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1、.GPRS技术简介一、何谓GPRSGPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，GPRS是在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络，同时在网络上增加一些硬件设备和软件升级，形成了一个新的网络实体，提供端到端的、广域的无线IP连接。 目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP服务。GPRS理论带宽可达171.2K，实际应用带宽大概在40100Kbps，分组交换接入时间缩短为少于1秒，能提供快速即时的高速TCP/IP连接，每个用户可同时占用多个无
2、线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效利用。GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA帧结构。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，可以用于数据传输，远程监控等应用，也适用于偶尔的大数据量传输。二、GPRS标准的发展GPRS是GSM向3G迈进的一个重要步骤，根据ETSI对GPRS发展的建议，分为两个发展阶段，第一阶段可以向用户提供电子邮件、因特网浏览等数据业务；第二阶段是ED
3、GE的GPRS，简称E-GPRS。1. ETSI的标准制订工作欧洲最早是在1993年就提出了在GSM网上开通GPRS业务，1997年GPRS的标准化工作取得重大进展，10月份ETSI发布了GSM02.60 GPRS Phase1业务描述。1999年底完成GPRS Phase2的工作。目前全世界已有近百个运营商开通了GPRS商用系统、试商用系统或实验系统。较为著名的有英国的BTCellNET、德国的T-Mobile、香港的Smartone、台湾TSL以及法国、西班牙、葡萄牙、芬兰、捷克、丹麦、比利时、意大利、俄罗斯、澳大利亚、新加坡、菲律宾等很多国家和地区的运营商。2、国内GPRS的发展动向 我
4、国从1996年开始跟踪研究GPRS的相关标准。着重组织开展了一系列GPRS相关标准研究工作。于2000年4月，已经完成了900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网GPRS隧道协议(GTP)规范，由信息产业部电信传输所提出了GPRS业务研究的前期的预研成果。 从1998年开始，我国运营者开始酝酿在国内兴建GPRS的试验网络工作。在2000年内和2001年上半年，已颁布900/1800MHz TDMA蜂窝移动通信网通用分组无线业务相关的系列标准。2000年12月21日，中国移动通信集团公司在京宣布：正式启动GPRS网络建设。2001年6月，中国移动GPRS一期工程已完成，作为迈向第三代个人
5、移动通信系统的重要里程碑2002年中国移动通信集团公司正式启动GPRS商用网络阶段，3、GPRS怎样过渡到第三代移动通信系统 第二阶段是EDGE的GPRS，简称E-GPRS，EDGE是GSM增强数据速率改进的技术，它通过改变GSM调制方法，应用8个信道，使每一个无线信道的速率达到48kbits，既可以分别使用，也可以合起来使用。8个信道合起来可使一个收发机支持384kbits。它是向第三代移动通信通用移动通信系统（UMTS）过渡的台阶。UMTS是在GSM系统的基础上开发的，是欧洲开发的第三代移动通信，虽然现在还没有确定最后统一的标准，但是世界上许多著名的厂商，如诺基亚、爱立信、摩托罗拉、西门子
6、、NTT等都在致力这方面的研究和开发，UMTS是基于IP协议的通信结构体系，集成了语音、数据及多媒体网络，可以在世界上任何地方为任何人提供通用的个人通信业务，包括电视会议、因特网接入和其他的宽带业务。 这种由现有的GSM系统通过增设GPRS，再由GPRS平滑地过渡到UMTS第三代移动通信系统的解决方案，可以充分地利用现有的移动通信设备。四、 GPRS网络总体结构 GPRS网络是在现有GSM网络中引入3个主要组件来实现的，使得用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据。其系统结构如图4-1所示。 GPRS服务支持结点(SGSN, Serving GPRS Supporting Node) GPRS
7、网关支持结点(GGSN, Gateway GPRS Support Node) 分组控制单元(PCU)图4.1 GPRS系统结构图图中，移动台通过无线方式连接到GPRS蜂窝电话上；GPRS蜂窝电话与GSM基站通信，但与电路交换式数据呼叫不同，GPRS分组是从基站发送到GPRS服务支持节点(SGSN)，而不是通过移动交换中心(MSC)连接到语音网络上。SGSN与GPRS网关支持节点(GGSN)进行通信；GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如因特网或X.25网络。来自因特网标识有移动台地址的IP包，由GGSN接收，再转发到SGSN，继而传送到移动台上。 图4-2 GPRS总体结构及
8、接入接口和参考点GGSN到外部分组网络是通过Gi参考点连通的，而其他GPRS网络是通过Gp接口连通的。另外，从MS端到GPRS网络有两个接入点，Um接口用于无线通信接入而R参考点用于信息的产生或接收。移动终端MT(例如手机)通过Um接口接入GPRS PLMN，R则是MT和TE(如笔记本电脑)之间的参考点。这里的MS由TE和MT两部分组成，它们通过R参考点组成一个整体，另外，MS也可单独由一个移动终端(MT)组成。对于一个支持GPRS 的公共陆地移动网络(PLMN)，当它运行GPRS业务时可能涉及到任何其他网络，这时就产生了网络互通的需求。GPRS网络通过Gi参考点和Gp接口实现同其他网络的互通
9、。对于具有GPRS业务功能的移动终端，它本身具有GSM和GPRS业务网络提供的地址，这样，分组公共数据网的终端利用数据网识别码即可向GPRS终端直接发送数据。另外GPRS支持与基于IP的网络互通，当在TCP连接中使用数据报时，GPRS提供TCP/IP报头的压缩功能。由于GPRS是GSM系统中提供分组业务的一种方式，所以它能广泛应用于IP域。其移动终端通过GSM网络提供的寻址方案和运营商的具体网间互通协议实现全球网间通信。4.2 GPRS逻辑体系结构从逻辑上来说，GPRS通过在GSM网络结构中增添SGSN和GGSN两个新的网络节点来实现。由于增加了这两个网络节点，需要命名新的接口。图2-3说明了
10、GPRS逻辑体系结构。表2-3给出了GPRS体系结构中的接口及参考点。图4-3 GPRS逻辑体系结构一览表1 GPRS体系结构中的接口及参考点接口或参考点说明R非ISDN终端与移动终端之间的参考点GbSGSN与BSS之间的接口GcGGSN与HLR之间的接口GdSMS-GMSC之间的接口，SMS-IWMSC与SGSN之间的接口GiGPRS与外部分组数据之间的参考点Gn同一GSM网络中两个GSN之间的接口Gp不同GSM网络中两个GSN之间的接口GrSGSN与HLR之间的接口GsSGSN与MSC/VLR之间的接口GfSGSN与EIR之间的接口UmMS与GPRS固定网部分之间的无线接口除了这些接口和参
11、考点之外，GPRS还新增加了分组控制单元(PCU, Packet Control Unit)和Gb接口单元(GBIU, Gb Interface Unit)。其中PCU使BSS提供数据功能、控制无线接口、使多个用户使用相同的无线资源。GBIU提供从BSS到SGSN的标准接口。可以和PCU合并在同一个物理实体中。 43 GPRS的协议 移动台（MS）和SGSN之间的GPRS分层协议模型如图所示。Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信协议有5层，自下面上依次为物理层、MAC（Mdium AcceSS Control）层、LLC（Logical Link Control）层、SNDC （Sub
12、network Dependant Convergence）层和网络层。 l Um接口的物理层为射频接口部分，而物理链路层则负责提供空中接口的各种逻辑信道。 l MAC为媒质接入控制层。MAC的主要作用是定义和分配空中接口的GPRS逻辑信道，使得这些信道能被不同的移动台共享。 图4-4 GPRS协议模型 l LLC层为逻辑链路控制层。它是一种基于高速数据链路规程HDLC的无线链路协议。LLC层负责在高层SNDC层的SNDC数据单元上形成LLC地址、帧字段，从而生成完整的LLC帧。 l SNDC被称为子网依赖结合层。它的主要作用是完成传送数据的分组、打包，确定TCP/IP地址和加密方式。 l 网
13、络层的协议目前主要是Phase 1阶段提供的TCPIP和X. 25协议，这些协议对于传统的GSM网络设备（如BSS和NSS等设备）是透明的。 GPRS空中接口的信道构成如下： PDTCH（Pachet Data Traffic Channe1，分组数据业务信道）。这种信道用来传送空中接口的GPRS分组数据。 PPCH （Packet Paging Channe1，分组寻呼信道），用来寻呼GPRS被叫用户。 PRACH（Packet Randem Access Channel，分组随机接入信道）。GPRS用户通过PRACH向基站发出信道请求。 PAGCH（Packet Access Grant
14、Channel，分组接入应答信道）。PAGCH是一种应答信道，对PRACH作出应答。 PACCH（Packet Asscrchted Control Channel，分组随路控制信道）。这种信道用来传送实现GPRS数据业务的信令。 4.4 GPRS网络主要实体GPRS网络主要实体包括GPRS支持节点、GPRS骨干网、本地位置寄存器HLR、短消息业务网关移动交换中心(SMS-GMSC)和短消息业务互通移动交换中心(SMS-IWMSC)、移动台、移动交换中心(MSC)/拜访位置寄存器(VLR)、分组数据网络(PDN)等。 1. GPRS支持节点(GSN)GPRS的支持节点GSN是GPRS网络中最重
15、要的网络节点，包含了支持GPRS所需的功能。GSN具有移动路由管理功能，可以连接各种类型的数据网络，并可以连到GPRS寄存器。GSN可以完成移动台和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。GSN是一种类似于路由器的独立设备，也与GSM中的MSC集成在一起。在一个GSM网络中允许存在多个GSN。GSN有两种类型：SGSN和GGSN。SGSN是为移动终端(MS)提供业务的节点(即Gb接口由SGSN支持)。在激活GPRS业务时，SGSN建立起一个移动性管理环境，包含关于这个移动终端(MS)的移动性和安全性方面的信息。SGSN的主要作用就是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和SGSN之间完成移动分组
16、数据的发送和接收。 GGSN通过配置一个PDP地址被分组数据网接入。它存储属于这个节点的GPRS业务用户的路由信息，并根据该信息将PDU利用隧道技术发送到MS的当前的业务接入点，即SGSN。GGSN可以经Gc接口从HLR查询该移动用户当前的地址信息。GGSN主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN和LAN等。另外，GGSN也又被称作GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络。SGSN与GGSN的功能既可以由一个物理节点全部实现，也可以在不同的物理节点上分别实现。它们都应有IP路由功能，并能与
