1 引 言
3G的进程日益加快,然而3G的全面展开是一个漫长
的过程,为了保护2G 网络的庞大投资和利用2G 广泛的
覆盖率,各国普遍采用了从2 G 平稳过渡到3G 的方式。
GPRS 被称为215G,是从第二代移动通信到第三代移动通
信的一个重要的阶段,使移动网络能够支持数据传输。本
文通过对GPRS 主要网络实体功能、主要实体间接口和几
种主要的组网方式的介绍,使读者对无线数据的传输有初
步的了解。
GPRS(通用分组无线业务) 是在现有的GSM 网络上
开通的一种数据业务,相对原来GSM 拨号方式的电路交
换传送方式,具有“永远在线”、“按流量计费”、“快捷登陆”
和“适用于中小数据量传输”的优点。由于其特有的优势,
GPRS 发展很快,尤其能很好地满足社会发展对无线数据
传输的需要。
GPRS 系统是在GSM 系统的基础上,增加了分组控
制单元( PCU) 、服务GPRS 支持节点( SGSN) 、网关GPRS
支持节点( GGSN) 等网元设备。
(1) SGSN
SGSN(Serving GPRS Support Node ,网络GPRS 支持
节点) 是为了提供GPRS 业务而在GSM 网络中引进的一
个新的网元设备。其主要作用是为本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。
(2) GGSN http://www.jsdzsw.com/
GGSN( Gateway GPRS Support Node ,网关GPRS 支
持节点) 也是为了在GSM 网络中提供GPRS 业务功能而
引入的一个新的网元功能实体,提供数据包在GPRS 网和
外部数据网之间的网关接口功能。用户选择哪一个
GGSN 作为网关,是在PDP Context s 激活过程中根据用
户的签约信息以及用户请求的接入点名确定的。
(3) PCU
PCU( Packet Cont rol Unit ,分组控制单元) 是分组数
据处理单元,提供无线数据的处理功能。主要完成BSS 侧
的分组业务处理和分组无线信道资源的管理。
2 几种GPRS 核心网组网方式
(1) 方式一
GPRS 骨干网同外部数据网合一,即利用运营商的IP
骨干网络同时提供GPRS 骨干网和外部数据网。GPRS
骨干网在本地通过路由器、防火墙与外部数据网隔离。
GPRS 骨干网和外部数据网在逻辑上是两个网络(比如通
过不同的地址空间来实现两个网络的划分) ,但在物理上
是一个网络。
从中国目前的运营商情况来看,由于每个运营商都有
自己的IP 骨干网,因此不可能再单独为GPRS 建设一个
骨干网,最后的组网形式可能是GPRS 骨干网和外部数据
网实际合二为一,因此方式一可能是使用较多的组网方
式。方式一的组网图如图1 所示。
对方式一的组网说明如下:
① GGSN ,SGSN 通过LAN1 提供Gn/ Gp 接口与IP
骨干网连接,GGSN 通过Gi 接口与LAN2 连接,LAN1 与
LAN2 在逻辑上是两个不同的网络,LAN1 可以看成是
GPRS 骨干网的本地网络,LAN2 是外部数据网的本地
网络。 http://www.jsdzsw.com/
②防火墙1 主要过滤外部数据网中的主机对SGSN
和GGSN 的Gn/ Gp 接口和计费网关( CG) 的非法访问。
防火墙2 用于保护本地的外部数据网络不受非法攻击。
防火墙可以在路由器中进行设置,也可以使用独立的防火
墙来保障网络的安全性。
③LAN2 中可以有WWW,WAP ,DNS 等服务器,如
果要对用户进行非透明接入,还需要有RADIUS 服务器,
如果用户的LAN2 中还有接入服务器( NAS) , 那么,
GGSN 可以与NAS 共用相同的RADIUS 服务器,而无需
新增RADIUS 服务器。
④在LAN1 中需要设置计费网关,用来收集GSN 的
话单。同时,域名服务器DNS(1) 在GPRS 骨干网中提供
对GSN 域名的解析。
⑤从重用设备的角度考虑:可以使用一台路由器来
完成路由器1 和路由器2 的功能(即将路由器1 和路由器
2 合并成同一台路由器) ,在这种情况下可以将DNS(1) 服
务器省略,由DNS(2) 服务器提供对GSN 域名的解析;
⑥从可靠性的角度考虑,DNS 服务器和RADIUS 服
务器都可以配备备份的服务器。
⑦实际应用中,运营商的IP 骨干网络可以是Chi2
naNet ,CMNet 等。
(2) 方式二 http://www.jsdzsw.com/
由于某些合一的GSN 在不影响SGSN 性能指标的前
提下,提供了额外的GGSN 功能,所以对于用户数较少的
城市推荐使用此组网方式。
(3) 方式三
在讨论组网方式三之前,先看一下GGSN 和SGSN 接
收和发送的数据包格式。GGSN 从IP 数据网中接收到
IP/ X. 25 数据包,之前MS 已经在SGSN , GGSN 及MS 中
形成PDP Context 报文,所以GGSN 保存MS 的位置区、
IP 地址、相应SGSN/ GGSN 地址等信息, GGSN 知道了
SGSN 所在的区域,将数据包GTP 封装后传送到SGSN。
所谓GTP 封装是一种GPRS 隧道协议,即在数据包头部
添加GTP 包头,包头格式为IMSI (区分某个移动用户) +
NSAPI(区分同一用户不同的PDP 进程) 。SGSN 收到后
拆除包头并做分析后将数据包适当处理后传给移动用户。
在某些城市(城市1) ,如果用户数目较少,那么可以
在当地设置一个SGSN ,通过GPRS 骨干网,使用另一城
市(城市2) 的GGSN 上外部数据网,图3 中城市2 省略了SGSN 到移动部分,我们关注外
部数据网的数据经由城市2 的GPRS 骨干网和IP 骨干网
传到城市1 的GPRS 骨干网的过程。外部数据网通过Gi
接口接入城市2 的GPRS 骨干网,通过路由器接入运营商
的IP 骨干网络,城市1 的GPRS 骨干网也接在IP 骨干网
上。这样城市2 外部数据网中的数据被GGSN 加以GTP
封装后,在城市2 的GPRS 骨干网中传输,进入运营商的
IP 骨干网络,进入城市1 的GPRS 骨干网络,SGSN 将拆
除GTP 包头处理后,数据才到达用户。该组网方式的优点是,省略了GGSN ,节省了组网费
用,同时简化了网络。缺点是到城市1 , GPRS 用户的IP
包会在运营商IP 骨干网上传输2 次( 到城市2 绕了一
下) ,一方面浪费了GPRS 骨干网网络带宽;另一方面,更
主要的是城市1 的网络响应延迟增大了。
由于功能合一的GSN 在不影响SGSN 性能指标的前
提下,提供了额外的GGSN 功能,所以对于用户数较少的
城市不推荐使用此组网方式,而是使用组网方式二。
(4) 方式四
组建一个独立的GPRS 骨干网, GPRS 骨干网中可以
集中提供CG 或DNS ,供网络上的某些GSN 使用,几个
(城市) 的GPRS 骨干网中的数据可以在此独立网络中传
输,各城市单独接外部数据网, 外部数据网中可以有
WWW服务器、WAP 服务器、DNS 服务器、RADIUS 服务
器,等等,外部数据网可以是Internet ,也可以是Int ranet 。
独立GPRS 骨干网络可以看作是一个大交换机,外接各个
城市的GPRS 网络,各城市GPRS 的数据可以通过独立
GPRS 骨干网交换到连接在此网络上的其他城市GPRS
网络。在这种方式下,也允许某个地市只提供SGSN 的情
况,即类似组网方式二, 在这里一并画出。组网方式如
图4所示。 http://www.jsdzsw.com/
由于独立的GPRS 骨干网不直接与外部IP 数据网络
相连,因此不需要设置防火墙,安全性可以保证,各个连独
立GPRS 骨干网的城市,相互之间GPRS 数据的传输不经
过外部数据网,因此数据是高度安全的。此种组网方式只
适用于某些特殊的情况, 在实际的组网中, 由于GPRS
运营商往往有自己的IP骨干网,因此往往不可能单独为了GPRS 重建一个IP 网络(用作GPRS 骨干网) ,因此一般很
少采用此组网方式。3 结 语
以上对GPRS 几种常见组网方式做了系统地介绍。
GPRS 从最初出现到现在已经有一段的时间,其应用范围
在不断地扩大,其基本原理使一般读者对于3G 的理解具
有比较大的启发意义。随着3G 进程的加速, GPRS 在无
线数据传输方面的应用不仅不会减少,相反会以某种合适
的方式渗入到3G中,得到更为广泛的应用。
