通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)（GPRS）技術(shù)

通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)（GPRS）技術(shù)
    通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)（GPRS，General Packet Radio Service）是邁向第三代個(gè)人移動(dòng)
通信的里程碑，它使移動(dòng)通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)合二為一，使IP業(yè)務(wù)進(jìn)入廣闊的移動(dòng)市場(chǎng)。
    1.GPRS的功能和業(yè)務(wù)
    GPRS是在移動(dòng)用戶(hù)和遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（如支持TCP/IP、X.25等網(wǎng)絡(luò)）之間提供一種連
接，給移動(dòng)用戶(hù)提供高速無(wú)線(xiàn)IP和無(wú)線(xiàn)X.25業(yè)務(wù)。
    GPRS采用分組交換技術(shù)，它可以讓多個(gè)用戶(hù)共享某些固定的信道資源。如果把空中接
口上的TDMA幀中的8個(gè)時(shí)隙都用來(lái)傳送數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)164kbit/s。
    根據(jù)歐洲ETSI的GSM第2+階段的建議，GPRS分為兩個(gè)發(fā)展階段（即Phase1和Phase2）。
Phase1階段將能支持下列功能和業(yè)務(wù)：
    ·TCP/IP和X.25業(yè)務(wù)
    ·全新的GPRS空中接口加密技術(shù)
    ·GPRS附加業(yè)務(wù)
    ·增強(qiáng)型的短信業(yè)務(wù)（E-SMS）
    ·GPRS分組數(shù)據(jù)計(jì)費(fèi)功能，即按數(shù)據(jù)量計(jì)費(fèi)，利用上述TCP/IP和X.25功能，GSM網(wǎng)絡(luò)可
以為用戶(hù)提供電子郵件、WWW瀏覽、專(zhuān)用數(shù)據(jù)、LAN接入等業(yè)務(wù)。
    GPRS Phase2階段的范圍尚在制訂之中，它將能提供更多的新功能和新業(yè)務(wù)。
    2.GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
    GPRS網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的：在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中增加一些GPRS支持節(jié)點(diǎn)
GSN（GPRS Supporting Node）。GSN具有移動(dòng)路由管理功能，它可以連接各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)網(wǎng)
絡(luò)，并可以連到GPRS寄存器。GSN可以完成移動(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可以是一種類(lèi)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。
    GSN有兩種類(lèi)型：一種為SGSN（Serving GSN，服務(wù)GSN），另一種為GGSN（Gateway GSN，
網(wǎng)關(guān)GSN）。SGSN的主要作用是記錄移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前位置信息，并且在移動(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主要是起網(wǎng)關(guān)作用，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。有的文獻(xiàn)中，把GGSN稱(chēng)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)換以便傳送到遠(yuǎn)端的TCP/IP或X.25網(wǎng)絡(luò)。
    3.GPRS協(xié)議模型
    Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信協(xié)議有5層，自下而上的依次為物理層、MAC
（Mdium Access Control）層、LLC（Logical Link Control）層、SNDC（Subnetwork 
Dependant Convergence）層和網(wǎng)絡(luò)層。
    Um接口的物理層為射頻接口部分，而物理鏈路層則負(fù)責(zé)提供空中接口的各種邏輯信道。
GSM空中接口的載頻帶寬為200kHz，一個(gè)載頻分為8個(gè)物理信道。如果8個(gè)物理信道都分配為傳
送GPRS數(shù)據(jù)，則原始數(shù)據(jù)速率可達(dá)200kbit/s�？紤]前向糾錯(cuò)碼開(kāi)銷(xiāo)，是最終數(shù)據(jù)速率可達(dá)
164kbit/s左右。
    MAC為媒質(zhì)接入控制層。MAC主要用于定義和分配空中接口的GPRS邏輯信道，使之能被不
同的移動(dòng)臺(tái)共享。GPRS的邏輯信道共有3類(lèi)：公共控制信道、分組業(yè)務(wù)信道和GPRS廣播信道。
公共控制信道用來(lái)傳送數(shù)據(jù)通信的控制信令，具體又分為尋呼和應(yīng)答等信道。分組業(yè)務(wù)信道
用來(lái)傳送分組數(shù)據(jù)。廣播信道用來(lái)給移動(dòng)臺(tái)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信息。
    LLC層為邏輯鏈路控制層。它是一種基于高速數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程HDLC的無(wú)線(xiàn)鏈路協(xié)議。LLC層
負(fù)責(zé)在高層SNDC層的SNDC數(shù)據(jù)單元上形成LLC地址、幀字段，從而生成完整的LLC幀。另外，
LLC可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的尋址和數(shù)據(jù)幀的重發(fā)控制。
    BSS中的LLR層是邏輯鏈路傳遞層，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)送MS和SGSN之間的LLC幀。LLR層對(duì)于SNDC數(shù)據(jù)
單元來(lái)說(shuō)是透明的，不處理SNDC數(shù)據(jù)。
    SNDC被稱(chēng)為子網(wǎng)從屬結(jié)合層。它的主要作用是完成傳送數(shù)據(jù)的分組、打包，確定TCP/IP
地址和加密方式。在SNDC層，移動(dòng)臺(tái)和SGSN之間傳送的數(shù)據(jù)被分割為一個(gè)或多個(gè)SNDC數(shù)據(jù)包
單元。SNDC數(shù)據(jù)包單元生成后被放置到LLC幀內(nèi)。
    網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議目前主要是TCP/IP和X.25協(xié)議，這些協(xié)議對(duì)于傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如BSS
和NSS等設(shè)備）是透明的。
    4.GPRS的路由管理
    GPRS的路由管理是指GPRS網(wǎng)絡(luò)如何進(jìn)行尋址和建立數(shù)據(jù)傳送路由。GPRS的路由管理表現(xiàn)
在：移動(dòng)臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)的路由建立、移動(dòng)臺(tái)接收數(shù)據(jù)的路由建立以及移動(dòng)臺(tái)處于漫游時(shí)數(shù)據(jù)路
由的建立。
    對(duì)于第一種情況，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生了一個(gè)PDU（分組數(shù)據(jù)單元），這個(gè)PDU經(jīng)過(guò)SNDC層處理
，稱(chēng)為SNDC數(shù)據(jù)單元。然后經(jīng)過(guò)LLC層處理為L(zhǎng)LC幀，通過(guò)空中接口送到GSM網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)臺(tái)所處
的SGSN。SGSN把數(shù)據(jù)送到GGSN。GGSN把收到的消息進(jìn)行解裝處理，轉(zhuǎn)換為可在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)中
傳送的格式（如PSPDN的PDU），最終送給公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的用戶(hù)。為了提高傳輸效率并保證數(shù)據(jù)
傳輸?shù)陌踩�，可以�?duì)空中接口上的數(shù)據(jù)做壓縮和加密處理。
    在第二種情況中，一個(gè)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶(hù)傳送數(shù)據(jù)到移動(dòng)臺(tái)。首先通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議
建立數(shù)據(jù)網(wǎng)和GGSN之間的路由。數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶(hù)發(fā)出的數(shù)據(jù)單元（如PSPDN中的PDU），通過(guò)建立
好的路由把數(shù)據(jù)單元PDU送給GGSN。百GGSN再把PDU送給移動(dòng)臺(tái)所在的SGSN，GSN把PDU封裝成
SNDC數(shù)據(jù)單元，再經(jīng)LLC層處理為L(zhǎng)LC幀單元，最終經(jīng)空中接口送給移動(dòng)臺(tái)。
    第三種情況是一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶(hù)傳送數(shù)據(jù)給一個(gè)正在漫游的移動(dòng)用戶(hù)。其數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)歸
屬地的GGSN，然后送到移動(dòng)用戶(hù)A。
    5.空中接口的信道構(gòu)成
    GPRS空中接口的信道構(gòu)成如下：
    PDTCH（Pachet Data Traffic Channel，分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道）。這種信道用來(lái)傳送空中
接口的GPRS分組數(shù)據(jù)。
    PPCH（Packet Paging Channel，分組尋呼信道），用來(lái)尋呼GPRS被叫用戶(hù)。
    PRACH（Packet Randem Access Channel，分組隨機(jī)接入信道）。GPRS用戶(hù)通過(guò)PRACH向
基站發(fā)出信道請(qǐng)求。
    PAGCH（Packet Access Grant Channel，分組接入應(yīng)答信道）。PAGCH是一種應(yīng)答信道，
對(duì)PARACH作出應(yīng)答。
    PACCH（Packet Asscrchted Control Channel，分組隨路控制信道）。這種信道用來(lái)傳
送實(shí)現(xiàn)GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信令。
    6.GPRS的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃
    主要由網(wǎng)絡(luò)的容量需求和GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)SGSN、GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)GGSN、分組控制單
元PCU等的配置共同決定。GPRS骨干網(wǎng)絡(luò)GSN可采用ATM或IP方式組網(wǎng)，基站可采用升級(jí)的GSM
基站。SGSN與GPRS基站系統(tǒng)中的PCU可采用E1或幀中繼方式連接，PCU可集成在BSC或GSN，PCU
也可獨(dú)立設(shè)置。GPRS基站系統(tǒng)采用A3、A5加密算法，在
GTP接口采用IPSec加密，同時(shí)在與外網(wǎng)絡(luò)互通處還設(shè)置防火墻。
摘自《數(shù)據(jù)通信》