gprs-ggsn-sgsn相关介绍

viga_cheung

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Gi接口是GPRS与外部分组数据网之间的接口（在GPRS网络中GGSN与PDN接口 ），同时也是终端IP地址在外部数据网络的呈现点。GPRS通过Gi接口和各种公众分组网如Internet或ISDN网实现互联，所有用户和控制平面的功能都基于终端IP层之上来处理，所有3GPP范畴的终端移动性能终结在Gi接口前处理，在Gi接口上需要进行协议的封装/解封装、地址转换（如私有网IP地址转换为公有网IP地址）、用户接入时的鉴权和认证等操作。由于GPRS可以支持各种各样的数据网络，故Gi不是标准接口，而只是一参考点。

Gn接口是同一PLMN中SGSN与SGSN间以及SGSN与GGSN间的接口为Gn接口（在GPRS网络中SGSN之间的接口 ）。该接口协议支持用户数据和有关信令的传输，支持移动性管理（MM），该接口采用的为TCP/IP协议。Gn提供数据和信令接口，在基于IP的骨干网中Gn(及Gp)接口使用GPRS通道协议(GTP)。GPRS隧道协议(GTP)在GPRS网络中的各GSNs间的Gp和Gn平台上都有定义。
SGSN与BBS间的接口为Gb接口（在GPRS网络中SGSN与BSS接口 ）。通过该接口SGSN完成同BSS系统、MS之间的通信，以完成分组数据传送、移动性管理、会话管理方面的功能。该接口是GPRS组网的必选接口。该接口协议即可用来传输信令和话务信息。通过基于帧中继(Frame Relay)的网络业务提供流量控制，SGSN同BSS之间可以采用帧中继网进行通信，也可以采用点到点的帧中继连接进行通信。支持移动性管理功能和会话功能，如GPRS附着/分离、安全、路由选择、数据连接信息的激活/去活等，同时支持MS经BSS到SGSN间分组数据的传输。

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SGSN(Serving GPRS Support Node  服务GPRS支持节点)
        是GSM/GPRS/EDGE网络的CN(Core Network，核心网)的网元。它负责在其服务区内转发MS(Mobile Station，移动台)与外部网络之间的IP数据包。SGSN和MS之间的业务信息还要经过BSC(Base Staion Controller，基站控制器)和BTS(Base Transceiver Station，基站收发信台)的传输。SGSN的主要功能还有：鉴权和加密；会话管理；移动性管理；逻辑链路管理；通过Gr接口与HLR(Home Location Register，归属位置寄存器)连接、通过Gb接口与BSC连接、通过Gn接口与GGSN(Gateway GPRS Support Node，网关GPRS支持节点)连接；输出与无线网络使用相关的计费数据。
GGSN（Gateway GSN，网关GSN）
        主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文献中，把GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP／IP或X.25网络。
        SGSN与GGSN配合,共同承担WCDMA的PS功能。当作为GPRS网络的一个基本的组成网元时,通过Gb接口和BSS相连。主要作用是为本SGSN服务区域的MS进行移动性管理,并转发输入/输出的IP分组,其地位类似于GSM电路网中的VMSC。此外,SGSN中还集成了类似于GSM网络中VLR的功能,当用户处于GPRS Attach(GPRS附着)状态时,SGSN中存储了与分组相关的用户信息和位置信息。当SGSN作为WCDMA核心网的PS域功能节点，它通过Iu_PS接口与UTRAN相连，主要提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能。GGSN9811主要提供PS与外部PDN（Packet Data Network，分组数据网）的接口，承担网关或路由器的功能。
SGSN和GGSN合称为GSN（GPRS Support Node）。
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SGSN　　
SGSN - GPRS服务支持节点 　　SGSN是英文SERVICING GPRS SUPPORT NODE的缩写。SGSN作为GPRS/TD-SCDMA(WCDMA)核心网分组域设备重要组成部分，主要完成分组数据包的路由转发、移动性管理、会话管理、逻辑链路管理、鉴权和加密、话单产生和输出等功能。 　　SGSN即GPRS服务支持节点，它通过Gb接口提供与无线分组控制器PCU的连接，进行移动数据的管理，如用户身份识别，加密，压缩等功能；通过Gr接口与HLR相连，进行用户数据库的访问及接入控制；它还通过Gn接口与GGSN相连，提供IP数据包到无线单元之间的传输通路和协议变换等功能；SGSN还可以提供与MSC的Gs接口连接以及与SMSC之间的Gd接口连接，用以支持数据业务和电路业务的协同工作和短信收发等功能。 　　SGSN与GGSN 配合，共同承担TD-SCDMA(WCDMA)的PS功能。当作为GPRS网络的一个基本的组成网元时，通过Gb接口和BSS相连。其主要的作用就是为本SGSN服务区域的MS进行移动性管理，并转发输入/输出的IP分组，其地位类似于GSM电路网中的VMSC。此外，SGSN中还集成了类似于GSM网络中VLR 的功能，当用户处于GPRS Attach（GPRS附着）状态时，SGSN 中存储了同分组相关的用户信息和位置信息。当SGSN作为TD-SCDMA(WCDMA)核心网的PS域功能节点，它通过Iu_PS接口与UTRAN相连，主要提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能。GGSN9811主要提供PS与外部PDN（Packet Data Network，分组数据网）的接口，承担网关或路由器的功能。SGSN和GGSN合称为GSN（GPRS Support Node）。
GGSN目录
简介
主要功能
开源项目
编辑本段简介
　　GGSN (Gateway GPRS Support Node) 网关GPRS支持节点 　　GGSN（Gateway GSN，网关GSN）主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文献中，把GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP／IP或X.25网络。 　　GPRS网络与外网的分界线,对内负责Gn网络的传输,对外是一台因特网路由器。其中的BGGSN(Border GGSN)负责连接不同运营商之间的Gn网络,实现网间漫游。GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网与其它GGSN和SGSN相连
编辑本段主要功能
　　1)网络接入控制功能 　　 GGSN具有网络控制的信息屏蔽功能,可以选择哪些分组能够进入GPRS网络,以便保证GPRS网络的安全; 　　GGSN具有计费信息收集功能,能够收集每个MS实用外部数据网和GPRS网络资源相关的计费信息G_CDR。 　　2)维护路由表,实现路由选择和分组的转发功能 　　GGSN具有存储转发功能,从上一节点接收到的分组数据(PDP PDU)转发给路由中下一个节点的功能。 　　GGSN同时具有对PDP PDU排序的功能。GGSN应保证GGSN与MS之间传送的PDP PDU的最大尺寸为1500字节,对从外部数据网收到的大于上述要求的PDP PDU,GGSN应根据PDP的类型和具体实施对其进行分段、丢弃或拒绝。 　　GGSN具有PDP上下文激活、PDP上下文修改、PDP上下文去激活的功能; 　　GGSN具有地址翻译和映射功能,包括查找DNS,实现域名解析功能; 　　GGSN具有封装和隧道传输功能,可以将来自外部数据网的PDP PDU用GTP字头和TCP/IP或UDP/IP字头进行分装的功能,并以这些字头中的恶相关地址信息作为标识,在GPRS骨干网中,利用一条点对点的双向隧道来传输封装数据。对于发向外部数据网的PDP PDU,GGSN将去除其封装字头后再转发给外部数据网。 　　3)用户数据管理,实现对分组数据的过滤 　　GGSN能够存储、修改及删除用户数据,实现对用户分组数据的过滤。 　　4)移动性管理功能 　　GGSN能够配合SGSN实现移动性管理的功能,主要是MS在不同的SGSN登录时的位置管理功能。 　　5)其他功能 　　GGSN具有为MS动态分配IP地址的功能,或则可以通过接入DHCP(动态主机配置协议)服务器来实现动态分配IP的地址的功能; 　　GGSN具有接入RADIUS(远端授权拨入用户服务)服务器等实现用户认证功能。
编辑本段开源项目
　　OpenBSC 是一个开源的基站控制器（Base Station Controller），部分实现了 A-bis 协议，以及 GSM 技术规范 08.5x 和 12.21，该项目的目的是： 　　1. 提供一个基础，实验和安全研究的GSM网络 　　2.文件，宣传，并指出任何安全相关的问题，我们认为作为其中的一部分 　　3.在一个较低的层次上了解更多关于 GSM 网络的技术 　　OpenBSC 目前已经支持 GPRS (包含 SGSN + GGSN) 但还没有进行测试。

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无线宽带的先驱―GPRS技术全接触

望月

　　 随着通信技术的不断成熟以及用户对通信质量的要求越来越高，现有的GSM网络将不可避免地向W-CDMA（宽带码分多址）演变，这种演进的过程据估计大约需要2-3年，主要的无线网络设备供应商最早也要到2002年之后才能提供可供商用的W-CDMA系统。但这并不意味着移动运营商们只能等待，通过采用GPRS（通用分组无线业务）技术，可使现有GSM网络轻易地实现与高速数据分组的简便接入，从而使运营商能够对移动市场需求作出快速反应并获得竞争优势。GPRS将是通向3G的一个重要里程碑那么到底什么是GPRS呢？它有什么优点？它的发展前景又将是怎样的呢？为此，笔者的下述浅见，将对这些内容进行详细地介绍。
　　1、GPRS是什么？
　　GPRS的英文全称为General Packet Radio Service，中文含义为通用分组无线服务，它是利用“包交换”（Packet-Switched）的概念所发展出的一套无线传输方式。所谓的包交换就是将Date封装成许多独立的封包，再将这些封包一个一个传送出去，形式上有点类似寄包裹，采用包交换的好处是只有在有资料需要传送时才会占用频宽，而且可以以传输的资料量计价，这对用户来说是比较合理的计费方式，因为象Internet这类的数据传输大多数的时间频宽是间置的。此外，在GSM phase 2+的标准里，GPRS可以提供四种不同的编码方式，这些编码方式也分别提供不同的错误保护（Error Protection）能力。利用四种不同的编码方式每个时槽可提供的传输速率为CS-1（9.05K）、CS-2（13.4K）、CS-3（15.6K）及CS-4（21.4K），其中CS-1的保护最为严密，CS-4则是完全未加以任何保护。每个用户最多可同时使用八个时槽，所以GPRS号称最高传输速率为171.2K。
　　其实在GSM Phase 2+的标准中不只定义了GPRS，它还定义了HSCSD（High-Speed Circuit - Switched Data Service，高速电路交换数据服务），而HSCSD最高的传输速率也可达57.6K（已经比56K快一点了），为什么就没有业者考虑使用HSCSD呢！因为HSCSD是使用“电路交换”的技术，所以用户在使用时就像打电话一样，不管你是否有开口说话，系统都会在上下行的频段中保留一个时槽给用户，所以费率是以使用时槽的数目与使用时间的长短来计算的，对用户来说实在不划算，再者它的传输速率远比不上GPRS，所以许多电信业者大多跳过HSCSD直接进入GPRS。不过不管电信业者决定使用HSCSD服务或是GPRS服务，用户本身所持的手机都必须能够支援多个时槽同时收发的功能及GPRS标准，目前我们所使用的手机大多无法享受到GPRS的高速，所以若想要在手机上享受速上网的乐趣，就得添购新型的手机，当然这也要你所使用的电话业务提供商已经架设完成GPRS的系统且开始提供服务才行。
　　GPRS是一种新的GSM数据业务，它在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。如果把空中接口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据，那么数据速率最高可达164kb／8。GSM空中接口的信道资源既可以被话音占用，也可以被GPRS数据业务占用。当然在信道充足的条件下，可以把一些信道定义为GPRS专用信道。
　　2、GPRS有什么优势相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术。由于使用了“分组”的技术，用户上网可以免受断线的痛苦(情形大概就跟使用了下载软件NetAnts差不多)。此外，使用GPRS上网的方法与WAP并不同，用WAP上网就如在家中上网，先“拨号连接”，而上网后便不能同时使用该电话线，但GPRS就较为优越，下载资料和通话是可以同时进行的。从技术上来说，声音的传送(即通话)继续使用GSM，而数据的传送便可使用GPRS，这样的话，就把移动电话的应用提升到一个更高的层次。而且发展GPRS技术也十分“经济”，因为只须沿用现有的GSM网络来发展即可。GPRS的用途十分广泛，包括通过手机发送及接收电子邮件，在互联网上浏览等。
　　现在手机上网的口号就是“alwaysonline”、“IPinhand”，使用了GPRS后，数据实现分组发送和接受，这同时意味着用户总是在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。对于继续处在难产状态的中国移动／联通WAP资费政策，如果将CSD(电路交换数据，即通常说的拨号数据，欧亚WAP业务所采用的承载方式)承载改为在GPRS上实现，则意味着由数十人共同来承担原来一人的成本。
　　而GPRS的最大优势在于：它的数据传输速度不是WAP所能比拟的。目前的GSM移动通信网的传输速度为每秒9.6K字节，GPRS手机在今年年初推出时已达到56Kbps的传输速度，到现在更是达到了115Kbps(此速度是常用56Kmodem理想速率的两倍)。除了速度上的优势，GPRS还有"永远在线"的特点，即用户随时与网络保持联系。举个例子，用户访问互联网时，点击一个超级链接，手机就在无线信道上发送和接受数据，主页下载到本地后，没有数据传送，手机就进入一种"准休眠"状态，手机释放所用的无线频道给其他用户使用，这时网络与用户之间还保持一种逻辑上的连接，当用户再次点击，手机立即向网络请求无线频道用来传送数据，而不像普通拨号上网那样断线后还得重新拨号才能上网冲浪。
　　3、GPRS网络是怎样构成的GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的。在现有的GSM网络中需要增加一些节点，如GGSN（Gateway GPRS Supporting Node，GPRS网关支持节点）和SGSN（Serving GSN，GPRS服务支持节点）。GSN是GPRS网络中最重要的网络节点。GSN具有移动路由管理功能，它可以连接各种类型的数据网络，并可以连到GPRS寄存器。GSN可以完成移动终端和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。GSN可以是一种类似于路由器的独立又备，也可以与GSM中的MSC集成在一起。GSN有两种类型：一种为SGSN（Serving GSN，服务GSN），另一种为GGSN（Gateway GSN，网关GSN），SGSN的主要作用是记录移动终端的当前位置信息，并且在移动终端和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文献中，把GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP／IP或X.25网络。
　　4、GPRS有几种协议模型Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信协议有5层，自下而上依次为物理层、MAC（Media Access Control）层、LLC（Logical Link Control）层、SNDC（Subnetwork Dependant Convergence）层和网络层。
　　Um接口的物理层为射频接口部分，而物理链路层则负责提供空中接口的各种逻辑信道。GSM空中接口的载频带宽为200kHz，一个载频分为8个物理信道。
　　如果8个物理信道都分配为传送GPRS数据，则原始数据速率可达200kb／s。考虑前向纠错码的开销，则最终的数据速率可达164kb/s左右。
　　MAC为媒质访问控制层。MAC的主要作用是定义和分配空中接口的GPRS逻辑信道，使得这些信道能被不同的移动终端共享。GPRS的逻辑信道共有3类，分别是公共控制信道、分组业务信道和GPRS广播信道。公共控制信道用来传送数据通信的控制信令，具体又分为寻呼和应答等信道。分组业务信道用来传送分组数据。广播信道则是用来给移动终端发送网络信息。
　　LLC层为逻辑链路控制层。它是一种基于高速数据链路规程HDLC的无线链路协议。LLC层负责在高层SNDC层的SNDC数据单元上形成LLC地址、帧字段，从而生成完整的LLC帧。另外，LLC可以实现一点对多点的寻址和数据帧的重发控制。
　　BSS中的LLR层是逻辑链路传递层。这一层负责转送MS和SGSN之间的LLC帧。LLR层对于SNDC数据单元来说是透明的，即不负责处理SNDC数据。
　　SNDC被称为子网依赖结合层。它的主要作用是完成传送数据的分组、打包，确定TCP／IP地址和加密方式。在SNDC层，移动终端和SGSN之间传送的数据被分割为一个或多个SNDC数据包单元。SNDC数据包单元生成后被放置到LLC帧内。
　　网络层的协议目前主要是Phase l阶段提供的TCP／IP和L25协议。TCP／IP和X.25协议对于传统的GSM网络设备（如BSS和NSS等设备）是透明的。
　　5、GPRS的工作原理是什么GPRS工作时，是通过路由管理来进行寻址和建立数据连接的，而GPRS的路由管理表现在以下3个方面：移动终端发送数据的路由建立；移动终端接收数据的路由建立；以及移动终端处于漫游时数据路由的建立。对于第一种情况，当移动终端产生了一个PDU（分组数据单元），这个PDU经过SNDC层处理，称为SNDC数据单元。然后经过LLC层处理为LLC郑通过空中接口送到GSM网络中移动终端所处的SGSN。SGSN把数据送到GGSN。GGSN把收到的消息进行解装处理，转换为可在公用数据网中传送的格式（如PSPDN的PDU），最终送给公用数据网的用户。为了提高传输效率，并保证数据传输的安全，可以对空中接口上的数据做压缩和加密处理。在第二种情况中，一个公用数据网用户传送数据到移动终端时，首先通过数据网的标准协议建立数据网和GGSN之间的路由。数据网用户发出的数据单元（如PSPDN中的PDU），通过建立好的路由把数据单元PDU送给GGSN。而GGSN再把PDU送给移动终端所在的SGSN上GSN把PDU封装成SNDC数据单元，再经过LLC层处理为LLC帧单元，最终通过空中接口送给移动终端。第三种情况是一个数据网用户传送数据给一个正在漫游的移动用户。这种情况下的数据传送必须要经过归属地的GGSN，然后送到移动用户A。
　　6、GPRS有哪些方面的应用GPRS的全称是"通用分组无线业务"，是在现有GSM网络上开通的一种新型的分组数据传输业务，在有GPRS承载业务支持的标准化网络协议的基础上，GPRS可以提供一系列交互式业务：
　　点对点面向连接的数据业务-该业务是为两个用户或者多个用户之间发送多分组的业务，该业务要求有建立连接、数据传送以及连接释放等工作程序。
　　单点对多点业务-该业务可以根据某个业务请求者的要求，把单一信息传送给多个用户。该业务又可以分为点对多点多信道广播业务、点对多点群呼业务和IP多点传播业务。
　　点对点无连接型网络业务-该业务中的各个数据分组彼此互相独立，用户之间的信息传输不需要端到端的呼叫建立程序，分组的传送没有逻辑连接，分组的交付没有确认保护，是由IP协议支持的业务。
　　GPRS除了提供点对点、点对多点的数据业务外，还能支持用户终端业务、补充业务、GSM短消息业务和各种GPRS电信业务。
　　7、GPRS会不会取代WAP?WAP是无线Internet的标准，由多家大厂商合作开发，它定义了一个分层的、可扩展的体系结构，为无线Internet提供了全面的解决方案。WAP协议开发的原则之一是要独立于空中接口，所谓独立于空中接口是指WAP应用能够运行于各种无线承载网络之上，如TDMA、CDMA、GSM、GPRS、SMS等等。
　　GPRS对应于GSM中的9.6kbps的数据业务，与之不同的是GPRS是通过分组交换来实现高速率的数据传输，换句话说，GPRS是对GSM数据业务的改进,是在GSM中实现高速数据传输的手段。
　　可见，WAP是高层应用，而GPRS是底层传输。可以引用著名的邮递信件的例子来说明WAP与GPRS的关系：如果说WAP是平信或贺卡或明信片，那么GPRS和GSM的CSD（9.6kbps电路交换的数据业务）就是运送信件的交通工具，只不过后者是汽车，前者则是飞机罢了。
　　我们相信，GPRS技术作为一种迎合GSM移动通信市场和全球因特网迅猛发展和日益融合而兴起的技术，将引导人们进入高速信息时代。