通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）技術(shù)

通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）技術(shù)
    通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS，General Packet Radio Service）是邁向第三代個人移動
通信的里程碑，它使移動通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)合二為一，使IP業(yè)務(wù)進入廣闊的移動市場。
    1.GPRS的功能和業(yè)務(wù)
    GPRS是在移動用戶和遠端的數(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，給移動用戶提供高速無線IP和無線X.25業(yè)務(wù)。
    GPRS采用分組交換技術(shù)，它可以讓多個用戶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個時隙都用來傳送數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)速率最高可達164kbit/s。
    根據(jù)歐洲ETSI的GSM第2+階段的建議，GPRS分為兩個發(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)
    ·增強型的短信業(yè)務(wù)（E-SMS）
    ·GPRS分組數(shù)據(jù)計費功能，即按數(shù)據(jù)量計費，利用上述TCP/IP和X.25功能，GSM網(wǎng)絡(luò)可
以為用戶提供電子郵件、WWW瀏覽、專用數(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)來實現(xiàn)的：在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中增加一些GPRS支持節(jié)點
GSN（GPRS Supporting Node）。GSN具有移動路由管理功能，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可以完成移動臺和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉(zhuǎn)換
。GSN可以是一種類似于路由器的獨立設(shè)備，也可以與GSM中的MSC集成在一起。
    GSN有兩種類型：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臺的當前位置信息，并且在移動臺和GGSN之間完成移
動分組數(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。有的文獻中，把GGSN稱為GPRS路由器。GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分組
數(shù)據(jù)包進行協(xié)議轉(zhuǎn)換以便傳送到遠端的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，而物理鏈路層則負責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，一個載頻分為8個物理信道。如果8個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200kbit/s�？紤]前向糾錯碼開銷，是最終數(shù)據(jù)速率可達
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
同的移動臺共享。GPRS的邏輯信道共有3類：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
用來傳送分組數(shù)據(jù)。廣播信道用來給移動臺發(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的無線鏈路協(xié)議。LLC層
負責在高層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可以實現(xiàn)一點對多點的尋址和數(shù)據(jù)幀的重發(fā)控制。
    BSS中的LLR層是邏輯鏈路傳遞層，負責轉(zhuǎn)送MS和SGSN之間的LLC幀。LLR層對于SNDC數(shù)據(jù)
單元來說是透明的，不處理SNDC數(shù)據(jù)。
    SNDC被稱為子網(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，移動臺和SGSN之間傳送的數(shù)據(jù)被分割為一個或多個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：移動臺發(fā)送數(shù)據(jù)的路由建立、移動臺接收數(shù)據(jù)的路由建立以及移動臺處于漫游時數(shù)據(jù)路
由的建立。
    對于第一種情況，當移動臺產(chǎn)生了一個PDU（分組數(shù)據(jù)單元），這個PDU經(jīng)過SNDC層處理
，稱為SNDC數(shù)據(jù)單元。然后經(jīng)過LLC層處理為LLC幀，通過空中接口送到GSM網(wǎng)絡(luò)中移動臺所處
的SGSN。SGSN把數(shù)據(jù)送到GGSN。GGSN把收到的消息進行解裝處理，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。為了提高傳輸效率并保證數(shù)據(jù)
傳輸?shù)陌踩�，可以對空中接口上的�?shù)據(jù)做壓縮和加密處理。
    在第二種情況中，一個公用數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)到移動臺。首先通過數(shù)據(jù)網(wǎng)的標準協(xié)議
建立數(shù)據(jù)網(wǎng)和GGSN之間的路由。數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶發(fā)出的數(shù)據(jù)單元（如PSPDN中的PDU），通過建立
好的路由把數(shù)據(jù)單元PDU送給GGSN。百GGSN再把PDU送給移動臺所在的SGSN，GSN把PDU封裝成
SNDC數(shù)據(jù)單元，再經(jīng)LLC層處理為LLC幀單元，最終經(jīng)空中接口送給移動臺。
    第三種情況是一個數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)給一個正在漫游的移動用戶。其數(shù)據(jù)必須經(jīng)過歸
屬地的GGSN，然后送到移動用戶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），用來尋呼GPRS被叫用戶。
    PRACH（Packet Randem Access Channel，分組隨機接入信道）。GPRS用戶通過PRACH向
基站發(fā)出信道請求。
    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）。這種信道用來傳
送實現(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SGSN、GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點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》