GPRS - 数据路由

数据路由，或者说移动用户之间数据包的来回路由，是GPRS网络中最重要的先决条件之一。这一需求可以分为两个方面：

• 数据包路由
• 移动性管理。

数据包路由

GGSN 的重要作用包括与外部数据网络的协同作用。GGSN 使用 SGSN 提供的关于 MS 位置的路由信息更新位置目录。它将封装在 GPRS 骨干网上的外部数据网络协议数据包路由到当前为 MS 提供服务的 SGSN。它还解封装并将外部数据网络数据包转发到相应的数据网络，并收集转发到计费网关 (CG) 的计费数据。

有三种重要的路由方案：

• 移动端发起的消息 - 此路径始于 GPRS 移动设备，终止于主机。

• 当 MS 处于其归属网络时，网络发起的的消息 - 此路径始于主机，终止于 GPRS 移动设备。

• 当 MS 漫游到另一个 GPRS 网络时，网络发起的的消息 - 此路径始于访问网络的主机，终止于 GPRS 移动设备。

GPRS 网络将其所有数据网络协议封装到其自己的封装协议中，称为 GPRS 隧道协议 (GTP)。GTP 确保骨干网络的安全，并简化了 GPRS 网络上的路由机制和数据传输。

移动性管理

GPRS 的运行部分独立于 GSM 网络。但是，某些过程与当前的 GSM 功能共享网络元素，以提高效率并充分利用空闲的 GSM 资源（例如未分配的时间隙）。

在 GPRS 系统中，MS 可以处于以下三种状态中的任何一种。三态模型是分组无线电特有的。GSM 使用二态模型，即空闲或活动状态。

活动状态

只有当 MS 处于活动状态时，才会在 MS 和 GPRS 网络之间传输数据。在活动状态下，SGSN 知道 MS 的小区位置。

对活动 MS 的数据包传输是通过分组寻呼启动的，以通知 MS 有传入的数据包。数据传输在通过寻呼消息指示的信道进行分组寻呼后立即进行。寻呼消息的目的是简化接收数据包的过程。MS 只监听寻呼消息，而不是下行链路信道中的所有数据包。这大大减少了电池的使用。

当 MS 有数据包要传输时，它必须访问上行链路信道（即服务所在的数据包数据网络的信道）。上行链路信道由多个 MS 共享，其使用由 BSS 分配。MS 在随机接入消息中请求使用该信道。BSS 为 MS 分配一个未使用的信道，并在回复随机接入消息时发送一个接入授权消息。

待机状态

在待机状态下，只有 MS 的路由区是已知的。（路由区可以包含 GSM 位置区内的一个或多个小区）。

当 SGSN 向处于待机状态的 MS 发送数据包时，必须寻呼 MS。由于 SGSN 知道 MS 的路由区，因此将寻呼消息发送到路由区。接收到分组寻呼消息后，MS 将其小区位置中继到 SGSN 以建立活动状态。

空闲状态

在空闲状态下，MS 没有激活逻辑 GPRS 上下文或分配任何分组交换公共数据网络 (PSPDN) 地址。在此状态下，MS 只能接收任何 GPRS MS 都可以接收的多播消息。由于 GPRS 网络基础设施不知道 MS 的位置，因此无法从外部数据网络向 MS 发送消息。

路由更新

当处于活动状态或待机状态的 MS 从一个路由区移动到一个 SGSN 服务区域内的另一个路由区时，它必须执行路由更新。SGSN 中的路由区信息将被更新，并且该过程的成功将在响应消息中指示。

当活动 MS 进入新小区时，将调用基于小区的路由更新过程。MS 通过 GPRS 信道向其当前 SGSN 发送一条包含 MS 的身份及其新位置的简短消息。此过程仅在 MS 处于活动状态时使用。

SGSN 间路由更新是最复杂的路由更新。MS 从一个 SGSN 区域更改到另一个 SGSN 区域，并且必须建立与新 SGSN 的新连接。这意味着在 MS 和新 SGSN 之间创建新的逻辑链路上下文，并通知 GGSN MS 的新位置。