GPRS支持節點

GPR(S通用分組無線業務)是一種高速分組數據交換技術,使現有的移動通信系統提供的數據業務首次從9.6Kbps飛躍到了115KbPS以上,極大地提高了移動用户的移動通信能力,而且提高了無線信道和核心網絡的使用效率。通過GPRS移動用户可以直接連接到Internet上,而無需撥號連上一個特定的ISP,而且用户僅僅只須為他們實際使用的通信數據總量付費,一旦一個GPRS移動終端註冊上了網絡,它將時刻準備接收和發送數據隨時在線。同時GPRS系統可以簡單地覆加於現有GSM網絡之上,使得GSM系統可以在第三代移動通信系統得到實際應用之前實現並提供電路交換和分組交換兩種承載業務,延續了GSM系統的生命,保護了運營商的投資。

隨着移動通信新技術的發展，移動通信網絡的容量越來越大，系統越來越複雜。不斷提高網絡對這些業務承載與處理能力主要考驗的是網絡中的服務GPRS支持節點（Serving GPRS Support Nodes，SGSN）和GPRS網關支持節點（GPRS Gateway Support Nodes，GGSN）設備的性能，這些都是網絡中的分組交換域（Packet Switch Area）的核心設備。SGSN和GGSN是核心網PS域的兩個重要的節點。

通過對基站子系統(BSs)進行軟件升級,一種被稱為分組控制單元(PCU)的新型GPRS實體將被用來處理數據業務量,並將數據業務量從GSM話音業務量中分離出來。PCU增加了分組功能,可控制無線鏈路,並允許多用户接入同一無線資源。然後,GPRS數據分組被GPRS骨幹系統(GB)S傳送出去。這一過程將涉及兩個GPRS網元,分別稱為GPRS業務支持節點(SGSN)和GPRS網關支持節點(GGSN)。通過對基站子系統(BSs)進行軟件升級,一種被稱為分組控制單元(PCU)的新型GPRS實體將被用來處理數據業務量,並將數據業務量從GSM話音業務量中分離出來。PCU增加了分組功能,可控制無線鏈路,並允許多用户接入同一無線資源。然後,GPRS數據分組被GPRS骨幹系統(GB)S傳送出去。這一過程將涉及兩個GPRS網元,分別稱為GPRS業務支持節點(SGSN)和GPRS網關支持節點(GGSN)。

1、接入控制功能

1)鑑權;

2)許可控制;

3)計費信息收集。

2、路由選擇和轉發功能。

1)存儲轉發功能。SGSN可以存儲從上一個節點接收到的分組數據,並轉發到下一個節點;

2)地址翻譯和映射功能;

3)會話管理。SGSN支持PDP狀態模型,可處理PDP上下激活、修改和去活;

4)隧道傳輸。SGSN具有在GPRS骨幹網中利用一條點到點雙向隧道來傳輸封裝數據的功能;

5)加密。SGSN對SGSN與MS之間傳輸的用户數據和信令有加密功能。

3、移動性管理功能:

1)附着(Attaeh)和分離(Detach)功能;

2)位置更新;

3)週期性路由區更新定時器管理功能;

4)安全保密功能;

5)尋呼功能。

4、用户數據管理功能。SGSN中可以存儲、修改和刪除當前活動在SGSN區域內的移動用户的有關數據,主要是MM上下文和PDP上下文。

5、邏輯鏈路管理功能。SGSN可以建立、維護和釋放SGSN與MS之間的邏輯鏈路。

6、路徑管理功能。SGSN具有對BSS與SGSN之間的分組數據通信路徑的管理功能,可以動態地根據數據業務量或靜態地根據預側的小區內最大負荷建立和釋放這些路徑。

GPRS業務支持節點SGSN連接基站系統的CPU(稱為Gb接口),並經過一系列協議層,連接外部的GGSN(稱為Gn接口)。

NS協議:網絡服務協議,包括網絡層和鏈路層功能,在BSS與SGSN之間傳送BSSGPPDUS。

BSSGP協議:基站子系統GPRS支持協議,負責BSS與SGSN之間相關的路由信息的轉換,提供流量控制、鏈路管理等功能。

LCC協議:邏輯鏈路控制協議,為MS和SGSN之間提供無差錯的邏輯鏈路,提供成幀、加密、流量控制、順序控制、錯誤的檢測和恢復等功能。

SNDCP協議:子網相關匯聚協議,為多種上層網絡協議(1P、X.25、ATM)提供服務,提供數據的壓縮/解壓、高層分組頭的壓縮/解壓、分組數據的分割/重組等功能。

GTP協議:GPRS隧道協議,負責對GPRS骨幹網上GSN節點之間傳送信令和數據進行封裝。

GMM實體:移動性管理,負責管理MS的位置變化,管理用户的數據。

SM實體:會話管理,負責用户PDP上下文的處理,激活、修改和去活。

GGSN（Gateway GPRS Support Node，網關支持節點）主要是起網關的作用，它可以和多種不同的數據網絡連接，如ISDN、PSPDN和LAN等。GGSN對內負責Gn網絡的傳輸,對外是一台因特網路由器。其中的BGGSN(Border GGSN)負責連接不同運營商之間的Gn網絡,實現網間漫遊。GGSN通過基於IP協議的GPRS骨幹網與其它GGSN和SGSN相連。

（1）網絡接入和控制功能：GGSN具有網絡控制的信息屏蔽功能，可以選擇哪些分組能夠進入GPRS網絡，以便保證GPRS網絡的安全；GGSN具有計費信息收集功能,能夠收集每個MS實用外部數據網和GPRS網絡資源相關的計費信息。

（2）路由表維護，實現分組路由選擇和分組轉發功能：GGSN具有存儲轉發功能，從上一節點接收到的分組數據(PDP PDU)轉發給路由中下一個節點的功能。

（3）用户數據的管理,實現對分組數據的過濾：GGSN能夠有效的管理用户數據,實現對用户分組數據的過濾和監控。

（4）移動性管理：移動性管理主要是由SGSN（Service GPRS Support Node）來完成，但也需要GGSN的配合。一個用户創建了一個PDP上下文，在使用過程中移動到另一個接入小區或者漫遊到另一個移動服務供應商覆蓋範圍類，為了保證用户的流暢使用，SGSN需要保留GGSN側用户的PDP上下文信息同時從HLR更新用户在新的位置下的信息，併發送更新消息給GGSN，這樣用户的移動能迅速反應到GGSN中。

（5）在外界需求發生巨大變化的同時，對GGSN的性能以及穩定性提出了更嚴格的要求，特別是對運行在物理設備上的軟件的測試，由於GGSN是一個協議比較集中的設備，因此針對GGSN的協議一致性測試至關重要，各個移動通信設備供應商都針對GGSN開發了基於TTCN-3的測試軟件。

GGSN是被測系統，主要的通信協議是GTP（GPRS Tunnelling Protocol，即GPRS隧道協議），圍繞GGSN協議棧介紹相關技術概念。

用户數據報協議（UDP）傳遞GSN與GSN之間的信令消息。GPRS隧道協議（GTP）在GPRS骨幹網絡內，支持SGSN與GGSN之間或SGSN與SGSN之間的用户數據和信令消息以隧道方式傳輸。