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标题: [原创]GPRS原理剖析 开篇  [查看完整版帖子] [打印本页]
时间:  2012-1-11 17:06
作者: zhiqiang_me     标题: [原创]GPRS原理剖析 开篇




心都碎了…刚刚写好的帖子，由于不小心把浏览器关了，3000+字帖子就这样子没了…强烈建议114增加一个帖子草稿自动保存功能。

放完牢骚，言归正传。这些天我一直在学习GPRS的理论，现在想和大家分享一下自己的学习心得。由于我自己初涉这个领域，还有很多不明白的地方或者认识有错误的地方，还望各位前辈多多指教，不胜感激！

我们正式进入主题。对于与一个新事物的认识，我们都是很喜欢知道它为什么就这样子发展起来的，也就是说我们希望知道这个事物产生的背景。所以，首先我们从历史背景来说起。

一、GPRS概貌
对于GPRS的发展，我想很多同学都从各种资料上多有涉猎，我就不唠唠叨叨的了。但是我想从GPRS的业务类型方面说说GPRS为什么比GSM更有优势！
在没有GPRS网络的时候，人们就想通过手机来进行一些数据的通信，但是发现这个GSM网络很不给力，速度超慢的同时还很贵！这不是搞死人麽？！
所以运营商就找另一种网络形式来提供这个数据业务给我们的亲爱的用户。Okay，GPRS就这样子诞生了。GPRS相对GSM来说更适合用于数据业务，尤其是长时间的数据量不大的业务。我们知道，GSM要传输数据，它必须独占一个信道，这太浪费而且贵啊。对于GPRS网络，它永久在线，而且在需要的时候才会占据带宽，所以它更灵活。

那对于GPRS，它能提供什么样的业务能让运营商如此期盼呢？其实GPRS网络能提供PTP（point-to-point），PTM（point-to-multipoint）， PTM-G（point-to-mulitipoint Group）。这些有什么用呢？当然有用，譬如手机电视，天气预报等等都是靠它了---这是GPRS的擅长的地方。
其实除了业务形式多样，它还比GSM网络要快！GSM网络就给你9600Bit的带宽，而GPRS网络却能给你171,2Kbit的带宽，还要比GSM的便宜。如果是你，你会选哪个？结果是毫无疑问的了！

对于GPRS的发展，我们了解到这里，我想就足够了。所以接下来我们聊聊GPRS的网络吧。

二、GPRS网络体系
在谈论一个网络的时候，我们都是喜欢从两个方面进行剖析的。一个是平面结构，另一个当然就是纵向结构了。平面结构我们关注于网络的整体，如它的网络主要节点和各个节点之间的接口的功能；但是对于纵向结构，我们更倾向于各个节点内部的协议规范和接口的协议层次结构。

所以，我们当然要先从一个整体宏观的层面了解一个GPRS网络结构了。
1．GPRS水平结构
其实GPRS网络结构还是很容易懂的，它就是叠加了一层GSM网络。相对于GSM我拿过来它增加了一些设备，譬如GGSN（GatewayGPRS Support Node）,SGSN(Service GPRS Support Node), PCU(Packet Control Unit). 好，我们看看整体图吧，很直观易懂。


我们来看一下GSM网络：

                  MS—BTS---BSC----MSC/VLR----HLR
相对于GSM网络，GPRS网络连接就是这样子的啦
                  MS---BSS----PCU----SGSN----GGSN----PDN
      对于SGSN，它通过7号信令连接GSM的多个设备：
                  SGSN---MSC/VLR,HLR, EIR,  SMS-GMSC
      对于*GSN之间的连接，是通过GTP相连滴
                  SGSN----*GSN----GGSN
      剩下的设备就更加容易理解了，譬如GGSN通过firewall连接到PDN，
GPRS-PLMN通过BR（边缘路由器）连接到其它的GPRS-PLMN

对于每个部分它的接口，我将会再下一节说到，所以就不在这里浪费文字了。

在介绍下一节关于GPRS纵向结构前，先做一个科普介绍----关于ABC类MS
其实ABC类MS是从两个方面区别的：能否同时连接到GPRS、GSM网络，和能否同时使用GPRS、GSM业务。

A类MS：
能同时连接到GPRS、GSM网络，能在进行数据业务的同时进行语音业务（电路交换业务）。
B类MS：
能同时连接到GPRS、GSM网络，不能同时进行数据业务和语音业务，即要么使用数据业务，要么使用语音业务。切换是手机自动切换。
C类MS：
不能同时连接到GPRS、GSM网络。即要么使用GPRS网络，要么使用GSM网络。（我想这类终端应该很少了吧?）

Okay, 普及完这个知识，我们在下一节继续讲述GPRS网络纵向结构。

2．GPRS纵向结构
我们来看一下GPRS节点间的网络接口，下图有示：




猛地一看图，发现接口还是挺乱的。其实，只要记得GPRS网络是叠加在GSM网络上的，再看，很容易懂。

我们来分析一下：
GSM网络接口：Um, A,C, D, E  （其中CDE通过7号信令连接）
GPRS接口：
            SGSN连接通过7号信令的接口： Gr, Gs, Gd, Gf
            *GSN 连接*GSN：  Gp, Gn
            SGSN和PCU连接： Gb
            GGSN和PDN连接： Gi
            GGSN连接HLR用到7号信令接口：Gc
            GGSN和SGSN的计费接口：Ga
其实，大概的接口就这么多了。分一下类，舒服多了。

下一节我们将详细地从协议层面介绍各个接口的关系。当然我不会像书本那样给大家罗列一堆堆的图，我想尝试从另一个角度去介绍这些接口…【待续】
时间:  2012-1-12 09:41
作者: 79101607

这个必须要支持，学习了。:)
时间:  2012-1-12 09:50
作者: yinhexitaiyang

学习班
时间:  2012-1-12 10:19
作者: zhwayne

无论什么内容，不带附件的资料，顶！
时间:  2012-1-12 11:32
作者: 有名导演

真头晕，谁一开始注意这些细节啊，只知道GRRS上网的…太井底之蛙了…
时间:  2012-1-12 12:02
作者: zhiqiang_me     标题: 第二节

这一节想跟大家分享一下我对GPRS纵向层面的节点协议的理解。把书本翻来覆去的看，发现如果按照书本来给大家讲述，那太没有意思了---等于把课本抄一遍，无聊。

我想先从一个整体的概貌给大家描述一个GPRS的高层协议它的功能，之后在分析这些高层协议之间所牵涉到的具体的关系。

1．GPRS高层功能
GPRS作为一个网络，它所具有的高层的功能有如下：


估计这个图太小了，大家请移步到这个地方：
http://img0.ph.126.net/H81EpTjh4a5XZt7UWu-diQ==/1300132917443718510.bmp
很清晰地可见高层功能包括6个方面，而我们只需要关注其中的5个方面就差不过了，至于O&M这不是我关心的啦~（主要是我还没有接触到具体的work）

看完这个图，我接下来就想给大家说说这些功能它会和那些节点有联系。我给出下面这个表格：

表1-1 GPRS网络实体功能分配表
  Function
  		  MS
  		  BSS
  		  SGSN
  		  GGSN
  		  HLR
  
  网络接入控制
  		  
  		  
  		  
  		  
  		  
  
  注册
  		  
  		  
  		  
  		  
  		  X
  
  鉴权和授权
  		  X
  		  
  		  X
  		  
  		  X
  
  准许控制
  		  X
  		  X
  		  X
  		  
  		  
  
  消息屏蔽
  		  
  		  
  		  
  		  X
  		  
  
  分组终端适配
  		  X
  		  
  		  
  		  
  		  
  
  计费数据采集
  		  
  		  
  		  X
  		  X
  		  
  
  分组选路与传送
  		  
  		  
  		  
  		  
  		  
  
  中继
  		  X
  		  X
  		  X
  		  X
  		  
  
  选路
  		  X
  		  X
  		  X
  		  X
  		  
  
  地址翻译与映射
  		  X
  		  
  		  X
  		  X
  		  
  
  封装
  		  X
  		  
  		  X
  		  X
  		  
  
  隧道
  		  
  		  
  		  X
  		  X
  		  
  
  压缩
  		  X
  		  
  		  X
  		  
  		  
  
  加密
  		  X
  		  
  		  X
  		  
  		  X
  
  移动性管理
  		  X
  		  
  		  X
  		  X
  		  X
  
  逻辑链路管理
  		  
  		  
  		  
  		  
  		  
  
  逻辑链路的建立
  		  X
  		  
  		  X
  		  
  		  
  
  逻辑链路的维护
  		  X
  		  
  		  X
  		  
  		  
  
  逻辑链路的释放
  		  X
  		  
  		  X
  		  
  		  
  
  无线资源管理
  		  
  		  
  		  
  		  
  		  
  
  Um管理
  		  X
  		  X
  		  
  		  
  		  
  
  小区选择
  		  X
  		  X
  		  
  		  
  		  
  
  Um发送
  		  X
  		  X
  		  
  		  
  		  
  
  路径管理
  		  
  		  X
  		  X
  		  
  		  
  

对于这个功能所对应的节点，大家还是最好能记忆喔。因为以后我就会一个个的逐一介绍这些功能的节点之间的交互了…

到了这里，其实我们还停留在最高层，没有去到协议层面看。现在我们开始协议层面看看这些节点的“鬼把戏”吧.

2．数据流交互
我之前一直在学习计算机网络，现在学习通信网络，发现就是别扭。明明都是数据还分信令和用户数据，在计算机看来还不都是数据麽…譬如在计算机网络中查询域名对应的IP地址，在通信网络中就叫信令了…

在这一节我将从两个点来看：用户数据+信令  和  单独只有信令  之间的交流。
2.1 。用户数据+信令（我把它统称数据）




GPRS数据传输层面


Ps：这个图在网上找的，还真不错！赞一个~

这个图很明显了，就是把上层的payload一层层的封装à之后进行拆包à协议转换à封装à拆包à….

就这样子数据就一层层地传递过去了，至于说什么透明传输其实就是它拆包之后也不知道payload里面的是什么而已！

好了，数据这个方面我就不说了，还有不明白的地方请留言咯。大家一起讨论讨论哈~

2.2。信令交互
还记得吧，SGSN要通过No7信令和其他的设备交流的（*GSN，PCU除外），所以呢，SGSN就把它的数据包（当然没中数据包都有自己特有的形式啦）MAP+协议，BSSAP+协议（说白了就是数据包不同的字段定义而已）放到N0.7协议的payload中让No.7网络给它传递消息。

Okay，让我们来看一下No.7信令除payload后有那些层次吧。
PayloadàTCAPàSCCPàMTP3àMTP2àL1 （Payload有MAP+或BSSAP+数据）

好，SGSN通过No.7信令的交流我们就结束了….

那*GSN和*GSN之间的交流是通过GTP的，那GTP又使长什么样子的呢？我们来看一下…
GTPàUDPàIPàL2àL1  (L2数据链路层，L1物理层)

对于PCU----SGSN，我们看一下Gb接口
按照书本上来说，BSS—PCU---(Gb)-----SGSN，（BSS---SGSN是通过帧中继来实现的，但是按照现在最新的一个标准SAE的想法是处处IP）
新的东西我们管不着，所以我还是老老实实地用帧中继好了….
Gb接口：如图

http://img9.ph.126.net/gsPeQPqZ59RO0Xbacf_Evw==/614741349153267089.jpg

图1-2 MS与SGSN间信令平面
其中Relay这里就是说帧中继了…

好了，从数据传输层面和信令层面我们都看到了很多协议的层面譬如什么LLC，RLC，MAC,L2,L1 这么多层次，它们到底有什么作用呢？我们下期再聊。


有错误的地方请给位前辈多多指教…谢谢

[ 本帖最后由 zhiqiang_me 于 2012-1-13 13:18 编辑 ]
时间:  2012-1-12 15:55
作者: honeyeyo

呵呵，我以前就是做Gb接口这一块的，现在看起来还是那么亲切
时间:  2012-1-12 15:56
作者: hycl5410

楼主挺厉害的,时间不长就颇有收获.好学上进的小青年~~~
如果真想深入学习,建议多看3GPP的规范.比如:
23.060; 24.008; 29.060; 08.16; 08.18等
其他的一些我也记不住太多,可以在3GPP网站上搜搜,各个层协议规范都有的.
等到实际接触设备了,你会发现书上写的这么多接口,其实用到的根本没几个...
加油!
时间:  2012-1-12 17:16
作者: cyyzrd

支持，必须学习
时间:  2012-1-12 23:37
作者: zhiqiang_me     标题: 回复 8# 的帖子

谢谢前辈的鼓励。规范我觉得还是必须要看的，年后得研究研究....
时间:  2012-1-12 23:40
作者: KevinYoung

赞一个
时间:  2012-1-13 01:18
作者: 驿站

不赖 学习一下
时间:  2012-1-13 01:22
作者: 死于安乐

学习
时间:  2012-1-13 09:46
作者: tian1xin2

谢谢了 好文章
留个记号 等下一期
时间:  2012-1-13 11:04
作者: zhiqiang_me     标题: 第三节




Hello，我又来了。上一次我们讲述了节点的接口类型以及各种接口的协议以及它们如何交互。接下来，我想讲述一下数据传送过程中协议所在的层次对数据有怎样的一个作用。

各协议层次的作用。

在描述协议层次的作用之前，我想强调一下：我所说的协议层次指的是数据传送中所涉及到的协议层次。就是下图所示的协议：



GPRS数据传送


Okay，我们从左到右慢慢地分析。
1. MS
MS有：应用层（其实是TCP/UDP），IP/X.25（网络层），SNDCP（subnetworkdependant convergence protocol），LLC（logical link control），RLC（Radio Link control），MAC（media Access control），
GSMRF。

TCP/UDP、IP/X.25我们很熟悉就不聊了。我们详细地看一下SNDCP、LLC、RLC、MAC、GSMRF！

SNDCP：有3个功能！
它把网络层特征映射到底层网络，实现对外部网络数据单元的透明传送。（其实就是把网络层的数据包作为一个payload放到SNDCP –PDU中）。1. SNDCP会对payload进行一个数据压缩。2. 在传送过程中对数据有应答和非应答两种传送方式。应答就是接收端给发端一个ACK信号，发端才把SNDCP-PDU删除；非应答就是发送数据后就立即删掉SNDCP-PDU。3. SNDCP还会对SNDCP-PDU非顺序到达的包进行一个排序（因为无线信道到达MS是包会乱序，各种反射、衰减、重发造成的）。

在分析LLC及下面的层次的时候，我们要知道LLC~MAC是帧中继传送的。所以有：
LLC：帧中继传输层协议，提供端到端的可靠性无差错逻辑数据链路。当然它还有一个功能就是对SNDCP-PDU进行一个数据加密（免得被截获私密数据）。
RLC/MAC：MAC数据链路层协议，控制无线信道的接入（何时接入）。RLC属于“帧中继”链路层和网络层协议!RLC提供可靠的无线链路。RLC有应答非应答两种形式。RLC 数据单元要根据信道编码方式确定（CS-1,-2,-3,-4）

GSM RF: 发送方：将一帧数据转换成波形并以突发（burst）结构发送出去。接收方：把波形转换成一帧数据。
在这个过程中当然包括波形的纠正等等工作啦。


2.BSS我们看BSS右侧于SGSN连接部分。有：BSSGP、NetworkService，L1bis

BSSGP（Base StationSystem GPRS Protocol）: 在LLC数据中增加选路（小区、路由区信息）还有QoS信息，打包成BSSGP数据包。

NS：传送BSSGP-PDU------通过帧中继方式（FR）连接，也行是多跳并通过一个FR交换节点的网络。（【注】NS我自己也不太懂啊~求教！！！）

L1bis：GSM的接口，不说了---因为是私有的。

3. SGSN
先看SGSN左边：SNDCP、LLC….

LLC: 把MS的LLC层数据解密
SNDCP：把SNDCP-PDU的payload的包解出来，知道payload中是何种协议的包（IP或者X.25）

当SGSN知道了SNDCP-PDU中payload的类型之后，把它打包成相应的GTP包。
关于GTP包的格式，可以参考国标【虽然我自己还没有看，囧】

GTP包通过IP方式在*GSN间发送。不说了

4. GGSN
GGSN要喝PTN连接，一般就现在来说都是IP啦，所以对于GGSN，它有两个ＩＰ地址，一个公网IP，一般还有一个内网IP。
公网IP对应的是Gi接口。
内网IP对应的是Gp,Gn接口。

Okay，数据传送协议搞定！
时间:  2012-1-13 16:39
作者: hycl5410

GGSN要喝PTN连接，一般就现在来说都是IP啦，所以对于GGSN，它有两个ＩＰ地址，一个公网IP，一般还有一个内网IP。
公网IP对应的是Gi接口。
内网IP对应的是Gp,Gn接口。
这个描述是错误的。书上看的还是自己想的？实际情况并不是如此。所谓的Gi接口IP地址，可能各个vender实现不一样，这里不谈。Gn/Gp地址一般是公网地址，若不是公网地址，怎么实现Gp接口功能？DNS怎么解析？NAT？貌似更麻烦了吧？
建议再好好学习学习。加油。
时间:  2012-1-14 12:12
作者: linmu22952

讲的不错，留个记号 谢谢楼主
时间:  2012-1-14 21:25
作者: 21moons

谢谢楼主！
时间:  2012-1-15 08:59
作者: Com@

学习....
时间:  2012-1-15 16:45
作者: niuling

学习一下，谢谢楼主
时间:  2012-1-15 19:14
作者: Lotuswpy     标题: 菜鸟看看

:) 刚学了通原和交换来看看
时间:  2012-1-15 21:08
作者: 36006199

好东西
时间:  2012-1-17 10:02
作者: zhiqiang_me     标题: 回复 17# 的帖子

我觉得是这样子的:
DSN它有分为GPRS内部的DNS,作用有二: 1. 在PDPcontext激活时候,解析MS接入外部IP网络所用的APN,以确定本次激活所用的GGSN的IP地址.(我想这里的GGSN地址可以为私有地址,毕竟DSN在 内部网络,这个很容易就可以做到) 2. 在GGSN的路由区更新过程中，解析旧SGSN地址.

至于NAT是对于GGSN连接外部IP网络来说的。一般把GGSN对外的IP都做成NAT的形式吧（防止攻击的一种最简单的方式了,当然必要的时候还有防火墙）。

不知道，我有没有理解错您的意思。回复这么晚请原谅:) 。
时间:  2012-1-17 10:41
作者: hycl5410

原帖由 zhiqiang_me 于 2012-1-17 10:02 发表
我觉得是这样子的:
DSN它有分为GPRS内部的DNS,作用有二: 1. 在PDPcontext激活时候,解析MS接入外部IP网络所用的APN,以确定本次激活所用的GGSN的IP地址.(我想这里的GGSN地址可以为私有地址,毕竟DSN在 内部网络,这 ...

1. 既然都说到这里了，进一步想一下，Gp接口是什么？其他PLMN。其他运营商的GGSN地址（假设是私网）跟本运营商地址可能在一个私网内么？不是的话，怎么通信？还真没见过Gn地址配置私网然后做NAT的，没见着哪个运营商地址缺到那个份上。。。
DNS如果只存在于内网，那么roaming用户怎么办？
2.路由区更新是SGSN做的，不是GGSN（也许是笔误？）

[ 本帖最后由 hycl5410 于 2012-1-17 10:50 编辑 ]
时间:  2012-1-17 12:39
作者: zhiqiang_me

原帖由 hycl5410 于 2012-1-17 10:41 发表

1. 既然都说到这里了，进一步想一下，Gp接口是什么？其他PLMN。其他运营商的GGSN地址（假设是私网）跟本运营商地址可能在一个私网内么？不是的话，怎么通信？还真没见过Gn地址配置私网然后做NAT的，没见着哪个运营 ...


对对对！我错了...确实是这样子的
1. 我想的是PLMN和other PLMN在同一个网内了.事实上却是不这样子的。PLMN分属与不同的运营商，所以要有公网的地址。

2. 是SGSN更新路由信息，我写错了

谢谢指正

[ 本帖最后由 zhiqiang_me 于 2012-1-17 12:44 编辑 ]
时间:  2012-1-17 15:17
作者: zhiqiang_me     标题: 第四节 GMM移动性管理 （上）






14-16号跑到韶关做志愿活动去了,所以很抱歉没有及时地更新帖子.

现在我们来说说GMM这个问题.
GMM这个问题，我觉得内容很多，不是一下子就能说明白的，所以我列出下面的一个提纲。

分两小节完成GMM的描述：

概论：

GMM（GPRS Mobile Management GPRS）移动性管理活动用三个不同的状态来描述。每个状态描述了一定层次的功能和消息分配。这些消息存储在MS和SGSN的MM context中。

GMM实现对MS位置的管理，将MS的当前位置报告给网络。GMM管理流程主要有附着（attach）、分离（detach），位置管理等流程。而对于每个流程来说，一般都伴有安全性检查：登记、鉴权、IMEI校验、加密等接入控制和安全管理功能。

【MM context数据】IMSI, MM STATUS, P-TMSI, MS-ISDN, Routing Area, Cell Identity, New SGSN Address, & VLR Num, etc

JJJJ我们来聊聊MS的MM状态吧…
1. MM状态的功能及其状态转换

1.1 MM状态
对于MS的MM状态有三种，分别是：Idle，Standby，Ready。对于理解这三种状态所对应的不同功能我们要抓住一点就是对应的路由区不同。

Idle：               无路由区
Standby：    RA，没有小区路由
Ready：　    RA　＋　小区路由

根据上面的不同，我们再来看看不同状态下的MS有什么功能。
MS Status
T/R
PTM-M
T/R
PTM-G
PTP寻呼
T/R
PTP
GPRS
小区重选
路由更新
IDLE
T/R
N
N
N
Y
N
STANDBY
T/R
R
Y
N
Y
Y
READY
T/R
T/R
Y
T/R
Y
Y
表：MS对应的MM状态功能


希望这个表会对大家对MM状态有一个更直观的理解。

看这这个表和记着MM不同状态路由区的不同，我们来细细地看看各个MM状态的功能。

MS可以通过发起GPRS attach在MS和SGSN中建立MM context.
因为SGSN没有MS的路由信息，所以MS不能进行PTP、PTM-G等操作，但是MS可以接收PTM-M的消息。

MS处在Standby Status时，SGSN MM context中已经有MS的RA(routing area)信息，所以SGSN可以对MS进行PTP寻呼和PTM-G组播。

在Standby状态下，MS将执行本地的GPRS路由区RA、小区选择和重选。
            ·当MS进入新的RA，将执行MM过程，通知SGSN
            ·当MS在RA的不同小区中，不执行MM位置更新。
所以，在Standby时SGSN的GMM context仅包含MS的RAI( RA Identification)。

MS可以发起/去PDP context激活；

在Ready Status中的MM context中包含有cell identify信息，所以可以完成PTP等功能。MS执行MM过程要报告网络实际选择的小区，网络不需要对MS进行GPRS寻呼，其他的业务寻呼可以通过SGSN进行。

即使MS用户没有进行数据通信，MM　Ready状态依然保留直到定时器超时。当定时器超时是，MM状态变为Standby Status。

1.2 MM状态转换
关于MM的3种状态的切换，我们可以通过一张图来具体展示。具体为MS的MM状态和SGSN的MM状态切换。

ms mm.JPG

MM state Model of MS



Sgsn mm.JPG

MM state Model of SGSN



关于MM状态转换，我着重讲讲下面的几点：
·Implicit Detach（隐式分离）：SGSN内的MM和PDP context返回到空闲和非活动状态。SGSN内的MM和PDP context可以被删除。GGSN PDP将被删除。
·Cancel Location：SGSN从HLR接收MAP撤销位置消息，并且删除MM和PDP　context。
·Force to Standby: 在Ready timer超时前，SGSN立即返回Standby状态。
·Abnormal RLC condition: 在无线接口出现问题和无线传输出现不可回复的错误时，SGSN MM context返回Standby状态。

【注】很多人都遇到GPRS连接不上网络的问题，这个时候客服一般都会叫你把手机关机几分钟，或直接拔电池。我想这就是在重置MM的状态。 关机让MS进行detach，而拔电池就是让RLC condition 变到不可连接从而让MM Ready状态改变成Standby状态。

附件: ms mm.JPG (2012-1-17 15:17, 26.49 KB) / 下载次数 0
https://www.txrjy.com/forum.php?mod=attachment&aid=MTY0NTgwfGM2YzQzZDI5fDE3NTQwNjUyOTZ8MHww

附件: Sgsn mm.JPG (2012-1-17 15:17, 31.54 KB) / 下载次数 0
https://www.txrjy.com/forum.php?mod=attachment&aid=MTY0NTgxfDU3NTc1M2I2fDE3NTQwNjUyOTZ8MHww
时间:  2012-1-17 17:38
作者: lucky4444

想学习一下！看不懂！
时间:  2012-1-18 15:18
作者: zhiqiang_me     标题: 第四节 GMM移动性管理 （中）

第二小节：MS与MSC/VLR、HLR、SGSN的交互
接着上一节的内容，我们来聊聊MM状态所涉及到的节点间的交互。

MM状态的改变涉及到的节点有HLR、MSC/VHL、SGSN、MS

GPRS的MM规程通常与附着、用户鉴权、标识校验、加密等接入控制与安全性管理一起执行。
在这一节中，我将从MM规程的3个方面给大家一个整体的节点交互流程的讲解。分别是：

在进行以下4部分讲解前，又要进行一个小小的“科普知识扫盲活动”了。
我们知道MS分3类，分别时：A类MS、B类MS、C类MS。

而对于我们的网络，我们根据电路业务和GPRS业务的寻呼方式及其配合关系，可将网络划分为3种网络操作模式。

模式

CS paging 信道

GPRS paging 信道

寻呼协调关系

I

PPCH

PPCH

有寻呼协调功能，应选用Gs接口
对附着在GPRS网络上的MS，网络下发分组寻呼与CS paging一样，MS只需要一个寻呼信道。如果给MS分配了PDCH，则网络还可以在该PDCH上给MS下发CS寻呼消息
PCH

PCH

PACCH

NA

II

PCH

PCH

无寻呼协调功能
所有寻呼均在PCH上下发。MS只需要监视PCH，即使给MS分配了PDCH，MS也仍在PCH上监听电路寻呼消息
III



PCH

PPCH

无寻呼协调功能
电路寻呼消息：网络在PCH上下发
分组寻呼消息：如果小区配有PCCCH则在PPCH上下发（MS需要同时侦听PCH和PPCH两个信道）否则在PCH上下发
PCH

PCH


对于三种网络操作模式，它们的区别就在黑体字中。细细地看看就能清楚明白这3种模式的关系与区别了。在这里我就不多说什么了.


1. GPRS Attach
当MS完成GPRS附着后，MS就处于Ready状态，在MS和SGSN中建立了该MS的MM context。此后，MS可以通过PDP context激活来激活其PDP context。

GPRS附着过程节点图.JPG



我们用一个实例来说明Attach的过程。
当GPRS手机用户开机时，GPRS手机将监听无线信道，接收系统消息（PTM-M）然后在系统消息指出的控制信道上发送接入请求，系统将分配无线信道给GPRS手机；之后GRPS手机将在系统分配的无线信道上向SGSN发送注册连接请求。


·
允许注册：SGSN向HLR返回一条位置确认消息

·
不允许：SGSN断开连接

到此，Attach成功。注册成功后，MS想要访问外包数据网PDN，还需要发起PDP context激活过程。（关于PDP激活过程，我们将在下一节讲述这个SM的问题）

2. GPRS Detach
通过Detach规程，用户断开与GPRS/GSM网络的连接，GPRS分离后，MS进入MM IDLE状态。 分离类型有以下的3种：

MS可以隐式/显式地从GPRS网络上分离

MS实现IMSI分离有2种：

分离规程伴随着PDP上下文的删除。(我会在SM那一节讲述PDP-context删除)
网络发起的分离与HLR发起。（譬如管理员删除MS数据或已经签约数据用完了---这是我自己想的，还没有接触实际网络呢L。年后有机会去JJJJ）


[ 本帖最后由 zhiqiang_me 于 2012-1-18 15:28 编辑 ]

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时间:  2012-1-18 15:19
作者: zhiqiang_me     标题: 第四节 GMM移动性管理 （下）

3. GPRS位置管理
对于位置管理，有以下的3个方面：

MS定时地将MM context中的小区标识和路由区标识分别与系统消息中接收到的小区标识和路由区标识进行比较，从而产生小区更新和路由区更行请求。另外，MS也会定时周期发送路由区更新请求。

位置管理规程可分为3种：

3.1 小区更新
应该还记得上一节说的ready 和standby status之间的区别，ready处于小区路由区，而standby只处于RA路由区。

当MS处于ready状态时由一个小区进入同一个路由区中的另一个小区，该MS会发起小区更新规程。如果路由区变了，则直接发起路由区更新而不是小区更新。

因为在同一个路由区内，所以涉及到的节点有（MS, BSS, SGSN）
更新规程如下：
v
MS发送一个任意类型、包含其ID的上行LLC帧给SGSN来启动小区更新
v
BSS接收到LLC帧后，在相应的BSSGP帧头带上新的CGI（含RAC+LAC）给SGSN
v
SGSN收到BSSGP帧后，将MS驻留的新小区CGI保留到MS的MM上下文，以后给该MS的业务都直接发送到该新小区。


3.2 路由区更新
一般来说一个SGSN对应这多个路由区，所以路由区的更新有以下两种类型

The same SGSN
涉及到的节点有：MS、BSS、SGSN

The difference SGSN
对于在不同的SGSN之间的路由区更新，它所涉及到的节点比较多，有：
MS、BSS, new SGSN, old SGSN, GGSN, HLR

不同SGSN之间路由更新节点图.JPG



SGSN 间路由更新信令流.JPG

【注】源SGSN： old SGSN
目标SGSN：new SGSN


过程：
v
1. MS向new SGSN发送路由区更新请求，BSS加上CGI标识（RAI+LAI）
v
2. new SGSN向old SGSN发出SGSN 上下文请求（包含原RAI、TLLI、原P-TMSI签名、新SGSN地址），以获取MS的MM上下文和PDP上下文
v
3 & 4
执行鉴权、加密功能
v
5. new SGSN 与GGSN更新PDP context
v
6. new SGSN与HLR进行位置更新请求update location
v
7. 删除old SGSN中的MM context
v
8. 把HLR中的（GPRS签约数据+IMSI）insert到new SGSN中
v
9.HLR向new SGSN返回location update ack（包含IMSI）
v
10.new SGSN重建MS的MM context和PDP context，为该MS分配新的P-TMSI，向MS返回路由区更新接受消息（包含P-TMSI, LLC确认，P-TMSI签名）
v
11. MS返回路由区更新确认消息（包含P-TMSI、LLC确认）

3.3 联合RA/LA 更新规程
当MS进入一个新路由区或一个GPRS附着状态的MS进入IMSI附着时，MS发起路由区和位置区更新规程，但这仅限于网络操作模式I方式下的GPRS网络。
既然是联合更新，就是说一定是GSM与GPRS网络的共同更新RA/LA
所以设计到的设备相对于GPRS路由更新多了MSC/VLR 设备。

同样联合RA/LA更新又分为SGSN内部和SGSN间更新。
在这里我着重说说内部的更新规程，而对于SGSN间的更新规程，我就列出一个图示便是了，就不再浪费笔墨了。

SGSN内部RA/LA更新规程


SGSN内部RA LA更新规程节点图.JPG



我们来看一下节点间的信令交互的流程图。
如下图所示：




SGSN内部RA LA更新规程.JPG

下面我作一个小小的解释：
v
MS向SGSN发送路由区更新消息，BSS在BSSGP包头加上CGI信息
v
执行加密功能（可选）
v
如果SGSN与MSC/VLR的关联已建立，或者更新类型指明是请求IMSI附着的联合RA/LA更新，或者随着RA更新引起的LA改变，则SGSN向新VLR发送位置取消请求（包含RAI，IMSI，SGSN号，位置更新类型），并通过RAI得到VLR号。新VLR通过存储SGSN号来建立或更新与SGSN的关联
v
新VLR通过HLR位置更新（包含新VLR号），HLR向旧VLR发送位置取消消息（包含IMSI），旧VLR删除数据后确认；HLR通过新VLR插入用户数据（包含IMSI，GSM用户数据），新VLR返回插入数据确认；HLR向新VLR返回位置确认（包含IMSI）消息
v
新VLR向SGSN返回位置更新接受消息（包含VLR TMSI）
v
SGSN更新MM context，为该MS分配新的P-TMSI，向MS返回路由更新接受消息
v
如果MS接受P-TMSI或新的VLR TMSI，则向SGSN返回routing area update complete消息
v
SGSN向HLR返回TMSI重分配完成规程。

SGSN间RA/LA更新规程
涉及到的节点有：
SGSN间联合 RA LA更新规程.JPG


这个更新的信令流程其实就类似于“SGSN间路由更新+SGSN内RA/LA联合路由更新”。
它的过程是先进行SGSN间路由更新，之后再对new SGSN进行RA/LA联合路由更新。
希望大家自己画画它的流程图，我就不画出来了。

【备注】我发现，我还是跳进了书本中出不来了。我要停止更新这个教程一段时间，好好地再重新梳理一遍知识点才行。不然就像把书抄了一遍那样，太没有意思了。很抱歉了！

[ 本帖最后由 zhiqiang_me 于 2012-1-18 15:29 编辑 ]

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时间:  2012-1-18 15:34
作者: yxylwtx

必须顶。2012集团对数据业务更加重视了额
时间:  2012-1-18 23:34
作者: 5524361

这个必须要顶
时间:  2012-1-19 16:40
作者: 剑唤

加油啊！楼主
时间:  2012-1-19 22:58
作者: lixuge

顶贴。向楼主多学习。
时间:  2012-1-20 09:30
作者: niuling

顶楼主
时间:  2012-1-20 09:52
作者: niuling

预祝楼主春节快乐，楼主辛苦了，继续顶楼主
时间:  2012-1-29 09:30
作者: dongweixxx

学习一下
时间:  2012-2-6 18:41
作者: yutingwei

标记，过来学习一下
时间:  2012-2-8 14:10
作者: yunlieh

支持，最近也在研究，楼主要继续呀~~
时间:  2012-2-16 10:26
作者: 菜鸟-文武

谢谢楼主
时间:  2012-2-21 13:38
作者: pprc_0816

这么好的帖子，楼主继续啊
时间:  2012-2-21 15:12
作者: wason_lin

进来看下
时间:  2012-5-17 22:57
作者: wanli401

最近我也在研究数据优化，只是小弟见识肤浅。有个问题一直没明白还望帮忙解答下。现在我们的手机应该是绝大多数都是支持GPRS的，我想问的是gprs attach是我们开机时就进行附着到GPRS网络上然后一直处于ready状态，还是说开机时并不进行附着，而是当我们需要进行ps业务时才发起gprs attach由idle转为ready状态，比如我们用手机上QQ时才进行附着，当我们不上了关闭软件后，是由ready转为idle还是转为standby状态呢？
时间:  2012-5-29 15:12
作者: yuws     标题: 回复 43# 的帖子

后者！
时间:  2012-5-29 16:11
作者: zhouyu2527

楼主辛苦 辛苦
时间:  2012-7-19 10:33
作者: uniqueliyi

好帖，学习了！



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