5-1給出GPRS尋呼流程。

圖5-1 GPRS下行傳輸?shù)膶ず?br /> (1)SGSN收到一個下行PDP PDU，欲傳輸?shù)揭粋�處于STANDBY狀態(tài)的MS。
(2)SGSN向服務該MS的BSS發(fā)送BSSGP尋呼請求消息（包含IMSI，P-TIMSI，Area，Channel Needed，Qos，DRX 參數(shù)）。
(3)BSS向指定路由區(qū)下的所有小區(qū)發(fā)送尋呼請求消息（包含P-TMSI，所需信道）。
(4)MS收到GPRS尋呼請求后回送任一有效的LLC幀。在響應期間，MS將MM狀態(tài)遷移到READY狀態(tài)。在做出這個響應前，需進行分組信道請求和分組立即指配過程。
(5)BSS收到LLC幀后加入包括RAC和LAC的小區(qū)CGI，然后將LLC幀發(fā)送給SGSN。SGSN認為該LLC幀是一個隱含的尋呼響應，然后停止尋呼響應定時器。
說明：
所需信道指明了MS連接尋呼過程所需信道的類型，取值如下：
21（bit）
00Any channel
01SDCCH
10TCH/F（Full rate）
11TCH/H or TCH/F(Dual rate)

5.3小區(qū)選擇和小區(qū)重選
無論MS處于何種工作模式（A、B或C），同一時刻都不能駐留在多個小區(qū)內(nèi)。MS如果處于空閑模式，那么，它將使用小區(qū)選擇和重選過程。
5.4非連續(xù)接收
GPRS MS可以選擇使用非連續(xù)接收（DRX），如果選用DRX，MS應在連接過程中將DRX的相關(guān)參數(shù)指示給SGSN，SGSN將在每一個尋呼請求中，將這些參數(shù)傳送給BSS。
DRX參數(shù)如下：
DRX/non-DRX標識：指示MS是否使用DRX。
DRX周期：決定合適的尋呼組。
Non-DRX定時器：決定MS處于non-DRX模式下的時間。


第6章分組路由與傳輸功能
6.1PDP狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換
每個GPRS PTP 業(yè)務的簽約包括一個或幾個PDP地址的簽約，對應每個PDP地址，MS、SGSN和GGSN中都存在一個特定的PDP上下文，而每個PDP上下文都處于非激活態(tài)（INACTIVE）和激活態(tài)（ACTIVE）兩個狀態(tài)中的一個。一個用戶的所有PDP上下文都與其唯一的、以IMSI為標識的MM上下文相關(guān)聯(lián)。
1. 非激活（INACTIVE）狀態(tài)
處于非激活態(tài)的PDP地址的PDP上下文不包含處理分組數(shù)據(jù)包所需的路由及映射信息，對于用戶的路由區(qū)更新信息不作修改，不能進行數(shù)據(jù)傳送。
對于特定的處于非激活狀態(tài)的PDP地址，如果GGSN接收到移動被叫的數(shù)據(jù)包并且對應該PDP地址的PDP上下文允許激活，GGSN將發(fā)起一個PDP上下文激活規(guī)程，否則將發(fā)送出錯信息。
2. 激活（ACTIVE）狀態(tài)
處于激活態(tài)的PDP地址的PDP上下文包含處理分組數(shù)據(jù)包所需的路由及映射信息，可以進行數(shù)據(jù)傳送。PDP上下文激活狀態(tài)只有當用戶的MM狀態(tài)處于STANDBY或READY狀態(tài)時才可能。
PDP狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換如圖6-1所示。

圖6-1 PDP狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖
6.2會話管理規(guī)程
分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能和PDP上下文的狀態(tài)有著緊密關(guān)系，只有在一個PDP地址所對應的位于SGSN和GGSN中的PDP上下文都處于激活狀態(tài)時，才可能對相應的PDP PDU進行路由和轉(zhuǎn)發(fā)（對于PTP情況）。
在GPRS系統(tǒng)中，傳輸數(shù)據(jù)是圍繞PDP上下文來開展的，對PDP上下文的激活、修改和去激活的過程就是會話管理。
6.2.1靜態(tài)地址與動態(tài)地址
網(wǎng)絡給MS分配地址有三種方式：
靜態(tài)PDP地址：HPLMN運營商永久地給MS分配的PDP地址。
動態(tài)HPLMN PDP地址：激活PDP上下文時，HPLMN給MS分配PDP地址。
動態(tài)VPLMN PDP地址：激活PDP上下文時，VPLMN給MS分配PDP地址。
HPLMN指歸屬PLMN，VPLMN指訪問PLMN。使用動態(tài)HPLMN PDP地址還是動態(tài)VPLMN PDP地址由HPLMN運營商在簽約中規(guī)定。
對每個IMSI，可以分配0個或若干個靜態(tài)地址，可以分配0個或若干個動態(tài)地址。
當使用動態(tài)地址時，由GGSN負責給MS分配動態(tài)地址。
網(wǎng)絡發(fā)起的PDP上下文激活規(guī)程只對具有靜態(tài)地址的MS才可能。
6.2.2PDP上下文的激活規(guī)程
1. MS發(fā)起的PDP上下文激活
MS發(fā)起的PDP上下文激活如圖6-2所示。

圖6-2PDP上下文激活流程（MS發(fā)起）
(1)MS向SGSN發(fā)出激活PDP上下文請求消息（包含NSAPI，TI，PDP類型，APN ，要求的QoS，PDP配置選項）；
(2)執(zhí)行安全性規(guī)程（可選）；
(3)SGSN根據(jù)MS提供的激活類型、PDP地址、APN，通過APN選擇標準來解析GGSN地址，從而檢查該請求是否有效；
如果SGSN不能從APN解析出GGSN地址，或判斷出該激活請求無效，則拒絕該請求。
如果SGSN從APN解析出了GGSN地址，則為所請求的PDP上下文創(chuàng)建一個TID（IMSI+NSAPI），并向GGSN發(fā)出創(chuàng)建PDP上下文請求消息（包含PDP類型，PDP地址，APN，商定的QoS，TID，選擇模式，PDP配置選項）。
GGSN利用SGSN提供的信息確定外部PDN，分配動態(tài)地址，啟動計費，限定QoS等。
如果能滿足所商定的QoS，則向SGSN返回創(chuàng)建PDP上下文響應消息（包含TID，PDP地址，BB協(xié)議，重新排序請求，PDP配置選項，商定的QoS，計費ID，原因）。
如果不能滿足所商定的QoS，則向SGSN返回拒絕創(chuàng)建PDP上下文請求消息。QoS文件由GGSN操作者來配置。
(4)SGSN如果收到GGSN的創(chuàng)建PDP上下文響應，則在該PDP上下文中插入NSAPI、GGSN地址、動態(tài)PDP地址，并根據(jù)商定的QoS選擇無線優(yōu)先權(quán)，然后向MS返回激活PDP上下文接受消息（包含PDP類型，PDP地址，TI，商定的QoS，無線優(yōu)先權(quán)，PDP配置選項）。此時就已建立起MS與GGSN之間的路由，并開始計費，可以進行分組數(shù)據(jù)傳送。
2. 網(wǎng)絡發(fā)起PDP上下文激活
當PDP地址為靜態(tài)時，可由網(wǎng)絡請求PDP上下文激活規(guī)程。網(wǎng)絡發(fā)起PDP上下文激活如圖6-3所示。
(1)GGSN接收到來自外部PDN的PDP PDU，則將這些PDP PDU存儲起來，并向HLR發(fā)出發(fā)送GPRS路由信息消息（包含IMSI）。
(2)如果HLR判斷可為該請求提供服務，則返回發(fā)送GPRS路由信息確認消息（包含IMSI、SGSN地址、移動臺不可及原因）。如果HLR判斷不能為該請求提供服務（如HLR不知道其IMSI時），則返回有錯應答消息（包含IMSI、MAP錯誤原因）。
(3)GGSN向HLR所指定的SGSN發(fā)送PDU通知請求消息（包含IMSI，PDP類型，PDP地址）。SGSN向GGSN返回PDU通知響應消息（包含原因）。
(4)SGSN向MS發(fā)出請求PDP上下文激活消息（包含TI、PDP類型、PDP地址）。
(5)后續(xù)流程與MS發(fā)起的PDP上下文激活規(guī)程一樣。

圖6-3 網(wǎng)絡發(fā)起的PDP上下文激活流程
6.2.3PDP上下文的修改
SGSN可以決定（或者是由HLR觸發(fā)）修改一個PDP上下文的QoS參數(shù)或無線優(yōu)先級。它可以選擇PDP上下文修改規(guī)程來完成，或者在MM消息（如路由區(qū)更新接受消息）中攜帶此要求。
PDP上下文修改規(guī)程說明如下：
(1)SGSN向GGSN發(fā)出更新PDP上下文請求消息（包含TID和商定的QoS）。
(2)如果商定的QoS與所要修改的PDP上下文不符，則GGSN拒絕該更新PDP上下文請求。否則存儲該商定的QoS并向SGSN返回更新PDP上下文響應消息（包含TID和商定的QoS）。
(3)SGSN向MS發(fā)出修改PDP上下文請求消息（包含TI和商定的QoS，無線優(yōu)先權(quán)）。
(4)MS如果接受該修改請求，則返回接受消息。否則發(fā)起PDP上下文去激活規(guī)程來去激活該PDP上下文。

圖6-4 PDP上下文的修改流程
6.2.4PDP上下文的去激活
1. MS發(fā)起的PDP上下文的去激活
MS發(fā)起的PDP上下文的去激活流程如圖6-5所示。
(1)MS向SGSN發(fā)出去激活PDP上下文請求消息（包含TI）；
(2)執(zhí)行安全性管理規(guī)程（可選）。
(3)SGSN向GGSN發(fā)出刪除PDP上下文請求消息（包含TID），GGSN刪除PDP上下文，釋放動態(tài)PDP地址，并向SGSN返回響應消息。
(4)SGSN向MS返回去激活PDP上下文接受消息（包含TI）。

圖6-5 MS發(fā)起的PDP上下文去激活流程
2. SGSN發(fā)起的PDP上下文的去激活
SGSN發(fā)起的PDP上下文的去激活流程如圖6-6所示。
(1)SGSN向GGSN發(fā)出刪除PDP上下文請求消息（包含TID），GGSN刪除該PDP上下文，釋放動態(tài)PDP地址，并向SGSN返回響應消息；
(2)SGSN向MS發(fā)出去激活PDP上下文請求消息（包含TI），MS刪除PDP上下文，并向SGSN返回去激活PDP上下文接受消息。

圖6-6 SGSN發(fā)起的PDP上下文去激活流程
3. GGSN發(fā)起的PDP上下文的去激活
GGSN發(fā)起的PDP上下文的去激活流程如圖6-7所示。
(1)GGSN向SGSN發(fā)出刪除PDP上下文請求消息（包含TID）；
(2)SGSN向MS發(fā)出去激活PDP上下文請求消息（包含TI），MS刪除PDP上下文，并向SGSN返回去激活PDP上下文接受消息；
(3)SGSN向GGSN返回刪除PDP上下文響應消息（包含TID），GGSN釋放動態(tài)PDP地址和相應的PDP上下文。

圖6-7 GGSN發(fā)起的PDP上下文去激活過程
6.3業(yè)務流程舉例
GPRS業(yè)務流程主要是由上述基本的移動性管理規(guī)程和PDP上下文控制規(guī)程配合實現(xiàn)的。GPRS業(yè)務流程將根據(jù)MM狀態(tài)、PDP狀態(tài)以及相關(guān)參數(shù)的不同而各不相同，以下給出的是幾個較典型的業(yè)務流程示例。
6.3.1MS發(fā)起分組數(shù)據(jù)業(yè)務
MS在一定的MM狀態(tài)下發(fā)起分組數(shù)據(jù)業(yè)務。
當MM狀態(tài)為空閑時，MS應首先執(zhí)行移動性管理的附著規(guī)程，進入MM READY狀態(tài)或MM STANDBY狀態(tài)后才能執(zhí)行PDP上下文的激活規(guī)程來實現(xiàn)分組數(shù)據(jù)業(yè)務。其業(yè)務流程如圖6-8所示。

圖6-8 MS發(fā)起的分組數(shù)據(jù)業(yè)務流程
說明如下：
1. 建立無線鏈路連接。
2. 執(zhí)行附著規(guī)程。
(1)MS發(fā)出附著請求；
(2)獲取標識；
(3)加密、鑒權(quán)；
(4)必要時，位置更新；
(5)必要時，P-TMSI重新分配。
本步驟執(zhí)行完畢后，MM轉(zhuǎn)入READY或者STANDBY狀態(tài)
3. 執(zhí)行PDP上下文激活規(guī)程。
(1)MS發(fā)出激活PDP上下文請求；
(2)加密、鑒權(quán)；
(3)建立無線承載鏈路；
(4)SGSN根據(jù)APN進行地址解析，確定GGSN；
(5)建立SGSN和GGSN之間的連接；
(6)SGSN和GGSN創(chuàng)建PDP上下文，分配IP地址，啟動計費。
本步驟執(zhí)行完畢后，PDP轉(zhuǎn)入激活狀態(tài)。
4. 進行分組數(shù)據(jù)傳送。
當MM狀態(tài)為READY時，其業(yè)務流程可直接從上圖的第3步驟開始。
當MM狀態(tài)為STANDBY時，如果未發(fā)生位置改變，則其業(yè)務流程可直接從上圖的第3步驟開始；如果發(fā)生了位置改變，則需先進行位置更新，然后進入第3步驟。
6.3.2網(wǎng)絡發(fā)起分組數(shù)據(jù)業(yè)務
網(wǎng)絡可在一定的MM狀態(tài)下對具有靜態(tài)PDP地址的MS發(fā)起分組數(shù)據(jù)業(yè)務，當MS的MM狀態(tài)為空閑時，網(wǎng)絡無法對MS進行尋呼，因此無法發(fā)起分組數(shù)據(jù)業(yè)務。當MM狀態(tài)為STANDBY時，網(wǎng)絡需先向MS發(fā)起尋呼，然后再執(zhí)行激活PDP上下文規(guī)程，如圖6-9所示。

圖6-9 網(wǎng)絡發(fā)起的分組數(shù)據(jù)業(yè)務流程
說明如下：
1. GGSN接收到PDP PDU，GGSN存儲PDU。
2. GGSN從HLR獲取MS的路由信息（SGSN地址等）。
3. GGSN通知SGSN接收到外部網(wǎng)絡的PDU。
4. 在RA內(nèi)對MS進行尋呼，MM轉(zhuǎn)入READY狀態(tài)。
5. SGSN向MS請求激活PDP上下文。
6. MS執(zhí)行PDP上下文激活規(guī)程。
(1)MS發(fā)出激活PDP上下文請求；
(2)加密、鑒權(quán)；
(3)建立無線承載鏈路；
(4)SGSN根據(jù)APN進行地址解析，確定GGSN；
(5)建立SGSN和GGSN之間的連接；
(6)SGSN和GGSN創(chuàng)建PDP上下文，分配IP地址，啟動計費等。
(7)本步驟完成后PDP轉(zhuǎn)入ACTIVE狀態(tài)。
7. 進行分組數(shù)據(jù)的傳送
當MM狀態(tài)為READY時，其業(yè)務流程不需執(zhí)行上圖中第4步的尋呼規(guī)程。


第7章用戶數(shù)據(jù)傳輸
7.1傳輸模式
GTP、LLC和RLC協(xié)議中提供了多種傳輸模式。這些傳輸模式的組合定義了QoS中的可靠性級別參數(shù)（參見“網(wǎng)絡服務質(zhì)量”一節(jié)）。
7.1.1GTP傳輸模式
GTP供兩種傳輸模式：有證實傳輸模式（TCP/IP）和無證實傳輸模式（UDP/IP）。GTP能同時支持這兩種傳輸模式。
7.1.2LLC傳輸模式
LLC提供兩種傳輸模式：有證實傳輸模式和無證實傳輸模式。LLC能同時支持這兩種傳輸模式。信令和短消息必須以無證實模式傳輸。
在無證實模式下，LLC提供兩種選擇：
傳輸保護信息，LLC信息域錯誤將導致LLC幀丟棄
傳輸無保護信息，LLC信息域錯誤不會導致LLC幀丟棄
LLC層支持多種QoS延遲級別。
7.1.3RLC傳輸模式
RLC提供兩種傳輸模式：有證實傳輸模式和無證實傳輸模式。RLC同時支持這兩種傳輸模式。
7.2LLC功能
LLC層的主要功能是在MS和SGSN之間提供一條穩(wěn)定可靠的傳輸鏈路。LLC層位于SNDCP層之下。
7.2.1尋址
在LLC層通過TLLI來尋址。TLLI參見“9.3NSAPI/TLLI”。
7.2.2服務
LLC為MS和SGSN提供一條加密的數(shù)據(jù)鏈路。當MS在同一SGSN下的小區(qū)間移動時，LLC連接可以維持不斷，當MS在移動到另外一個SGSN下的小區(qū)時，LLC連接須釋放，然后重新建立。
LLC連接可以承載PTP業(yè)務和PTM業(yè)務。
LLC可以獨立于底層的無線接口協(xié)議（如RLC/MAC、RF）。為了達到此目的，LLC協(xié)議在MS和SGSN之間進行參數(shù)（如幀長、定時器時長等）協(xié)商。
7.2.3功能
LLC層支持：
(1)在SNDC層和LLC層之間的SN-PDU傳輸原語
(2)在MS和SGSN之間傳輸LL-PDU的規(guī)程
(3)丟幀和錯幀情形的檢測和恢復
(4)MS和SGSN之間的LL-PDU流量控制
(5)LL-PDU的加密傳輸
7.3SNDCP功能
SNDCP層（Subnetwork Dependent Convergence Protocol，子網(wǎng)會聚協(xié)議層），作為網(wǎng)絡層與鏈路層的過渡，將IP/X.25用戶數(shù)據(jù)進行分段、壓縮等處理后送入LLC層進行傳輸。網(wǎng)絡層的分組數(shù)據(jù)包與信令、短消息復用相同的SNDCP層，如圖7-1所示。

圖7-1 不同協(xié)議的合路
如圖7-2所示，SNDCP層提供如下功能給網(wǎng)絡層：
(1)將從網(wǎng)絡層收到的SNDC原語映射為LLC原語，或反過來
(2)以證實LLC方式或非證實LLC方式收發(fā)N-PDU
(3)在MS和SGSN之間、按照協(xié)商好的QoS傳輸N-PDU或變長的N-PDU
(4)將多個NAPI來的N-PDU復用到一個LLC SAPI
(5)使用壓縮技術(shù)在MS和SGSN之間傳輸盡量少的數(shù)據(jù)量。壓縮協(xié)議控制信息和用戶數(shù)據(jù)，包括如TCP/IP頭壓縮和V.42bis數(shù)據(jù)壓縮。該功能是可選的。
(6)N-PDU的分割與重組。

圖7-2SNDCP層功能
7.4PPP功能
PPP功能的示意如圖7-3。GGSN可以終止PPP協(xié)議并接入外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，或者選擇通過其它隧道協(xié)議（如L2TP）將PPP PDU轉(zhuǎn)發(fā)到外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。

圖7-3 PPP功能圖
7.5Gb接口
Gb接口允許多個用戶復用同一物理資源，資源在用戶之間是按需分配的，這與A接口的獨占分配方式截然不同。分配給單個用戶的接入速率可以從0到最大的線路速率（對E1來說是1984kbit/s）。
GPRS信令和數(shù)據(jù)在Gb接口上的傳輸相同，無需為信令單獨分配資源。
7.5.1物理層
物理層可以采用E1、T1等多種接口形式。物理層的資源分配應該由O&M規(guī)程來分配。
7.5.2FR子層
FR子層屬于數(shù)據(jù)鏈路層，它為Gb接口的上層提供公用的傳送通路，在Gb接口，F(xiàn)R子層使用統(tǒng)計復用方式傳送上層數(shù)據(jù)和信令。
GPRS Gb接口FR子層只實現(xiàn)FR協(xié)議的部分功能。FR子層的主要有如下功能：
(1)FR子層從NS控制子層接收數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包組成幀中繼幀后經(jīng)物理接口傳送；
(2)FR子層從物理接口接收幀中繼幀，對其分析后傳送到NS控制子層；
(3)協(xié)議處理部分的用戶側(cè)向網(wǎng)絡側(cè)周期性地進行PVC狀態(tài)檢查和鏈路一致性檢查；
(4)進行幀中繼子層的操作維護；
(5)在接收發(fā)送數(shù)據(jù)時進行各種信息的統(tǒng)計和擁塞狀態(tài)的統(tǒng)計。
7.5.3NS子層
該層基于幀中繼，用于傳送上層的BSSGP PDU，能夠提供負荷分擔，鏈路查詢等功能。
7.5.4BSSGP層
在傳輸平臺上，該層用于在BSS與SGSN之間提供一條無連接的鏈路進行無確認的數(shù)據(jù)傳送。采用BSSGP協(xié)議來傳送與無線相關(guān)的QoS、路由等信息，處理尋呼請求，對數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)流量控制。目的就是通過BSSGP實現(xiàn)對BSS一些信息的屏蔽，使得MS、SGSN不用關(guān)心BSS的相關(guān)信息。
1. BSSGP層的主要功能
(1)在SGSN和BSS之間提供無連接的傳輸鏈路
(2)在SGSN和BSS之間進行無證實數(shù)據(jù)傳輸
(3)在SGSN和BSS之間提供雙向流控機制
(4)處理SGSN到BSS的尋呼請求
(5)支持對BSS老消息的清除（如由于MS改變了BSS）
2. BSSGP層業(yè)務模型
BSSGP 層協(xié)議在GPRS協(xié)議棧中的位置為圖7-4所示。

圖7-4 BSSGP層協(xié)議棧
BSSGP層功能在Gb接口兩側(cè)并不完全對稱，其業(yè)務模型如圖7-5所示。

圖7-5 BSSGP的業(yè)務模型
BSS與SGSN的BSSGP通過BVC（BSSGP虛連接）連接起來，BVC提供了BSS與SGSN之間BSSGP實體的通訊。BSSGP BVC有三種：
(1)PTP BVC：完成BSSGP實體間點對點的通訊，一個小區(qū)對應一個PTP BVC，它由一個不為0或1的值作為它的標識，即它的BVCI值；
(2)SIG BVC：完成BSSGP實體間信令實體的通訊，它的BVCI值為0；
(3)PTM BVC：完成BSSGP實體間點對多點的連接，它的BVCI值為1。
PTM BVC功能暫不提供。SIG BVC作為BSSGP的信令傳輸通道，反映NSE狀態(tài)。
NSE即網(wǎng)絡系統(tǒng)實體，每個NSE由NSEI標識。一個BSS可對應一個或多個NSE，每個NSE下包含一個SIG實體，一個PTM實體和多個PTP實體。每個NSE由一組NSVC支持，由NSVC完成NSE下消息的負荷分擔功能。每個消息報在BSSGP層被賦予一個LSP值，以確定由那一條NSVC完成此數(shù)據(jù)包的傳輸。
硬件或底層軟件故障將導致NSE業(yè)務終止，在BSSGP層會反映為SIG BVC實體狀態(tài)不可用。PTP在進行業(yè)務前，必須檢查其歸屬NSE的SIG實體狀態(tài)是否為可用。
表7-1列舉了BSSGP PDU與BVC的映射關(guān)系。

表7-1 BSSGP PDU和BVCI功能實體映射關(guān)系
BSSGP PDU映射到的BVCI功能實體
DL-UNITDATAPTP
UL-UNITDATAPTP
RA-CAPABILITYPTP
PTM-UNITDATAPTM
PAGING-PSPTP或SIGNALLING（說明1）
PAGING-CSPTP或SIGNALLING（說明2）
RA-CAPABILITY-UPDATE / RA-CAPABILITY-UPDATE-ACKPTP
RADIO-STATUSPTP
SUSPEND / SUSPEND-ACK / SUSPEND-NACKSIGNALLING
RESUME / RESUME-ACK / RESUME-NACKSIGNALLING
FLUSH-LL / FLUSH-LL-ACKSIGNALLING
LLC DISCARDEDSIGNALLING
FLOW-CONTROL-BVC / FLOW-CONTROL-BVC-ACKPTP
FLOW-CONTROL-MS / FLOW-CONTROL-MS-ACKPTP
STATUSPTP、PTM或SIGNALLING（說明3）
BVC-BLOCK / BVC-BLOCK-ACKSIGNALLING
BVC-UNBLOCK / BVC-UNBLOCK-ACKSIGNALLING
BVC-RESET / BVC-RESET-ACKSIGNALLING
SGSN-INVOKE-TRACESIGNALLING
DOWNLOAD-BSS-PFCPTP
CREATE-BSS-PFC / CREATE-BSS-PFC-ACK / CREATE-BSS-PFC-NACKPTP
MODIFY-BSS-PFC / MODIFY-BSS-PFC-ACKPTP
DELETE-BSS-PFC / DELETE-BSS-PFC-ACKPTP


說明：
(1) 網(wǎng)絡可能在MS處于READY狀態(tài)，并且低層有失敗指示時發(fā)送尋呼消息，此時可能用到BVCI=PTP的情況。
(2) 如果網(wǎng)絡對處于READY狀態(tài)的MS發(fā)送電路業(yè)務尋呼消息（如A類或B類MS在包傳輸模式），那么BVCI=PTP，如果MS在STANDBY狀態(tài)，那么BVCI = SIGNALLING。
(3) BVCI的值處決于STATUA PDU在哪一上下文產(chǎn)生。

7.6Abis接口
支持GPRS業(yè)務時，在基站子系統(tǒng)需要增加新硬件設(shè)備——分組控制單元（PCU）。PCU主要完成RLC/MAC功能和與Gb接口功能。根據(jù)PCU的位置的不同，GPRS基站子系統(tǒng)有如圖7-6所示的三種結(jié)構(gòu)。

圖7-6 PCU在組網(wǎng)圖中的三種位置
對于B和C結(jié)構(gòu)，PCU稱為遠端PCU。此時PCU與CCU之間需要通過PCU幀（是對TRAU幀的擴展）來通信。GPRS用戶數(shù)據(jù)和RLC/MAC控制信息都通過PCU幀來傳輸，故PCU幀必須定義帶內(nèi)信令機制。規(guī)范中未對PCU幀進行具體定義，由網(wǎng)絡設(shè)備供應商自定義。
對于結(jié)構(gòu)B，PCU可以作為BSC的嵌入設(shè)備來實現(xiàn)；對于結(jié)構(gòu)C，BSC對GPRS數(shù)據(jù)只是起透明轉(zhuǎn)發(fā)作用。
7.6.1結(jié)構(gòu)A
結(jié)構(gòu)A下BSS的升級方法描述如下：
無需引入其它設(shè)備；
原有的BSC進行軟件升級，由BSC提供Gb接口，這有可能需要硬件升級；
原有的BTS進行軟件升級，并有可能需要硬件升級。
結(jié)構(gòu)A方案的優(yōu)點在于：
PCU無需額外的硬件投資，如果原有的BTS無需硬件升級的話，這種方案將大大節(jié)省硬件投資。
分組處理分散在各個BTS實現(xiàn)，一個PCU功能實體只負責一個小區(qū)或一個載頻的無線分組處理。這就降低了對處理能力和存儲空間的要求，從而降低了對硬件平臺的要求。
結(jié)構(gòu)A方案的缺點在于：
原有的BTS可能需要硬件升級。這是由于分組處理較大增加了主CPU的負擔，原有BTS的主CPU可能處理能力不夠。這個問題對較早期的BTS尤為嚴重。
由于BSC要提供Gb接口，可能導致BSC的硬件升級。
Abis接口的處理較復雜，實現(xiàn)起來較困難。這種困難主要是多時隙捆綁和高速率的無線編碼方式帶來的。
7.6.2結(jié)構(gòu)B
結(jié)構(gòu)B下BSS的升級方法描述如下：
無需引入其它設(shè)備
原有的BSC進行軟件升級，由BSC提供Gb接口，并且由BSC完成大部分的無線分組處理，這極有可能導致硬件升級
原有的BTS進行軟件升級即可
結(jié)構(gòu)B的優(yōu)點在于：
PCU無需額外的硬件投資，如果原有的BSC無需硬件升級的話，這種方案將大大節(jié)省硬件投資。
BTS無需硬件升級
Abis接口的實現(xiàn)，在三種方案中是最簡單的
結(jié)構(gòu)B的缺點在于：
BSC極有可能需要硬件升級
集中式處理，容量較小。這是由于在電路交換中，用戶數(shù)據(jù)在設(shè)定好后，由硬件直接交換傳輸，無需主CPU處理；在分組交換中，每個用戶數(shù)據(jù)包（包頭帶信令信息）都需要主CPU處理，這會給主CPU帶來很大的負荷。而原來的BSC是為電路交換設(shè)計的。
7.6.3結(jié)構(gòu)C
結(jié)構(gòu)C下BSS的升級方法描述如下：
引入半獨立的PCU設(shè)備，由PCU提供Gb接口
原有的BSC進行軟件升級即可
原有的BTS基本上進行軟件升級即可
結(jié)構(gòu)C的優(yōu)點在于：
BSC無需硬件升級，BTS基本上也不需要
組網(wǎng)方式靈活
(1)半獨立的PCU承擔絕大部分無線分組處理，對原有BSC的影響最小，從而將對原有話音業(yè)務的影響降低到最小。
(2)半獨立的PCU也容易實現(xiàn)大容量、高處理能力。
結(jié)構(gòu)C的主要缺點在于：PCU需要額外的硬件投資
結(jié)構(gòu)C方式相對于其它兩種方式有明顯的現(xiàn)實優(yōu)勢。


第8章信息存儲
8.1HLR
存儲在HLR內(nèi)的GPRS簽約數(shù)據(jù)中，IMSI是最根本的信息內(nèi)容，也是簽約數(shù)據(jù)的檢索指數(shù)。每一條IMSI可以是多個GPRS簽約數(shù)據(jù)的集合。GPRS的簽約數(shù)據(jù)如圖8-1所示。

圖8-1 GPRS簽約數(shù)據(jù)

表8-1是HLR中的GPRS簽約數(shù)據(jù)。
表8-1 HLR中的GPRS簽約數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)域
描述
IMSIIMSI是最基本的檢索指數(shù)
MSISDNMS的ISDN號碼
SGSN號碼當前給MS提供服務的SGSN的SS7號碼
SGSN地址當前給MS提供服務的SGSN的IP地址
SMS參數(shù)與SMS有關(guān)的參數(shù)，例如，由運營商規(guī)定的權(quán)限限制
MS GPRS刪除標識標識該MS的MM和PDP上下文從SGSN內(nèi)刪除
MNRG表示MS在整個SGSN內(nèi)找不到，在SGSN和GGSN內(nèi)，將該MS標記為“GPRS不可達到”
GGSN清單與GGSN對應的GSN號碼和可選的IP地址對，當MS的活動被刪除，且MNRG標識被置位時，就要與GGSN聯(lián)絡。GSN號碼可以是GGSN的號碼，也可以是進行協(xié)議轉(zhuǎn)換的GSN的號碼。
每個IMSI包含零個或多個下述分組數(shù)據(jù)協(xié)議（PDP）上下文簽約記錄：
PDP上下文標識PDP上下文檢索指數(shù)
PDP類型PDP類型、例如X.25、PPP或IP
PDP地址PDP地址，例如X.121地址。如果允許動態(tài)尋址，該數(shù)據(jù)域為空
APN根據(jù)DNS命名協(xié)定的標簽，描述至外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的接入點
預定的QoS記錄預定的QoS記錄，如果沒有請求特定的QoS記錄，將該項置成缺省值
允許的VPLMN地址該數(shù)據(jù)域規(guī)定MS只允許使用在HPLMN域內(nèi)的APN，或者還可以使用VPLMN域內(nèi)的APN

8.2SGSN
SGSN管理和維護處于STANDBY和READY狀態(tài)的MS的MM上下文和PDP上下文。表8-2所示為一個MS MM上下文的各個數(shù)據(jù)域。

表8-2 SGSN內(nèi)MM和PDP上下文
數(shù)據(jù)域描述
IMSIIMSI是最基本的檢索指數(shù)
MM狀態(tài)移動性管理狀態(tài)，包括三種狀態(tài)：空閑、守候和就緒
P-TMSI分組臨時移動用戶識別碼
P-TMSI署名用于檢驗識別碼
IMEI國際移動設(shè)備識別碼
MSISDNMS的ISDN號碼
RA當前路由區(qū)
小區(qū)識別碼就緒狀態(tài)的當前小區(qū)，守候和空閑狀態(tài)最近知道的小區(qū)
小區(qū)識別碼壽命在SGSN內(nèi)，從MS接收最后一個LLC PDU以來，所經(jīng)歷的時間
VLR號碼當前給MS提供服務的MSC/VLR，其VLR編號
新的SGSN地址新SGSN的IP地址，那些緩存的、沒有被發(fā)送出去的N-PDU都應該轉(zhuǎn)移給該SGSN
鑒權(quán)三元組鑒權(quán)和加密參數(shù)
Kc當前使用的加密密鑰
CKSNKc的加密密鑰序列號碼
加密算法選擇的加密算法
無線接入類型標識MS無線接入能力
SGSN類型標識移動網(wǎng)絡能力
DRX參數(shù)不連續(xù)接收參數(shù)
MNRG標識表示是否將MS的活動報告給HLR
NGAF標識表示是否將MS的活動報告給MSC/VLR
PPF標識表示是否能夠發(fā)起GPRS和非GPRS業(yè)務的尋呼
SMS參數(shù)與SMS有關(guān)的參數(shù)，例如運營商確定的權(quán)限限制
恢復標識表示HLR或VLR是否正在執(zhí)行數(shù)據(jù)庫恢復
無線優(yōu)先SMS用于上行鏈路SMS傳輸?shù)腞LC/MAC無線優(yōu)先級
每條MM上下文包含零或多條下述PDP上下文
PDP上下文標識PDP上下文指數(shù)
PDP狀態(tài)分組數(shù)據(jù)協(xié)議狀態(tài)，非活動或活動
PDP類型PDP類型，例如X.25、PPP或IP
PDP地址PDP地址，例如X.121地址
預定的APN從HLR接收的APN
使用的APN當前使用的APN
NSAPI網(wǎng)絡層業(yè)務接入點識別標識
TI事件識別標識
使用中GGSN地址當前使用的GGSN的IP地址
允許的VPLMN地址該數(shù)據(jù)域規(guī)定MS只允許使用在HPLMN域內(nèi)的APN，或者使用VPLMN域內(nèi)的APN
預定的QoS記錄預定的QoS記錄
請求的QoS請求的QoS記錄
協(xié)商的QoS記錄協(xié)商的QoS記錄
無線優(yōu)先權(quán)上行鏈路用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞LC/MAC無線優(yōu)先級
發(fā)送N-PDU號碼接下來傳給MS的下行鏈路N-PDU的SNDCP序列號碼
接收N-PDU號碼接下來希望從MS得到的上行鏈路N-PDU的SNDCP序列號碼
SND接下來發(fā)送給MS的下行鏈路N-PDU的GTP序列號碼
SNU接下來發(fā)送給GGSN的上行鏈路N-PDU的GTP序列號碼
計費ID計費識別標識，區(qū)分SGSN和GGSN產(chǎn)生的計費記錄
請求重序規(guī)定在將N-PDU傳遞給MS之前，SGSN是否重新對N-PDU排序

8.3GGSN
GGSN管理和維護激活的PDP上下文。表8-3描述一個PDP地址所對應的PDP上下文的各個數(shù)據(jù)域。

表8-3 GGSN的PDP上下文
數(shù)據(jù)域描述
IMSI國際移動用戶標識碼
NSAPI網(wǎng)絡層業(yè)務接入點識別標識
MSISDNMS的ISDN號碼
PDP 類型PDP類型，例如X.25、PDP和IP
PDP 地址PDP地址，例如X.121地址
動態(tài)地址表示PDP地址是靜態(tài)的或動態(tài)的
使用中的APN當前使用的APN網(wǎng)絡識別標識
協(xié)商的QoS記錄協(xié)商的QoS記錄
SGSN 地址當前給移動臺提供的服務SGSN的IP地址
MNRG標志表示是否在HLR內(nèi)將移動臺標記為“GPRS不可到達”
恢復標志表示SGSN是否正在執(zhí)行數(shù)據(jù)庫恢復
SND接下來發(fā)送給SGSN的下行鏈路N-PDU的GTP序列號碼
SNU接下來從SGSN接收的上行鏈路N-PDUD的GTP序號
計費Id計費識別標志，區(qū)分SGSN和GGSN產(chǎn)生的計費記錄
請求重新排序規(guī)定GGSN是否將從SGSN接收的N-PDU重新排序

8.4MS
每一個GPRS MS都要管理維護處于IDLE、STANDBY和READY狀態(tài)下的MM上下文和PDP上下文。這些信息可以包含于MS和終端設(shè)備中。MS MM的各個數(shù)據(jù)域的描述見表8-4。

表8-4 MS的MM和PDP上下文
數(shù)據(jù)域SIM描述
IMSIX國際移動用戶識別碼
MM狀態(tài) 移動管理狀態(tài)，包括IDLE、STANDBY或READY狀態(tài)
P-TMSIX分組臨時移動用戶識別碼
P-TMSI署名X用于識別碼檢驗的署名
路由區(qū)X當前路由區(qū)
小區(qū)識別碼 當前小區(qū)
KcX當前使用的加密密鑰
CKSNXKc的加密密鑰序列號碼
加密算法 選擇的加密算法
類型標志 MS類型標識
DRX參數(shù) 不連續(xù)接收參數(shù)
無線優(yōu)先SMS 上行鏈路SMS傳輸?shù)腞LC/MAC無線優(yōu)先級
每一條MM上下文包含零或多條下述PDP上下文
PDP TypePDP 類型，例如X.25、PPP、和IP.
PDP地址PDP地址，例如 X.121地址
PDP狀態(tài)分組數(shù)據(jù)協(xié)議狀態(tài)，非活動或活動
允許動態(tài)地址規(guī)定移動臺是否允許使用動態(tài)地址
請求的APN請求的APN
NSAPI網(wǎng)絡層業(yè)務接入點識別標志
TI事件識別標志
請求的QoS記錄請求的QoS記錄
協(xié)商的QoS記錄協(xié)商的QoS記錄
無線優(yōu)先權(quán)上行鏈路用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞LC/MAC無線優(yōu)先級
發(fā)送PCU號碼接下來發(fā)送給SGSN的上行鏈路N-PDU的SNDCP序列號碼
接收N-PDU號碼接下來希望從SGSN接收的下行鏈路N-PDU的SNDCP序列號碼

8.5MSC/VLR
MSC/VLR可以存儲同時附著GPRS和IMSI MS的SGSN號碼，表8-5描述一個MS的MSC/VLR關(guān)聯(lián)。
表8-5 MSC/VLR關(guān)聯(lián)
數(shù)據(jù)域描述
IMSIIMSI是最基本的檢索指數(shù)
SGSN號碼當前為移動臺服務的SGSN號碼



第9章編號方案
在GPRS骨干網(wǎng)中，每個SGSN有一個內(nèi)部IP地址，用于骨干網(wǎng)內(nèi)的通信。另外，它還有一個SS7網(wǎng)的SGSN編號，用于與HLR、EIR等的通信；每個GGSN有一個內(nèi)部IP地址用于骨干網(wǎng)內(nèi)的通信。若GGSN選擇了通過Gc接口與HLR相連，則它也應有一個GGSN SS7編號。此外，作為與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)互連的網(wǎng)關(guān)，GGSN還應具有一個與外部網(wǎng)絡相應的地址。
GPRS的終端MS具有一個唯一的IMSI，在附著到GPRS網(wǎng)絡上時，還將由SGSN分配一個臨時的P-TMSI。要接入外部PDN，MS還應具有與該PDN相應的地址，稱為PDP地址，如：在接入X.25/X.75網(wǎng)時，該PDP地址是X.121地址；接入IP網(wǎng)時，則PDP地址是外部IP網(wǎng)的IP地址，IP地址可以由GGSN靜態(tài)或者動態(tài)分配。MS在發(fā)起分組數(shù)據(jù)業(yè)務時，還應向SGSN提供一個接入點名（APN），以使網(wǎng)絡知道它要接入哪個外部網(wǎng)絡，從而將它尋址到相應的GGSN上。
一個用戶在一個分組數(shù)據(jù)業(yè)務進程中，在MS到SGSN段由TLLI來唯一地進行標識，在SGSN到GGSN段由TID來唯一地進行標識。
9.1IMSI
與GSM一樣，GPRS也采用國際移動用戶識別碼（IMSI）作為標識自己用戶身份的手段。
1. IMSI的組成
IMSI的組成結(jié)構(gòu)如圖9-1所示。

圖9-1 IMSI的組成結(jié)構(gòu)
IMSI由三部分組成：
(1)移動國家代碼（MCC），包含三位數(shù)字，唯一地標識移動用戶所居住的國家。
(2)移動網(wǎng)絡代碼（MNC），包含兩位或三位數(shù)字，標識移動用戶的歸屬GSM PLMN，MNC的長度與MCC的值有關(guān)，在單個MCC區(qū)域，一般不建議MNC采用兩位和三位數(shù)字的混合方式。
(3)移動用戶識別碼（MSIN），標識一個GSM PLMN內(nèi)的移動用戶。
MNC和MSIN合起來，組成國家移動用戶識別碼（NMSI）。
2. 分配原理
IMSI只能包含數(shù)字字符（0～9），IMSI不能超過15位。
MCC的分配由ITU管理。
NMSI由每個運營商或國家政策部門負責。如果一個國家有多個GSM PLMN，那么，每一個PLMN都應該分配一個唯一的移動網(wǎng)絡代碼。
9.2P-TMSI
為了支持用戶識別保密業(yè)務，VLR和SGSN可以給訪問移動用戶指配臨時移動用戶識別碼（TMSI）。VLR和SGSN必須能夠?qū)⒅概涞腡MSI與指配給MS的IMSI關(guān)聯(lián)起來。一個MS可以指配兩個TMSI，其中一個用于MSC提供的業(yè)務，另一個用于由SGSN提供的業(yè)務，簡稱P-TMSI。由于TMSI在SGSN內(nèi)只有本地意義，因此TMSI的結(jié)構(gòu)和編碼可以由運營商和制造商共同確定，以滿足實際運營需要。
9.3NSAPI/TLLI
網(wǎng)絡層業(yè)務接入點標識/臨時邏輯鏈路標識（NSAPI/TLLI）配對用于網(wǎng)絡層的路由選擇。
TLLI用于標識MS和SGSN之間的邏輯鏈路，由SGSN根據(jù)P-TMSI導出；
NSAPI和TLLI用于網(wǎng)絡層的路由，NSAPI/TLLI在一個路由區(qū)內(nèi)是唯一的。
9.3.1NSAPI
NSAPI是分組數(shù)據(jù)協(xié)議應用層接入SNDCP的地址，如圖9-2所示。

圖9-2 NSAPI的位置
對于X.25和IP各有自己的NSAPI
9.3.2臨時邏輯鏈路標識（TLLI）
TLLI用于一個路由區(qū)內(nèi)唯一地標識MS和SGSN間的一條邏輯鏈路。在一個路由區(qū)內(nèi)，TLLI和IMSI一一對應。在GPRS系統(tǒng)中，存在四種不同的TLLI。
(1)Local TLLI：從P-TMSI而來，僅僅在與之關(guān)聯(lián)的路由區(qū)內(nèi)有效。
(2)Foreign TLLI：從P-TMSI和另外一個RA演化而來，當用戶發(fā)生路由區(qū)更新時上報給SGSN。
(3)Random TLLI：如果MS沒有一個有效的P-TMSI（如新上網(wǎng)的MS）在附著時需要自己提供一個隨機的TLLI。
(4)Auxiliary TLLI：SGSN選擇，給匿名接入的MS提供標識。
9.4PDP地址和類型
PDP地址即分組協(xié)議的地址。MS由IMSI標識，為完成分組數(shù)據(jù)功能，還應具有PDP地址，PDP地址可為：
IP地址（IPv4地址或IPv6地址）
X.121地址（對于X.25業(yè)務）
上述地址可以固定分配，也可以動態(tài)臨時分配。固定分配時，MS必須先簽約，由網(wǎng)絡分配相應的固定地址，同時寫入該用戶的SIM卡和用戶數(shù)據(jù)庫，PDP地址類型也必須在簽約時說明，否則系統(tǒng)對不簽約的PDP地址予以拒絕。
9.5TID
隧道標識，用于在GSN之間（SGSN和GGSN之間，或新SGSN和原SGSN之間）唯一地標識一個PDP上下文。TID包含IMSI和NSAPI。IMSI和NSAPI的結(jié)合，唯一地區(qū)分出單個PDP上下文。一旦PDP上下文被激活，即將TID轉(zhuǎn)移給GGSN，并且用于GGSN和SGSN之間的用戶數(shù)據(jù)隧道傳輸，識別出SGSN和GGSN內(nèi)MS的PDP上下文。在SGSN之間路由區(qū)更新的時候或更新之后，TID也可以用來將N-PDU從舊的SGSN轉(zhuǎn)移給新的SGSN。
9.6路由區(qū)識別碼
路由區(qū)由運營者定義，包含一個或多個小區(qū)，可等同于一個位置區(qū)，或是一個位置區(qū)的子集。一個路由區(qū)由一個SGSN控制。路由區(qū)信息作為一種系統(tǒng)信息將在公共控制信道廣播。路由區(qū)識別碼的結(jié)構(gòu)如圖9-3所示。

圖9-3 路由區(qū)識別碼結(jié)構(gòu)
LAI=MCC+MNC+LAC
RAI＝MCC＋MNC＋LAC＋RAC
說明：
CGI=LAI+{RAC}+CI，如果該小區(qū)支持GPRS，CGI中將包含RAC，否則不包含。

9.7小區(qū)標識
小區(qū)標識與原GSM相同
9.8GSN地址
GSN地址：為與GPRS骨干網(wǎng)上的其他GSN通信，每個SGSN、GGSN都有一個IP地址（IPv4或IPv6），這些IP地址是GPRS網(wǎng)的內(nèi)部地址，每個地址可以有一個或幾個相應的域名。
GSN編號：為與HLR、EIR等通信，每個SGSN還有一個SGSN SS7編號。若GGSN選擇了通過Gc接口與HLR相連，則它也應有一個GGSN SS7編號。
9.9接入點名字
接入點名字（APN）在GPRS骨干網(wǎng)中用來標識要使用的GGSN，在GGSN中用于表征外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，它由以下兩部分組成：
APN網(wǎng)絡標識：這部分是必有的，它是由網(wǎng)絡運營者分配給ISP或公司的、與其固定Internet域名一樣的一個標識。
APN運營者標識：這部分是可選的，其形式為“xxx.yyy.gprs”（如MNC.MCC.gprs），用于標識歸屬網(wǎng)絡。
APN網(wǎng)絡標識通常作為用戶簽約數(shù)據(jù)存儲在HLR中，用戶在發(fā)起分組業(yè)務時也可向SGSN提供APN，用于SGSN選擇應接入相應的GGSN以及用于GGSN判斷接入相應的外部網(wǎng)絡。此外，HLR中也可存儲一個通配符，這樣用戶或SGSN就可以選擇接入一個沒有在HLR中存儲的APN。
用戶可以通過不同的APN選擇GGSN，即用戶可以激活多個PDP上下文，每個PDP上下文與一個APN相聯(lián)系。用戶選擇不同的APN的目的就是通過不同的GGSN選擇外部網(wǎng)絡。
APN需要通過DNS進行域名解析才能獲取GGSN或外部網(wǎng)絡節(jié)點的真實的IP地址。


第10章GPRS系統(tǒng)的運營
10.1計費信息
SGSN和GGSN均可收集計費信息。無線網(wǎng)絡使用的相關(guān)計費信息由SGSN收集，外部網(wǎng)絡使用的相關(guān)計費信息由GGSN收集，GPRS網(wǎng)絡資源使用的相關(guān)計費信息由SGSN和GGSN共同收集。
對于PTP業(yè)務，SGSN至少需要收集以下計費相關(guān)信息：
(1)無線接口的使用情況：傳輸數(shù)據(jù)量、QoS、用戶協(xié)議等；
(2)PDP地址的使用情況：MS使用PDP地址的時間；
(3)GPRS資源的使用情況：包括對其他GPRS相關(guān)資源的使用；
(4)MS位置：HPLMN、VPLMN以及其他可選的精確位置信息。
GGSN收集以下計費相關(guān)信息：
(1)目的地址和源地址：按運營商要求的精確度來提供目的地址和源地址信息；
(2)外部數(shù)據(jù)網(wǎng)的使用：來往于外部數(shù)據(jù)網(wǎng)的數(shù)據(jù)量；
(3)PDP地址的使用：MS使用PDP地址的時間；
(4)MS位置：HPLMN、VPLMN以及其他可選的精確位置信息。
運營商可利用SGSN和GGSN所收集的上述計費信息來設(shè)計自己的具體計費方案。
10.2計費功能
10.2.1分組型業(yè)務計費方式和電路型業(yè)務計費方式的區(qū)別
電路型業(yè)務的特點是物理信道獨享，每個用戶通話、傳輸數(shù)據(jù)之前，必須建立一條獨享的物理信道。因此，對電路型業(yè)務來說必須按照計時的方式進行計費，當然其中有些變化，比如有計次的方式。對于有線系統(tǒng)來說，一般采用主叫計費，對移動系統(tǒng)來說，一般采用主被叫計費。
分組型業(yè)務的特點是物理信道共享，每個用戶分時使用。對于分組型業(yè)務來說，有兩種計費方式：對用戶數(shù)據(jù)量較少的情況可以采用計時的方式，當用戶數(shù)據(jù)量較大時，可以采用按照數(shù)據(jù)量來計費。對于分組型的系統(tǒng)來說，由于系統(tǒng)關(guān)心的分組數(shù)據(jù)量，分組數(shù)據(jù)分為上下行，而沒有被叫的概念（實際上被叫就是相應的ISP服務商），因此只能實行主叫計費方式。
10.2.2計費處理流程和話單傳送接口

圖10-1 計費系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)
如圖10-1所示，SGSN/GGSN產(chǎn)生的話單記錄（CDRs）發(fā)送給計費網(wǎng)關(guān)（CG），網(wǎng)絡協(xié)議符合GTP’協(xié)議標準，話單采用ASN.1 BER編碼。
話單經(jīng)過計費網(wǎng)關(guān)預處理和暫存后，發(fā)送給計費中心設(shè)備（Billing System）。物理網(wǎng)絡可以根據(jù)實際情況組建，例如局域網(wǎng)、X.25網(wǎng)或其他廣域網(wǎng)等。通信協(xié)議可以采用FTP或者FTAM。
一個計費網(wǎng)關(guān)可以為多個GGSN和SGSN服務。
10.2.3話單類型
GPRS系統(tǒng)共產(chǎn)生五類話單，分別是S-CDR、G-CDR、M-CDR、S-SMT-CDR、S-SMO-CDR。
1. S-CDR和G-CDR
S-CDR和G-CDR是數(shù)據(jù)業(yè)務計費話單，S-CDR在SGSN側(cè)產(chǎn)生，G-CDR在GGSN側(cè)產(chǎn)生，當移動用戶激活PDP上下文時新建并打開話單，如果發(fā)生數(shù)據(jù)業(yè)務，數(shù)據(jù)量記錄在相應的話單中，當PDP上下文去活或者滿足部分話單產(chǎn)生條件時，關(guān)閉話單。
2. M-CDR
M-CDR是移動性管理話單，當移動用戶附著到GPRS網(wǎng)絡時建立并打開該話單，當移動用戶的位置變化時，話單中記錄相關(guān)信息，當移動用戶分離或滿足部分話單產(chǎn)生條件時，關(guān)閉話單。
3. S-SMO-CDR和S-SMT-CDR
分別是移動用戶發(fā)起和移動用戶終止的短消息話單，每發(fā)生一次短消息業(yè)務，產(chǎn)生一條話單記錄。
10.3網(wǎng)絡服務質(zhì)量（QoS）
QoS（Quality of Serice）也即網(wǎng)絡服務質(zhì)量，每一個PDP上下文都有一個獨立的QoS腳本與其關(guān)聯(lián)。QoS由如下以下幾個屬性定義：
優(yōu)先級別
延時級別
可靠性級別
峰值吞吐量級別
平均吞吐量級別
以上多個屬性的組合可以形成很多不同的QoS腳本，一個GPRS網(wǎng)絡可以只支持QoS組合的一個子集。
用戶在開戶時，預約缺省的QoS腳本。在PDP上下文激活過程中，MS與網(wǎng)絡進行QoS腳本協(xié)商。MS可以請求和預約與缺省的QoS不一樣的QoS。
10.3.1優(yōu)先級別
GPRS網(wǎng)絡定義了優(yōu)先級別1、優(yōu)先級別2和優(yōu)先級別3。對于上行傳輸，這優(yōu)先級別映射為無線優(yōu)先級別2、優(yōu)先級別3和優(yōu)先級別4。無線接口信令的優(yōu)先級別為1。
10.3.2延時級別
定義了1、2、3和4個延時級別。作為最小要求，網(wǎng)絡至少要支持延時級別4（Best Effort）。
10.3.3可靠性級別
可靠性級別是由GTP、LLC和RLC傳輸模式組合定義的，如下表所示：

表10-1 可靠性級別對各協(xié)議層的要求
可靠性級別GTP模式LLC幀模式LLC數(shù)據(jù)保護RLC塊模式業(yè)務類型
1確認確認保護確認非實時業(yè)務，差錯敏感，不允許數(shù)據(jù)丟失
2非確認確認保護確認非實時業(yè)務，差錯敏感，允許數(shù)據(jù)偶爾丟失
3非確認非確認保護確認非實時業(yè)務，差錯敏感，可以處理數(shù)據(jù)丟失的情況
4非確認非確認保護非確認實時業(yè)務，差錯敏感，可以處理數(shù)據(jù)丟失的情況
5非確認非確認未保護非確認實時業(yè)務，差錯不敏感，可以處理數(shù)據(jù)丟失的情況。

說明：
對于實時業(yè)務，QoS配置對延遲和吞吐量還有相應的要求。
LLC的數(shù)據(jù)幀格式為幀頭＋信息＋FCS，保護模式是指FCS對幀頭和信息都進行保護；無保護模式是指FCS僅對幀頭和第一字節(jié)信息數(shù)據(jù)進行保護。

10.3.4峰值吞吐量級別
峰值吞吐量共定義了九個級別，如表10-2所示。峰值吞吐量指在R和Gi參考點測量到的每秒通過的字節(jié)數(shù)。它規(guī)定了各個PDP上下文在網(wǎng)絡中能達到的最大傳送數(shù)據(jù)率，但并不能保證峰值吞吐量能持續(xù)多長時間，峰值吞吐量持續(xù)的時間取決于MS的數(shù)據(jù)能力和可用的無線資源狀況。峰值吞吐量與延遲級別無關(guān)，延遲級別規(guī)定的是每個分組在GPRS網(wǎng)絡中的傳送延遲。

表10-2 峰值吞吐量級別
峰值吞吐量類別峰值吞吐量，以字節(jié)/秒為單位
1≤1000 （8kbit/s）
2≤2000 （16kbit/s）
3≤4000 （32kbit/s）
4≤8000 （64kbit/s）
5≤16000 （128kbit/s）
6≤32000 （256kbit/s）
7≤64000 （512kbit/s）
8≤128000 （1024kbit/s）
9≤256000 （2048kbit/s）

10.3.5平均吞吐量級別
平均吞吐量共定義了十九個級別，如表10-3所示。
平均吞吐量指在R和Gi參考點測量到的每小時通過的字節(jié)數(shù)，測量時間包括突發(fā)應用沒有數(shù)據(jù)傳送的空閑時間在內(nèi)，它規(guī)定了在激活PDP上下文的剩余時間里期望數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡能達到的平均數(shù)據(jù)率。網(wǎng)絡可能會為了方便，即使還有能力提供更大吞吐量，也會將用戶平均吞吐量限定到某個級別�！癇est Effort”級別則是根據(jù)移動臺的需求和網(wǎng)絡可用資源狀況，為用戶提供可協(xié)商的吞吐量級別。

表10-3 平均吞吐量級別
平均吞吐量級別平均吞吐量（字節(jié)/小時）
1100 （約0.22bit/s）
2200 （約0.44bit/s）
3500 （約1.11bit/s）
41000 （約2.2bit/s）
52000 （約4.4bit/s）
65000 （約11.1bit/s）
710000 （約22bit/s）
820000 （約44bit/s）
950000 （約111bit/s）
10100000 （約0.22kbit/s）
11200000 （約0.44kbit/s）
12500000 （約1.11kbit/s）
131000000 （約2.2kbit/s）
142000000 （約4.4kbit/s）
155000000 （約11.1kbit/s）
1610000000 （約22kbit/s）
1720000000 （約44kbit/s）
1850000000 （約111kbit/s）
31Best effort.

10.4消息過濾功能
為了保護GPRS骨干網(wǎng)及其上網(wǎng)元的安全性，GPRS核心網(wǎng)組網(wǎng)時可以通過路由器和防火墻來對訪問消息進行過濾。
消息過濾功能由網(wǎng)絡控制。
10.5兼容性問題
非GPRS MS在一個支持GPRS的GSM網(wǎng)絡中，應該在不做任何改變的條件下能夠進行原來的所有業(yè)務。
支持GPRS功能的GSM網(wǎng)絡應該在不做任何改變的條件下，能夠與其它GSM網(wǎng)絡互通。
GPRS終端必須能夠在使用一般SIM卡（非GPRS定制SIM卡）的條件下使用GSM業(yè)務。
GPRS定制SIM卡在原來SIM卡的基礎(chǔ)上增加了EFKcGPRS和EFLOCIGPRS兩個文件，前者存儲GPRS用戶的鑒權(quán)密鑰，后者存儲GPRS用戶當前的路由區(qū)標識和小區(qū)標識。


第11章與GSM其它業(yè)務的交互
11.1與點對點短消息業(yè)務關(guān)系
MS通過GPRS無線信道能接收短消息，MS也能經(jīng)GPRS信道發(fā)送短消息。如果MS處于GPRS附著但IMSI分離狀態(tài)，則短消息業(yè)務通過GPRS信道來提供；如果MS同時處于GPRS附著和IMSI附著狀態(tài)，則短消息在GPRS信道或CS控制信道上都可以傳送，優(yōu)先選擇哪個信道來傳送由運營商確定。一般來說，通過GPRS信道傳送短消息無線資源效率會高一些（如果當時CS控制信道正在使用，則通過SGSN尋呼MS來發(fā)送MT短消息）。
11.2與電路交換業(yè)務的關(guān)系
GPRS業(yè)務與電路交換業(yè)務的關(guān)系，在“SGSN與MSC/VLR的交互”一節(jié)中已有部分描述。
當一個附著在GPRS網(wǎng)絡上的MS進入電路交換模式（專用模式）后，如果由于本身能力的限制無法同時維持原有的GPRS業(yè)務，它可以請求網(wǎng)絡暫時掛起GPRS業(yè)務，待電路交換業(yè)務完成后，再恢復原來未進行完畢的GPRS業(yè)務。這個過程如圖11-1所示。

圖11-1 在GPRS網(wǎng)絡中進行電路業(yè)務


第12章IP相關(guān)的基礎(chǔ)知識
12.1NAT和PROXY
NAT提供了地址轉(zhuǎn)換的功能，地址轉(zhuǎn)換實現(xiàn)了私有地址與公有地址之間的轉(zhuǎn)換，提供了內(nèi)部網(wǎng)絡訪問外部網(wǎng)絡的功能，同時可以對內(nèi)部網(wǎng)絡提供相應的對外的服務。地址轉(zhuǎn)換作為一個功能嵌到IP層中。
地址轉(zhuǎn)換主要是針對Internet地址短缺問題而提出的。利用地址轉(zhuǎn)換可以使內(nèi)部網(wǎng)絡的用戶訪問外部網(wǎng)絡（Internet），同時利用地址轉(zhuǎn)換可以給內(nèi)部網(wǎng)絡提供一種“隱私”保護。
NAT功能通常是建立在Router、ISDN Router、Firewall或獨立的NAT設(shè)備上，一些Linux也支持NAT。僅就NAT機制來說，其安全性還不夠，并且它本身不提供其它的保護措施。NAT只在外部接口處改動IP地址，但這并不能阻止Hacker通過窺探（Snoop）、地址冒用（Spoofing）及其它技術(shù)入侵內(nèi)部網(wǎng)絡。
用Proxy很大的一個好處就是它提供了緩存（Cache）。對于一個經(jīng)常訪問特定站點群的組織，Proxy提供的Cache對提高速度，減少Internet出口帶寬非常有效。使用Proxy的另一個好處，這類應用層Firewall普遍認為是更安全的，而且在審計方面可以做得更好。
NAT一般只能做基于IP和端口的過濾，Proxy可以進行URL和內(nèi)容上的過濾。NAT可硬件實現(xiàn)，效率高。Proxy一般是軟件，效率略低。通常，工作于第三層（網(wǎng)絡層）的Firewall，通過硬件實現(xiàn)NAT，且可以實施動、靜態(tài)內(nèi)外映射。
12.2FIREWALL
防火墻有許多種形式，有的以軟件形式運行在普通計算機之上，有的以硬件形式單獨實現(xiàn)，也有的以固件形式設(shè)計在路由器之中�？偟膩碚f防火墻分為三種：包過濾防火墻、應用級網(wǎng)關(guān)和狀態(tài)監(jiān)視器。
1. 包過濾防火墻
在Internet這樣的TCP/IP網(wǎng)絡上，所有往來的信息都被分割成許多一定長度的信息包，包中包含發(fā)送者的IP地址和接收者的IP地址信息。當這些信息包被送上Internet時，路由器會讀取接收者的IP并選擇一條合適的物理線路發(fā)送出去，信息包可能經(jīng)由不同的路線抵達目的地，當所有的包抵達目的地后會重新組裝還原。包過濾式的防火墻會檢查所有通過的信息包中的IP地址，并按照系統(tǒng)管理員所給定的過濾規(guī)則進行過濾。如果防火墻設(shè)定某一IP地址的站點為不適宜訪問的話，從這個地址來的所有信息都會被防火墻屏蔽掉。
包過濾防火墻的優(yōu)點是它對于用戶來說是透明的，處理速度快而且易于維護，通常作為第一道防線。包過濾路由器通常沒有用戶的使用記錄，這樣我們就不能得到入侵者的攻擊記錄。而攻破一個單純的包過濾式防火墻對黑客來說還是有辦法的�！癐P地址欺騙”和“同步風暴”便是黑客用于攻擊包過濾防火墻比較常用的手段。另外，包過濾防火墻還具有配置繁瑣的缺點。它阻擋別人進入內(nèi)部網(wǎng)絡,但也不告訴你何人進入你的系統(tǒng),或者何人從內(nèi)部進入Internet。它可以阻止外部對私有網(wǎng)絡的訪問，卻不能記錄內(nèi)部的訪問。包過濾另一個關(guān)鍵的弱點就是不能在用戶級別上進行過濾，即不能鑒別不同的用戶和防止IP地址盜用。
2. 應用級網(wǎng)關(guān)
應用級網(wǎng)關(guān)也就是通常我們提到的代理服務器。它適用于特定的Internet服務，如HTTP、FTP等等。代理服務器通常運行在兩個網(wǎng)絡之間，它對于客戶來說像是一臺真的服務器，而對于外界的服務器來說，它又是一臺客戶機。當代理服務器接收到用戶對某站點的訪問請求后會檢查該請求是否符合規(guī)定，如果規(guī)則允許用戶訪問該站點的話，代理服務器會像一個客戶一樣去那個站點取回所需信息再轉(zhuǎn)發(fā)給客戶。代理服務器通常都擁有一個高速緩存，這個緩存存儲用戶經(jīng)常訪問的站點內(nèi)容，在下一個用戶要訪問同一站點時，服務器就不用重復地獲取相同的內(nèi)容，直接將緩存內(nèi)容發(fā)出即可，既節(jié)約了時間也節(jié)約了網(wǎng)絡資源。代理服務器會像一堵墻一樣擋在內(nèi)部用戶和外界之間，從外部只能看到該代理服務器而無法獲知任何的內(nèi)部資源，諸如用戶的IP地址等。應用級網(wǎng)關(guān)比單一的包過濾更為可靠，而且會詳細地記錄所有的訪問狀態(tài)信息。
但是應用級網(wǎng)關(guān)也存在一些不足之處：首先它會使訪問速度變慢，因為它不允許用戶直接訪問網(wǎng)絡，而且應用級網(wǎng)關(guān)需要對每一個特定的Internet服務安裝相應的代理服務軟件，用戶不能使用未被服務器支持的服務，對每一類服務要使用特殊的客戶端軟件，尤其是，并非所有的Internet應用軟件都可以使用代理服務器。
3. 狀態(tài)監(jiān)測防火墻
這種防火墻具有非常好的安全特性，它使用了一個在網(wǎng)關(guān)上執(zhí)行網(wǎng)絡安全策略的軟件模塊，稱之為監(jiān)測引擎。監(jiān)測引擎在不影響網(wǎng)絡正常運行的前提下，采用抽取有關(guān)數(shù)據(jù)的方法對網(wǎng)絡通信的各層實施監(jiān)測，抽取狀態(tài)信息，并動態(tài)地保存起來作為以后執(zhí)行安全策略的參考。監(jiān)測引擎支持多種協(xié)議和應用程序，并可以很容易地實現(xiàn)應用和服務的擴充。與前兩種防火墻不同，當用戶訪問請求到達網(wǎng)關(guān)的操作系統(tǒng)前，狀態(tài)監(jiān)視器要抽取有關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)合網(wǎng)絡配置和安全規(guī)定做出接納、拒絕、身份認證、報警或給該通信加密等處理動作。
這種防火墻的優(yōu)點是一旦某個訪問違反安全規(guī)定，就會拒絕該訪問，并報告有關(guān)狀態(tài)作日志記錄。狀態(tài)監(jiān)測防火墻的另一個優(yōu)點是它會監(jiān)測無連接狀態(tài)的遠程過程調(diào)用（RPC）和用戶數(shù)據(jù)報（UDP）之類的端口信息，而包過濾和應用網(wǎng)關(guān)防火墻都不支持此類應用。這種防火墻無疑是非常堅固的。但是它會降低網(wǎng)絡的速度，而且配置也比較復雜。當然有關(guān)防火墻廠商已注意到這一問題，有些防火墻產(chǎn)品的安全策略規(guī)則是通過面向?qū)ο蟮膱D形用戶界面（GUI）來定義以簡化配置過程。
在GSN中加入防火墻技術(shù)，對進入GSN的IP包進行包過濾，能夠有效的將一大部分安全隱患在IP層處理掉。IP包過濾的依據(jù)是用戶制訂的訪問列表規(guī)則。根據(jù)不同的需要，用戶可以制定相應的訪問列表規(guī)則，采用這些規(guī)則來過濾IP數(shù)據(jù)包。
12.3GRE
GRE（Generic Routing Encapsulation）——基本路由封裝是對某些網(wǎng)絡層協(xié)議（如：IP，IPX，AppleTalk等）的數(shù)據(jù)報進行封裝，使這些被封裝的數(shù)據(jù)報能夠在另一個網(wǎng)絡層協(xié)議（如IP）中傳輸。
GRE是一種通用隧道協(xié)議，屬于三層隧道協(xié)議。在GPRS中，它利用IP網(wǎng)絡協(xié)議來傳輸上層協(xié)議，從而提供VPN的功能。
對使用GRE的用戶，在發(fā)送用戶的包時，先對用戶的IP包進行一次GRE封裝，然后再從Gi接口發(fā)送；當從Gi接口收到GRE封裝的包時，首先要進行GRE的解封裝，然后再查找上下文，將解開的IP包通過GPRS網(wǎng)絡送給相應的用戶。
12.4DNS
GPRS系統(tǒng)中使用了DNS域名解析服務，用以將GPRS系統(tǒng)中的域名解析為互聯(lián)網(wǎng)的IP地址，進行進一步的操作。
DNS服務是互聯(lián)網(wǎng)的基本服務之一，目前所有的域名到IP地址的解析都使用該服務。
12.5RADIUS
RADIUS 是Remote Authentication Dial In User Service 的簡稱。GSN系統(tǒng)中使用了RADIUS遠程驗證撥入用戶服務功能對上網(wǎng)的用戶及其密碼進行驗證，在華為系統(tǒng)中Radius實現(xiàn)了DHCP的功能，即可以分配動態(tài)地址。
12.6VPN
12.6.1VPN基本概念
虛擬私有網(wǎng)（Virtual Private Network，VPN），又稱虛擬私有拔號網(wǎng)（Virtual Private Dialup Network，VPDN），是近年來隨著Internet的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種技術(shù)�，F(xiàn)代企業(yè)越來越多地利用Internet資源來進行促銷、銷售、售后服務，乃至培訓、合作等活動。許多企業(yè)趨向于利用Internet來替代它們的私有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。這種利用Internet來傳輸私有信息而形成的邏輯網(wǎng)絡就稱為虛擬私有網(wǎng)。
虛擬私有網(wǎng)實際上就是將Internet看作一種公有數(shù)據(jù)網(wǎng)（Public Data Network），這種公有網(wǎng)和PSTN網(wǎng)在數(shù)據(jù)傳輸上沒有本質(zhì)的區(qū)別。因為從用戶觀點來看，數(shù)據(jù)都被正確傳送到了目的地。相對地，企業(yè)在這種公共數(shù)據(jù)網(wǎng)上建立的用以傳輸企業(yè)內(nèi)部信息的網(wǎng)絡被稱為為私有網(wǎng)。
至于“虛擬”，則主要是相對現(xiàn)存企業(yè)Intranet的組建方式而言的。通常企業(yè)Intranet相距較遠的各局域網(wǎng)都是用PSTN物理線路相連的，而虛擬私有網(wǎng)提供的是Internet上的虛擬鏈路。
12.6.2VPN的基本技術(shù)
以某企業(yè)為例，通過VPN建立的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)如圖12-1所示。

圖12-1 VPN應用示意圖
可以從圖中看到，企業(yè)內(nèi)部資源享用者通過PSTN網(wǎng)連入本地ISP的POP（Point of Presence）服務器，即可相互通信，而利用傳統(tǒng)的WAN組建技術(shù)，彼此之間要有專線相連才可以達到同樣的目的。虛擬網(wǎng)組成后，出差員工和外地客戶甚至不必擁有本地ISP的上網(wǎng)權(quán)限就可以訪問企業(yè)內(nèi)部資源。這對于流動性很大的出差員工和分布廣泛的客戶來說是很有意義的。
企業(yè)開設(shè)VPN服務所需的設(shè)備很少，只需在資源共享處放置一臺VPN的服務器（如一臺Windows NT或支持VPN的路由器）即可。資源享用者通過PSTN連入本地POP服務器后，直接呼叫企業(yè)的遠程服務器（VPN服務器）。呼叫的方式和擁有PSTN連接的呼叫方式完全相同，剩下的工作就完全由ISP的接入服務器（Access Server）來完成。
下面說明VPN接入是如何完成的。

圖12-2 VPN接入示意
NAS（Network Access Server，網(wǎng)絡接入服務器）主要使用了一種稱之為tunneling的技術(shù)。這種技術(shù)的主要思想是要將一種類型網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包通過另一種類型網(wǎng)絡進行傳輸。圖12-2中，用戶通過PSTN網(wǎng)拔入ISP的NAS服務器，NAS服務器通過用戶名或接入號碼識別出該用戶為VPN用戶后，就和用戶的目的VPN服務器建立一條連接，稱為隧道，然后將用戶數(shù)據(jù)包封裝成IP報文后從該隧道傳送給VPN服務器，VPN服務器收到數(shù)據(jù)包并拆封后就可以讀到真正有意義的報文。反向的處理也一樣。隧道兩側(cè)可以對報文進行加密處理，使Internet上的其他用戶無法讀取，因而是安全可靠的。對用戶來說，隧道是其PSTN鏈路的邏輯延伸，操作起來和存在物理鏈路相同。
支持這種tunneling技術(shù)的NAS－VPN Server間協(xié)議主要有三種。
(1)由微軟、Ascend、3COM等公司支持的PPTP（Point to Point Tunneling Protocol，點對點通道協(xié)議），在Windows NT 4.0以上版本中支持。
(2)由Cisco、北方電信等公司支持的L2F（Layer 2 Forwarding，二層轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議），在Cisco路由器中支持。
(3)由IETF起草，微軟、Ascend 、Cisco、 3COM等公司參與的L2TP（Layer 2 Tunneling Protocol，二層通道協(xié)議）結(jié)合上述兩個協(xié)議的優(yōu)點，為眾多公司所接受，大多數(shù)新產(chǎn)品都對它進行支持。
在數(shù)據(jù)傳輸過程中，用戶和他的VPN服務器之間可以協(xié)商進行數(shù)據(jù)加密傳輸。加密之后，即便是ISP的NAS，也無法看到數(shù)據(jù)包的內(nèi)容。而且即使是用戶不對其數(shù)據(jù)加密，NAS和VPN服務器建立的隧道兩側(cè)也可以協(xié)商加密傳輸，使得Internet上的其他用戶無法看到隧道中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息。因此VPN服務的安全性可以得到保證。
12.6.3VPN的類型與應用方式
共有三種類型的VPN，它們分別是遠程訪問虛擬專網(wǎng)（Access VPN）、企業(yè)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)（Intranet VPN）和擴展的企業(yè)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)（Extranet VPN），這三種類型的VPN分別與傳統(tǒng)的遠程訪問網(wǎng)絡、企業(yè)內(nèi)部的Intranet以及企業(yè)網(wǎng)和相關(guān)合作伙伴的企業(yè)網(wǎng)所構(gòu)成的Extranet相對應。
1. Acess VPNs
隨著當前移動辦公的日益增多，遠程用戶需要及時地訪問Internet和Extranet。Access VPNs向出差流動員工、遠程辦公人員和遠程小辦公室提供了通過公用網(wǎng)絡與企業(yè)的Intranet和Extranet建立私有的網(wǎng)絡連接。在Access VPN的應用中，利用了一種二層網(wǎng)絡隧道技術(shù)在公用網(wǎng)絡上建立VPN隧道（Tunnel）連接來傳輸私有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)。
Access VPNs的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是用戶發(fā)起（client-initiated）的VPN連接，另一種是接入服務器發(fā)起（NAS-initiated）的VPN連接。
(1)用戶發(fā)起的VPN連接
首先，遠程用戶通過服務提供點（POP）撥入Internet訪問企業(yè)網(wǎng)，接著，用戶通過網(wǎng)絡隧道協(xié)議與企業(yè)網(wǎng)建立一條加密的IP隧道連接從而安全地訪問企業(yè)網(wǎng)內(nèi)部資源。在這種情況下，用戶端必須維護與管理發(fā)起隧道連接的有關(guān)協(xié)議和軟件。

圖12-3 Access VPNs組網(wǎng)圖
(2)在接入服務器發(fā)起的VPN連接
用戶通過本地號碼或免費號碼撥入ISP，然后ISP的NAS再發(fā)起一條隧道連接到用戶的企業(yè)網(wǎng)。在這種情況下，所建立的VPN連接對遠端用戶是透明的，構(gòu)建VPN所需的軟件均由ISP負責管理和維護。如圖12-3。
2. Intranet 和Extranet VPNs
Intranet和Extranet VPNs通過公用網(wǎng)絡在公司企業(yè)總部和遠程辦公室、供應商、合作伙伴和用戶之間建立了虛擬私有網(wǎng)絡，這種應用示意如圖12-4所示。這種應用實質(zhì)上是通過公用網(wǎng)在各個路由器之間建立VPN連接來傳輸用戶的私有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，用于構(gòu)建這種VPN連接的技術(shù)有IP隧道技術(shù)如IPSec、GRE，和基于ATM或幀中繼的虛電路技術(shù)等。

圖12-4 Intranet和Extranet VPN應用示意圖
12.6.4三層隧道協(xié)議
用于傳輸三層網(wǎng)絡協(xié)議的隧道協(xié)議叫三層隧道協(xié)議。三層隧道協(xié)議并非是一種很新的技術(shù)，早已出現(xiàn)的RFC 1701 Generic Routing Encapsulation（GRE）協(xié)議就是三層隧道協(xié)議。新出來的IETF的IP層加密標準協(xié)議IPSec協(xié)議也是個三層隧道協(xié)議。
IPSec協(xié)議不是一個單獨的協(xié)議，它給出了應用于IP層上網(wǎng)絡數(shù)據(jù)安全的一整套體系結(jié)構(gòu)，它包括網(wǎng)絡安全協(xié)議Authentication Header（AH）協(xié)議和 Encapsulating Security Payload（ESP）協(xié)議、密鑰管理協(xié)議The Internet Key Exchange（IKE）協(xié)議和用于網(wǎng)絡驗證及加密的一些算法等。IPSec規(guī)定了如何在對等層之間選擇安全協(xié)議、確定安全算法和密鑰交換，向上提供了訪問控制、數(shù)據(jù)源驗證、數(shù)據(jù)加密等網(wǎng)絡安全服務。
12.6.5VPN的優(yōu)點
利用公用網(wǎng)絡構(gòu)建虛擬私有網(wǎng)絡是個新型的網(wǎng)絡概念，它給服務提供商（ISP）和VPN用戶都將帶來不少的益處。
對于服務提供商來說，通過向企業(yè)提供VPN這種增值服務，ISP可以與企業(yè)建立更加緊密的長期合作關(guān)系，同時充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡資源，提高業(yè)務量。事實上，VPN用戶的數(shù)據(jù)流量比普通用戶大得多，而且時間上也相互錯開。VPN用戶通常是上班時間形成流量的高峰，而普通用戶的流量峰期則在工作時間之外。ISP對外提供兩種服務，資源利用率和業(yè)務量都會大大增加，將給ISP帶來新的商業(yè)機會。
而對于VPN用戶而言，利用Internet組建私有網(wǎng)，將大筆的專線費用縮減為少量的市話費用和Internet費用，無疑非常有吸引力；而且，企業(yè)甚至可以不必建立自己的廣域網(wǎng)維護系統(tǒng)，而將這一繁重的任務交由專業(yè)的ISP來完成；VPN用戶的網(wǎng)絡地址可以由企業(yè)內(nèi)部進行統(tǒng)一分配、VPN組網(wǎng)的靈活、方便等特性將給企業(yè)的網(wǎng)絡管理帶來很大的方便；另外，在VPN應用中，通過遠端用戶驗證以及隧道數(shù)據(jù)加密等技術(shù)使得通過公用網(wǎng)絡傳輸?shù)乃接袛?shù)據(jù)的安全性得到了很好的保證。


附錄A縮略語
A
AAAnonymous Access匿名接入
ABMAsynchronous Balanced Mode異步平衡模式
ACKACKnowledgement確認
ADMAsynchronous Disconnected Mode異步拆線模式
APNAccess Point Name接入點名
ATMAsynchronous Transfer Mode異步傳輸模式
B
BBBackbone Bearer骨干承載電路
BECNBackward Explicit Congestion Notification后向簡明擁塞通知
BGBorder Gateway邊界關(guān)口
BSSAP+Base Station System Application Part +基站系統(tǒng)應用部分+
BSSGPBase Station System GPRS Protocol基站系統(tǒng)GPRS協(xié)議
BVCBSSGP Virtual Connection基站系統(tǒng)GPRS協(xié)議虛擬連接
BVCIBSSGP Virtual Connection Identifier基站系統(tǒng)GPRS協(xié)議虛擬連接標識
C
CCUChannel Codec Unit信道編解碼單元
CGICell Global Identification全球小區(qū)標識
CHAPChallenge Handshake Authentication Protocol質(zhì)疑握手鑒權(quán)協(xié)議
CLLMConsolidated Link Layer Management統(tǒng)一鏈路層管理
CLNPConnectionless network protocol無連接網(wǎng)絡協(xié)議
CLNSConnectionless network service無連接網(wǎng)絡業(yè)務
CNFConfirm證實
CONSConnection-oriented network service面向連接網(wǎng)絡業(yè)務
CSCircuit Switched電路交換的
CTSCordless Telephony System無線電話系統(tǒng)
D
DCOMPIdentifier of the user data compression algorithm used for the N-PDUN-PDU使用的用戶數(shù)據(jù)壓縮算法標識
DEDiscard Eligibility適當丟棄
DHCPDynamic Host Configuration Protocol動態(tài)主機配置協(xié)議
DISCDISConnect拆線
DLDownlink下行鏈路
DMDisconnected Mode拆線模式
DNICData Network Identification Code數(shù)據(jù)網(wǎng)絡標識碼
DNSDomain Name System域名系統(tǒng)
DNSDomain Name Server域名服務器
DSEData Switch Exchange數(shù)據(jù)交換
E
EGPRSEnhanced GPRS增強型GPRS
F
FFirst segment indicator bit第一段指示位
FECNForward Explicit Congestion Notification前向簡明阻塞通知
FRFrame Relay楨中繼
FRFFrame Relay Forum楨中繼論壇
FRMRFRaMe Reject楨拒絕
G
GGSNGateway GPRS Support Node 網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點
GMM/SMGPRS Mobility Management and Session ManagementGPRS移動管理和會話管理
GMMGPRS Mobility ManagementGPRS移動性管理
Gn interfaceInterface between GPRS Support Nodes (GSNs) within a PLMN 同一PLMN內(nèi)GPRS支持節(jié)點間的接口
Gp interfaceInterface between GPRS Support Nodes (GSNs) in different PLMNs不同PLMN間GPRS支持節(jié)點間的接口
GPRSGeneral packet radio service通用分組無線業(yè)務
GRRGPRS Radio Resources service access pointGPRS無線資源業(yè)務接入點
GSNGPRS support nodeGPRS支持節(jié)點
GTPGPRS Tunnelling ProtocolGPRS隧道協(xié)議
I
IANAInternet Assigned Number Authority因特網(wǎng)編號授權(quán)委員會
ICInterexchange Carrier互換載波
ICMPInternet Control Message Protocol因特網(wǎng)控制報文協(xié)議
IETFInternet Engineering Task Force因特網(wǎng)工程任務組
IMGIInternational mobile group identity國際移動組標識
INDIndication指示
IOVInput Offset Value輸入偏移值
IPInternet protocol因特網(wǎng)協(xié)議
IP-MInternet protocol multicastIP廣播業(yè)務
IPv4Internet Protocol version 4第4版因特網(wǎng)協(xié)議
IPv6Internet Protocol version 6第6版因特網(wǎng)協(xié)議
ISDNIntegrated Services Digital Network綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)
ISPInternet Service Provider因特網(wǎng)業(yè)務提供者
L
LAPBLink Access Protocol Balanced 平衡鏈路接入?yún)f(xié)議
LAPDLink Access Procedure on the D-channelD信道上的鏈路訪問協(xié)議
LATALocal Access and Transport Area本地接入和傳輸區(qū)
LLLogical Link邏輯鏈路
LL-PDULLC PDU邏輯鏈路控制分組數(shù)據(jù)單元
LLCLogical Link Control邏輯鏈路控制
LLELogical Link Entity邏輯鏈路實體
LLGMMLLC to GPRS Mobility Management service access pointGPRS移動性管理服務接入點邏輯鏈路控制
LLMLogical Link Management邏輯鏈路管理
LLMELogical Link Management Entity邏輯鏈路管理實體
LSPLink Selector Parameter鏈路選擇參數(shù)
M
MMore bit used to indicate the last segment of N-PDU多余的位用來指示N-PDU的最后段
MACMedium Access Control媒體接入層
MACMedium Access Control媒體接入層
MNRFMobile station Not Reachable Flag移動臺不可及標識
MNRGMobile station Not Reachable for GPRS flag移動臺GPRS不可及標識
MNRRMobile station Not Reachable Reason移動臺不可及原因
MNSMobile Network Signalling移動網(wǎng)信令
MSMobile Station移動臺
MTMobile Terminal移動終端
MTP2Message Transfer Part layer 2層2消息傳輸部分
MTP3Message Transfer Part layer 3層3消息傳輸部分
MTUMaximum Transmission Unit最大傳輸單元
N
NGAFNon-GPRS Alert Flag非GPRS告警標識
N-PDUNetwork Protocol Data Unit網(wǎng)絡協(xié)議數(shù)據(jù)單元
NSNetwork Service網(wǎng)絡業(yè)務
NSAPINetwork layer Service Access Point Identifier網(wǎng)絡層業(yè)務接入點標識
NSDUNetwork service data unit 網(wǎng)絡業(yè)務數(shù)據(jù)單元
NSENetwork Service Entity網(wǎng)絡業(yè)務實體
NSEINetwork Service Entity Identifier 網(wǎng)絡業(yè)務實體標識
NS-SAPNetwork Service Service Access Point網(wǎng)絡業(yè)務服務接入點
NS-VCNetwork Service Virtual Connection網(wǎng)絡業(yè)務虛擬連接
NS-VCINetwork Service Virtual Connection Identifier網(wǎng)絡業(yè)務虛擬連接標識
NS-VLNetwork Service Virtual Link網(wǎng)絡業(yè)務虛擬鏈路
NS-VLINetwork Service Virtual Link Identifier網(wǎng)絡業(yè)務虛擬鏈路標識
NSSNetwork SubSystem網(wǎng)絡子系統(tǒng)
P
PCOMPIdentifier of the protocol control information compression algorithm used for the N-PDUN-PDU使用的協(xié)議控制信息壓縮算法標識
PCUPacket Control Unit分組控制單元
PDCHPacket Data Channel分組數(shù)據(jù)信道
PDNPacket Data Network分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡
PDPPacket data protocol分組數(shù)據(jù)協(xié)議
PDUProtocol data unit協(xié)議數(shù)據(jù)單元
PHFPacket Handler Function分組處理函數(shù)
PLMNPublic land mobile network公共陸地移動網(wǎng)絡
PNICPseudo Network Identification Code偽網(wǎng)絡標識碼
PPFPaging Proceed Flag尋呼-進行標志
PPPPoint-to-Point Protocol點對點協(xié)議
PPSNPublic Packet Switched Network公共分組交換網(wǎng)絡
P-TMSIPacket TMSI分組TMSI
PSPacket switched分組交換
PSDNPacket Switched Data Network分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)
PSPDNPacket Switched Public Data Network分組交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)
PTMPoint to multipoint點對多點
PTM-GPoint to multipointgroup call點對多點群呼
PTM-MPoint to multipointmulticast點對多點信道廣播
PTPPoint to point點對點
PVCPermanent Virtual Circuit 永久虛電路
Q
QoSQuality of Service服務質(zhì)量
R
RARouteing Area路由區(qū)
RACRouteing Area Code路由區(qū)編碼
RADIUSRemote Authentication Dial In User Service遠端用戶撥入鑒權(quán)服務
RAIRouteing Area Identity路由區(qū)標識
REQRequest請求
RESResponse響應
RLCRadio Link Control無線鏈路控制
RNRReceive Not Ready接收沒準備好
RRReceive Ready接收準備好
S
SSupervisory監(jiān)管
SABMSet Asynchronous Balanced Mode設(shè)置異步平衡模式
SACKSelective ACKnowledgement選擇性確認
SAPService access point業(yè)務接入點
SAPIService Access Point Identifier業(yè)務接入點標識
SDUService data unit業(yè)務數(shù)據(jù)單元
SGSNServing GPRS Support Node服務GPRS支持節(jié)點
SMShort Message短消息
SMSession Management會話管理
SMDSSwitched Multimegabit Data Service多兆比特交換數(shù)據(jù)服務
SM-SCShort Message service Service Centre短消息中心
SMS-GMSCShort Message Service Gateway MSC短消息關(guān)口MSC
SMS-IWMSCShort Message Service Interworking MSC短消息互聯(lián)MSC
SNDCSubNetwork Dependent Convergence子網(wǎng)相關(guān)收斂
SNDCPSubNetwork Dependent Convergence Protocol子網(wǎng)相關(guān)的收斂協(xié)議
SN-PDUSNDCP PDU子網(wǎng)相關(guān)收斂協(xié)議 分組數(shù)據(jù)單元
SVCSwitched virtual circuit交換虛電路
T
TCAPTransaction Capabilities Application Part事務處理應用部分
TCPTransmission Control Protocol傳輸控制協(xié)議
TETerminal Equipment終端設(shè)備
TIATelecommunications Industry Association電信工業(yè)協(xié)會
TIDTunnel Identifier隧道標識
TLLITemporary link level identity臨時鏈路等級標識
TLLITemporary Logical Link Identity臨時邏輯鏈路標識
TOMTunnelling Of Messages消息隧道
TRAUTranscoder and Rate Adaptor Unit碼變換和速率適配單元
U
UAUnnumbered Acknowledgement未編號確認幀
UDPUser Datagram Protocol用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議
UDTUser Data Transfer用戶數(shù)據(jù)傳輸
UIUnconfirmed Information未確認信息幀
ULUplink上行鏈路
UNIUser-to-Network Interface用戶網(wǎng)絡接口
X
XSpare bit備用比特