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1、GPRS技术与应用,典型无线传输技术应用课程教学资源,7/29/2019,GPRS技术与应用,7/29/2019,移动通信简介,所谓移动通信，是指开放的，利用通信终端（用户用于通话的设备）与固定的基站进行无线通信，并进行以语音为基础的各类数据传输服务的通信方式。 对讲机不属于移动通信，因为其没有基站的概念，警用和出租车行业的通信系统也不属于通常意义的移动通信，那只是一个封闭的通信系统。 最常见的终端就是现在通称的手机，早年的大哥大，现如今的iPhone，都是终端的一种，而且，现在的终端更讲究功能的强大，并且远远超过了电话的范畴，例如，以娱乐闻名的iPhone，以电子邮件为特色的黑莓（Black
2、berry），以互联网为基础的Nexus One等等。,7/29/2019,移动终端,7/29/2019,移动通信,无线电话通信的研究始于上世纪四十年代，1966年挪威开始了移动电话的国家级运营业务，1971年在芬兰开始了商用。当时采用的是被称为0G的移动通信标准，被称为前蜂巢式技术，包括MTS、ARP等通信标准。 上世纪八十年代，开始了1G（第一代移动通信技术）标准的使用，这就是被称为蜂窝电话的时代，采用了模拟方式通信，并简单的利用频率来进行信道复用，只能发送语音。 九十年代初，以GSM为代表的第二代移动通信技术（2G）开始商用，最早也始于芬兰，也是目前世界是被应用得最广泛的移动通信标准，几
3、乎在所有国家和地区都有GSM网络，GSM的第一个版本只支持语音通话和短信。2G还有很多标准，部分标准是不支持短信功能的，但通信方式都由1G的模拟信号转到了数字信号。,7/29/2019,移动通信,7/29/2019,GSM技术简介,GSM全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称“全球通”，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。 目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。GSM系统包括
4、GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM1900：1900MHz等几个频段。,7/29/2019,GSM技术简介,我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。 GSM（全球移动通信系统）是一种广泛应用于欧洲及世界其他地方的数字移动电话系统。GSM使用的是时分多址的变体，并且它是目前三种数字无线电话技术（TDMA、GSM和CDMA）中使用最为广泛的一种。,7/29/2019,GSM技术简介,一般的所谓的双频手机就是在GSM900和DCS1800频段切换的手机。PC
5、S1900(PCS1900 - Personal Communications System operating in the 1,900MHz band)则是别的一些国家使用的频段(如美国)。 GSM900/1800分别是工作在890960mhz/1710 1880mhz频段的。GSM900的手机最大功率是8W（实际中移动台没这么大的功率，一般的手机最大功率是2W，车载台功能大）， 而DCS1800的手机的最大功率是1W。,7/29/2019,GSM技术简介,GSM900/DCS1800/PCS1900的区别: GSM900是初始的GSM 系统，MOBILE 的功率从输出1W8W，GSM90
6、0的通道从1124，DCS1800的通道从512885，DCS1800是低功率的，最高是1W。 GSM的频段：GSM900 小区半径35km 上行890915MHZ 下行将935960MHZ。 GSM1800小区半径2km(由于1800mhz手机的低功率) 上行17101785MHZ下行18051880MHZ。 GSM1900: 18501910MHZ 19301990MHZ。,7/29/2019,GPRS技术,通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service)的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。 GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在
7、频道传输的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。,7/29/2019,GPRS技术,GPRS经常被描述成“2.5G”，也就是说这项技术位于第二代（2G）和第三代（3G）移动通讯技术之间。它通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递。 GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。而且，因为不再需要现行无线应
8、用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方便容易。如此，使用者既可联机上网，参加视讯会议等互动传播，而且在同一个视讯网络上（VRN）的使用者，甚至可以无需通过拨号上网，而持续与网络连接。,7/29/2019,GPRS技术,GPRS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
9、看作是由所有的用户共享使用。,7/29/2019,GPRS技术的特点,1、可充分利用现有资源中国移动全国范围的电信网络-GSM，方便、快速、低建设成本地为用户数据终端提供远程接入网络的部署； 2、传输速率高，GPRS数据传输速度可达到57.6Kbps，最高可达到115Kbps-170Kbps，完全可以满足用户应用的需求，下一代GPRS业务的速度可以达到384Kbit/s； 3、接入时间短，GPRS接入等待时间短，可快速建立连接，平均为两秒； 4、提供实时在线功能 “always online”，用户将始终处于连线和在线状态，这将使访问服务变得非常简单、快速； 5、按流量计费，GPRS用户只有在
10、发送或接收数据期间才占用资源，用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的传递时，用户即使挂在网上也是不收费的。 GPRS业务，具有接入迅速、永远在线、流量计费等特点，在远程突发性数据实时传输中有不可比拟的优势，特别适合于频发小数据量的实时传输,因而GPRS业务在某些行业上有特殊的应用。,7/29/2019,GPRS技术的特点,GPRS通过允许现存的Internet和新的GPRS网络互通首次完全实现了移动Internet功能。目前任何一种在固定Internet上的业务FTP、Web Browse、聊天室、E-mail等利用GPRS同样能在移动网络上实现。 GPRS
11、不仅仅是移动通信网络向3G演进的第一步，而且还是最重要的一步。它将IP技术引入GSM网络，通过在GSM网络上叠加一个基于IP的GPRS核心网，运营商能够从电路交换转化为分组交换，迈出了走向以IP为中心的未来世界的第一步。,7/29/2019,GPRS系统结构,GPRS网是在GSM电话网的基础上增加以下功能实体构成的： SGSN（服务GPRS支持节点）、GGSN（网关GPRS支持节点）、点对多点服务中心；共用GSM基站但基站要进行软件更新；采用新的GPRS移动台；GPRS要增加新的移动性管理程序；通过路由器实现GPRS骨干网互联；GSM网络系统要进行软件更新和增加新的MAP信令和GPRS信令等。
12、,7/29/2019,GPRS系统结构,7/29/2019,GPRS系统结构,7/29/2019,GPRS主要网络实体,1. GPRS MS（移动设备） 2. PCU（Packet Control Unit，分组控制单元） 3. SGSN（Service GPRS Support Node，服务GPRS支持节点） 4. GGSN（Gateway GPRS Support Node，关口GPRS支持节点） 5. CG（Charging Gateway，计费网关） 6. RADIUS服务器 7. DNS（Domain Name System，域名服务器） 8. BG（Border Gateway，
13、边缘网关）,7/29/2019,GPRS MS,TE（Teminal Equipment，终端设备）是终端用户操作和使用的计算机终端设备，在GPRS系统中用于发送和接收终端用户的分组数据。 TE可以是独立的桌面计算机，也可以将TE的功能集成到手持的移动终端设备上，同MT（Mobile Terminal）合二为一。从某种程度上说，GPRS网络所提供的所有功能都是为了在TE和外部数据网络之间建立起分组数据传送的通路。,7/29/2019,GPRS MS,MT（Mobile Terminal，移动终端）一方面同TE通信，另一方面通过空中接口同BTS通信，并可以建立到SGSN的逻辑链路。GPRS的MT
14、必须配置GPRS功能软件，以支持GPRS系统业务。在数据通信过程中，从TE的观点来看，MT的作用就相当于将TE连接到GPRS系统的Modem。MT和TE的功能可以集成在同一个物理设备中。,7/29/2019,GPRS MS,MS（Mobile Station，移动台）可以看作是MT和TE功能的集成实体，物理上可以是一个实体，也可以是两个实体（TE+MT）。,7/29/2019,MS有三种类型,A类GPRS MS：能同时连接到GSM和GPRS网络，能在两个网络中同时激活，同时侦听两个系统的信息，并能同时启用，同时提供GPRS业务和GSM电路交换业务，包括短消息业务。A类移动台用户能在两种业务上同
15、时发起和/或接收呼叫，自动进行分组数据业务和电路业务之间的切换。 B类GPRS MS：能同时连接到GSM网络和GPRS网络，可用于GPRS分组业务和GSM电路交换业务，但两者不能同时工作，即在某一时刻，它或者使用电路交换业务，或者使用分组交换业务。B类移动台也能自动进行业务切换。 C类GPRS MS：在某一时刻只能连接到GSM网络或GPRS网络。如果它能够支持分组交换和电路交换两种业务，只能人工进行业务切换，不能同时进行两种操作。,7/29/2019,PCU,PCU（Packet Control Unit，分组控制单元）是在BSS侧增加的一个处理单元，主要完成BSS侧的分组业务处理和分组无线信
16、道资源的管理，目前PCU一般在BSC和SGSN之间实现。,7/29/2019,SGSN,SGSN（Service GPRS Support Node，服务GPRS支持节点）是GPRS网络的一个基本组成网元，是为了提供GPRS业务而在GSM网络中引进的一个新的网元设备。其主要的作用就是为本SGSN服务区域的MS转发输入/输出的IP分组，其地位类似于GSM电路网中的VMSC。 SGSN提供以下功能：,7/29/2019,SGSN,本SGSN区域内的分组数据包的路由与转发功能，为本SGSN区域内的所有GPRS用户提供服务。 加密与鉴权功能。 会话管理功能。 移动性管理功能。 逻辑链路管理功能。 同GPRS BSS、GGSN、HLR、MSC、SMS-GMSC、SMS-IWMSC的接口功能。 话单产生和输出功能，主要收集用户对无线资源的使用情况。,7/29/2019,SGSN,此外，SGSN中还集成了类似于GSM网络中VLR的功能，当用户处于GPRS Attach（GPRS附着）状态时，SGSN中存储了同分组相关的用户信息和位置信息。同VLR相似，SGSN中的大
