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什么是GPRS

2010年02月24日 10:13 www.1cnz.cn 作者:佚名 用戶評論(0
關鍵字:GPRS(128171)

什么是GPRS?
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術語名稱:GPRS


術語解釋:通用分組無線系統的縮寫,也稱為2.5G,是在GSM移動電話網上傳輸數據的一種方法。


百科名片
通用分組無線服務技術(General Packet Radio Service)的簡稱,它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數據業務。GPRS可說是GSM的延續。GPRS和以往連續在頻道傳輸的方式不同,是以封包(Packet)式來傳輸,因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算,并非使用其整個頻道,理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kbps。

GPRS分組交換通信技術  GPRS經常被描述成“2.5G”,也就是說這項技術位于第二代(2G)和第三代(3G)移動通訊技術之間。它通過利用GSM網絡中未使用的TDMA信道,提供中速的數據傳遞。GPRS突破了GSM網只能提供電路交換的思維方式,只通過增加相應的功能實體和對現有的基站系統進行部分改造來實現分組交換,這種改造的投入相對來說并不大,但得到的用戶數據速率卻相當可觀。而且,因為不再需要現行無線應用所需要的中介轉換器,所以連接及傳輸都會更方便容易。如此,使用者既可聯機上網,參加視訊會議等互動傳播,而且在同一個視訊網絡上(VRN)的使用者,甚至可以無需通過撥號上網,而持續與網絡連接。GPRS分組交換的通信方式在分組交換的通信方式中,數據被分成一定長度的包(分組),每個包的前面有一個分組頭(其中的地址標志指明該分組發往何處)。數據傳送之前并不需要預先分配信道,建立連接。而是在每一個數據包到達時,根據數據包頭中的信息(如目的地址),臨時尋找一個可用的信道資源將該數據報發送出去。在這種傳送方式中,數據的發送和接收方同信道之間沒有固定的占用關系,信道資源可以看作是由所有的用戶共享使用。

  由于數據業務在絕大多數情況下都表現出一種突發性的業務特點,對信道帶寬的需求變化較大,因此采用分組方式進行數據傳送將能夠更好地利用信道資源。例如一個進行WWW瀏覽的用戶,大部分時間處于瀏覽狀態,而真正用于數據傳送的時間只占很小比例。這種情況下若采用固定占用信道的方式,將會造成較大的資源浪費。

  圖1是基于分組的通信過程示意圖。

  


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  圖1 分組通信示意圖

  在GPRS系統中采用的就是分組通信技術,用戶在數據通信過程并不固定占用無線信道,因此對信道資源能夠更合理地應用。

  在GSM移動通信的發展路標中,GPRS是移動業務和分組業務相結合的第一步,也是采用GSM技術體制的第二代移動通信技術向第三代移動通信技術發展的重要里程碑

GPRS網絡結構

  GPRS網絡引入了分組交換和分組傳輸的概念,這樣使得GSM網絡對數據業務的支持從網絡體系上得到了加強。圖2和圖3從不同的角度上給出了GPRS網絡的組成示意圖。GPRS其實是疊加在現有的GSM網絡的另一網絡,GPRS網絡在原有的GSM網絡的基礎上增加了SGSN(服務GPRS支持節點)、GGSN(網關GPRS支持節點)等功能實體。GPRS共用現有的GSM網絡的BSS系統,但要對軟硬件進行相應的更新;同時GPRS和GSM網絡各實體的接口必須作相應的界定;另外,移動臺則要求提供對GPRS業務的支持。GPRS支持通過GGSN實現的和PSPDN的互聯,接口協議可以是X.75或者是X.25,同時GPRS還支持和IP網絡的直接互聯。

  


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  圖2-3 GPRS網絡結構

  


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  圖2-4 GPRS網絡組成

  SGSN:服務GPRS支持節點

  SGSN為MS提供服務,和MSC/VLR/EIR配合完成移動性管理功能,包括漫游、登記、切換、鑒權等,對邏輯鏈路進行管理,包括邏輯鏈路的建立、維護和釋放,對無線資源進行管理。

  SGSN為MS主叫或被叫提供管理功能,完成分組數據的轉發,地址翻譯,加密及壓縮功能。

  SGSN能完成Gb接口SNDCP、LLC和Gn接口IP協議間的轉換。

  GGSN:網關GPRS支持節點

  網關GPRS支持節點實際上就是網關或路由器,它提供GPRS和公共分組數據網以X.25或X.75協議互聯,也支持GPRS和其它GPRS的互聯。

  GGSN和SGSN一樣都具有IP地址,GGSN和SGSN一起完成了GPRS的路由功能。網關GPRS支持節點支持X.121編址方案和IP協議,可以IP協議接入internet,也可以接入ISDN網。

  BSS:基站系統,包括BSC和BTS

  基站系統除具有完成原話音需求所具備的功能外,尚要求具備和SGSN間的Gb接口,對多時隙捆綁分配的信道管理功能,對分組邏輯信道的管理功能。

  Gb接口:SGSN和BSS間接口

  通過該接口SGSN完成移動性管理、無線資源管理、邏輯鏈路管理及分組數據呼叫轉發管理功能。關于該接口的結構見后描述。我司無該接口的協議。

  Gs接口:MSC/VLR和SGSN間接口

  Gs接口采用7號信令MAP方式。SGSN通過GS接口和MSC配合完成對MS的移動性管理功能,SGSN傳送位置信息到MSC,接收從MSC來的尋呼信息。

  Gr接口:SGSN和HLR間接口

  Gr接口采用7號信令MAP方式。SGSN通過Gr接口從HLR取得關于MS的數據,HLR保存GPRS用戶數據和路由信息,當HLR中數據有變動時,也將通過SGSN,SGSN會進行相關的處理。

  Gd:SMS_GMSC、SMS_INMSC和SGSN間接口。

  通過該接口,SGSN能接收短消息,并將它轉發給MS、SGSN和短消息業務中心-GMSC,通過Gd接口配合完成在GPRS上的短消息業務。

  Gn:GRPS支持節點間接口。

  即SGSN間、GGSN間、SGSN和GGSN間接口,該接口采用TCP/IP協議。

  Gp:GPRS網間接口。

  不同GPRS網間采用Gp接口互連聯,由網關和防火墻組成。

  Gi:GPRS和分組網接口。

  GPRS通過Gi接口以X.25、X.75或IP協議和各種公眾分組網實現互聯。

GPRS的特點

  1.應用上的特點

  目前,用手機上網還顯得有些不盡人意。因此,全面的解決方法GPRS也就這樣應運而生了,這項全新技術可以令您在任何時間、任何地點都能快速方便地實現連接,同時費用又很合理。簡單地說:速度上去了,內容豐富了,應用增加了,而費用卻更加合理。

  (1)高速數據傳輸

  速度10倍于GSM,更可滿足您的理想需求,還可以穩定地傳送大容量的高質量音頻視頻文件,可謂不一般的巨大進步。

  (2)永遠在線

  由于建立新的連接幾乎無需任何時間(即無需為每次數據的訪問建立呼叫連接),因而您隨時都可與網絡保持聯系,舉個例子,若無GPRS的支持,當您正在網上漫游,而此時恰有電話接入,大部分情況下您不得不斷線后接通來電,通話完畢后重新撥號上網。這對大多數人來說,的確是件非常令人惱火的事。而有了GPRS,您就能輕而易舉地解決這個沖突。

  (3)僅按數據流量計費

  即根據您傳輸的數據量(如:網上下載信息時)來計費,而不是按上網時間計費也就是說,只要不進行數據傳輸,哪怕您一直“在線”,也無需付費。做個“打電話”的比方,在使用GSM+WAP手機上網時,就好比電話接通便開始計費;而使用GPRS+WAP上網則要合理得多,就像電話接通并不收費,只有對話時才計算費用。總之,它真正體現了少用少付費的原則。

  2.技術上的特點

  數據實現分組發送和接收,按流量計費;56~115Kbps的傳輸速度.

  由于使用了"分組"的技術,用戶上網可以免受斷線的痛苦(情形大概就跟使用了下載軟件NetAnts差不多)。此外,使用GPRS上網的方法與WAP并不同,用WAP上網就如在家中上網,先"撥號連接",而上網后便不能同時使用該電話線,但GPRS就較為優越,下載資料和通話是可以同時進行的。從技術上來說,聲音的傳送(即通話)繼續使用GSM,而數據的傳送便可使用GPRS,這樣的話,就把移動電話的應用提升到一個更高的層次。而且發展GPRS技術也十分"經濟",因為只須沿用現有的GSM網絡來發展即可。GPRS的用途十分廣泛,包括通過手機發送及接收電子郵件,在互聯網上瀏覽等。

  現在手機上網的口號就是"always online"、"IP in hand",使用了GPRS后,數據實現分組發送和接收,這同時意味著用戶總是在線且按流量計費,迅速降低了服務成本。對于繼續處在難產狀態的中國移動/聯通WAP資費政策,如果將CSD(電路交換數據,即通常說的撥號數據,歐亞WAP業務所采用的承載方式)承載改為在GPRS上實現,則意味著由數十人共同來承擔原來一人的成本。

  GPRS的最大優勢在于它的數據傳輸速度不是WAP所能比擬的。目前的GSM移動通信網的傳輸速度為9.6kbps,GPRS手機在今年年初推出時已達到56Kbps的傳輸速度,到現在更是達到了115Kbps(此速度是常用56Kmodem理想速率的兩倍)。

  GPRS是以分組交換的方式進行數據傳輸,由于是分組交換,因此在網絡資源的利用率上較電路交換有了很大的提高,而且GPRS可以同時進行語音與數據的傳遞,并且計費可以完全按照產生的流量來統計。而現有的WAP的承載是電路交換(CSD)方式,電路交換方式數據與話音不能同時進行,在收費模式上也是按照時長來收費。

  實際上WAP本身與GPRS本質上不具有可比性,現有WAP上的內容在GPRS上面一樣可以瀏覽和應用,只不過GPRS使現有的CSD方式的WAP更快、更方便、收費更合理,對WAP的服務內容也會由于網絡的技術進步而有較大的促進和改善。

  長遠來看,WAP現在用的是CSD(電路交換數據)的GSM數據業務,以后WAP也可以轉為使用GPRS這種新的GSM網絡作為承載方式。

  所以,GPRS不會取代WAP,舉一個形象的例子:GPRS和現在的CSD方式的GSM數據業務都是馬路,WAP則是馬路上的汽車,WAP現在行駛在兩車道上,GPRS提高了數據傳送速度,是8車道,可以說GPRS增強了WAP業務,現有WAP上的內容一樣可以通過GPRS進行瀏覽和應用。

  GPRS的應用,遲些還會配合Bluetooth(藍牙技術)的發展。到時,數碼相機加了bluetooth,就可以馬上通過手機,把像片傳送到遙遠的地方,也不過一刻鐘的時間,夠酷吧,這個日子將距離我們不遠了。

  3.GPRS與GSM比較中表現出的特點

  相對于GSM的9.6kbps的訪問速度而言,GPRS擁有171.2kbps的訪問速度;在連接建立時間方面,GSM需要10-30秒,而GPRS只需要極短的時間就可以訪問到相關請求;而對于費用而言,GSM是按連接時間計費的,而GPRS只需要按數據流量計費;GPRS對于網絡資源的利用率而相對遠遠高于GSM。

  4.GPRS服務特點對應的范圍

  1.移動商務

  2.移動信息服務

  3.移動互聯網

  4.多媒體業務

  5.GPRS的技術優勢

  (1)相對低廉的連接費用

  資源利用率高在GSM網絡中,GPRS首先引入了分組交換的傳輸模式,使得原來采用電路交換模式的GSM傳輸數據方式發生了根本性的變化,這在無線資源稀缺的情況下顯得尤為重要。按電路交換模式來說,在整個連接期內,用戶無論是否傳送數據都將獨自占有無線信道。在會話期間,許多應用往往有不少的空閑時段,如上Internet瀏覽、收發E-mail等等。對于分組交換模式,用戶只有在發送或接收數據期間才占用資源,這意味著多個用戶可高效率地共享同一無線信道,從而提高了資源的利用率。GPRS用戶的計費以通信的數據量為主要依據,體現了“得到多少、支付多少”的原則。實際上,GPRS用戶的連接時間可能長達數小時,卻只需支付相對低廉的連接費用。

  (2) 傳輸速率高

  GPRS可提供高達115kbit/s的傳輸速率(最高值為171.2kbit/s,不包括FEC)。這意味著在數年內,通過便攜式電腦,GPRS用戶能和ISDN用戶一樣快速地上網瀏覽,同時也使一些對傳輸速率敏感的移動多媒體應用成為可能。

  (3) 接入時間短分組交換接入時間縮短為少于1GPRS是一種新的GSM數據業務,它可以給移動用戶提供無線分組數據接入股務。GPRS主要是在移動用戶和遠端的數據網絡(如支持TCP/IP、X.25等網絡)之間提供一種連接,從而給移動用戶提供高速無線IP和無線X.25業務。

  GPRS采用分組交換技術,它可以讓多個用戶共享某些固定的信道資源。如果把空中接口上的TDMA幀中的8個時隙都用來傳送數據,那么數據速率最高可達164kb/8.GSM空中接口的信道資源既可以被話音占用,也可以被GPRS數據業務占用。當然在信道充足的條件下,可以把一些信道定義為GPRS專用信道。要實現GPRS網絡,需要在傳統的GSM網絡中引入新的網絡接口和通信協議。目前GPRS網絡引入GSN(GPRS Surporting Node)節點。移動臺則必須是GPRS移動臺或GPRS/GSM雙模移動臺。

GPRS提升GSM的數據服務性能:

  點到點 (P2P) 服務: 連接 (IP protocols)IP網絡 and X.25網絡。 多播(P2MP)服務 : 一點到多點的組播和多方通話。 短信服務 (SMS): 發送SMS。 多媒體短信(MMS): 發送攜帶語音和圖像信息的短消息。 因特網服務提供商服務: 提供互聯網內容服務。 郵件服務通過POP3或者IMAP協議檢查閱讀發送電子郵件 匿名服務: 匿名訪問預定服務 未來功能: 靈活加入新的功能,例如更大容量,更多用戶,新的資源和無線網絡。

  根據歐洲ETSI的GSM第2+階段的建議,GPRS分為兩個發展階段(即Phase 1和Phase2)。GPRS的Phase l階段將能支持下列功能和業務:

  1.TCP/IP和X.25業務

  2.全新的GPRS空中接口加密技術

  3.GPRS附加業務

  4.增強型的短信業務(E一SMs)

  GPRS分組數據計費功能,即根據數據量而采取計費上述功能業務中最顯著的是TCP/IP和X.25功能。GSM網絡可以通過TCP/IP和X.25為用戶提供電子郵件、WWW瀏覽、專用數據、LAN接入等業務。GPRS Phase 2階段的規范尚在制訂之中,它將能提供更多的新功能和新業務。

  1.GPRS中的WAP應用


  GPRS與WAP組合是當前令“手機上網”邁上新臺階的最佳實施方案:GPRS是強大的底層傳輸,WAP則作為高層應用,如果把WAP比作飛馳的車輛,那么GPRS就是寬闊暢通的高速公路,任您在無線的信息世界中隨意馳騁。


  2.設備上的應用


  GPRS可以在除蜂窩電話之外的多種設備中得以實現,包括膝上型電腦的PCMCIA調制解調器、個人數字助理的擴展模塊和手提式電腦。當前流行的手提式E-mail設備BlackBerry(黑莓)的制造商Research in Motion(RIM)于一個稱為Microcell Telecommunications的GSM供應商合作,研究如何將GPRS用于其他無線系統消息的傳送。


  3.GPRS業務應用


  自從首次實現文本信息傳輸以來,無線數據應用已經歷了飛躍式的增長,單是看看歐美知名廠商大肆宣傳通用分組無線業務(GPRS)的勁頭,似乎也能讓人感到下一代移動數據應用時代的行將來臨。將在99年底或是2000年初開啟的通用分組無線業務GPRS,作為邁向第三代個人多媒體業務的重要里程碑,將使移動通信與數據網絡合二為一,使IP業務得以引入廣闊的移動市場。盡管目前移動數據的使用相對較少,但在某些市場中,不同的用戶群卻正在快速發展,其推動力量主要是在移動領域中采用數據業務的商業市場。不論是愛立信、諾基亞還是阿爾卡特,幾乎所有宣傳GPRS的廠商都以商業用戶市場的快速成長來游說運營商。


  GSM系統的分組移動數據通信(即GPRS)是基本分組無線業務,采用分組交換的方式,數據速率最高可達164kb/s、它可以給GSM用戶提供移動環境下的高速數據業務,還可以提供收發Emai1、Internet例覽等功能。


  4.GPRS功能對應的業務應用


  GPRS是一種新的GSM數據業務,它可以給移動用戶提供無線分組數據接入股務。GPRS主要是在移動用戶和遠端的數據網絡(如支持TCP/IP、X.25等網絡)之間提供一種連接,從而給移動用戶提供高速無線IP和無線X.25業務。


  GPRS采用分組交換技術,它可以讓多個用戶共享某些固定的信道資源。如果把空中接口上的TDMA幀中的8個時隙都用來傳送數據,那么數據速率最高可達164kb/s.GSM空中接口的信道資源既可以被話音占用,也可以被GPRS數據業務占用。當然在信道充足的條件下,可以把一些信道定義GPRS專用信道。


  要實現GPRS網絡,需要在傳統的GSM網絡中引入新的網絡接口和通信協議。目前GPRS網絡引入GSN(GPRS SurportingNode)節點。移動臺則必須是GPRS移動臺或GPRS/GSM雙模移動臺。

  1.GPRS技術體現


  GPRS通用無線分組業務,是一種基于GSM系統的無線分組交換技術,提供端到端的、廣域的無線IP連接。通俗地講,GPRS是一項高速數據處理的技術,方法是以"分組"的形式傳送資料到用戶手上。雖然GPRS是作為現有GSM網絡向第三代移動通信演變的過渡技術,但是它在許多方面都具有顯著的優勢。目前,香港作為第一個進行GPRS實地測試的地區,已經取得了良好的收效。


  由于使用了"分組"的技術,用戶上網可以免受斷線的痛苦(情形大概就跟使用了下載軟件NetAnts差不多)。此外,使用GPRS上網的方法與WAP并不同,用WAP上網就如在家中上網,先"撥號連接",而上網后便不能同時使用該電話線,但GPRS就較為優越,下載資料和通話是可以同時進行的。從技術上來說,聲音的傳送(即通話)繼續使用GSM,而數據的傳送便可使用GPRS,這樣的話,就把移動電話的應用提升到一個更高的層次。而且發展GPRS技術也十分"經濟",因為只須沿用現有的GSM網絡來發展即可。GPRS的用途十分廣泛,包括通過手機發送及接收電子郵件,在互聯網上瀏覽等。


  現在手機上網的口號就是"always online"、"IP in hand",使用了GPRS后,數據實現分組發送和接收,這同時意味著用戶總是在線且按流量計費,迅速降低了服務成本。對于繼續處在難產狀態的中國移動/聯通WAP資費政策,如果將CSD(電路交換數據,即通常說的撥號數據,歐亞WAP業務所采用的承載方式)承載改為在GPRS上實現,則意味著由數十人共同來承擔原來一人的成本。


  而GPRS的最大優勢在于:它的數據傳輸速度不是WAP所能比擬的。目前的GSM移動通信網的傳輸速度為每秒9.6K字節,GPRS手機在今年年初推出時已達到56Kbps的傳輸速度,到現在更是達到了115Kbps(此速度是常用56Kmodem理想速率的兩倍)。所以敬請大家珍惜手上的Nokia7110及MotorolaL2000,相信到了GPRS手機推出時,他們都要讓路。


  2.封包(Packet)技術


  所謂的封包(Packet)就是將Date封裝成許多獨立的封包,再將這些封包一個一個傳送出去,形式上有點類似寄包裹,采用包交換的好處是只有在有資料需要傳送時才會占用頻寬,而且可以以傳輸的資料量計價,這對用戶來說是比較合理的計費方式,因為象Internet這類的數據傳輸大多數的時間頻寬是間置的。此外,在GSM phase 2 的標準里,GPRS可以提供四種不同的編碼方式,這些編碼方式也分別提供不同的錯誤保護(Error Protection)能力。利用四種不同的編碼方式每個時槽可提供的傳輸速率為CS-1(9.05K)、CS-2(13.4K)、CS-3(15.6K)及CS-4(21.4K),其中CS-1的保護最為嚴密,CS-4則是完全未加以任何保護。每個用戶最多可同時使用八個時槽,所以GPRS號稱最高傳輸速率為171.2K。


  3.GPRS的網絡結構


  GPRS網絡是基于現有的GSM網絡來實現的。在現有的GSM網絡中需要增加一些節點,如GGSN(Gateway GPRSSupporting Node,網關GPRS支持節點)和SGSN(Serving GSN,服務GPRS支持節點)。


  GPRS網絡參考模型如圖1所示。GSN是GPRS網絡中最重要的網絡節點。GSN具有移動路由管理功能,它可以連接各種類型的數據網絡,并可以連到GPRS寄存器。GSN可以完成移動臺和各種數據網絡之間的數據傳送和格式轉換。GSN可以是一種類似于路由器的獨立又備,也可以與GSM中的MSC集成在一起。


  GSN有兩種類型:一種為SGSN(Serving GSN,服務GSN),另一種為GGSN(GatewayGSN,網關GSN),SGSN的主要作用是記錄移動臺的當前位置信息,并且在移動臺和GGSN之間完成移動分組數據的發送和接收。GGSN主要是起網關作用,它可以和多種不同的數據網絡連接,如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文獻中,把GGSN稱為GPRS路由器。GGSN可以把GSM網中的GPRS分組數據包進行協議轉換,從而可以把這些分組數據包傳送到遠端的TCP/IP或X.25網絡。


  另外,有的廠商提出了GR(GSMRegister,GPRS數據庫)的概念。GR類似于GSM中的HLR,是GPRS業務數據庫。它可以獨立存在,也可以和HLR共存,由服務器或程控交換機實現。GR這個名稱在ETSI的建議中沒有專門提及。


  GPRS網絡結構中還引入了下列新的網絡接口:


  Gn,GSN主干網接口,用于各種GSN之間


  Gb,BSS和sGsN之間的接口。


  Gr,SGSN和HLR之間的接口。


  Gp,不同的GSM網絡(不同的PLMN)之間的接口。


  Gs,SGSN和MSC之間的接口。


  4.GPRS協議模型


  Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信協議有5層,自下而上依次為物理層、MAC Mdium AccessControl)層、LLC(Logical Link Control)層、SNDC(Subnetwork DependantConvergence)層和網絡層。


  Um接口的物理層為射頻接口部分,而物理鏈路層則負責提供空中接口的各種邏輯信道。GSM空中接口的載頻帶寬為20OkHz,一個載頻分為8個物理信道。


  如果8個物理信道都分配為傳送GPRS數據,則原始數據速率可達20Okb/s。考慮前向糾錯碼的開銷,則最終的數據速率可達164kb/s左右。


  MAC為媒質接入控制層。MAC的主要作用是定義和分配空中接口的GPRS邏輯信道,使得這些信道能被不同的移動臺共享。GPRS的邏輯信道共有3類,分別是公共控制信道、分組業務信道和GPRS廣播信道。公共控制信道用來傳送數據通信的控制信令,具體又分為尋呼和應答等信道。分組業務信道用來傳送分組數據。廣播信道則是用來給移動臺發送網絡信息。


  LLC層為邏輯鏈路控制層。它是一種基于高速數據鏈路規程HDLC的無線鏈路協議。LLC層負責在高層SNDC層的SNDC數據單元上形成LLC地址、幀字段,從而生成完整的LLC幀。另外,LLC可以實現一點對多點的尋址和數據幀的重發控制。


  BSS中的LLR層是邏輯鏈路傳遞層。這一層負責轉送MS和SGSN之間的LLC幀。LLR層對于SNDC數據單元來說是透明的,即不負責處理SNDC數據。


  SNDC被稱為子網依賴結合層。它的主要作用是完成傳送數據的分組、打包,確定TCP/IP地址和加密方式。在SNDC層,移動臺和SGSN之間傳送的數據被分割為一個或多個SNDC數據包單元。SNDC數據包單元生成后被放置到LLC幀內。


  網絡層的協議目前主要是Phase 1階段提供的TCP/IP和L25協議。TCP/IP和X.25協議對于傳統的GSM網絡設備(如BSS和NSS等設備)是透明的。


  5.GPRS的路由管理


  GPRS的路由管理是指GPRS網絡如何進行尋址和建立數據傳送路由。GPRS的路由管理表現在以下3個方面:移動臺發送數據的路由建立;移動臺接收數據的路由建立;以及移動臺處于漫游時數據路由的建立。


  對于第一種情況,如圖3中的路徑1所示。當移動臺產生了一個PDU(分組數據單元),這個PDU經過SNDC層處理,稱為SNDC數據單元。然后經過LLC層處理為LLC鄭通過空中接口送到GSM網絡中移動臺所處的SGSN。SGSN把數據送到GGSN。GGSN把收到的消息進行解裝處理,轉換為可在公用數據網中傳送的格式(如PSPDN的PDU),最終送給公用數據網的用戶。為了提高傳輸效率,并保證數據傳輸的安全,可以對空中接口上的數據做壓縮和加密處理。


  在第二種情況中,一個公用數據網用戶傳送數據到移動臺。首先通過數據網的標準協議建立數據網和GGSN之間的路由。數據網用戶發出的數據單元(如PSPDN中的PDU),通過建立好的路由把數據單元PDU送給GGSN。而GGSN再把PDU送給移動臺所在的SGSN上GSN把PDU封裝成SNDC數據單元,再經過LLC層處理為LLC幀單元,最終通過空中接口送給移動臺。


  第三種情況是一個數據網用戶傳送數據給一個正在漫游的移動用戶。其數據必須要經過歸屬地的GGSN,然后送到移動用戶A。 空中按口的信道構成 GPRS空中接口的信道構成如下:


  PDTCH(Pachet Data Traffic Channe1),分組數據業務信道。這種信道用來傳送空中接口的GPRS分組數據。


  PPCH(Packet Paging Channe1),分組尋呼信道PPCH用來尋呼GPRS被叫用戶。


  PRACH(Packet Randem Access Channel),分組隨機接入信道。GPRS用戶通過PRACH向基站發出信道請求。


  PAGCH(Packet Access Grant Channel),分組接人應答信道。PAGCH是一種應答信道,對PRACH作出應答。


  PACCH(Packet Asscrchted ControlChannel),分組隨路控制信道。這種信道用來傳送實現GPRS數據業務的信令。


  6. GPRS服務技術


  GPRS分組數據計費功能,即根據數據量計費。


  7. GPRS與IP


  GPRS的技術的引進,把電信網絡和計算機網絡有機地連接在一起,朝未來的全IP網絡平臺發展。


  從GPRS結構可以看出,基站與SGSN備之間的連接一般通過幀中繼連接,SGSN與GGSN設備之間通過IP網絡連接。


  GGSN可以由具有 NAT(網絡地址翻譯)功能的路由器承擔內部IP地址與外部網絡IP地址的轉換,MS可以訪問GPRS內部的網絡,也可以通過 APN(外部網絡接入點名)訪問外部的PDN/Internet網絡。


  在標識GPRS設備中,如手機MS的標識除了在GSM中使用的IMSI、MSISDN等號碼外,還需要分配IP地址。網元設備SGSN、GGSN的標識既有7號信令地址,又有數據GGSN的IP地址,GSN(SGSN或GGSN)之間的通信采用IP地址,而GSN與MSC、HLR等實體的通信采用7號信令地址。在GPRS系統中,有兩個重要的數據庫記錄信息。一是用戶移動性管理上下文,用于管理移動用戶的位置信息,另一是用戶的PDP上下文(分組數據協議上下文),用于管理從手機MS到網關GGSN及到ISP(Internet服務提供商)之間的數據路由信息。當MS訪問GPRS內部網絡或外部PDN/ Internet網絡時,MS向SGSN發激活PDP上下文請求消息,MS可以與運營商簽約選擇固定服務的GGSN。或根據APN選擇規則,由SGSN選擇服務的GGSN,SGSN再向GGSN發建立PDP上下文請求消息。GGSN分配 MS一個IP地址(靜態或動態、公用或私有),在建立PDP上下文過程中,需要對用戶的身份,需要的服務質量進行鑒權和論證,在成功地建立和激活PDP上下文后, MS、 SGSN和GGSN都存儲了用戶的PDP上下文信息。有了用戶的位置信息和數據的路由信息, MS就可以訪問該網絡的資源。 二代半產品GPRS的問世,在開發和部署GPRS業務時會遇到一些新的概念。

  [1]基于GPRS的報文數據交換使用未使用的蜂窩網絡帶寬傳輸數據。 而作為專門為電話系統設計的語音信道(或者數據信道)一旦被報文數據交換使用,將降低可用帶寬,其結果是如果在一個忙碌的電話域內,報文傳輸速度極慢。理論上報文數據交換速度是大約170千比特/秒,而實際速度是30-70千比特/秒。在GPRS的射頻部分的改進,取名為EDGE技術,將支持從20至200千比特/秒的更高速度傳輸。最大數據速率取決于同時分配到的TDMA幀的時隙。因此,數據速率越高,糾錯可靠性就越低。一般來說,連接速度隨著與距離的增加迅速下降。在人口密集的高網絡密度城區這倒不是什么大問題,但是在人口比較少的郊區這就真是問題了。


  GPRS class 8 也就是平常所說的4+1。這表示4個時隙用于下行流量,1個時隙用于上行流量。 這樣做是為了優化象WEB瀏覽器這樣的大部分是下載流量的應用。如果用戶閱讀郵件量大于他發送的量,這個也適用。一般來說GPRS手機默認使用 Class 8 來傳輸。


  GPRS class 10也就是4+2。4個時隙下行,2個時隙上行。不過同時使用的時隙不能超過5個。 這個方案適用于雙向數據差不多相等的情況下,例如即時消息.


  其他存在的級別,包括GPRS class 6 (3+2) 和GPRS class 4 (3+1),只有老設備才使用。有些個別設備能夠做到 4+4 (四個時隙用于上行和下行,最多5個同時工作).這只是工業應用,超過2個上行時隙電磁輻射就會對人體產生一定的影響。.


  傳輸速率還依賴于信道編碼。最佳編碼方案(CS-4)適用于在基站附近的時候,最差編碼方案(CS-1)用于離基站比較遠的地方。.


  使用CS-4 有可能達到每時隙22.8kbps的速度。但是如果使用這個方案先有網絡只能覆蓋一般情況的25%的區域。. CS-1能達到9.05 kbit/s 每時隙的速率而且可以覆蓋98%的正常區域。


  每一個時間片(timeslot)傳輸一個RLC楨,使用CS4最高達21.4Kbps,但通常情況下使用CS2比較多,RLC層速率為13.4Kbps,折算到IP層11.32Kbps。 從協議封裝來計算開銷,上行傳輸的要大于下行的,這意味著同樣一個時隙,上行的IP層可獲得帶寬要比下行的小一些,例如同樣的CS2編碼方式,上行的IP帶寬只有約10.15Kbps。


  種類 下載速率(RLC) 上傳速率


  GPRS 4+1 85.6 Kbps 21.4Kbps(class 8 & 10)


  GPRS 3+2 64.2 Kbps 42.8Kbps(class 10)


  CSD 9.6 Kbps 9.6Kbps


  HSCSD 28.8 Kbps 14.4Kbps (2+1)


  HSCSD 43.2 Kbps 14.4Kbps (3+1)


  注意!CSD及HSCSD這類服務通常都按使用時間來計費,就像通話時間般。假如要長時進行下載檔案的動作,則會比GPRS優勝,因為在移動電話網絡中CSD及HSCSD的優先次序都會比GPRS為高,較少有數據傳輸中斷的情況出現。


  GPRS報文數據交換基于數據包。 當使用TCP/IP協議時,每個電話分配到有一個或多個IP地址。 當電話切換扇區或者基站時,GPRS要暫時存儲轉發數據包到電話里。當因為無線電噪聲干擾導致傳輸暫停和丟包可以由TCP來處理,這將導致臨時的傳輸速率調整。

  [2]GPRS作為GSM分組數據的一種業務,很大程度上拓展了GSM無線數據業務空間。下面將結合移動運營商的GPRS業務來介紹一下常用的GPRS解決方案,介紹下主要包括Internet接入、WAP、專網接入、基于終端安裝業務、專線接入、GPRS短消息等7種業務。


  Internet接入業務


  (1) 業務描述


  GPRS


  這是GPRS最普遍的一種應用,利用手機+筆記本接入Internet,如右圖所示。


  (2)用戶IP地址分配及與IP網絡連接方案


  手機+筆記本接入Internet業務的用戶地址可以分配公有地址或私有地址,從節約公有地址角度出發,建議采用私有地址。實現方式為:手機接入經過服務器RADIUS授權后,由GGSN分配私有地址,該私有地址通過NAT轉換后接入CMNet。


  (3)Internet接入方式選擇


  GGSN接入Internet有透明和非透明兩種方式。如果移動運營商作為GPRS運營商的同時,直接作為ISP提供Internet接入服務,建議采用透明方式,用戶接入因特網無須進行認證,可由移動用戶鑒權替代,這樣可加快用戶接入速度,減少RADIUS服務器的投資。也可以采用非透明方式接入Internet,通過RADIUS進行用戶認證。


  GPRS承載WAP業務


  (1)GPRS是承載WAP的最佳選擇


  GSM系統中,承載WAP有3種方式:短消息、電路型數據、GPRS分組數據。與GPRS相比,前兩種方式有一定的局限性:


  短消息承載WAP,長度只有160個字節,不能適應WAP業務數據量逐步增長的需求。短消息對于QoS方面缺乏保證,接續時間過長,因此不推薦短消息承載WAP。


  GPRS承載WAP有很多優勢:GPRS本身基于分組方式,系統資源占用少,接續速度快,時時在線,而且單用戶帶寬有保證。其組網如右圖所示。


  (2)用戶IP地址分配


  WAP業務的用戶地址經服務器RADIUS授權后由GGSN分配使用私有地址。


  (3)與WAP網關連接方案


  由于WAP網關建設采用私有IP地址段,而GGSN設備地址采用合法IP地址,所以GGSN和WAP網關之間必須建立隧道,才能進行連接,目前可采用GRE隧道方式。由GGSN配置GRE隧道,并進行相應處理。WAP網關需具有GRE功能,并且能夠根據用戶的私有IP地址,判斷GGSN地址,并進行相應隧道封裝處理。


  專網接入業務


  (1) 專網VPN業務實現方式


  PPP:對等協議


  采用VPDN技術實現專網接入業務方案,MS采用PPP方式接入VPN虛擬網,使用第二層隧道協議L2TP。GGSN通過輸入的公司名或主被叫號碼從Radius服務器獲取建立隧道的相關信息,然后啟動到企業網關的L2TP隧道協議,建立起GGSN和企業網關之間的隧道連接。此時用戶的PPP包可以直達企業網關,由企業網關通過公司的Radius服務器完成對用戶級的認證,通過后,就建立起GRPS手機到達企業網關的PPP鏈路,從而真正實現移動辦公業務,如右圖所示。


  (2)實現VPN功能時各實體功能


  GGSN作為L2TP接入集中器:為企業網關提供代理認證;與企業網關之間建立L2TP隧道;與企業網關之間建立L2TP會話。企業網關與GGSN之間建立L2TP隧道和與GGSN之間建立L2TP會話。運營商RADIUS服務器對移動用戶提供的公司名認證;為GGSN提供企業網關的IP地址;為GGSN提供隧道類型(L2TP、PPTP、L2F);提供其它與隧道有關的信息,如對應于該隧道GGSN名和企業網關名等。企業RADIUS服務器對移動用戶身份進行認證、授權。


  (3)用戶認證實現方式


  企業網關認證:用戶認證信息以PPP數據包的形式透明穿過GGSN,到達企業網關。 企業網關從企業RADIUS服務器查找用戶的合法信息,對用戶進行認證和授權。


  GGSN代理認證:當GGSN與企業網關之間存在某種信任關系時,GGSN可對企業用戶進行代理認證。此時,GGSN讀取用戶認證PPP數據包,通過運營商的RADIUS服務器對用戶認證請求進行確認,給用戶分配權限,此時企業網關無需設立RADIUS服務器。


  (4)專網接入業務對網絡和設備的影響


  采用專網接入業務,需手機采用PPP方式接入PDN網。GGSN的Gi接口上需具有L2TP功能。由于需進行隧道和會話處理,會對GGSN設備的處理能力產生一定的影響。運營商的RADIUS服務器能夠提供對企業名認證和提供代企業認證功能。


  基于PDA數據業務


  基于PDA的數據業務的解決方案以及對網絡和設備的影響等同于PC+手機上網方式,即普通Internet接入方式。


  基于手機終端安裝數據業務


  (1) 業務描述


  在GPRS終端內置特定Internet應用,通過手機內置應用軟件實現,無須外接PC。應用包括POP3 Email和即時信息Instant Messaging(IM)。從長遠看,這類Internet應用可能還會增加。


  (2)基于終端安裝的業務類型


  Email應用:手機內置Email收發軟件,可向普通PC Email軟件一樣設置POP3地址、用戶名及密碼。激活PDP上下文后,直接點擊對應功能鍵,即可隨時隨地進行郵件收發操作。


  IM應用:類似于Internet上的QICQ應用。IM用戶向服務提供商登記注冊后,可以進行實時交流,而由于GPRS可以基于流量計費的特性,用戶可以進行隨時隨地交流,而只需支付較少的費用,是一種非常理想的實時聊天工具。


  基于終端安裝的業務對GPRS網絡設備不會產生特別的影響,只需能夠接入Internet網絡,由終端和應用服務器完成對應功能。計費等同于Internet接入計費方式。


  專線接入業務


  (1) 專線接入業務時,GGSN(無須參與認證,采用透明接入方式)、GPRS網絡僅僅作為承載通道,將數據包透明發往業務處理中心,用戶接入業務中心權限的認證由MS與業務中心進行。該業務需用特定的APN進行區分,以決定是否認證及連接方式,專線接入業務主要應用于集團用戶,如MPOS、高速公路流量統計、環境監測等。


  (2) GSN通過專用線路(DDN專線等)不經過ISP直接接入業務中心;或者通過ISP直接連接業務中心,不采用VPN方式;也可以通過ISP連接,采用VPN方式接入業務中心。


  GPRS短消息業務


  (1)業務描述


  GPRS


  如右圖所示為GSM系統中與短消息有關的實體網絡圖。MS和SC之間可以通過MSC(A口),也可以通過SGSN(Gb口)發送短消息,兩者相比較,通過Gb口傳送短消息占用的空中資源相對較少因而對用戶更具吸引力。A接口與Gb接口、D接口與Gd接口消息流類似,由MS選擇通過MSC或SGSN發送短消息;發往MS的短消息由HLR根據網絡和MS的特性決定選擇SGSN或MSC傳送。短消息中心通過IW/G MSC與SGSN(Serving GPRS Supported Nodes)連接,接口為Gd接口。


  注:


  1表示SMS-GMSC/SMS-IWMSC與SC之間的接口,無標準協議


  2表示C接口


  3表示E接口(MSC與SMS-IWMSC/SMS-GMSC之間)或Gd接口(SGSN與SMS-IWMSC/SMS-GMSC之間)


  4表示B接口,SGSN與VLR之間在短消息功能中不需要此接口


  5表示A接口(MSC與MS)或Gb接口(SGSN與MS)


  MS發出的短消息由MSC或SGSN接收,再通過MAP信令送給MS指定的IW-MSC,最后由IW-MSC通過內部協議轉發到SC。SC對MS發來的消息進行具體處理,如果是發給某個MS的短消息,則把此條消息存儲到消息庫中。SC要把消息庫中的消息傳遞給某個MS時,首先把短消息傳給相連的GMSC,由GMSC到HLR中查找路由后,將短消息發送給HLR指定的MSC或SGSN,最后通過MSC或SGSN將短消息發送給MS。與SGSN有關的接口包括Gb口和Gd口。


  (2)業務對網絡和設備的影響


  SGSN和IWMSC需提供Gd接口,其功能、信令均與原有E接口相同。由于短消息信令可以在E接口上傳遞,增加Gd接口后,將直接分流E接口的信號流量。


  (3)SMS over GPRS與原有SMS的主要區別


  原有SMS在無線口上使用SACCH或SDCCH信道進行傳遞,SMS over GPRS則使用PDTCH信道進行收發。原有SMS在A接口通過SCCP進行承載,SMS over GPRS使用Gb口的LLC層進行承載,減少了SCCP鏈路需求。

  1.手機要有此項功能.


  2.對于未開通GPRS功能的用戶,可撥打10086開通GPRS功能,可根據自己的使用需要,選擇包月或按使用流量計費.


  3.在開通GPRS同時,需在手機GPRS上網處進行設置(如對如何設置不是很清楚,可在撥打10086同時,將自己的手機型號告訴10086,要求他們將如何設置GPRS,以手機短信的形式發送到您的手機上,然后按信息提示設置即可.)


  4.接下來,你就可以體驗手機GPRS上網樂趣了.

  【一.GPRS入門指南】


  GPRS即“通用分組無線業務”(General Packet Radio Service的英文簡稱),是在現有GSM網絡上開通的一種新型的分組數據傳輸技術。相對于原來GSM以撥號接入的電路交換數據傳送方式,GPRS是分組交換技術,具有“永遠在線”、“自如切換”、“高速傳輸”等優點,它能全面提升移動數據通信服務,使“移動夢網”服務更豐富、功能更強大,給您的生活和工作帶來更多便捷與實惠。


  以GPRS為技術支撐,可為您實現諸如:電子郵件、電子商務、移動辦公、網上聊天、基于WAP的信息瀏覽、互動游戲、FLASH畫面、多和弦鈴聲、PDA終端接入、綜合定位技術等,從而帶您進入一個動感而彩色的移動世界,引領您盡快邁向3G時代。


  【二.GPRS的業務優勢】


  廣域覆蓋:GPRS在全國31個省240多個城市均有良好覆蓋,基本上在手機可以打電話的地方都可以通過GPRS無線上網;


  永遠在線:只要激活GPRS應用后,將一直保持在線,類似于無線專線網絡服務。


  按量計費:GPRS服務雖然保持一直在線,但您不必擔心費用問題;因為只有產生通信流量時才計費。


  高速傳輸:目前GPRS可支持53.6Kbps的峰值傳輸速率,理論峰值傳輸可達100余Kbps。


  業務豐富:彩信、WAP掌上資訊、金融交易、游戲百寶箱,豐富多彩的業務應用涉及人們生活的各個領域。


  (注:與手機支持情況和網絡情況有關)


  【三.GPRS設置全攻略】


  [3]現在,市場上具有GPRS功能的手機品種相當豐富,而且多數GPRS手機具備“一鍵上網”功能,您無需進行設置,即可輕松使用,希望您在購買時選擇帶有GPRS“一鍵上網”功能的手機。如果您的GPRS手機不具備“一鍵上網”功能,可按照下述步驟進行設置,操作同樣非常簡單:


  APN的含義


  APN(Access Point Name),即“接入點名稱”,用來標識GPRS的業務種類,目前分為兩大類:CMWAP(通過GPRS訪問WAP業務)、CMNET(除了WAP以外的服務目前都用CMNET,比如連接因特網等)。


  連接配置


  選擇GPRS方式連接:


  連接1:接入點名稱為CMNET,用戶名、密碼均為空――主要用于訪問因特網或java下載等;


  連接2:接入點名稱為CMWAP,用戶名、密碼均為空――主要用于訪問“移動夢網”WAP。


  其他通用配置


  在手機或PC中的進行其他參數配置,如:對于連接因特網需要在PC端配置、電子郵件要配置自己的POP和SMTP、WAP配置與其他WAP手機的配置一樣。


  設置舉例


  NOKIA6610、6100、7200、7250


  選擇進入“服務”菜單,選擇“設置”――>


  選擇“修改服務設置”:


  進入修改服務設置屏幕,分別輸入相關信息:


  “設置組名稱”設為“移動夢網GPRS”


  “主頁”設置為http://wap.monternet.com


  “連接類型”設為“持續連接”


  “安全保護”設為“關”


  “傳輸方式”設為“GPRS”


  “GPRS接入點”設為“CMWAP”


  “IP地址”設為“10.0.0.172”


  “鑒權類型”設為“普通”


  “登錄類型”設為“自動”


  “用戶名”和“密碼”不用設置


  輸入完畢按返回退到待機狀態


  在待機狀態下,按“功能表”選擇“服務”并進入“主頁”后即可登錄移動夢網主頁


  【四.輕松玩轉GPRS】


  GPRS全面支持隨e行業務,隨時隨處實現移動辦公:


  將帶有GPRS功能的SIM卡插入GPRS無線網卡中,再與移動終端(筆記本電腦或PDA)相連接,就可實現無線上網,并可以收發短信。


  當然也可將GPRS手機通過數據線與筆記本電腦串口相連(或經過USB紅外端口相連接)通過GPRS訪問因特網。


  GPRS目前可支持50多K的峰值傳輸速率,廣域覆蓋、隨時在線等特點的發揮可使您感受隨時隨處的移動辦公。


  通過GPRS使用手機WAP服務 (如移動夢網: http://wap.monternet.com )


  GPRS可大大提升原有WAP服務的品質,訪問速度大大提升,費用更加經濟,可實現新聞瀏覽、隨身理財、移動辦公、更可支持多種彩色、動感的圖片、游戲等服務(需要手機支持)。


  收發彩信,樂趣無窮:


  拿出您的彩信手機通過GPRS可享受豐富多彩的彩信服務:卡通、明星、漫畫、游戲等多姿多彩的彩信壁紙,還有動感十足的彩信動畫任您下載。用帶有攝像頭的彩信手機拍下生活中的精彩畫面通過GPRS發送給親友,更是樂趣無窮!


  下載“移動百寶箱”中的精彩內容:


  使用支持JAVA功能的手機,通過GPRS方式進入“移動百寶箱”,方便地下載娛樂、生活、商務、游戲等方面的精彩內容。如下載各種棋牌游戲、電子書籍、股票證券信息、天氣預報、聊天交友等。


  企業和行業應用:


  專線接入GPRS網絡,實現高服務質量等級的專有服務。


  遙感、監測、定位等信息通過GPRS,方便的進行無線接入和傳輸。


  【五.使用條件及業務辦理】


  使用條件


  (1)手機支持GPRS功能。


  (2)全球通客戶已申請開通GPRS功能。


  (3)在手機上正確設置GPRS參數。


  (4)處在GPRS網絡覆蓋范圍內。


  業務辦理


  全球通移動電話客戶可以撥打客戶服務熱線10086或持有效身份證件到北京移動各營業廳及合作廳辦理開通、取消、變更GPRS業務。也可登陸北京移動網站進行網上辦理。


  【六.GPRS漫游服務】


  [3]國內漫游:


  注:目前GPRS已實現北京全市覆蓋,另支持國內31 省240多個市的漫游服務


  附錄: GPRS支持的漫游城市舉例


  北京、上海、天津、重慶、沈陽、大連、濟南、青島、石家莊、鄭州、武漢、南京、杭州、寧波、溫州、成都、南寧、廣州、深圳、福州、廈門、海口、三亞、合肥、長沙、西安、蘭州、烏魯木齊、西寧、昆明、銀川、呼和浩特、貴陽、南昌、太原、拉薩、哈爾濱、長春


  國際漫游


  目前GPRS已實現美國、法國、新加坡、***、香港、澳門等地的國際漫游(漫游國家、地區及漫游資費見www.bmcc.com.cn首頁-話音業務-國際自動漫游版塊)。


  部分漫游國家和地區運營商及資費列表(資費僅供參考,以當地運營商公布最新資費為準)

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