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伴隨著移動(dòng)通信與因特網(wǎng)的飛速發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)幾乎成為一段時(shí)間以來(lái)整個(gè)通信業(yè)發(fā)展的主旋律和主要推動(dòng)力，成了移動(dòng)通信發(fā)展的趨勢(shì)。在這種情況下，許多應(yīng)用越來(lái)越取決于移動(dòng)數(shù)據(jù)是否能高速接入。市場(chǎng)的需求轉(zhuǎn)化為開(kāi)發(fā)商們的動(dòng)力，于是各種移動(dòng)高速接入被不斷地開(kāi)發(fā)出來(lái)。
作為2代的技術(shù)，GSM最初提高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)只能采用電路交換方式，傳輸速率9.6Kbps（可支持V4.2協(xié)議），這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求。為此GSM PHASE2+規(guī)范中增加了HSCSD和GPRS的新型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，用戶分配到的時(shí)隙不是一個(gè)，而是最多可到8個(gè)時(shí)隙。HSCSD的全稱是高速電路電路交換數(shù)據(jù)，HSCSD則是GSM環(huán)境中最終發(fā)展的電路交換資料，它通過(guò)采用新的信道編碼方式，使每信道速率從9.6Kbps提高到14.4Kbps，在不壓縮的情況下最高可達(dá)到57.6Kbit/s，系統(tǒng)主要通過(guò)軟件升級(jí)實(shí)現(xiàn)HSCSD功能。中國(guó)現(xiàn)在基本上已經(jīng)放棄了HSCSD的發(fā)展。
GPRS是對(duì)GSM技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，它使采用GSM標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)具有利用分組技術(shù)提供高速數(shù)據(jù)的能力，一些新應(yīng)用以往在GSM上是不能用的，采用GPRS后將成為可能。它具有更有吸引力的無(wú)線Internet接入，從而為參予Internet的大發(fā)展敞開(kāi)了大門(mén)。GPRS的產(chǎn)生彌補(bǔ)了GSM原來(lái)在數(shù)據(jù)能力上的不足，使GSM引入了目前先進(jìn)的分組技術(shù)，提供了即時(shí)連接和高通過(guò)率，GPRS非常適合于電子郵件或Internet存取等“爆發(fā)性”資料應(yīng)用。由于第三代移動(dòng)通信也是采用的分組技術(shù)，所以采用GPRS的網(wǎng)絡(luò)可以擁有第三代移動(dòng)通信的能力，因此國(guó)際上普遍把采用GPRS視為GSM系統(tǒng)從2G向3G過(guò)渡的重要途徑之一，采用了GPRS技術(shù)的GSM網(wǎng)絡(luò)被稱為2.5G網(wǎng)絡(luò)。
總之，GPRS的出現(xiàn)使GSM網(wǎng)絡(luò)能夠提供較高的數(shù)據(jù)傳送速率，并且用戶可以長(zhǎng)時(shí)間附著網(wǎng)上，同時(shí)費(fèi)用又與時(shí)間無(wú)關(guān)，而只同傳送的數(shù)據(jù)量有關(guān)�？梢哉f(shuō)使經(jīng)營(yíng)商和用戶的Internet接入發(fā)生了革命性的變化。
2 GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
GPRS（General Packet Radio Service）全稱為通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)，它可以以最高達(dá)171Kbps的傳輸速率實(shí)現(xiàn)端對(duì)端的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)按一定的長(zhǎng)度分組，然后把來(lái)自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)分組在信道上交織地進(jìn)行傳輸。
GPRS系統(tǒng)有三個(gè)主要功能實(shí)體，分別是GGSN、SGSN、PCU，其中SGSN與GGSN同屬于GSN，它是GPRS網(wǎng)絡(luò)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。GSN具有移動(dòng)路由管理功能，它可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并可以連到GPRS寄存器。GSN主要作用是完成移動(dòng)臺(tái)和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉(zhuǎn)換。GSN在物理上可以是一種類似于路由器的獨(dú)立設(shè)備，也可以與GSM中的MSC集成在一起。
SGSN稱為服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)，主要作用是記錄移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前位置信息，進(jìn)行移動(dòng)性管理、尋呼、加密、數(shù)據(jù)壓縮、通話量測(cè)試，并且提供到PCU和GGSN間接口Gb、Gn，在移動(dòng)臺(tái)和GGSN之間完成移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
GGSN稱為網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)，主要是起網(wǎng)關(guān)作用，提供SGSN和PDN（Packet Data Network）之間的接口Gn、Gi，通過(guò)SGSN有關(guān)MS路徑的路由信息進(jìn)行位置更新。它可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，如ISDN、PSPDN和LAN等，因此也稱GGSN為GPRS路由器。GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端的TCP/IP或X.25網(wǎng)絡(luò)。
PCU稱為分組控制單元、錯(cuò)誤發(fā)送檢測(cè)和自動(dòng)重發(fā)。PCU使GSM系統(tǒng)在無(wú)線上初步具有了分組傳輸?shù)哪芰Α?br /> 這三部分的功能實(shí)體需要在系統(tǒng)中增加硬件，除此之外還需要對(duì)原有GSM網(wǎng)絡(luò)的MSC/VLR、HLR、BSC和BTS進(jìn)行軟件升級(jí)，此時(shí)的GSM網(wǎng)絡(luò)才算基本完成了從2G到2.5G的過(guò)渡。
除了原有的GSM規(guī)范中具有的接口，GPRS系統(tǒng)中還引入下列新的網(wǎng)絡(luò)接口：
Gn，GSN主干網(wǎng)接口，用于各種GSM之間。
Gb，BSS和SGSN之間的接口。
Gr，SGSN和HLR之間的接口。
Gp，不同的GSM網(wǎng)絡(luò)之間的接口。
Gs，SGSN和MSC之間的接口。
3 GPRS的無(wú)線資源
GPRS是疊加在GSM網(wǎng)絡(luò)上的，因此它可以充分利用GSM網(wǎng)絡(luò)的資源，包括無(wú)線資源。
在無(wú)線信道的分配上，在一個(gè)小區(qū)內(nèi)GPRS的PDTCH可以和GSM電路交換業(yè)務(wù)的信道共存。網(wǎng)絡(luò)的基站子系統(tǒng)BSS可提供無(wú)線資源的動(dòng)態(tài)分配，通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)資源進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)GPRS業(yè)務(wù)繁忙且電路交換業(yè)務(wù)空閑時(shí)，BSS將一定數(shù)量的TCH信道轉(zhuǎn)換為PDTCH；當(dāng)GPRS業(yè)務(wù)空閑時(shí)，BSS將一定數(shù)量的PDCH轉(zhuǎn)換為T(mén)CH，從而允許運(yùn)莒者根據(jù)需要分配電路和分組業(yè)務(wù)的無(wú)線資源，保證了采用了GPRS的GSM網(wǎng)絡(luò)能同時(shí)提供話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
GSPS無(wú)線信道邏輯上分為兩大類，見(jiàn)表一：
| 信道類型 | 信道名稱 | 邏輯信道 | MS/BSS間方向 |
| 業(yè)務(wù)信道 | 分組數(shù)據(jù)信道 | PDTCH | 雙向 |
| 控制信道 | 分組公共信道 | PBCCH | BSS向MS |
| PRACH | MS向BSS | ||
| PAGCH | BSS向MS | ||
| PPCH | BSS向MS | ||
| 分組獨(dú)立控制信道 | PACCH | 雙向 | |
| PTCCH | 雙向 |
PDTCH用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送，相當(dāng)于語(yǔ)音業(yè)務(wù)中的話音信道，一個(gè)手機(jī)可以同時(shí)使用多個(gè)PDTCH，一個(gè)PDTCH也可以為多個(gè)手機(jī)服務(wù)。
PBCCH是對(duì)GPRS手機(jī)的廣播信道，相當(dāng)于GSM中的BCCH；PPCH用于向手機(jī)發(fā)送尋呼信息響應(yīng)，并給手機(jī)請(qǐng)求一個(gè)或多個(gè)PDTCH；PAGCH用于給手機(jī)分配一個(gè)或多個(gè)PDTCH。
PACCH總是和PDTCH一起分配給手機(jī)使用，它可以將功率控制、確認(rèn)等信令信息傳送給特定的手機(jī)；PTCCH用于GPRS手機(jī)的定時(shí)同步。
在GPRS業(yè)量不大的情況下，GPRS邏輯信道一般采用PDTCH+PACCH+PTCCH組合，允許GPRS與電路業(yè)務(wù)共用BCCH和CCCH。隨著業(yè)務(wù)量的增大，GPRS邏輯信道可以按以下方式組合到物理信道上：
i）PBCCH+PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCH
ii）PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCH
GPRS規(guī)范中定義了4種信道編碼方式，它們是CS-1--GS-4，其數(shù)據(jù)速率分別為9.05kB/S，13.4kb/s，15.6Kb/s，21.4Kb/s。在GPRS傳送過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)監(jiān)視和測(cè)量的結(jié)果，動(dòng)態(tài)地選擇信道編碼方式，以達(dá)到最大的無(wú)線吞吐量。由于GPRS允許一個(gè)用戶同時(shí)可以獲得最多8個(gè)PDTCH的服務(wù)，因此在理想環(huán)境下，該用戶可以得到最高21.4kb/s*8=171.2kb/s的速率。由于規(guī)范制訂和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的原因，目前商用的GPRS系統(tǒng)均采用CS-1和CS-2編碼方式，而且一般建設(shè)初期，每個(gè)小區(qū)只提供少量的PDCH，例如3-4個(gè)，因此提供的速率不會(huì)特別高。
4 GPRS系統(tǒng)的特點(diǎn)
GPRS是一個(gè)采用分組傳輸技術(shù)的業(yè)務(wù)平臺(tái)，即支持TCP/IP協(xié)議也支持X.25協(xié)議，幾乎可以支持除交互式多媒體業(yè)務(wù)以外的所有數(shù)據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)，其特點(diǎn)如下：
1）雙向兼容性
GPRS系統(tǒng)采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，向GSM反向兼容。這從它在定義無(wú)線邏輯信道上可以看出，當(dāng)小區(qū)的PCCCH和PBCCH無(wú)效或沒(méi)有使用，GPRS手機(jī)可以通過(guò)GSM的CCCH、BCCH來(lái)獲得服務(wù)。
同時(shí)，由于在無(wú)線部分采用分組方式傳送數(shù)據(jù)，使現(xiàn)有的電路交換型的GSM網(wǎng)可以向分組交換網(wǎng)過(guò)渡，最終成為3G系統(tǒng)。
2）合理分配資源
GPRS允許手機(jī)長(zhǎng)時(shí)間附著網(wǎng)上，從而大大節(jié)省了用戶接入時(shí)間，但這也對(duì)系統(tǒng)提出了合理分配資源的問(wèn)題，這方面GPRS還是解決得比較成功的。
傳統(tǒng)GSM在通話接續(xù)過(guò)程中要為手機(jī)分配固定信道，直至通信結(jié)束。而GPRS系統(tǒng)中，系統(tǒng)只在數(shù)據(jù)傳送時(shí)申請(qǐng)分配信道，數(shù)據(jù)傳送完畢立刻釋放信道，因此節(jié)約了對(duì)寶貴的無(wú)線信道的占用，使突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以更好的利用資源。
3）傳輸速率高：
GPRS支持4種編碼方式（CS-1、CS-2、CS-3 、CS-4），并采用附加虛擬時(shí)隙技術(shù)，使多用戶共享一時(shí)隙的多時(shí)隙合并傳輸技術(shù)，使得現(xiàn)有GSM網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率可從9.6Kbps提高到171.2Kbps。
4）接入速度快：
GPRS核心網(wǎng)本身是一個(gè)分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)，支持IP協(xié)議，因此可與其它分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（如Internet網(wǎng)）進(jìn)行無(wú)縫、直接連接，能很快建立呼叫，不用像電路型業(yè)務(wù)那樣需要等待，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
5）可永久連接：
由于分組型傳輸不占信道，因此用戶可以長(zhǎng)時(shí)間保持與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)的連接，而不必進(jìn)行頻繁的連接和斷開(kāi)操作，真正實(shí)現(xiàn)“永遠(yuǎn)在線，永遠(yuǎn)連接”。
6）計(jì)費(fèi)手段提高：
由于采用了分組交換技術(shù)，并且吸取了過(guò)去電路交換時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)只能按時(shí)長(zhǎng)計(jì)費(fèi)的弱點(diǎn)，GPRS被設(shè)計(jì)成可以采用按流量計(jì)費(fèi)。從而節(jié)省用戶上網(wǎng)費(fèi)用，大大推動(dòng)了無(wú)線移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展。
分組的環(huán)境能夠提供靈活的計(jì)費(fèi)方式，一些GPRS運(yùn)用較早的運(yùn)營(yíng)者就提出了按內(nèi)容計(jì)費(fèi)，按時(shí)延計(jì)費(fèi)，甚至可以采取廣告計(jì)費(fèi)的方式。這些方式的可實(shí)現(xiàn)性大大拓展了用戶和運(yùn)營(yíng)者的選擇余地。
7）豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：
GPRS可根據(jù)應(yīng)用的類型和網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)際情況、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，靈活選擇服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，支持4種QOs，能實(shí)現(xiàn)話音資源和數(shù)據(jù)資源的動(dòng)態(tài)分配，能從低速到高速實(shí)現(xiàn)Internet所能提供的一切業(yè)務(wù)。除能提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)和增強(qiáng)型短消息業(yè)務(wù)，還能提供VPN業(yè)務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公功能。
綜上所述，GPRS作為第二代向第三代的過(guò)渡技術(shù)，是使用最廣的能夠解決移動(dòng)通信與IP結(jié)合的技術(shù)方案，它可以充分利用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)，使運(yùn)營(yíng)商在GSM全網(wǎng)范圍內(nèi)推出移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。中國(guó)移動(dòng)作為世界上用戶最多的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商之一，目前正積極引入GPRS，一期工程已經(jīng)完成，二期工程也在啟動(dòng)，隨著GPRS在中國(guó)的推廣應(yīng)用，中國(guó)的移動(dòng)用戶必將得到更全面、更先進(jìn)的服務(wù)。
CHINA通信網(wǎng)組稿
