GPRS会话管理
GPRS 基础理论(by 李燕)
NMS
= Network Management System
BG
= Border Gateway
CG
= Charging Gateway
HLR
FW
= Firewall
LIG
= Legal Interception Gateway
BSC SGSN
Billing System
NMS
CG
GPRS Backbone IP Network
• DNS（Domain Name System，域名服务器）
GPRS 网络中存在两种域名服务器：一种是GGSN 同外部网之间的DNS，主要功能是对外 部网的域名进行解析，其作用完全等同于固定Internet 网络上的普通DNS；另一种是 GPRS 骨干网上的DNS，其作用主要有几点： • PDP 上下文激活过程中根据确定的APN（Access Point Name，接入点名）解析出GGSN 的 IP 地址； • 在SGSN 间的路由区更新过程中，根据旧的路由区号码，解析出老的SGSN 的IP 地址。 该功能实体并非GPRS 所专有的设备实体 • 在重定位流程中，解析 RNCID至 SGSN IP • 在使用SGSN pool功能后，解析NRI来区分不同SGSN
GTP’ ：GSN使用来发送计费数据到CG，端口为3386。其中SGSN产生的CDR由M-CDR/S-CDR等，
GGSN产生的CDR为G-CDR/SA-CDR。
主要接口介绍（5）
• MAP （Gr 接口，Gd接口，Gf接口）
和SGSN之间使用MAP协议的设备有HLR，EIR， SMS-GMSC，协议栈如下：
• 保存和更新用户业务、SGSN号码和地址 • GPRS用户位置删除指示 • MS是否可达
02-多选题-GPRS
多选题-GPRS1．一个WAP用户可以通过GSM和GPRS上网，请问两者的区别。
BCA.No difference。
B.The access speed may be different。
C.GSM supplies CS based data services while GPRS supplies PS based dataservices。
D.GSM supplies PS based data services while GPRS supplies CS base data services。
2．具有会话管理功能的网元有 CDA.MSCB.BSCC.SGSND.GGSN3．以下说法正确的是：（ A、B、C ）A，NC0：MS 自动进行小区选择，不送测量报告。
B，NC1：MS 自动进行小区选择，送测量报告。
C，NC2：网络控制，MS送测量报告，接受网络控制的小区重选。
D，以上说法都不对4．关于Gb接口流控，以下说法正确的是：（ A、B、C ）A，Gb接口流控包括BVC流控和MS流控。
B，一般来说，在Gb口只需要进行从SGSN到PCU的下行流控，而不需要上行流控。
C，Gb接口流控的原因是因为Gb口和UM口速率的不平衡导致的。
D，流控机制对PCU来说，是可选的。
5．在GPRS中有如下的MAC（Medium Access Control，媒体接入控制）模式：（A、C、D ）A、固定分配B、扩展固定分配C、动态分配D、扩展动态分配6．G-Abis接口提供（ A ）和（ C ）带宽传输CS-1/CS-2/CS-3/CS-4编码方式的分组数据A、16kbit/sB、 64kbit/sC、32kbit/sD、 13kbit/s7．以下功能由GGSN提供的（ A、B、C ）A、GPRS会话管理，完成MS同外部网的通信建立过程B、将移动用户的分组数据发往正确的SGSN的功能C、话单的产生和输出功能，主要体现用户对外部网络的使用情况D、移动性管理功能A、PDP类型B、APNC、要求的QoSD、NSAPI9．LLC层支持（ A、B、C、D、E ）A、在SNDC层和LLC层之间的SN-PDT传输原语B、在MS和SGSN之间传输LL-PDU的规程C、丢帧和错帧情形的检测和恢复D、MS和SGSN之间的LL-PDU流量控制E、LL-PDU的加密传输10．PDP地址可为（ A、B ）A、IP地址B、x.121地址C、E．16411．QoS参数包括服务的（ A、B、C、D、E ）A、优先级别B、延时级别C、可靠性级别D、峰值吞吐量级别E、平均吞吐量级别12．Gb接口是BSS和SGSN之间的标准接口Gb，主要包括以下几层（ A、B、C、D、E ）A、FRB、NSC、BSSGPD、LLCE、SNDCPF、RLC13．GPRS标准定义不同类型的数据承载业务，包括（ A、B ）A、PTPB、PTMD、WEB14．以下描述错误的有（ B、E ）A、SGSN与BSS之间通过Gb接口的各层协议进行信令与数据的传送B、SGSN与MSC/VLR之间的信令接口采用BSSAP协议，通过七号信令系统承载C、SGSN/GGSN与HLR SGSN与短消息中心之间的信令接口采用MAP协议，通过七号信令承载承载D、MS与BSS之间采用RLC/MAC协议进行信令与数据的传送E、在GPRS骨干网上的网元SGSN与GGSN之间通过GTP’协议进行信令与数据的传送15．CGF是一个逻辑实体，物理上它可以与GSN合设，也可以单独成为一个物理实体（即CG）。
GTP协议移动通信网络中的关键协议
GTP协议移动通信网络中的关键协议移动通信网络是现代社会中至关重要的基础设施之一，为人们提供了便捷、高效的通信服务。
而在移动通信网络中，GTP（GPRS Tunneling Protocol）协议被认为是关键的协议之一。
本文将对GTP协议在移动通信网络中的重要性进行探讨，并介绍其主要功能和应用。
一、GTP协议概述GTP协议是一种用于移动通信网络中的隧道协议，主要用于实现用户数据在移动核心网络中的传输和管理。
它构建了移动通信网络中的通道，并实现了移动用户终端设备与核心网络之间的数据传递。
GTP 协议不仅支持数据传输，还包括了移动用户的位置管理、移动用户的会话管理等功能，可谓是移动通信网络中的重要骨干协议。
二、GTP协议的功能GTP协议在移动通信网络中具有多种重要功能。
1. 隧道建立与终止：GTP协议通过隧道的方式将移动用户终端设备与核心网络相连，实现数据的传输。
隧道的建立和终止过程中，GTP 协议负责协调和管理，保证数据的稳定传输。
2. 用户数据传输：GTP协议承载了移动用户的数据传输任务。
它通过在隧道中封装和解封装用户数据，将数据传递给核心网络，再从核心网络接收响应数据并发送回移动用户终端设备。
3. 用户位置管理：GTP协议通过维护移动用户的位置信息表，对用户的位置进行管理。
当用户移动到新的位置时，GTP协议负责更新用户的位置信息，并确保网络能够准确找到用户。
4. 用户会话管理：GTP协议负责管理移动用户的会话信息，包括设备与网络之间的会话建立、维护和关闭。
通过会话管理，GTP协议可以保证用户在移动通信网络中的稳定连接。
三、GTP协议的应用GTP协议的应用非常广泛，在移动通信网络中起到了不可替代的作用。
1. 4G/5G网络：GTP协议被广泛应用于当前的4G和即将到来的5G移动通信网络中。
作为核心协议之一，GTP协议保证了数据的快速传输和稳定连接，为用户提供了高速、高质量的通信服务。
2. 移动互联网：随着移动互联网的快速发展，GTP协议成为了实现移动互联的关键协议之一。
GPRS项目中的常见术语(简)
联通项目中的常见术语1.GSMMS: 移动台。
简单理解类似手机一样的东西，包括移动台物理设备和智慧部件SIM卡两部分，类型有车载台、便携台以及手持台等。
BTS/NODEB: 基站收发台（Base T ransceiver Station），术语基站子系统的无线部分，由BSC 控制，服务于某个小区的无线收发信设备，完成BSC与无线信道之间的转换，实现BTS和移动台之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。
BSC/RNC: 基站控制器（base station control），BSC在基站子系统中起控制器和话务集中器作用，一个基站控制器根据话务量可以控制数十个BTS。
MSC: 移动业务交换中心（mobile switching center），是网路的核心，它提供交换功能以及面向系统其他功能实体。
MSC可以从三种数据库（HLR,VLR,AUC）获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据。
反之，MSC也根据其最新获取的信息请求更新数据库的部分数据。
MSC具有号码储存译码、呼叫处理、路由选择、回波抵消、超负荷控制等功能；MSC 作为网路核心，应能支持位置登记、越区切换和自动漫游等移动管理功能；MSC还应支持信道管理、数据传输，以及包括鉴权、信息加密、移动台设备识别等安全保密功能。
VLR: 访问位置寄存器（visiting location register ），服务于其控制区域内移动用户的，存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫连接的必要条件。
VLR从该移动用户的归属用户位置寄存器(HLR)出获取并储存必要的数据。
一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原VLR将取消临时记录的该移动用户数据。
HLR: 归属位置寄存器（Home location register），是GSM系统的中央数据库，存储着该HLR控制的所有存在的移动用户的相关数据，所有移动用户重要的静态数据都存储在HLR 中，这包括移动用户识别号码、访问能力、用户类型和补充业务等数据。
GPRS--移动蜂窝通信探究
摘要GPRS是从GSM到3G蜂窝网的过渡。
GPRS通过GSM提供最高速率可达171.2kbps的高速数据传输。
这项新技术使得打电话和传输数据可以同时进行。
（例如：如果你用的是GPRS手机，那么你打电话的同时也可以接收电子邮件。
）GPRS最大的优点是只有传送数据时才使用无线资源，而且他摆脱了对传统电路交换网络设备的依赖。
GPRS使用大多数现有GSM网络的设备和一些新设备、接口以及协议构建了基于分组交换的移动蜂窝网络，因此他被称为是在GSM网上铺设的网络。
GPRS是一种为现存的GSM网络提供分组数据接入的技术，设计它是为了支持高效的移动分组网。
GPRS最大的优点是给移动中的用户提供高速的数据业务。
因此，可靠的无逢的移动性处理方法是无线数据网的重要要求，而且为了达到一定的服务质量也需要高效的移动性处理算法。
因此，用于预测用户移动的用户移动性模型被用来规划和实现移动性处理算法。
这就导致了很多对用户移动性研究技术的研究。
论文的剩余部分讲述了移动通信中的一些移动性概念，GPRS移动性管理和各种各样的用户移动性研究技术。
为了描述移动性的概念，我们先介绍一下GPRS的移动性基准体系，然后在第一部分分析一下在基准体系中GPRS移动性是如何规定的。
另外，第二部分详细地介绍GPRS的移动性管理。
第三部分讲述了各种各样的移动性研究方法，例如：数学公式分析法、地理位置测量法、跟踪数据研究法，包括参考文献[4]-[8]中的例子和数据，并且比较了各种方法的优点。
关键字：GPRS,小区滞留时间，信道占用时间，切换ABSTRACTThe General Packet Radio Service(GPRS)is a step between GSM anfd 3G cellular network.GPRS offers faster data transmission via a GSM network up to the maximum speed 171.2kbps.This new technology makes it possible for users to make telephone calls and transmit data at the same time .(For example ,if you have a mobile phone using GPRS,you will be able to simultaneously make calls and receive e-mail message.)The main benefits of GPRS are that it reserves radio resources only when there is data to send and it reduce reliance on traditional circuit-switched network element.GPRS can be thought of as an overlay network onto the GSM network because GPRS users most of existing GSM elements,plus new network elements,and protocols for building a packet-based mobile cellular network.GPRS is the technology that provides packet data access to an existing GSM networks .It is designed to support an efficient mobile packet network.One of the greatest advantages of GPRS is that it allows a subscriber to access data services at a higher data rate while on the move.Therefore,reliable seamless mobility handling is a significant key requirement for wireless data networks and in order to achieve the quality of services (QOS),the efficient mobility handling algorithm is needed.consequently the user mobility model,used to predict the movement of subscriber,is used in planning and implementing the mobility handling algorithm.This causes an emerging of several researches in user mobility investigation techiniques.The rest of this paper explores the issues of concepts of mobility in mobile communication ,the GPRS mobility management and various user mobility investigation techniques.To describe the concept of mobility,a mobility framework will be first introduced and then we analyze how the GPRS mobility is fixed in our framework in section 1.In addition,in section 2 the GPRS mobility management is presented in detail.in section 3 ,wo present various user mobility investigation approaches,such as an investigation by mathemathical formulation,by measuring geographic position,and by exploring trace data, including examples and results from the existing paper [4]~[8],and compare the advantage of each approach.Keywords: GPRS,cell residence time ,channel occupation time ,handover第一章.移动通信中移动性的概念为了定义一个完整的移动性管理办法，我们需要定义移动性管理的基准体系。
GPRS内容概述
无线终端设备通过 WAP网关存取位于因特网的资源。所有
支 持 WAP 协 议 的 无 线 终 端 设 备 内 都 有 一 个 微 浏 览 器
（ Microbrowser ） ， 浏 览 器 具 备 WML 与 WML 脚 本
（Script）编译器，WAP协议的设计使浏览器的操作只占
用无线设备少量的ROM、 RAM、 CPU
。
⑦
客户 WML
WML
①
脚本
WTAI
WDP…
⑥ WSP / WTP
WA P网关 W ML编码 器
② WSP / WTP
WML脚本 编译 器
协议 适配器
④ W eb 服务 器
⑤ HTTP响应 ③ HTTP请求
CGI 脚本 等
内容
WML 网页 和
WML 脚本
图5-24 手机从Web服务器下载WML网页的信号传递过程
（3） C类(Class-C)操作模式： MS只能应用于GPRS服 务。
增强型GPRS
采用了增强数据传输技术，采用8-PSK调制技术来 替代原来的GMSK调制，从而将GPRS的传输速率 提高到原来的3倍。 链路质量控制：通过对链路质量的估计，选择最合 适的调制和编码方式，同时通过逐步增加冗余度的 方法来兼顾传输效率和可靠性。
6. 将MS连接上WAP网站
MS
SG SN
GG SN
①
WSP连 接
②
W S P连接 应答ห้องสมุดไป่ตู้
③
WSP Get
⑥
WSP应 答
⑦
W S P中断 连接
因特 网
WA P网关
W eb 服务 器
④ HTTP请求 ⑤ HTTP应答
GPRS&EDGE原理
MS-SGSN控制面协议层
GPRS/EDGE协议及接口
h 物理层：无线编解码、信道复用与映射、无线链路控制和无线测量。 h RLC/MAC：无线接口的媒体接入和链路控制功能，将LLC数据包变为 RLC数据包，通过无线接口传送并采用ARQ机制予以传送确认，MAC层 提供多个MS共享同一物理信道的控制机制。 h LLC：在MS与SGSN之间提供一条可靠的逻辑链路用于数据传输。 LLC协议可同时支持有确认和无确认两种模式，支持加密和不加密两 种方式。 h SNDCP：层三传输协议，作为网络层与子网层的过渡，提供不同协议 种类接入功能，对IP/X.25用户数据进行分段/组装、压缩/解压缩等处 理。
Multi Slot (kbps )
CS-1 CS-2 CS-3 CS-4
20 20 20 20
9.05 13.4 15.6 21.4
72.4 107.2 124.8 171.2
GPRS/EDGE协议及接口
• EDGE无线接口编码方式
GPRS/EDGE协议及接口
• 计算公式：数据块×8/20mS。
CSD/GPRS/EDGE的比较
GPRS之前，2G的GSM网络也能提供数据业务，不过它是低速率的，我 们称之为CSD(电路交换)方式。 传统的GSM CSD业务属于电路交换，其特点是在数据传输过程中独占信 道资源。而分组业务只是需要传送数据时占用资源，而且可以多个用 户共享资源。GPRS是一种分组交换系统，因此，GPRS特别适用于 间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数 据量传输。
DGE的发展
GPRS通过在原GSM网络基础上增加一系列的功能实体来完成分组数据 功能，新增功能实体组成GPRS网络，处理来自分组数据，完成 GPRS业务，原GSM网络则完成话音功能，尽量减少了对GSM网络 的改动。GPRS网络与GSM原网络通过一系列的接口协议共同完成对 移动台的移动管理功能。 GPRS新增了如下功能实体：服务GPRS支持节点SGSN，网关GPRS支 持节点GGSN，点对多点数据服务中心等，及一系列原有功能实体的 软件功能的增强。GPRS大规模的借鉴及使用了数据通信技术及产品， 包括帧中继、TCP/IP、X.25、X.75、路由器、接入网服务器、防火 墙等。
会话管理流程
取值（二进制） 00100001
IPv6
01010111 其他取值保留
会话管理-PDP地址
PDP地址
IPv4地址 IPv6地址 X.121地址
由IMSI标识的某个GPRS用户可具有一个或多个PDP地址，可以分配若干个静态地址，也可以分 配若干个动态地址。 静态地址.只能由HPLMN在MS开户时分配;动态地址，由HPLMN或VPLMN的GGSN负责给MS
➢SGSN内的PDP上下文内容
➢PDP状态、PDP类型、PDP地址、APN、NSAPI、TI、GGSN地址、 发送的N-PDU编号、接收的N-PDU编号、协商的QoS脚本
➢GGSN内的PDP上下文内容
➢IMSI、NSAPI、MSISDN、PDP类型、PDP地址、动态地址、 APN、协商的QoS脚本
PDP状态及其状态迁移
GPRS/EDGE网络规划优化
第3章 GPRS/EGPRS信令流程
第4节 GPRS会话管理（SM）流程
无线网络规划部工程项目部 技术支持组
目录
会话管理(SM)概念
会话管理流程内容 PDP状态及其状态迁移 PDP类型 PDP地址
PDP上下文激活流程 PDP上下文修改流程 PDP上下文去激活流程
GPRS会话管理流程
停止T3-RESPONSE
2. Deactivate PDP Context Request
启动T3395
2. Deactivate PDP Context Accept
停止T3395
PDP上下文的激活 PDP上下文的修改 PDP上下文的去激活
会话管理-流程内容
注意：MS只有在STANDBY或者READY状态下才能启动PDP上下文的相关流程。
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公共陆地移动通信网，如中国移动、中国联通、中国电信
一张PLMN网由MCC+MNC唯一标识
MCC-Mobile Country Code国家号，中国运营商都为460
MNC-Mobile Network Code网络号
00 China Mobile Operational GSM900/GSM1800
02 China Mobile Operational TD-SCDMA2010
Firewall
DPatcaket nneettwwoorrkk (X.25)
General Packet Radio Service
HLR/AuC
SMS-GMSC Gd
Corporate 1
EIR
Server
Router
Local area network
Corporate 2 Server
Router Local
384k~2Mb/s
ECSD
38.8 Kb/s
EGPRS EDGE
59.2*8=473.6 Kb/s
PSTN HLR/AUC
2.5G
HSCSD GPRS
14.4 Kb/s 21.4*8=171.2 Kb/s
MSC
SS7 Network
2G GSM 9.6 Kb/s
Border
SGSN
Gateway GPRS
InPtearc-PkLeMt N Bnaecktwboonrek
network
Gb
Serving GPRS
Support Node
(SGSN)
Gn
Border Gateway (BG)
Gp
Intra-PLMN backbone network (IP based)
Firewall Point-To-
国际移动用户识别码，移动用户在全球的唯一识别号，遵循E.212编码，15位， SIM/USIM卡(Universal Subscriber Identity Module)在生产时按运营商需求烧写 唯一IMSI，运营商在HLR将其中与一个MSISDN绑定来确定用户分份
IMSI格式：MCC+MNC+MSIN
TD-SCDMA
IMS业务
• HSDPA 10Mbps下行 • IP-UTRAN
核心网 电路域
核心网 分组域
TDM 传输 分级网结构
IP 传输 SGSN/GGSN基 于GTP协议组网
沿用GSM网络结 构，无重大改进
承载与控制相分离 软交换网络结构
可采用IP承载
无重大改进
沿用 GPRS网络结构，无重大改进
在3G分组域上叠加基 于SIP协议的IMS网络
HLR 信令传输
支持GSM/GPRS
新的用户签约数据和多种业务增强
7号信令网：STP基于TDM链路组织
IP信令网：SIGTRAN
HSS->CS、PS、IMS 以SIP为主：基于IP传输
内部资料 注意保密
3G核心网演变
R99
SCP
MMSC
OMC
Billing Server
CC： Country Code，国家号，如中国86，2位 NDC： National Destination Code，国内接入号，如中国移动135~139，3位 SN： Subscriber Number，用户号，最长10位
IMSI-International Mobile Subscriber Identity
Inter-PLMN
2.75G/3G(R99)只在 network Firewall
Backbone IP based
无线侧改进，实际
PTM-SC
传输速度比理论低
GPRS Infrastructure
GGSN
内部资料 注意保密 Packet Data Network
(Internet)
GPRS仍是今后一段时期核心网PS域主要方案
GPRS会话管理SM (Session Management)
LLC
负责MS连接到外部数据网络所必须的PDP上下文管理
RLC无线链路控制层(Radio Link Control)主要负责LLC-PDU包的拆分和组装 ，采用确认或非确认模式在对等层之间传送数据
MAC媒体接入控制层(Media Access Control)定义多个MS共享传输媒体(物理
信道PDCH)的过程
G-Abis
GMM/SM SNDCP
SMS
MS
Multipoint
Gn
Service
Center
(PTM SC)
Gs Gr Gd
Gs
GPRS INFRASTRUCTURE
Gateway GPRS Support Node (GGSN)
Firewall Gi.IP
Gi.X.25
Gr Packet SnSe7twork Network
MAP-F
PPaacckkeettData nneettwwoorrkk (Internet)
CSCF MGCF IMS
MGW
MGW
CS
SGSN
GGSN
PS
BSS
RNS
GSM+GPRS
BSS
RNS
BSS
RNS
CS域引入软交换
引入IMS域，核心网
和无线接入网均采用
IP传输
3G/4G网络逐渐全IP化
内部资料 注意保密
GPRS网络环境
Um R/S
BTS
BSC
Packet nPeStwTNork
MSC
内部资料 注意保密
移动用户编号
MSISDN-Mobile Subscriber/Station ISDN Number
PLMN中移动用户的电话号码，遵循E.164编码，最长15位，SIM卡上不存储， 而是记录在用户签约的HLR(Home Location Register)中 MSISDN格式：CC+NDC+SN
01 China Unicom Operational GSM900/UMTS2100
06 China Unicom Not Operational UMTS2100
03 China Telecom Operational CDMA800 05 China Telecom Not Operational CDMA2000
BSSGP: BSS GPRS Protocol
GPRS相关实体- PCU(Packet Control Unit)
连接BSC基站控制器与SGSN
SGSN与BSS之间通讯的最上层是BSSGP协议，用来传输上层LLC数据，并 传输SGSN对BSS的控制信息
无线侧分组资源管理功能(RLC/MAC协议功能)
内部资料 注意保密
ISO的OSI七层模型
每一层只 关心同层 的协议过 程和实现
Open System Interconnection
内部资料 注意保密
OSI模型实例-步行去海南
对下层 --------对上层 封装(先穿袜，再穿鞋) > < 解封装(先脱鞋，再内脱部资袜料 )注意保密
OSI模型实例-QQ聊天
MSIN：Mobile Subscriber Identification Number，移动用户识别码，用户在一张 PLMN网内的唯一识别号，10位
OPhone上的IMSI信息示例
IMSI saved from xml=460000323121282 wiping all passwords and authtokens because IMSI changed (stored=460000323121282, current=460020263033266) [ril.IMSI]: [460020263033266] [ril.IMEI]: [352284040000072]
GPRS会话管理
All by gonow @ GPRS家园论坛
预备知识
计算机通信
OSI七层模型、TCP/IP工作原理、路由器
移动通信网络
2G/2.5G无线网与核心网 CS域与PS域、电路交换、分组交换(包交换)
一些概念
PLMN、IMSI、MSISDN、GGSN、SGSN、APN DNS、DHCP、Proxy、NAT PPP、LLC 重要概念
(Packet Switched)
内部资料 注意保密
移动通信-无线网与核心网
Base Transceiver Station
ME
BTS Base Station Controller BTS
HLR
EIR AUC
SIM
Abis interface
MS
BTS
BTS
BSC
Um interface BTS
子系统
进展
GSM/GPRS
运营经验丰富
3GPP R99
协议成熟 有运营实例
3GPP R4
01年冻结,协议基本成熟 但运营实例较少
3GPP R5/R6
R5于02年冻结,R6尚未 冻结，协议还不成熟
业务
无线 接入网
话音/窄带数据
FDD TDMA 30K-56Kbps数据
话音/流媒体/宽带数据业务
• FDD WCDMA • 384K-2Mbps数据
BTS
MS
BTS
BSC
PPCCUU
Abis
Pb
MS
BTS
MS
BTS
BSC PCU
SGSN
LLC
RLC
MAC
物理链路
内部资料 注意保密
物理RF
GPRS网络实体- SGSN