传输平台由一个分层协议结构组成,如图3-1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3-1 传输平台
其中:
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协议数据单元(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。
信令平台描述了信令传输的层次结构,由一些用于控制和支持传输平台功能的协议组成。信令平台按其应用可以分为7个种类。
1. MS-SGSN
如图3-2所示。图中的GMM/SM是指GPRS移动性管理和会话管理,支持移动性管理,如GPRS服务连接、GPRS服务断开。安全、路由区更新、定位更新、PDP环境激活、PDP环境去活等。
图3-2 信令平台 MS-SGSN
2. SGSN-HLR
如图3-3所示。图中,MAP表示移动应用部分(MAP, Mobile Application Part),这个协议支持与HLR的信令交换。
图3-3 信令平台 SGSN-HLR
3. SGSN-MSC/VLR
如图3-4所示。图中BSSAP+表示基站系统应用部分(BSSAP, Base Station System Application+),它是BSSAP过程的一个子集,支持SGSN与MSC/VLR之间的信令传送。
图3-4 信令平台 SGSN-MSC/VLR
4. SGSN-EIR
如图3-5所示的信令平台表示移动应用部分支持SGSN与EIR间的信令传送。
图3-5 信令平台 SGSN-EIR
5. SGSN-SMS-GMSC或SMS-IWMSC
如图3-6所示的信令平台表示移动应用部分支持SGSN与SMS-GMSC或SMS-IWMSC之间的信令传送。
图3-6 信令平台 SGSN-SMS-GMSC或SMS-IWMSC
6. GSN-GSN
如图3-7所示。图中GTP表示GPRS隧道协议,在GPRS骨干网中,利用GTP隧道传输SGSN与GGSN之间或两个SGSN之间的用户数据和信令信息。用户数据报协议(UDP)用来传输两个GPRS支持节点之间的信令信息。
图3-7 信令平台 SGSN-GSN
7. GGSN-HLR
当任选信令路径时,允许一个GGSN与一个HLR交换信令信息。通常有两种可供选择的信令路径实现方法:
如果在GGSN上安装有SS7接口,则在GGSN和HLR之间就可以使用MAP协议。如图3-8所示表示了移动应用协议支持HLR的信令交换。
图3-8 信令平台使用MAP的GGSN-HLR
如果在GGSN上没有安装SS7接口,与GGSN在同一PLMN中的任一具备SS7接口的GSN都能用作一个GTP到MAP协议的转换器,以便在GPRS骨干网中,在GGSN和有协议转换功能的GSN之间通过隧道传输信令信息。图中的互联(Interworking)功能提供GTP和MAP间的互联,以进行GGSN-HLR间的信令传输。
图3-9 信令平台 应用GTP的SGSN-HLR和MAP
在GPRS网络中执行的逻辑功能中,主要有网络访问控制功能、分组选路和传输功能、移动性管理功能、逻辑链路管理功能、无线资源管理功能和网络管理功能7个功能组,每一个功能组都包含许多相对独立的功能。