GP 微术简介 一、何谓GPRS GPRSUli用分组无线业务(GeneralPacketRadioService)的英文简称， GPRS!在现有的GSMI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 GS加户提供分组形式的数据业务。 GPRS1 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， 给移动用户更好的提供高速无线 IP 服务。GPRSS 论带宽可达 171.2K,实际应用带宽大概在 40~100Kbps,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。 GPRSyS与GSM］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TDMAJ结构。GP 况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。非常适合于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，能够适用于数据 输，远程监控等应用，也适用于偶尔的大数据量传输。 二、GPRS5准的发展 GPRS!GS响3G迈进的一个重要步骤，根据ETSI对GPRSg展的建议，分为两个 发展阶段，第一阶段可以向用户更好的提供电子邮件、因特网浏览等数据业务；第二阶段是 EDGE勺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 上开通GPRSlk务,1997年GPRS(勺标准 化工作取得重大进展，10月份ETSI发布了GSM02.60GPRSPhase业务描述。1999 年底完成GP 中hase2的工作。目前全世界已有近百个运营商开通了GPRSS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勺发展动向 我国从 1996年开始跟踪研究 GPRS勺有关标准。着重组织并且开展了一系列 GPRS 有关标准研究工作。于2000年4月，已完成了900/1800MHzTDM儆字蜂窝移动通 （ 信网GPR驱道协议 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勺试验网络工作。在2000年内和2001年上半年，已颁布900/1800MHZTDMAI 窝移动通信网通用分组无线 日， 中国移动通信集团公司在京宣布：真正开始启动GPRS］络建设。2001年6月，中国移动 GPRS-期工程已完成，作为迈向第三代个人移动通信系统的重要里程碑2002年中国移 动通信集团公司真正开始启动GPRS!用网络阶段， 3、GPR定样过渡到第三代移动通信系统 第二阶段是EDGE勺GPRS简称E-GPRSEDG是GSM曾强数据速率改进的技术， 它通过改变GSMRI制方法，应用8个信道，使每一个无线kbit/s,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 384kbit/s-它 是向第三代移动通信一一通用移动通信系统（UMTS过渡的台阶。 UMT奖在GSMR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、NTT等都在致力这方面的研究和开发，UMT*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GSMS统通过增设 GPRS再由GPRSF滑地过渡到UMTSI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施。 四、 GPR即］络总体结构 GPRS网络是在现有GSM］络中引入3个主要组件来实现的，使得用户能 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®务支持结点 SGSN,ServingGPRSSupportingNode） （ GPRSR关支持结点 GGSN,GatewayGPRSSupportNode） （ •分组控制单元 PCU） 图中，移动台通过无线方式连接到GPRSS 窝电tS 上；GPRS隼窝电话与 GSM 基站通信，但与电路交换式数据呼叫不同，GPR分组是从基站发送到GPRSK务支持节 （ （ 点 SGSN）而不是通过移动交换中心 MSC旌接到语音网络上。SGSNMGPR 制关 （ 支才I节点 GGSN进行通信；GGSN寸分组数据来进行相应的处理，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GGS廉收，再转发 到SGSN继而传送到移动台上。 图4.1GPRS系统结构图 或 GPRS网络 PDN It-fe CiPRS网络 图4-2GPRS总体结构及接入接口和参考点 GGS 网外部分组网络是通过Gi参考点连通的，而其他 GPRS］络是通过Gp接口 连通的。另外，从 MS®到GPRS3络有两个接入点，U核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GPRSPLMNR ） 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两部分所组成， （ 它们通过R参考点组成一个整体，另外，MSfe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GPRSk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。GPR纲络通过Gi参考点和Gp接 口实现同其他网络的互通。 对于具有GPRSlk务功能的移动终端，它本身就具有GS防口GPRSlk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GPR赘端直接发送数据。 另外GPR豉持与基于IP的网络互通，当在TC唯接中使用数据报时，GPRS1供TCP/IP 报头的压缩功能。 由于GPRS!GSMR统中提供分组业务的一种方式，所以它能大范围的应用于IP 域。其移动终端通过 GSMR 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。 4.2GPRS逻辑体系结构 从逻辑上来说，GPR逊过在GSM］络结构中增添SGS恃口GGS丽个新的网络节 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GPR四辑 体系2构。表2-3给出了GPR部系结构中的接口及参考点。 图4-3GPRS逻辑体系结构一览 表1GPRSft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 Gb SGSNfBSS^间的接口 Gc GGSNfHLR之间的接口 SMS-GMSC间的接口，SMS-IWMSCSGSN Gd 之间的接口 Gi GPRSf外部分组数据之间的参考点 Gn 同一GSMR络中两个GSN^间的接口 Gp 不同GSMR络中两个GSN^间的接口 Gr SGSNfHLR之间的接口 Gs SGSNfMSC/VL必问的接口 Gf SGSNfEIR之间的接口 Um MStfGPRSH定网部分之间的无线接口 除了这些接口和参考点之外，GPRSE新增加了分组控制单元 PCU,PacketControlUnit)( 。 和G 接口单元(GBIU,GbInterfaceUnit) 其中PCU(£BSS®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至IJSGSN勺标准接口。可以和 PCU^并在同一个物理实体中。 4. 3GPRS的协议 移动台(MS和SGSNfc间的GPR的层协议模型如图所示。Um接口是GSM的空 中接 口。Umm 妾 口上 的通信协议有 5 层 ， 自下面上依次为物理层 、 MACMdiumAcceSSControl) 层 、 LLC(LogicalLinkControl) 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。 MAC%媒质接入控制层。MAC勺最大的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4-4GPRSfr议模型 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勺无线链路 协议。LLC层负责在高层SNDCg的SND做据单元上形成LLC地址、帧字段， 从而生成完整的LLC帧。 SNDCM称为子网依赖结合层。它的最大的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。 网络层的协议目前主要是Phase1阶段提供的TCP/IP和X.25协议，这些协议 对于传统的 GSM］络设备（如 BSSffiNSS?设备）是透明的。GPR 费中接口的信道构 成如下： 。 PDTCHPachetDataTrafficChanne1,分组数据业务信道） 这种信道用来传送空中 接口的GPR分组数据。 PPCH （PacketPagingChanne1,分组寻呼信道），用来寻呼GPR皴叫用户。 。 PRACHPacketRandemAccessChannel,分组随机接入信道） GPRS 用户通过 PRACH］基站发出信道请求。 。 PAGCHPacketAccessGrantChannel,分组接入应答信道） PAGCHt一种应答信 道，对PRAC徘出应答。 。 PACCHPacketAsscrchtedControlChannel,分组随路控制信道） 这种信道用来传 送实现GPR激据业务的信令。 4.4GPRS网络主要实体 GPR制络主要实体包括 GPRSfc持节点、GPRSt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）短消息业务互通移动交换中心 （ （ （SMS-IWMSG）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浒。 （ 1. GPRSfe持节点 GSN） GPRS勺支持节点GSN^GPR啊络中最重要的网络节点，包含了支持GPRS所需 的功能。GSNft 有移动路由管理功能，可以连接很多类型的数据网络，并可以连到 GPRSU存器。GSNT 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^ 一种类似于路由器白独立设备，也与GSW的MS#成在一起。在一个GS飒络中允许存 在多个GSNGSNW两种类型：SGS恃口GGSN （ 」SGS星为移动终端 MS）提供业务的节点（即Gb接口由SGSW持）。在激 （ 活GPRSk务时，SGSN1立起一个移动性管理环境，包含关于这一个移动终端 MS）的 移动性和安全性方面的信息。SGSN勺最大的作用就是记录移动台的当前位置信息，并且 在移动台和SGS也问完成移动分组数据的发送和接收。 GGSNS过配置一个PD现址被分组数据网接入。它存储属于这个节点的GPRSlk 务用户的路由信息，并根据该信息将PDUPJ用隧道技术发送到MS的当前的业务接入 点，即SGSNGGSW以经Gc接口从HLR查询该移动用户当前的地址信息。GGS业要 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，GGSNfc又被称作GPR潞由器。GGSNT以把GSMR中的GPRS 组 数据包进行协议转换，从而能够把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或 X.25网络。 SGSNtGGSN勺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IP路由器相连。当SGSN与GGSNfc于 不同的 PLMNM,通过Gp接口互联。SGSNT 以通过任意Gs接口向 MSC/VL殴送定位 信息,并可以经Gs接口接收来自MSC/VLR勺寻呼请求。2.GPRS!干网 GPR外有内部PLMNt干网和外部PLMNt干网，内部PLMNt干网是指位于 同一个PLMN1的并与多个GSNS联的IP网。外部PLMNt干网是指位于不同的 PLMN1的并与GSNF 口内部PLMNt干网互联的IP网，如图4-5所示。 64 FLMN PI.MN 图 内部 廿干网和外部 件干网 图4-5 内部PLMNt 干网和外部PLMNt 干网 每一个内部PLMNt 干网都是一个IP 专网，且仅用于传送GPR 数据和GPRS 信令。 IP 专网是采用一定访问控制机制以达到所需安全级别的IP 网。两个内部 ( PLMNt 干网是使用边界网关 BG,BorderGateways)和一个外部PLMNt 干网并经Gp 接 口相连的，外部PLMNt 干网的选择取决于包含有BG 安全功能的漫游协定，BG 不在 GPRS 勺规范之列。外部PLMM 以是一个分组数据网。 在同一个PLMNt 干网内，骨干网是图2-5 中虚线方框内的部分。在GPRS 骨干网 内部，各GSNR 体之间通过G 接口相连，它们之间的信令和数据传输都是在同一传输 平台中进行的，所利用的传输平台可以在ATM 以太网、DDNISDN 帧中继等现有传输网 中选择。 图2-6GPRS 网络骨干网的组成 3 . 本地位置寄存器（HLR） 在HLR 中有GPR 即户数据和路由信息。从SGSNgG 接口或GGS 瞪Gc 接口均 都可访问HLR 对于漫游的MSfe 说，HLR 可能位于另一个不同的PLMNfr,而不是当前的 PLMNfro （ 4 . 消息业务网关移动交换中心（SMS-GMS 和短消息业务互通移动交换中心 SMS —IWMSC SMS-GMSCSMS-IWMSCGd 接口连接至USGSNt,这样就能让GPRSMSI 过GPR 洸 （ 线信道收发短消息 SM ）。 5 .GPRS 移动台 GPRSM 能以三个运行模式中的一个做相关操作，具操作模式的选定由MS^f 申请的 服务所决定：即仅有GPRS 艮务，同时具有GPR 守口其他GSM 艮务，或依据MS 的 实际性能同时运行GPR 羽其他GSMI 艮务。 A 类(Class-A)操作模式：MS 中请有GPR 辱口其他GSM 艮务，而且MS 能同时运 行GPR 守口其他GSM!务。 B 类(Class-B)操作模式：一个MS＜同时监测GPR 羽其他GSMlk 务的控制信道， 但同一时刻只能运行一种业务。 C 类(Class-C)操作模式：MS 只能应用于GPRSK 务。 ( 6 . 移动交换中心 MSC 和拜访位置寄存器(VLR) 在需要GPRS3 络与其他GSM!务进行配合时选用Gs 接口，如利用GPRS3 络实 现电路交换业务的寻呼，GPRS3 络与GSM3 络联合进行位置更新，以及GPRS 网络的 SGSW 点接收MSC/VLRg 来的寻呼请求等。同时MSC/VLR?储MS 此MS 同时接入 GPRSlk 务和GSMfe 路业务)的IMSI 以及MSf 目连接的SGSh#码。 7 . 分组数据网络(PDN) PDNI 供分组数据业务的外部网络。移动终端通过GPRSg 入不同的PDN 时，采用 不同的分组数据协议地址。 4.5 传输平台 传输平台由一个分层协议结构组成，如图2-7 所示。其用于用户个人信息传输以及与此 相关的信息传输中的过程控制(例如：流量控制、检错、纠错和错误恢复等)。传输平台 ( 通过底层无线接口和网络子系统 NSS)平台连接，这种独立性是通过保留 Gb 接口来实 现的。

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