《原理入门介绍》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原理入门介绍（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、GPRS原理入门介绍原理入门介绍概述概述1.1 移动数据业务的主要领域移动数据业务的主要领域GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）是在现有的GSM移动通信系统基础上发展起来的一种移动分组数据业务。GPRS通过在GSM数字移动通信网络中引入分组交换的功能实体，以完成用分组方式进行的数据传输。GPRS系统可以看作是对原有的GSM电路交换系统的基础上进行的业务扩充，以支持移动用户利用分组数据移动终端接入Internet或其它分组数据网络的需求。以GSM、CDMA为主的数字蜂窝移动通信和以Internet为主的分组数据通信是目前信息领域增长最为迅猛的两大
2、产业，正呈现出相互融合的趋势。GPRS可以看作是移动通信和分组数据通信融合的第一步。移动通信在目前的话音业务继续保持发展的同时，对IP和高速数据业务的支持已经成为第二代移动通信系统演进的方向，而且也将成为第三代移动通信系统的主要业务特征。GPRS包含丰富的数据业务，如：PTP点对点数据业务，PTMM点对多点广播数据业务、PTMG点对多点群呼数据业务、IPM广播业务。这些业务已具有了一定的调度功能，再加上GSMphase 2+中定义的话音广播及话音组呼业务，GPRS已能完成一些调度功能。GPRS主要的应用领域可以是：E-mail电子邮件、WWW浏览、WAP业务、电子商务、信息查询、远程监控等等。
3、1.2 GPRS的发展的发展GSMGPRS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GSMGPRS网络，作为独立的网络实体对GSM数据进行旁路，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
4、、防火墙等。GPRS最早在1993年提出，1997年出台了第一阶段的协议，到目前为止GPRS协议还在不断更新，2000年初推出SMG#30，匿名接入功能在新的协议中不再体现。GPRS协议除包含新出台的协议外，还对原有的一些协议进行了较多的修改。1.3 GPRS与与HSCSD业务的比较业务的比较表1-1 HSCSD与GPRS的比较比较项 目HSCSDGPRS提供的业务适合于实时性强的应用，例 如会议电视应用更加广泛，适用于突发 性的数据业务，小数据量的 频繁传送，偶然的出现的大 数据量业务，如网页浏览等业务质量和 性能数据业务的建链时间长，大 于20秒数据业务的建链时间短，小 于3秒数据速率4*
5、14.4kb/s=57.6kb/s6*9.6kb/s=57.6kb/s（受限于64kb/s的交换矩 阵）CS-2最大速率为107.2kb/s(受限于16kb/s的TRAU子速率)CS-4最大速率为171kb/s无线资源管 理一个用户可分配多个信道， 用户接入后即占用了该业务 信道，无线资源的利用率较 差可动态分配资源，一个用户 可分配多个时隙，一个时隙 也可多个MS共享，用户可一 直与网络连接，但仅当传送 数据时才占用无线信道资源网络设施的 改造初期投资少，对于TRAU、IWF等速率适配设备 需要硬件升级，不需要增加 新的网络单元，其他部分主 要是软件升级初期投资大，需增加SGSN、GGSN网
6、络设施，BSC需 增加硬件设 备，BTS、HLR、SMC等需软件 升级计费连接的时间,占用的信道数 等数据量,连接时间和QoS等网络规划基于原有电路型业务的模 型，无线和网络易于规划设 计在无线方面缺乏经验，数据 业务量增加后，网络规划困 难HSCSD（High Speed Circuit Switching Data）业务是将多个全速业务信道复用在一起，以提高无线接口数据传输速率的一种方式。由于目前MSC的交换矩阵为64kb/s，为了避免对MSC进行大的改动，限定入交换速率小于64kb/s。这样，GSM网络在引入HSCSD之后，可支持的用户数据速率将达到38.4kb/s（4时隙），57.6k
7、b/s（4时隙，14.4kb/s信道编码）或57.6kb/s（6时隙透明数据业务）。HSCSD适合提供实时性强的业务如会议电视，而GPRS则适合于突发性的业务，业务应用范围较广。HSCSD作为电路型数据业务在无线接口上虽然也有无线资源的协商和调整（非透明业务），但对于一个连接来说，无论是否有实时数据的传送，至少需要保持一个时隙的无线连接。当数据业务量增加时，需增设新的基站或大量的无线信道。而对于GPRS业务来说，用户只有需要发送信息时才申请无线资源，其他时间MS随保持PDP激活状态，而不需要任何无线资源。在上行链路上网络需要对MS进行争抢判决，多个MS可共享一个时隙的无线资源，且随着USF的变
8、化，上行资源的复用可以改变，在下行信道上采用排队的机制，多个MS可共享多时隙的下行资源，以TAF进行区分。虽然在网络建设上GPRS相对HSCSD对于网络的改动更大，但对于无线资源的利用来说却是占用最小的爱而兰负荷，在最大程度上减少了BTS的投资，即使在不增加频率资源和小区的情况下也可以提供业务。运营者可以根据业务负荷和实际需要在话音和数据业务之间动态分配无线信道。尤其是由于电路型呼叫的建立、结束和阻塞使得空闲信道表现为“空隙”和“突发”时，可被GPRS业务所利用，而HSCSD业务无法使用。HSCSD除了一些数据速率适配所必须的硬件更换之外几乎不需要对硬件设备进行改动，GPRS则需要增加SGSN
9、和GGSN两个网络实体，HLR等网络设备需要软件升级。但从发展的眼光开看，GPRS的网络结构为第三代移动通信网络的建设打下了良好的基础。第一阶段的第三代核心网络将主要采用GPRS网络。1 GPRS基本原理基本原理1.1 电路交换与分组交换电路交换与分组交换首先对GSM电路交换型数据业务与GPRS分组型数据业务的技术特征做一下对比说明。1.1.1 电路交换的通信方式在电路交换的通信方式中，在发送数据之前，首先需要通过一系列的信令过程，为特定的信息传输过程（如通话）分配信道，并在信息的发送方、信息所经过的中间节点、信息的接收方之间建立起连接，然后传送数据，数据传输过程结束以后再释放信道资源，断开连
10、接。图2-1是一个基于电路方式的话音通信过程示意图。图2-1 基于电路方式的通信过程电路交换的通信方式一般适用于需要恒定带宽、对时延比较敏感的业务，如话音业务目前一般都采用电路交换的通信方式。1.1.1 分组交换的通信方式在分组交换的通信方式中，数据被分成一定长度的包（分组），每个包的前面有一个分组头（其中的地址标志指明该分组发往何处）。数据传送之前并不需要预先分配信道，建立连接。而是在每一个数据包到达时，根据数据包头中的信息（如目的地址），临时寻找一个可用的信道资源将该数据报发送出去。在这种传送方式中，数据的发送和接收方同信道之间没有固定的占用关系，信道资源可以看作是由所有的用户共享使用。由
11、于数据业务在绝大多数情况下都表现出一种突发性的业务特点，对信道带宽的需求变化较大，因此采用分组方式进行数据传送将能够更好地利用信道资源。例如一个进行WWW浏览的用户，大部分时间处于浏览状态，而真正用于数据传送的时间只占很小比例。这种情况下若采用固定占用信道的方式，将会造成较大的资源浪费。图2-2是基于分组的通信过程示意图。图2-2 分组通信示意图在GPRS系统中采用的就是分组通信技术，用户在数据通信过程并不固定占用无线信道，因此对信道资源能够更合理地应用。在GSM移动通信的发展路标中，GPRS是移动业务和分组业务相结合的第一步，也是采用GSM技术体制的第二代移动通信技术向第三代移动通信技术发展
12、的重要里程碑。1.2 GPRS网络结构网络结构GPRS网络引入了分组交换和分组传输的概念，这样使得GSM网络对数据业务的支持从网络体系上得到了加强。图2-1和图2-2从不同的角度上给出了GPRS网络的组成示意图。GPRS其实是叠加在现有的GSM网络的另一网络，GPRS网络在原有的GSM网络的基础上增加了SGSN（服务GPRS支持节点）、GGSN（网关GPRS支持节点）等功能实体。GPRS共用现有的GSM网络的BSS系统，但要对软硬件进行相应的更新；同时GPRS和GSM网络各实体的接口必须作相应的界定；另外，移动台则要求提供对GPRS业务的支持。GPRS支持通过GGSN实现的和PSPDN的互联，
13、接口协议可以是X.75或者是X.25，同时GPRS还支持和IP网络的直接互联。图2-3 GPRS网络结构图2-4 GPRS网络组成SGSN：服务GPRS支持节点MSCLocal Area NetworkServerRouterCorporate 1Local Area NetworkServerRouterCorporate 2GPRS INFRASTRUCTUREBorder Gateway (BG)Serving GPRS Support Node (SGSN)HLR/AuCBSCBTSFirewallUm R/SSMS-GMSCGdEIRFirewallFirewallGateway G
14、PRS Support Node (GGSN)MAP-FPoint-To-Multipoint Service Center (PTM SC)Inter-PLMN networkGPRS backbone (IP based)Data network (X.25)Data network (Internet)PSTN NetworkSS7 NetworkGfDGiGnGbGcCEGpGsSignalling and Data Transfer InterfaceSignalling InterfaceMSC/VLRTEMTBSSTEPDNRUmGrAHLROther PLMNSGSNGGSNG
15、dSM-SCSMS-GMSC SMS-IWMSCGGSNEIRSGSNGn图2.2、GPRS网络组成SGSN为MS提供服务，和MSC/VLR/EIR配合完成移动性管理功能，包括漫游、登记、切换、鉴权等，对逻辑链路进行管理，包括逻辑链路的建立、维护和释放，对无线资源进行管理。SGSN为MS主叫或被叫提供管理功能，完成分组数据的转发，地址翻译，加密及压缩功能。SGSN能完成Gb接口SNDCP、LLC和Gn接口IP协议间的转换。GGSN：网关GPRS支持节点网关GPRS支持节点实际上就是网关或路由器，它提供GPRS和公共分组数据网以X.25或X.75协议互联，也支持GPRS和其它GPRS的互联。GG
16、SN和SGSN一样都具有IP地址，GGSN和SGSN一起完成了GPRS的路由功能。网关GPRS支持节点支持X.121编址方案和IP协议，可以IP协议接入internet，也可以接入ISDN网。BSS：基站系统，包括BSC和BTS基站系统除具有完成原话音需求所具备的功能外，尚要求具备和SGSN间的Gb接口，对多时隙捆绑分配的信道管理功能，对分组逻辑信道的管理功能。Gb接口：接口：SGSN和和BSS间接口间接口通过该接口通过该接口SGSN完成移动性管理、无线资源管理、逻辑链路管理及分完成移动性管理、无线资源管理、逻辑链路管理及分组数据呼叫转发管理功能组数据呼叫转发管理功能。关于该接口的结构见后描述。我司无该接口的协议。Gs接口：MSC/VLR和SGSN间接口Gs接口采用7号信令MAP方式。SGSN通过GS接口和MSC配合完成对MS的移动性管理功能，SGSN传送位置信息到MSC，接收从MSC来的寻呼信息。Gr接口：接口：SGSN和和HLR间接口间接口Gr接口采用接口采用7号信令号信令MAP方式。方式。SGSN通过通过Gr接口从接口从HLR取得关于取得关于MS的的数据，数
