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GPRS分组交换通信技术

  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。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,信道资源可以看作是由所有的用户共享使用。
GPRS

  由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1是基于分组的通信过程示意图。

  

  图1 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的重要里程碑

GPRS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和图3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,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

  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。
GPRS

  GGSN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。

  RNS:类似于BSS,3G网络中的无线网部分,包括NodeB和RNC

  Gb接口:SGSN和BSS间接口

  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。

  Ⅰups接口:SGSN和RNS间的接口(Iups)

  Ⅰucs接口:MSC/VLR和RNS间的接口

  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:SGSN和HLR间接口

  Gr接口采用7号信令MAP方式。SGSN通过Gr接口从HLR取得关于MS的数据,HLR保存GPRS用户数据和路由信息,当HLR中数据有变动时,也将通过SGSN,SGSN会进行相关的处理。

  Gd:SMS_GMSC、SMS_INMSC和SGSN间接口。

  通过该接口,SGSN能接收短消息,并将它转发给MS、SGSN和短消息业务中心-GMSC,通过Gd接口配合完成在GPRS上的短消息业务。

  Gn:GRPS支持节点间接口。

  即SGSN间、GGSN间、SGSN和GGSN间接口,该接口采用TCP/IP协议。

  Gp:GPRS网间接口。

  不同GPRS网间采用Gp接口互连联,由网关和防火墙组成。

  Gi:GPRS和分组网接口。

  GPRS通过Gi接口以X.25、X.75或IP协议和各种公众分组网实现互联。

GPRS的特点

1.应用上的特点

  目前,用手机上网还显得有些不尽人意。因此,全面的解决方法GPRS也就这样应运而生了,这项全新技术可以令您在任何时间、任何地点都能快速方便地实现连接,同时费用又很合理。简单地说:速度上去了,内容丰富了,应用增加了,而费用却更加合理。

  (1)高速数据传输
gprs远程集中抄表系统

  速度10倍于GSM,更可满足您的理想需求,还可以稳定地传送大容量的高质量音频与视频文件,可谓不一般的巨大进步。

  (2)永远在线

  由于建立新的连接几乎无需任何时间(即无需为每次数据的访问建立呼叫连接),因而您随时都可与网络保持联系,举个例子,若无GPRS的支持,当您正在网上漫游,而此时恰有电话接入,大部分情况下您不得不断线后接通来电,通话完毕后重新拨号上网。这对大多数人来说,的确是件非常令人恼火的事。而有了GPRS,您就能轻而易举地解决这个冲突。

  (3)仅按数据流量计费

  即根据您传输的数据量(如:网上下载信息时)来计费,而不是按上网时间计费也就是说,只要不进行数据传输,哪怕您一直“在线”,也无需付费。做个“打电话”的比方,在使用GSM+WAP手机上网时,就好比电话接通便开始计费;而使用GPRS+WAP上网则要合理得多,就像电话接通并不收费,只有对话时才计算费用。总之,它真正体现了少用少付费的原则。

2.技术上的特点

  数据实现分组发送和接收,按流量计费;56~115Kbps的传输速度.

  GPRS的应用,迟些还会配合Bluetooth(蓝牙技术)的发展。到时,数码相机加了bluetooth,就可以马上通过手机,把像片传送到遥远的地方,也不过一刻钟的时间,够酷吧,这个日子将距离我们不远了。

3.GPRS与GSM比较中表现出的特点

  相对于GSM的9.6kbps的访问速度而言,GPRS拥有171.2kbps的访问速度;在连接建立时间方面,GSM需要10-30秒,而GPRS只需要极短的时间就可以访问到相关请求;而对于费用而言,GSM是按连接时间计费的,而GPRS只需要按数据流量计费;GPRS对于网络资源的利用率而相对远远高于GSM。

4.GPRS服务特点对应的范围

  1.移动办公[1]

  2.移动商务

  3.移动信息服务

  4.移动互联网

  5.多媒体业务

5.GPRS的技术优势

  (1)相对低廉的连接费用
GPRS节水灌溉测控终端

  资源利用率高在GSM网络中,GPRS首先引入了分组交换的传输模式,使得原来采用电路交换模式的GSM传输数据方式发生了根本性的变化,这在无线资源稀缺的情况下显得尤为重要。按电路交换模式来说,在整个连接期内,用户无论是否传送数据都将独自占有无线信道。在会话期间,许多应用往往有不少的空闲时段,如上Internet浏览、收发E-mail等等。对于分组交换模式,用户只有在发送或接收数据期间才占用资源,这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道,从而提高了资源的利用率。GPRS用户的计费以通信的数据量为主要依据,体现了“得到多少、支付多少”的原则。实际上,GPRS用户的连接时间可能长达数小时,却只需支付相对低廉的连接费用。

  (2) 传输速率高

  GPRS可提供高达115kbit/s的传输速率(最高值为171.2kbit/s,不包括FEC)。这意味着在数年内,通过便携式电脑,GPRS用户能和ISDN用户一样快速地上网浏览,同时也使一些对传输速率敏感的移动多媒体应用成为可能。

  (3)接入时间短分组交换接入时间缩短为少于1GPRS是一种新的GSM数据业务,它可以给移动用户提供无线分组数据接入股务。GPRS主要是在移动用户和远端的数据网络(如支持TCP/IP、X.25等网络)之间提供一种连接,从而给移动用户提供高速无线IP和无线X.25业务。

  GPRS采用分组交换技术,它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。如果把空中接口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据,那么数据速率最高可达164kb/8.GSM空中接口的信道资源既可以被话音占用,也可以被GPRS数据业务占用。当然在信道充足的条件下,可以把一些信道定义为GPRS专用信道。要实现GPRS网络,需要在传统的GSM网络中引入新的网络接口和通信协议。目前GPRS网络引入GSN(GPRSSurporting Node)节点。移动台则必须是GPRS移动台或GPRS/GSM双模移动台。

GPRS服务

  GPRS提升GSM的数据服务性能:
GPRS

  点到点 (P2P) 服务: 连接 (IP protocols)IP网络 and X.25网络。 多播(P2MP)服务 :一点到多点的组播和多方通话。 短信服务 (SMS): 发送SMS。 多媒体短信(MMS): 发送携带语音和图像信息的短消息。因特网服务提供商服务: 提供互联网内容服务。 邮件服务通过POP3或者IMAP协议检查阅读发送电子邮件 匿名服务: 匿名访问预定服务未来功能: 灵活加入新的功能,例如更大容量,更多用户,新的资源和无线网络。

GPRS的发展

  根据欧洲ETSI的GSM第2+阶段的建议,GPRS分为两个发展阶段(即Phase 1和Phase2)。GPRS的Phasel阶段将能支持下列功能和业务:

  1.TCP/IP和X.25业务

  2.全新的GPRS空中接口加密技术

  3.GPRS附加业务

  4.增强型的短信业务(E一SMs)

  GPRS分组数据计费功能,即根据数据量而采取计费上述功能业务中最显著的是TCP/IP和X.25功能。GSM网络可以通过TCP/IP和X.25为用户提供电子邮件、WWW浏览、专用数据、LAN接入等业务。GPRSPhase 2阶段的规范尚在制订之中,它将能提供更多的新功能和新业务。

GPRS的应用

1.GPRS中的WAP应用

  GPRS与WAP组合是当前令“手机上网”迈上新台阶的最佳实施方案:GPRS是强大的底层传输,WAP则作为高层应用,如果把WAP比作飞驰的车辆,那么GPRS就是宽阔畅通的高速公路,任您在无线的信息世界中随意驰骋。

2.设备上的应用

  GPRS可以在除蜂窝电话之外的多种设备中得以实现,包括膝上型电脑的PCMCIA调制解调器、个人数字助理的扩展模块和手提式电脑。当前流行的手提式E-mail设备BlackBerry(黑莓)的制造商Researchin Motion(RIM)于一个称为MicrocellTelecommunications的GSM供应商合作,研究如何将GPRS用于其他无线系统消息的传送。

3.GPRS业务应用

  自从首次实现文本信息传输以来,无线数据应用已经历了飞跃式的增长,单是看看欧美知名厂商大肆宣传通用分组无线业务(GPRS)的劲头,似乎也能让人感到下一代移动数据应用时代的行将来临。将在99年底或是2000年初开启的通用分组无线业务GPRS,作为迈向第三代个人多媒体业务的重要里程碑,将使移动通信与数据网络合二为一,使IP业务得以引入广阔的移动市场。尽管目前移动数据的使用相对较少,但在某些市场中,不同的用户群却正在快速发展,其推动力量主要是在移动领域中采用数据业务的商业市场。不论是爱立信、诺基亚还是阿尔卡特,几乎所有宣传GPRS的厂商都以商业用户市场的快速成长来游说运营商。

  GSM系统的分组移动数据通信(即GPRS)是基本分组无线业务,采用分组交换的方式,数据速率最高可达164kb/s、它可以给GSM用户提供移动环境下的高速数据业务,还可以提供收发Emai1、Internet例览等功能。

  随着带宽的增加,移动办公越来越受到青睐。移动办公使得办公人员可以随时随地与单位的信息系统保持联系,完成办公功能。这包括移动办公、移动警务执法[2]

、移动商务等等。极大地提高了办事和执法的效率。4.GPRS功能对应的业务应用

  GPRS是一种新的GSM数据业务,它可以给移动用户提供无线分组数据接入股务。GPRS主要是在移动用户和远端的数据网络(如支持TCP/IP、X.25等网络)之间提供一种连接,从而给移动用户提供高速无线IP和无线X.25业务。

  GPRS采用分组交换技术,它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。如果把空中接口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据,那么数据速率最高可达164kb/s.GSM空中接口的信道资源既可以被话音占用,也可以被GPRS数据业务占用。当然在信道充足的条件下,可以把一些信道定义GPRS专用信道。

  要实现GPRS网络,需要在传统的GSM网络中引入新的网络接口和通信协议。目前GPRS网络引入GSN(GPRSSurportingNode)节点。移动台则必须是GPRS移动台或GPRS/GSM双模移动台。

GPRS相关技术

1.GPRS技术体现

  GPRS通用无线分组业务,是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲,GPRS是一项高速数据处理的技术,方法是以"分组"的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术,但是它在许多方面都具有显著的优势。目前,香港作为第一个进行GPRS实地测试的地区,已经取得了良好的收效。

  由于使用了"分组"的技术,用户上网可以免受断线的痛苦(情形大概就跟使用了下载软件NetAnts差不多)。此外,使用GPRS上网的方法与WAP并不同,用WAP上网就如在家中上网,先"拨号连接",而上网后便不能同时使用该电话线,但GPRS就较为优越,下载资料和通话是可以同时进行的。从技术上来说,声音的传送(即通话)继续使用GSM,而数据的传送便可使用GPRS,这样的话,就把移动电话的应用提升到一个更高的层次。而且发展GPRS技术也十分"经济",因为只须沿用现有的GSM网络来发展即可。GPRS的用途十分广泛,包括通过手机发送及接收电子邮件,在互联网上浏览等。

  现在手机上网的口号就是"always online"、"IP inhand",使用了GPRS后,数据实现分组发送和接收,这同时意味着用户总是在线且按流量计费,迅速降低了服务成本。对于继续处在难产状态的中国移动/联通WAP资费政策,如果将CSD(电路交换数据,即通常说的拨号数据,欧亚WAP业务所采用的承载方式)承载改为在GPRS上实现,则意味着由数十人共同来承担原来一人的成本。

  而GPRS的最大优势在于:它的数据传输速度不是WAP所能比拟的。目前的GSM移动通信网的传输速度为每秒9.6K字节,GPRS手机在今年年初推出时已达到56Kbps的传输速度,到现在更是达到了115Kbps(此速度是常用56Kmodem理想速率的两倍)。所以敬请大家珍惜手上的Nokia7110及MotorolaL2000,相信到了GPRS手机推出时,他们都要让路。

2.封包(Packet)技术

  所谓的封包(Packet)就是将Date封装成许多独立的封包,再将这些封包一个一个传送出去,形式上有点类似寄包裹,采用包交换的好处是只有在有资料需要传送时才会占用频宽,而且可以以传输的资料量计价,这对用户来说是比较合理的计费方式,因为象Internet这类的数据传输大多数的时间频宽是间置的。此外,在GSMphase 2 的标准里,GPRS可以提供四种不同的编码方式,这些编码方式也分别提供不同的错误保护(ErrorProtection)能力。利用四种不同的编码方式每个时槽可提供的传输速率为CS-1(9.05K)、CS-2(13.4K)、CS-3(15.6K)及CS-4(21.4K),其中CS-1的保护最为严密,CS-4则是完全未加以任何保护。每个用户最多可同时使用八个时槽,所以GPRS号称最高传输速率为171.2K。

3.GPRS的网络结构

  GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的。在现有的GSM网络中需要增加一些节点,如GGSN(GatewayGPRSSupporting Node,网关GPRS支持节点)和SGSN(Serving GSN,服务GPRS支持节点)。

  GPRS网络参考模型如图1所示。GSN是GPRS网络中最重要的网络节点。GSN具有移动路由管理功能,它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可以是一种类似于路由器的独立又备,也可以与GSM中的MSC集成在一起。

  GSN有两种类型:一种为SGSN(ServingGSN,服务GSN),另一种为GGSN(GatewayGSN,网关GSN),SGSN的主要作用是记录移动台的当前位置信息,并且在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。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、PSPDN和LAN等。有的文献中,把GGSN称为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。

  另外,有的厂商提出了GR(GSMRegister,GPRS数据库)的概念。GR类似于GSM中的HLR,是GPRS业务数据库。它可以独立存在,也可以和HLR共存,由服务器或程控交换机实现。GR这个名称在ETSI的建议中没有专门提及。

  GPRS网络结构中还引入了下列新的网络接口:

  Gn,GSN主干网接口,用于各种GSN之间

  Gb,BSS和sGsN之间的接口。

  Gr,SGSN和HLR之间的接口。

  Gp,不同的GSM网络(不同的PLMN)之间的接口。

  Gs,SGSN和MSC之间的接口。

4.GPRS协议模型

  Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信协议有5层,自下而上依次为物理层、MAC MdiumAccessControl)层、LLC(Logical Link Control)层、SNDC(SubnetworkDependantConvergence)层和网络层。

  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。GSM空中接口的载频带宽为20OkHz,一个载频分为8个物理信道。

  如果8个物理信道都分配为传送GPRS数据,则原始数据速率可达20Okb/s。考虑前向纠错码的开销,则最终的数据速率可达164kb/s左右。

  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。GPRS的逻辑信道共有3类,分别是公共控制信道、分组业务信道和GPRS广播信道。公共控制信道用来传送数据通信的控制信令,具体又分为寻呼和应答等信道。分组业务信道用来传送分组数据。广播信道则是用来给移动台发送网络信息。

  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。另外,LLC可以实现一点对多点的寻址和数据帧的重发控制。

  BSS中的LLR层是逻辑链路传递层。这一层负责转送MS和SGSN之间的LLC帧。LLR层对于SNDC数据单元来说是透明的,即不负责处理SNDC数据。

  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。在SNDC层,移动台和SGSN之间传送的数据被分割为一个或多个SNDC数据包单元。SNDC数据包单元生成后被放置到LLC帧内。

  网络层的协议目前主要是Phase1阶段提供的TCP/IP和L25协议。TCP/IP和X.25协议对于传统的GSM网络设备(如BSS和NSS等设备)是透明的。

5.GPRS的路由管理

  GPRS的路由管理是指GPRS网络如何进行寻址和建立数据传送路由。GPRS的路由管理表现在以下3个方面:移动台发送数据的路由建立;移动台接收数据的路由建立;以及移动台处于漫游时数据路由的建立。

  对于第一种情况,如图3中的路径1所示。当移动台产生了一个PDU(分组数据单元),这个PDU经过SNDC层处理,称为SNDC数据单元。然后经过LLC层处理为LLC郑通过空中接口送到GSM网络中移动台所处的SGSN。SGSN把数据送到GGSN。GGSN把收到的消息进行解装处理,转换为可在公用数据网中传送的格式(如PSPDN的PDU),最终送给公用数据网的用户。为了提高传输效率,并保证数据传输的安全,可以对空中接口上的数据做压缩和加密处理。

  在第二种情况中,一个公用数据网用户传送数据到移动台。首先通过数据网的标准协议建立数据网和GGSN之间的路由。数据网用户发出的数据单元(如PSPDN中的PDU),通过建立好的路由把数据单元PDU送给GGSN。而GGSN再把PDU送给移动台所在的SGSN上GSN把PDU封装成SNDC数据单元,再经过LLC层处理为LLC帧单元,最终通过空中接口送给移动台。

  第三种情况是一个数据网用户传送数据给一个正在漫游的移动用户。其数据必须要经过归属地的GGSN,然后送到移动用户A。空中按口的信道构成 GPRS空中接口的信道构成如下:

  PDTCH(Pachet Data TrafficChanne1),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PPCH用来寻呼GPRS被叫用户。

  PRACH(Packet Randem AccessChannel),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 GrantChannel),分组接人应答信道。PAGCH是一种应答信道,对PRACH作出应答。

  PACCH(Packet AsscrchtedControlChannel),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。

6. GPRS服务技术

  GPRS分组数据计费功能,即根据数据量计费。

7. GPRS与IP

  GPRS的技术的引进,把电信网络和计算机网络有机地连接在一起,朝未来的全IP网络平台发展。

  从GPRS结构可以看出,基站与SGSN备之间的连接一般通过帧中继连接,SGSN与GGSN设备之间通过IP网络连接。

  GGSN可以由具有NAT(网络地址翻译)功能的路由器承担内部IP地址与外部网络IP地址的转换,MS可以访问GPRS内部的网络,也可以通过APN(外部网络接入点名)访问外部的PDN/Internet网络。

  在标识GPRS设备中,如手机MS的标识除了在GSM中使用的IMSI、MSISDN等号码外,还需要分配IP地址。网元设备SGSN、GGSN的标识既有7号信令地址,又有数据GGSN的IP地址,GSN(SGSN或GGSN)之间的通信采用IP地址,而GSN与MSC、HLR等实体的通信采用7号信令地址。在GPRS系统中,有两个重要的数据库记录信息。一是用户移动性管理上下文,用于管理移动用户的位置信息,另一是用户的PDP上下文(分组数据协议上下文),用于管理从手机MS到网关GGSN及到ISP(Internet服务提供商)之间的数据路由信息。当MS访问GPRS内部网络或外部PDN/Internet网络时,MS向SGSN发激活PDP上下文请求消息,MS可以与运营商签约选择固定服务的GGSN。或根据APN选择规则,由SGSN选择服务的GGSN,SGSN再向GGSN发建立PDP上下文请求消息。GGSN分配MS一个IP地址(静态或动态、公用或私有),在建立PDP上下文过程中,需要对用户的身份,需要的服务质量进行鉴权和论证,在成功地建立和激活PDP上下文后,MS、 SGSN和GGSN都存储了用户的PDP上下文信息。有了用户的位置信息和数据的路由信息, MS就可以访问该网络的资源。二代半产品GPRS的问世,在开发和部署GPRS业务时会遇到一些新的概念。

GPRS在应用中的速度和属性

  [3]基于GPRS的报文数据交换使用未使用的蜂窝网络带宽传输数据。而作为专门为电话系统设计的语音信道(或者数据信道)一旦被报文数据交换使用,将降低可用带宽,其结果是如果在一个忙碌的电话域内,报文传输速度极慢。理论上报文数据交换速度是大约170千比特/秒,而实际速度是30-70千比特/秒。在GPRS的射频部分的改进,取名为EDGE技术,将支持从20至200千比特/秒的更高速度传输。最大数据速率取决于同时分配到的TDMA帧的时隙。因此,数据速率越高,纠错可靠性就越低。一般来说,连接速度随着与距离的增加迅速下降。在人口密集的高网络密度城区这倒不是什么大问题,但是在人口比较少的郊区这就真是问题了。

  GPRS class 8 也就是平常所说的4+1。这表示4个时隙用于下行流量,1个时隙用于上行流量。这样做是为了优化象WEB浏览器这样的大部分是下载流量的应用。如果用户阅读邮件量大于他发送的量,这个也适用。一般来说GPRS手机默认使用Class 8 来传输。

  GPRS class 10也就是4+2。4个时隙下行,2个时隙上行。不过同时使用的时隙不能超过5个。这个方案适用于双向数据差不多相等的情况下,例如即时消息.

  其他存在的级别,包括GPRS class 6 (3+2) 和GPRS class 4(3+1),只有老设备才使用。有些个别设备能够做到 4+4(四个时隙用于上行和下行,最多5个同时工作).这只是工业应用,超过2个上行时隙电磁辐射就会对人体产生一定的影响。.

  传输速率还依赖于信道编码。最佳编码方案(CS-4)适用于在基站附近的时候,最差编码方案(CS-1)用于离基站比较远的地方。.

  使用CS-4 有可能达到每时隙22.8kbps的速度。但是如果使用这个方案先有网络只能覆盖一般情况的25%的区域。.CS-1能达到9.05 kbit/s 每时隙的速率而且可以覆盖98%的正常区域。

  每一个时间片(timeslot)传输一个RLC桢,使用CS4最高达21.4Kbps,但通常情况下使用CS2比较多,RLC层速率为13.4Kbps,折算到IP层11.32Kbps。从协议封装来计算开销,上行传输的要大于下行的,这意味着同样一个时隙,上行的IP层可获得带宽要比下行的小一些,例如同样的CS2编码方式,上行的IP带宽只有约10.15Kbps。

  种类 下载速率(RLC) 上传速率

  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这类服务通常都按使用时间来计费,就像通话时间般。假如要长时进行下载档案的动作,则会比GPRS优胜,因为在移动电话网络中CSD及HSCSD的优先次序都会比GPRS为高,较少有数据传输中断的情况出现。

  GPRS报文数据交换基于数据包。 当使用TCP/IP协议时,每个电话分配到有一个或多个IP地址。当电话切换扇区或者基站时,GPRS要暂时存储转发数据包到电话里。当因为无线电噪声干扰导致传输暂停和丢包可以由TCP来处理,这将导致临时的传输速率调整。

基于GPRS的应用解决方案

  [4]

GPRS作为GSM分组数据的一种业务,很大程度上拓展了GSM无线数据业务空间。下面将结合移动运营商的GPRS业务来介绍一下常用的GPRS解决方案,介绍下主要包括Internet接入、WAP、专网接入、基于终端安装业务、专线接入、GPRS短消息等7种业务。Internet接入业务

  (1) 业务描述

  GPRS

  这是GPRS最普遍的一种应用,利用手机+笔记本接入Internet,如右图所示。

  (2)用户IP地址分配及与IP网络连接方案

  手机+笔记本接入Internet业务的用户地址可以分配公有地址或私有地址,从节约公有地址角度出发,建议采用私有地址。实现方式为:手机接入经过服务器RADIUS授权后,由GGSN分配私有地址,该私有地址通过NAT转换后接入CMNet。

  (3)Internet接入方式选择

  GGSN接入Internet有透明和非透明两种方式。如果移动运营商作为GPRS运营商的同时,直接作为ISP提供Internet接入服务,建议采用透明方式,用户接入因特网无须进行认证,可由移动用户鉴权替代,这样可加快用户接入速度,减少RADIUS服务器的投资。也可以采用非透明方式接入Internet,通过RADIUS进行用户认证。

GPRS承载WAP业务

  (1)GPRS是承载WAP的最佳选择

  GSM系统中,承载WAP有3种方式:短消息、电路型数据、GPRS分组数据。与GPRS相比,前两种方式有一定的局限性:

  短消息承载WAP,长度只有160个字节,不能适应WAP业务数据量逐步增长的需求。短消息对于QoS方面缺乏保证,接续时间过长,因此不推荐短消息承载WAP。

  GPRS承载WAP有很多优势:GPRS本身基于分组方式,系统资源占用少,接续速度快,时时在线,而且单用户带宽有保证。其组网如右图所示。

  (2)用户IP地址分配

  WAP业务的用户地址经服务器RADIUS授权后由GGSN分配使用私有地址。

  (3)与WAP网关连接方案

  由于WAP网关建设采用私有IP地址段,而GGSN设备地址采用合法IP地址,所以GGSN和WAP网关之间必须建立隧道,才能进行连接,目前可采用GRE隧道方式。由GGSN配置GRE隧道,并进行相应处理。WAP网关需具有GRE功能,并且能够根据用户的私有IP地址,判断GGSN地址,并进行相应隧道封装处理。

专网接入业务

  (1) 专网VPN业务实现方式

  PPP:对等协议

  采用VPDN技术实现专网接入业务方案,MS采用PPP方式接入VPN虚拟网,使用第二层隧道协议L2TP。GGSN通过输入的公司名或主被叫号码从Radius服务器获取建立隧道的相关信息,然后启动到企业网关的L2TP隧道协议,建立起GGSN和企业网关之间的隧道连接。此时用户的PPP包可以直达企业网关,由企业网关通过公司的Radius服务器完成对用户级的认证,通过后,就建立起GRPS手机到达企业网关的PPP链路,从而真正实现移动办公业务,如右图所示。

  (2)实现VPN功能时各实体功能

  GGSN作为L2TP接入集中器:为企业网关提供代理认证;与企业网关之间建立L2TP隧道;与企业网关之间建立L2TP会话。企业网关与GGSN之间建立L2TP隧道和与GGSN之间建立L2TP会话。运营商RADIUS服务器对移动用户提供的公司名认证;为GGSN提供企业网关的IP地址;为GGSN提供隧道类型(L2TP、PPTP、L2F);提供其它与隧道有关的信息,如对应于该隧道GGSN名和企业网关名等。企业RADIUS服务器对移动用户身份进行认证、授权。

  (3)用户认证实现方式

  企业网关认证:用户认证信息以PPP数据包的形式透明穿过GGSN,到达企业网关。企业网关从企业RADIUS服务器查找用户的合法信息,对用户进行认证和授权。

  GGSN代理认证:当GGSN与企业网关之间存在某种信任关系时,GGSN可对企业用户进行代理认证。此时,GGSN读取用户认证PPP数据包,通过运营商的RADIUS服务器对用户认证请求进行确认,给用户分配权限,此时企业网关无需设立RADIUS服务器。

  (4)专网接入业务对网络和设备的影响

  采用专网接入业务,需手机采用PPP方式接入PDN网。GGSN的Gi接口上需具有L2TP功能。由于需进行隧道和会话处理,会对GGSN设备的处理能力产生一定的影响。运营商的RADIUS服务器能够提供对企业名认证和提供代企业认证功能。

基于PDA数据业务

  基于PDA的数据业务的解决方案以及对网络和设备的影响等同于PC+手机上网方式,即普通Internet接入方式。

  基于手机终端安装数据业务

  (1) 业务描述

  在GPRS终端内置特定Internet应用,通过手机内置应用软件实现,无须外接PC。应用包括POP3Email和即时信息Instant Messaging(IM)。从长远看,这类Internet应用可能还会增加。

  (2)基于终端安装的业务类型

  Email应用:手机内置Email收发软件,可向普通PCEmail软件一样设置POP3地址、用户名及密码。激活PDP上下文后,直接点击对应功能键,即可随时随地进行邮件收发操作。

  IM应用:类似于Internet上的QICQ应用。IM用户向服务提供商登记注册后,可以进行实时交流,而由于GPRS可以基于流量计费的特性,用户可以进行随时随地交流,而只需支付较少的费用,是一种非常理想的实时聊天工具。

  基于终端安装的业务对GPRS网络设备不会产生特别的影响,只需能够接入Internet网络,由终端和应用服务器完成对应功能。计费等同于Internet接入计费方式。

专线接入业务

  (1)专线接入业务时,GGSN(无须参与认证,采用透明接入方式)、GPRS网络仅仅作为承载通道,将数据包透明发往业务处理中心,用户接入业务中心权限的认证由MS与业务中心进行。该业务需用特定的APN进行区分,以决定是否认证及连接方式,专线接入业务主要应用于集团用户,如MPOS、高速公路流量统计、环境监测等。

  (2)GSN通过专用线路(DDN专线等)不经过ISP直接接入业务中心;或者通过ISP直接连接业务中心,不采用VPN方式;也可以通过ISP连接,采用VPN方式接入业务中心。

GPRS短消息业务

  (1)业务描述

  GPRS

  如右图所示为GSM系统中与短消息有关的实体网络图。MS和SC之间可以通过MSC(A口),也可以通过SGSN(Gb口)发送短消息,两者相比较,通过Gb口传送短消息占用的空中资源相对较少因而对用户更具吸引力。A接口与Gb接口、D接口与Gd接口消息流类似,由MS选择通过MSC或SGSN发送短消息;发往MS的短消息由HLR根据网络和MS的特性决定选择SGSN或MSC传送。短消息中心通过IW/GMSC与SGSN(Serving GPRS Supported Nodes)连接,接口为Gd接口。

  注:

  1表示SMS-GMSC/SMS-IWMSC与SC之间的接口,无标准协议

  2表示C接口

  3表示E接口(MSC与SMS-IWMSC/SMS-GMSC之间)或Gd接口(SGSN与SMS-IWMSC/SMS-GMSC之间)

  4表示B接口,SGSN与VLR之间在短消息功能中不需要此接口

  5表示A接口(MSC与MS)或Gb接口(SGSN与MS)

  MS发出的短消息由MSC或SGSN接收,再通过MAP信令送给MS指定的IW-MSC,最后由IW-MSC通过内部协议转发到SC。SC对MS发来的消息进行具体处理,如果是发给某个MS的短消息,则把此条消息存储到消息库中。SC要把消息库中的消息传递给某个MS时,首先把短消息传给相连的GMSC,由GMSC到HLR中查找路由后,将短消息发送给HLR指定的MSC或SGSN,最后通过MSC或SGSN将短消息发送给MS。与SGSN有关的接口包括Gb口和Gd口。

  (2)业务对网络和设备的影响

  SGSN和IWMSC需提供Gd接口,其功能、信令均与原有E接口相同。由于短消息信令可以在E接口上传递,增加Gd接口后,将直接分流E接口的信号流量。

  (3)SMS over GPRS与原有SMS的主要区别

  原有SMS在无线口上使用SACCH或SDCCH信道进行传递,SMS overGPRS则使用PDTCH信道进行收发。原有SMS在A接口通过SCCP进行承载,SMS overGPRS使用Gb口的LLC层进行承载,减少了SCCP链路需求。

如何开通GPRS

  1.手机要有此项功能.

  2.对于未开通GPRS功能的用户,可拨打10086开通GPRS功能,可根据自己的使用需要,选择包月或按使用流量计费.

  3.在开通GPRS同时,需在手机GPRS上网处进行设置(如对如何设置不是很清楚,可在拨打10086同时,将自己的手机型号告诉10086,要求他们将如何设置GPRS,以手机短信的形式发送到您的手机上,然后按信息提示设置即可.)

  4.接下来,你就可以体验手机GPRS上网乐趣了.

GPRS - 中国GPRS业务介绍

【一.GPRS入门指南】

  GPRS即“通用分组无线业务”(General Packet RadioService的英文简称),是在现有GSM网络上开通的一种新型的分组数据传输技术。相对于原来GSM以拨号接入的电路交换数据传送方式,GPRS是分组交换技术,具有“永远在线”、“自如切换”、“高速传输”等优点,它能全面提升移动数据通信服务,使“移动梦网”服务更丰富、功能更强大,给您的生活和工作带来更多便捷与实惠。

  以GPRS为技术支撑,可为您实现诸如:电子邮件、电子商务、移动办公、网上聊天、基于WAP的信息浏览、互动游戏、FLASH画面、多和弦铃声、PDA终端接入、综合定位技术等,从而带您进入一个动感而彩色的移动世界,引领您尽快迈向3G时代。

【二.GPRS的业务优势】

  广域覆盖:GPRS在全国31个省240多个城市均有良好覆盖,基本上在手机可以打电话的地方都可以通过GPRS无线上网

  永远在线:只要激活GPRS应用后,将一直保持在线,类似于无线专线网络服务。

  按量计费:GPRS服务虽然保持一直在线,但您不必担心费用问题;因为只有产生通信流量时才计费。

  高速传输:目前GPRS可支持53.6Kbps的峰值传输速率,理论峰值传输可达100余Kbps。

  业务丰富:彩信、WAP掌上资讯、金融交易、游戏百宝箱,丰富多彩的业务应用涉及人们生活的各个领域。

  (注:与手机支持情况和网络情况有关)

【三.GPRS设置全攻略】

  [5]现在,市场上具有GPRS功能的手机品种相当丰富,而且多数GPRS手机具备“一键上网”功能,您无需进行设置,即可轻松使用,希望您在购买时选择带有GPRS“一键上网”功能的手机。如果您的GPRS手机不具备“一键上网”功能,可按照下述步骤进行设置,操作同样非常简单:

  APN的含义

  APN(Access PointName),即“接入点名称”,用来标识GPRS的业务种类,目前分为两大类:CMWAP(通过GPRS访问WAP业务)、CMNET(除了WAP以外的服务目前都用CMNET,比如连接因特网等)。

  连接配置

  选择GPRS方式连接:

  连接1:接入点名称为CMNET,用户名、密码均为空――主要用于访问因特网或java下载等;

  连接2:接入点名称为CMWAP,用户名、密码均为空――主要用于访问“移动梦网”WAP。

  其他通用配置

  在手机或PC中的进行其他参数配置,如:对于连接因特网需要在PC端配置、电子邮件要配置自己的POP和SMTP、WAP配置与其他WAP手机的配置一样。

  设置举例

  NOKIA6610、6100、7200、7250

  选择进入“服务”菜单,选择“设置”――>

  选择“修改服务设置”:

  进入修改服务设置屏幕,分别输入相关信息:

  “设置组名称”设为“移动梦网GPRS”

  “主页”设置为http://wap.monternet.com

  “连接类型”设为“持续连接”

  “安全保护”设为“关”

  “传输方式”设为“GPRS”

  “GPRS接入点”设为“CMWAP”

  “IP地址”设为“10.0.0.172”

  “鉴权类型”设为“普通”

  “登录类型”设为“自动”

  “用户名”和“密码”不用设置

  输入完毕按返回退到待机状态

  在待机状态下,按“功能表”选择“服务”并进入“主页”后即可登录移动梦网主页

【四.轻松玩转GPRS】

  GPRS全面支持随e行业务,随时随处实现移动办公:

  将带有GPRS功能的SIM卡插入GPRS无线网卡中,再与移动终端(笔记本电脑或PDA)相连接,就可实现无线上网,并可以收发短信。

  当然也可将GPRS手机通过数据线与笔记本电脑串口相连(或经过USB、红外等端口相连接)通过GPRS访问因特网。

  GPRS目前可支持50多K的峰值传输速率,广域覆盖、随时在线等特点的发挥可使您感受随时随处的移动办公。

  通过GPRS使用手机WAP服务 (如移动梦网: http://wap.monternet.com

  GPRS可大大提升原有WAP服务的品质,访问速度大大提升,费用更加经济,可实现新闻浏览、随身理财、移动办公、更可支持多种彩色、动感的图片、游戏等服务(需要手机支持)。

  收发彩信,乐趣无穷:

  拿出您的彩信手机通过GPRS可享受丰富多彩的彩信服务:卡通、明星、漫画、游戏等多姿多彩的彩信壁纸,还有动感十足的彩信动画任您下载。用带有摄像头的彩信手机拍下生活中的精彩画面通过GPRS发送给亲友,更是乐趣无穷!

  下载“移动百宝箱”中的精彩内容:

  使用支持JAVA功能的手机,通过GPRS方式进入“移动百宝箱”,方便地下载娱乐、生活、商务、游戏等方面的精彩内容。如下载各种棋牌游戏、电子书籍、股票证券信息、天气预报、聊天交友等。

  企业和行业应用:

  专线接入GPRS网络,实现高服务质量等级的专有服务。

  遥感、监测、定位等信息通过GPRS,方便的进行无线接入和传输。

【五.使用条件及业务办理】

  使用条件

  (1)手机支持GPRS功能。

  (2)全球通客户已申请开通GPRS功能。

  (3)在手机上正确设置GPRS参数。

  (4)处在GPRS网络覆盖范围内。

  业务办理

  全球通移动电话客户可以拨打客户服务热线10086或持有效身份证件到北京移动各营业厅及合作厅办理开通、取消、变更GPRS业务。也可登陆北京移动网站进行网上办理。

【六.GPRS漫游服务】

  [5]国内漫游:

  注:目前GPRS已实现北京全市覆盖,另支持国内31 省240多个市的漫游服务

  附录: GPRS支持的漫游城市举例

  北京上海天津重庆沈阳大连济南青岛石家庄郑州武汉南京杭州宁波温州成都南宁广州深圳福州厦门海口三亚合肥长沙西安兰州乌鲁木齐西宁昆明银川呼和浩特贵阳南昌太原拉萨哈尔滨长春

  国际漫游

  目前GPRS已实现美国、法国、新加坡、台湾、香港、澳门等地的国际漫游(漫游国家、地区及漫游资费见www.bmcc.com.cn首页-话音业务-国际自动漫游版块)。

  部分漫游国家和地区运营商及资费列表(资费仅供参考,以当地运营商公布最新资费为准)

开源项目与 GPRS

OpenBSC - 开源基站管理器

  OpenBSC 是一个开源的基站控制器(Base Station Controller),部分实现了 A-bis 协议(支持GPRS/EDGE ),以及 GSM 技术规范 08.5x 和 12.21,该项目的目的是:

  1. 提供一个基础,实验和安全研究的GSM网络

  2.文件,宣传,并指出任何安全相关的问题,我们认为作为其中的一部分

  3.在一个较低的层次上了解更多关于 GSM 网络的技术

OpenBTS - 开源基站

  OpenBTS 是基于软件的 GSM接入口,它提供标准的GSM兼容的移动手机,不需使用现成的电话提供商的接口,来拨打现有电话系统的接口。OpenBTS是以第一个基于开源软件的工业标准的GSM协议栈而闻名。 OpenBTS是从基带收发站(BTS)向上,完全替代传统的 GSM运营商的网络交换构架。替代传统的传递呼叫到运营商的移动交换中心(MSC)的方法,它是通过 SIP 和 VOIP 传递数据到Asterisk PBX的。参考中的 air interface (UM) 用 软件定义无线电(SDR)基于 UniverisalSoftware Radio Peripheral - USRP 的。项目是由 Harving Samra 和 David A.Burgess启动的。其目的是把边远和发展中地区地区的GSM服务费用减少到每个用户每月在1美元以下。项目的最初开发者涉及执照事宜,在初期的相关工作中官司连连(现已解决),也就是说一些底层的GSM 代码被重新改写过。

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