GPRS传输平台

3.1.1传输平台由一个分层协议结构组成

如图1所示,其用于用户信息传输以及与此相关的信息传输中的过程控制(例如:流量控制、检错、纠错和错误恢复等)。传输平台通过底层无线接口和网络子系统(NSS)平台连接,这种独立性是通过保留Gb接口来实现的。


图1 GPRS传输协议平台

1. GPRS隧道协议(GTP)

GPRS骨干网中GSN间的用户数据和信令利用GTP进行隧道传输。所有的点对点PDP协议数元(PDU)将由GTP协议进行封装。GTP是GPRS骨干网中GSN节点之间的互联协议,它是为Gn接口和 Gp接口定义的协议。在GSM09.60中对GTP作了规范。

2. TCP

在GPRS骨干网中需要一个可靠的数据链路(如X.25)进行GTP PDU的传输时,所用的传输协议是TCP协仪。如果不要求一个可靠的数据链路(如IP),就使用UDP协议来承载GTP PDU。TCP提供流量控制功能和防止GTP PDU丢失或破坏的功能。UDP提供防护GTP PDU受到破坏的功能。

3. IP

这是GPRS骨干网络协议,用以用户数据和控制信令的选路。GPRS骨干网最初是建立在IPv4协议基础上的,随着IPv6的广泛使用,GPRS会最终采用IPv6协议。

4. 子网相关融合协议(SNDCP)

这个传输功能将网络级特性映射到底层网络特性中去。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,移动台和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。SNDCP在GSM04.65中有说明。

5. 逻辑链路控制(LLC)

LLC是一种基于高速数据链路规程HDLC的无线链路协议,能够提供高可靠的加密逻辑链路。LLC层负责从高层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。LLC独立于底层无线接口协议,这是为了在引入其他可选择的GPRS无线解决方案时,对网络子系统NSS的改动程度最小。GSM04.64对LLC进行了规范。

6. 中继转发(Relay)

在BSS中,这项功能中继转发Um和Gb接口间的LLC PDU,在SGSNN中,这项功能是转发Gb和Gn接口间的PDP PDU。

7. GPRS基站系统协议(BSSGP)

这个层用来传输在BSS和SGSN之间与选路服务质量有关的信息。BSSGP没有纠错功能。GSM08.18对BSSGP进行了规范。

8. 网络服务(NS)

这个层传输BSSGP PDU。NS以BSS和SGSN之间的帧中继连接为基础,而且有多跳功能,并能横贯有帧中继交换节点的网络。GSM08.16 对NS进行了规范。

9. 无线链路控制(RLC)/介质访问控制(MAC)

这个层具备两个功能:一是无线链路控制功能,它能提供一条独立于无线解决方案的可靠链路。二是介质访问控制功能,它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台共享。MAC除了控制着信令传输所用无线信道外,还将LLC帧映射到GSM物理信道中去。GSM04.60对RLC/MAC进行了规范。

10. GSM RF

Um接口的物理层为射频接口部分,而逻辑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200kbit/s。考虑前向纠错码的开销,最终的数据速率可达164kbit/s左右。

3.1.2分组数据的路由传输方式

在MS和SGSN之间,由SNDCP/LLC协议来路由转发分组数据单元PDU,通过TLLI/NSAPI标识来唯一识别特定用户的PDU。在SGSN和GGSN之间,利用GTP头中的TID和IP头中的GSN地址来唯一标识特定用户的PDU传输隧道。GPRS中的分组数据传输主要分为MS-PDN、MS-MS两种类型。图2描述了分组数据的路由传输方式。


图2 GPRS分组数据路由传输方式


(1)MS-PDN分组路由传输

当MS在归属网络中时,分组数据路由方式,如图4.1.2中“1”所示。由MS发出的PDU通过SNDCP/LLC协议传输到SGSN,SGSN通过GPRS内部骨干网,采用GTP协议,将PDU以隧道方式路由传输到GGSN,由GGSN互联PDN网,将PDU最终转发给TE。

当MS在拜访网络中时,根据PDP地址由归属网络分配,还是由拜访网络分配,分为两种方式。当由拜访网络分配时,其路由过程类似于MS在归属网络中的情况。当PDP地址由归属网络分配时,其路由过程如图4.1.2中“2”所示。MS发出的PDU需通过BG网关转发回归属网络的GGSN,由归属网络的GGSN接入外部PDN。这两种方式各有优缺点,前者效率较高,可避免PDU跨GPRS骨干网络传输,大大减少GPRS骨干网互联的带宽需求,但要求不同网络运营者和PDU业务提供者达成相关漫游协议,增加了网络建设的复杂性。后者实现简单,当漫游用户较少时,不失为一种快捷方便的实现方式。

(2)MS-MS分组路由传输

MS-MS分组路由传输根据两个MS是否属于同一GPRS内部骨干网分为两种情况。当两个MS属于同一GGSN时,其路由传输方式如图4.1.2中“3”所示。MS1发出的PDU送达GGSN后,GGSN发现目的地址在GGSN内,又将该PDU封装后发给MS2所在的SGSN,从而到达MS2。当两个MS属于两个不同的GPRS骨干网时,根据GGSN之间是否存在路由,又分为两种路由传输方式。当GGSN之间存在路由时,如图4.1.2中“4”所示,MS1发出PDU到达GGSN,GGSN发现与目的地址对应的GGSN之间有GPRS可达路由,则将PDU经PLMN间骨干网送往目的GGSN,进而转发给MS2。如没有GPRS可达路由,则如图中“5”所示,将PDU经由外部PDN发往目的GGSN。

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