PCU是英文PacketControlUnit的缩写中文意思为分组控制单元.docx
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PCU是英文PacketControlUnit的缩写中文意思为分组控制单元
GPRS 技术
杭州华星创业四川项目组
2004 年 8 月 22 日
GPRS 技术交流
一、GPRS 业务描述
GPRS（通用分组无线业务）是一种提供了端—端分组传输和交
换方式新的 GSM 承载业务。
包括点对点（PTP）和点对多点（PTM）
承载业务。
GPRS 提供的业务具有以下特点：
1、连续的非周期性（突发）的数据传送，突发出现的时间间隔
远大于突发数据的平均传输时延；
2、频繁发送的小数据量业务，如小于 500 字节的数据，允许每
分钟发送几次；
3、不频繁发送的大数据量业务，如允许每小时传送几次千字节
的数据。
二、GPRS 网络拓朴结构
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图 1GPRS 网络逻辑结构
从图 1 中可以看出 GPRS 是在 GSM 网络的基础上增加 PCU（分组控
制单元）、GPRS 服务节点（SGSN）和 GPRS 关口节点（GGSN）这两种
核心网络实体以及 Gb、Gn/Gp、Gi、Gr、Gf、Gd、Gs、Gc 等接口实
现的。
SGSN，主要功能是对 MS 进行鉴权和移动性管理，进行路由选
择、建立 MS 到 GGSN 的传输通道，接收 BSS 透明传送来的 MS 数据，
进行协议转换后通过 GPRS 骨干网传送给 GGSN 或反向工作，并进行
计费和业务统计。
GGSN，是用于接入外部数据网络的节点。
对于外部网络它就
是一个子网路由器。
GGSN 接收 MS 发送的数据，路由到相应的外部
网络，或接收外部网络的数据，根据其地址选择 GPRS 网内的传输通
道，传给相应的 SGSN。
另外 GGSN 还具有地址分配和计费功能等。
Gb 接口，是 BSS 与 SGSN 间的接口。
它支持移动性管理功能和
会话功能，如 GPRS 附着/分离，安全，路由区更新，数据连接信息
的激活/去激活等，同时支持 MS 分组业务经 BSS 到 SGSN 的传输。
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Gn/Gp 接口，是 SGSN 与 GGSN 间的接口，支持两者间信令和数
据信息的传输。
其中 Gp 是 SGSN 与其他 PLMN 的 GGSN 的接口。
Gr 接口，是 SGSN 与 HLR 间的接口，通过 MAP 信令传送用户数
据和位置信息等。
Gs 接口，是 SGSN 与 MSC/VLR 间的接口，它是用来支持
SGSN 和 MSC/VLR 间配合工作的，使 SGSN 能够送 MS 的位置信
息到 MSC/VLR 或接收 MSC/VLR 的寻呼信息，从而可以节约无线
资源。
这是一个可选接口，但对于 GPRS 的 A 类终端则必须有此接
口。
Gd 接口，是 SGSN 与 SMS-GMSC 间的接口，以支持通过
GPRS 的分组业务信道传送短消息。
Gc 接口，是 GGSN 和 HLR 间的接口，以支持 GGSN 从 HLR
获得 MS 的位置信息，从而实现网络发起的数据业务。
这个接口也
是可选接口。
Gi 接口，是 GGSN 与外部分组数据网（IP 网和 X.25 网）间的
接口，这个接口所支持的协议不是由 GPRS 标准制定的，根据所互
通的数据网而采用相应的 IP 网或 X.25 网所适用的协议。
三、无线接口结构
GPRS 网络中，无线接口 Um 是 BSS 和移动用户之间的接口。
根
据分层结构，GPRS 无线接口分以下几层，如图 2 所示。
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图 2 GPRS MS－网络之间的参考模型
物理射频层主要规定了载波特性、调制方式以及无线射频指标。
GPRS 物理射频层与 GSM 物理射频层相同。
物理链路层主要功能包括信道编码、帧形成、小区选择及重选、
功率控制等。
数据链路层（RLC/MAC）提供物理层以上的信息传送。
它的主要
功能包括采用有选择的重传进行后向纠错。
MAC 使得多个 MS 可以共享相同的传输媒体。
RLC/MAC 使用物理
层的业务，而更高层的用户使用 RLC/MAC 层的业务。
MAC 支持向 MS 指配无线资源以传送 GPRS 分组数据单元（PDU）。
网络确定采用何种 MAC 模式，这些模式包括：
动态分配模式、固定
分配模式、扩展动态分配模式。
在动态分配模式下，上行状态标记（USF）用于多个 MS 在同一物
理信道上复用无线数据块。
USF 有 3 个比特可以表示 8 种状态，即
一条上行物理信道最多可分配给 8 个 MS 使用。
四、GPRS 移动台类型
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GPRS 的移动台分为三类：
A 类、B 类和 C 类。
GPRSA 类手机：
A 类手机具有同时提供 GPRS 和电路交换承载业
务的能力。
即，在同一时间内既进行一般的 GSM
话音业务又可以接收 GPRS 数据包；
GPRSB 类手机：
如果 MS 能同时侦听两个系统的寻呼信息（如：
通过 GPRS 寻呼信道），MS 可以同时附着在 GSM
系统和 GPRS 系统，但是在某一时刻它只能要么
使用电路交换业务，要么使用分组交换业务；
GPRS C 类手机：
MS 要么附着在 GSM 网络，要么附着在 GPRS 网络。
它只能通过人工的方式进行选择，没有办法同时
进行两种操作。
各厂家在 GPRS 初期推出的终端大部分是 B 类终端，暂不提供
A 类终端。
而且，对于初期的 GPRS 终端，一般能力只有支持下行
4 个时隙，上行 1 个时隙，或者下行 2 个时隙，上行 2 个时隙。
五、信道编码方式
GPRS 对数据传输设置有不同的服务质量参数：
优先级、可靠性、
时延、数据速率。
其中对于数据速率，GPRS 支持 4 种编码方式
C1（9.06）、C2（13.4）、C3（15.6）、C4（21.4）和多时隙（最多 8 个
时隙）合并传输，使数据速率从 9kbps 最高可达 171kbps。
GPRS 可
根据应用的类型和网络资源的实际情况和网络质量，灵活选择服务
质量参数等为用户提供服务。
不同 GPRS 信道编码方式的 C/I（dB）值
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编码方
式
传输速
率
有跳频
无跳频
CS-1
9.05
Kbps
7.1
10.8
CS-2
13.4
Kbps
11.5
12.8
CS-3
15.6
Kbps
13.6
13.7
CS-4
21.4
Kbps
20.8
17.2
六、GPRS 系统的无线网络结构
GPRS 系统的蜂窝网络主要由以下 7 个地理区域组成：
1、GPRS 服务区（SA）
指 MS 能够获得 GPRS 服务的地理区域,也就是在一个 GPRS 网络
内 MS 能够发送和接收数据的区域,一个 SA 可以由一个或多个 PLMN
组成。
2、公共陆地移动网（PLMN）
是由一个网络运营商提供的 GPRS 服务区域,一个 PLMN 可以由一
个或多个 SGSN 路由区域组成。
3、SGSN 服务区
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是指由一个 SGSN 提供的网络服务区域,即终端的登记区域。
一
个 SGSN 服务区可以由一个或多个 SGSN 路由区组成,可以包含一个或
多个 BSC 控制区。
一个 SGSN 服务区并不需要与一个 MSC/VLR 服务区
相同。
4、SGSN 路由区（RA）
是位置更新区（LA）的一个子集,在 SGSN 路由区,MS 移动时不
需要更新 SGSN。
一个 SGSN 能够控制处理多个路由区。
5、位置更新区（LA）
MS 移动时不需要更新 VLR 的区域,一个 LA 可以包含一个或多个
基站小区。
6、BSC 控制区
由一个 BSC 控制的一个或多个小区组成的无线覆盖区域,BSC 控
制区的边界与 LA 区域的区界不需要一致。
7、基站小区
GPRS 服务区中的最小单元,也是一个移动蜂窝网的基本单元,由
一个 BTS 覆盖。
七、GPRS 网络逻辑信道
在支持 GPRS 的 GSM 系统中，承载分组逻辑信道的物理信道称为
分组数据信道（PacketDataChannel-PDCH），GPRS 的逻辑信道都
分别映射在每个 PDCH 上，PDCH 的逻辑信道分为业务信道和控制信
道两大类。
其中，分组广播控制信道（Packet Broadcast Control
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Channel －PBCCH）是用于广播系统消息的下行信道。
分组公共控制
信道（Packet Common Control Channel－PCCCH）包括用于公共控
制信令的逻辑信道。
分组随机接入信道（PacketRandomAccess
Channel －PRACH）是一个上行信道，MS 用于上行话务信道的申请。
分组寻呼信道（The Packet Paging Channel－PPCH）是在下行分组
传送之前的下行寻呼信道。
分组接入允许信道（PacketAccess
GrantChannel－PAGCH）是用于资源分配的下行信道。
分组通知信
道（Packet Notification Channel－PNCH）是在传送 PTM-M 分组之
前用于 PTM-M 业务通知的下行信道。
分组数据业务信道（Packet
Data Traffic Channel－PDTCH）则是留做数据传输用的。
在业务量不大的情况下,GPRS 可以与电路业务共用
BCCH、CCCH。
随着分组数据业务量的增大再逐步引入
PBCCH,PCCCH。
PDCH 信道可以有两种不同方式的分配：
专用 PDCH,固定地服务
于 GPRS,只能用于分组数据业务,不可以用于电路交换业务；动态
PDCH,是临时的动态 GPRS 来源,当接入的电路交换出现拥塞时会释放
给电路交换用户使用。
八、小区重选
在 GPRS 网络中无切换（handover）概念，只提小区重选。
A 类
移动台处于 GPRS 状态下，并同时处理电路交换业务时，此时移动台
进行切换操作，电路业务释放后，移动台进行小区重选。
B 类和 C
类移动台在处于 GPRS 状态下，只有小区重选。
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MS 在执行小区重选时，需要用到以下几个参数，目前 C31、C32
参数尚未用到：
C1：
路径损耗标准，用作小区重选的最小信号电平标准。
C31：
信号电平门限标准参数，在分层小区结构（HCS）中作为判断
是否使用优先级分层的 GPRS 和 LSA 小区重选。
C32：
小区排队标准参数，用于在相同优先级的小区中选择小区。
从移动中 GPRS 手机下载数据的下载速率（throughput）变化趋势
可以看到，当手机进行小区重选时必须停止传送数据，等待完成小
区重选后再恢复传送，期间数据传输暂停历时约 3 秒钟；当手机进
行路由区更新时必须停止传送数据，等待完成路由区更新后再恢复
传送，期间数据传输暂停历时约 15 秒钟。
因此频繁的小区重选很显
然会降低数据传送的平均速率，而频繁的路由区更新会更严重恶化
这一指标。
根据测试统计经验，下载一个 2M 大的文件，在一般情况
下，如果发生 3 次路由区更新，则平均速率会降低约 12%。
九、MOTOROLA PCU 设备介绍
PCU 是英文 Packet Control Unit 的缩写, 中文意思为分组控
制单元。
主要负责管理数据分组分段和规划、无线信道管理、传输
错误检测和自动重发、信道编码方案、质量控制、功率控制等。
（一）.PCU 的接口特性
在功能上，PCU 存在三种功能接口：
- PCU－BTS/BSC（厂家内部接口）
- PCU－OMC-R
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- PCU－SGSN
1、PCU－BTS/BSC
在这一接口上传送 GPRS 无线数据和信令控制消息，摩托罗拉
将其分别定义为 GDS 和 GSL。
GSL：
GPRS Signaling Links －接口由 PCU 的 PICP 板支持，
负责承载 GPRS 无线控制信令，位于 PCU 和 BSC 之间，使
用（LAPD 协议）；也用于 PCU 从 BSC 下载数据。
在 Abis 接口上（BSC 和 BTS 之间）仍采用 RSL：
16 或 64Kb/s；
在 Um 接口（BTS 和 MS 之间），目前 GPRS 和 GSM 共用 BCCH 和
CCCH；
GDS：
GPRS Data Streams －接口由 PCU 的 PRP 板支持，负责
承载用户的 GPRS 数据流，位于 PCU 和 BSC 之间，目前为
16Kbps 信道；在 Abis 接口上，目前是 16Kbps 信道（只支
持 CS1&CS2）;
在 GSR5.1 版本中可为 32Kbps 信道, 支持 CS3&CS4;
在 Um 接口上，使用 GPRS PDCH 信道；
PCU
Signalling
Data
GSL
64 Kbps TS
LAPD
GDS
16 Kbps TS
BSC
Signalling
Data
RSL
16/64 Kbps TS
LAPD
16 kbps
TRAU
BTS
Signalling
Data
Um
BCCH
CCCH
Um
PDCH
CS1 or CS2
MS
Signalling
Data
在物理上，这个功能接口通过 PCU 和 BSC 之间的连接实现。
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2、PCU－OMC-R
可在 OMC-R 上对 PCU 做各种网管功能，BSC 将进行两者之间的
路由和消息翻译和传递。
PCU will be managed by Mo-MIP
OMC-R
OML
X.25
BSC
GSL
64Kbps
E1
PCU
OML - Operations and Maintinance Link
GSL - GPRS Signaling Link
Mo-MIP - Object oriented management protocol based on CMIP
3、PCU-SGSN
这一接口是标准的 Gb 接口，负责在 BSS 和 GGSN 之间传
递用户数据（PDU）和信令控制消息（如移动性管理等）。
根据规
范，这一接口采用帧中继做为传输和信令的协议平台。
摩托罗拉将 Gb 接口链路定义为 GBL，包含信令消息和用
户数据，在 PCU 侧由 PICP 板支持。
通过 E1，按帧中继协议
工作
GBL 相当于 MTL 是 SGSN 和 PCU 间的信令链路。
（二）.PCU 机框结构
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（三）.数字模块组成
PCU 数字模块主要由 MPROC、DPROC、NIB、HSC、E1 Transition
Module5 部份组成
1、MPROC（Master Processor）
主处理器（MPROC）位于系统处理器槽位（Slot 7）, 其功能是
负责总线分配和产生 CPCI 时钟信号。
它管理接口和 BSSGP 层协
议功能，被称作 PCU 系统处理器 PSP（PCU System Processor）。
每个 PCU 只配置一块 PSP。
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2、DPROC（Digital Processor）
数据处理器（DPROC）板是非系统处理器板（或 I/O 板）,上有
两个 PMC 插槽。
DPROC 可以配置成分组接口控制处理器（PICP--
PacketInterfaceControlProcessor）或分组资源处理器
（PRP—Packet Resource Processor），一个 DPROC 可以提供两
个 NIB 接口。
3、NIB（Network Interface Board）
网络接口板（NIB）是 PCI 夹层卡（PMC）,它执行 MSI 卡的功
能，用于完成 PCU,BSC 和 SGSN 的 E1 链路的物理层的连接。
NIB
板执行与 SGSN 的 E1 接口功能。
此模块完成 Frame Relay layer
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2 协议和将数据包传送到相关处理器。
一个 NIB 板可以中端两个
2M。
NIB 板插在 DPROC 板上。
4、HSC（ Hot swap controller bridge）
热交换控制桥板 HSC 又被称作 PCItoPCIBridge（PPB）,
用于使 MPROC 可连接两个分开的 PCI 总线域。
HSC 和 MPROC 板对
称使用的，该板位于 PCU 背后 slot10。
HSC 连接 MPROC 和另外一
个 PCI 总线，HSC 需要与 MPROC 板成对出现。
HSC 板和 MPROC 通
过本地的 PCI 总线连接，同时对热备份进行控制。
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5、E1 Transition Module
E1 转换模块转换模块是插在非系统槽的后面，以使 PMCE1
线（T43）可以和 PCU 相连，该模块使用 RJ45 接头。
有 4 个 E1 接
口
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（四）.GPRS 统计
1、Gb 链路 （GBL） 统计：
● GBL_UNAVAILABLE
统计 GBL 退服的时长。
（单位毫秒）
● GBL_LINK_INS
统计 GBL 链路出于服务状态的时间。
（单位毫秒）
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2．接入性能统计:
● CHANNEL_REQS_REJECT
统计 PCU 收到的信道或资源请求消息但因为没有资源而
拒绝的次数。
● CHANNEL_REQS_REC
统计 PCU 收到的信道或资源请求消息的次数。
● GPRS_ACCESS_PER_AGCH
● GPRS_ACCESS_PER_PCH
● GPRS_ACCESS_PER_RACH
统计收到的 RACH 消息。
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● GPRS_CHANNELS_SWITCHED
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统计 GPRS 信道转换为 TCH 或 TCH 转换为 GPRS 信道的次数。
Congestion
__
channel _ reject _ rate = channel _ reqs _ reject
（五）.GPRS 参数
1、gprs_intraho_allwd
设置当电路业务占用了 GPRS 信道时是否可以执行 intra_cell 切
换以释放信道给 GPRS。
取值：
0－1（缺省 1）
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