GPRS的基本概念與簡化模型

GPRS的基本概念與簡化模型（王樹甲）
一、引言
    GSM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)采用電路交換方式，并利用ISDN的概念迂回地與PSTN、電
路交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（CSPDN）、分組交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（PSPDN）互連互通，互工作功能
（IWF）十分復(fù)雜，沒有得到廣泛應(yīng)用。
    因特網(wǎng)及其萬維多的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用不僅打破了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，而且潛
移默化地影響著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人類社會進(jìn)步以及人們的生活方式。鑒于這種形勢，
GSM系統(tǒng)的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向分組交換方式，提出了GPRS和EGPRS的概念，以便與因特網(wǎng)
互連互通，更有效地利用無線資源和網(wǎng)絡(luò)資源。
    本文旨在介紹GPRS的基本概念、業(yè)務(wù)集合、簡化模型以及主要接口點和參數(shù)點，而
不涉及GPRS網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)的復(fù)雜邏輯結(jié)構(gòu)。這樣，易于理解GPRS MSs之間和GPRS MS與外
部TEs之間的傳輸機(jī)制，便于了解向GPRS過渡的概念。
二、GPRS的基本概念
    顧名思義，通用分組無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（GPRS）是以端對端的分組傳輸與交換方式為用
戶提供的發(fā)送和接收高速數(shù)據(jù)、低速數(shù)據(jù)以及信令的多種業(yè)務(wù)集合。與電路傳輸與交換
方式相比，GPRS不僅能夠經(jīng)濟(jì)有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源，而且能夠優(yōu)化利用更為稀缺的無線
資源。
    GPRS的系統(tǒng)由無線分系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)組成，兩者之間嚴(yán)謹(jǐn)定義的界面可以使其網(wǎng)
絡(luò)分系統(tǒng)為其它無線接入系統(tǒng)所利用。從邏輯機(jī)制方面來看，GPRS系統(tǒng)可以通過增加兩
種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在GSM結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上實現(xiàn)，即GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點（SGSN）和GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點
（GGSN）。同時，還有必要命名若干新的接口，以表明GPRS、GSM及其它外部網(wǎng)絡(luò)的各
實體之間的邏輯關(guān)系。不難看出，GPRS網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)無需強(qiáng)行改變已建的GSM網(wǎng)絡(luò)和交換
分系統(tǒng)，兩者重疊，各司其職。
    GPRS無線分系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)之間的接口仍稱無線接口（Vm），但定義了新的GPRS
無線信道。這些信道的劃分十分靈活：可以由每個TDMA幀的1個時隙、2個時隙、……直
至8個時隙組成8種不同速率的GPRS信道，各信道均可由各在線用戶共享；上行鏈路和下
行鏈路可分別地劃分為時隙數(shù)目不等的信道，滿足上下行流量不對稱的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；在話
音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)之間可以根據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)荷加實際情況動態(tài)共享無線資源；可以規(guī)定各種
不同的無線信道編碼方案，使每用戶的比特速率在9kb/s至150kb/s之間。
    GPRS支持基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)協(xié)議的各種應(yīng)用，并規(guī)定了與IP網(wǎng)絡(luò)和X.25網(wǎng)絡(luò)互連互通的
功能。
    GPRS定義了兩種不同類型的承載業(yè)務(wù)，一是點對點（PTP）業(yè)務(wù)，二是點對多點
（PTM）。PTP可以包括檢索業(yè)務(wù)，如從因特網(wǎng)的萬維網(wǎng)下載數(shù)據(jù)文件；消息存儲轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)
務(wù)和消息處理業(yè)務(wù)，如電子郵件、消息編輯和變換；雙向?qū)崟r通信業(yè)務(wù)，如因特網(wǎng)的遠(yuǎn)
程登錄（Telnet）；遠(yuǎn)程監(jiān)控業(yè)務(wù)，如信用卡確認(rèn)、遠(yuǎn)程讀表等。PTM可以包括消息發(fā)
布業(yè)務(wù)，如新聞、廣告、天氣預(yù)報等；調(diào)度業(yè)務(wù)、如出租車輛及其它公用服務(wù)的調(diào)度；
實時會議業(yè)務(wù)，如分散相關(guān)用戶間的多方向通信；此外，PTM業(yè)務(wù)還可以附加地域選取和
限制能力，定期發(fā)送和重復(fù)發(fā)送能力。
    順便指出，增強(qiáng)的通用分組無線業(yè)務(wù)（EGPRS）的概念已然提出，擬采用8相調(diào)制技
術(shù)取代高斯瀘波最小移頻鍵控調(diào)制，進(jìn)一步提高無線接口的速率，預(yù)期可達(dá)384kb/s。
EGPRS可以提供GPRS的所有業(yè)務(wù)。顯然，EGPRS需要建立自己的基站，改變調(diào)制方式之舉
實質(zhì)上是以降低系統(tǒng)功率。利用效率的代價換取更高的頻譜利用效率，對于移動通信而
言，兩者是矛盾的主要方面。
三、GPRS移動臺
    GPRS MS可以工作在三種工作方式之一，一方面取決于MS上網(wǎng)（attach）接入的業(yè)
務(wù)集合，是僅為GPRS業(yè)務(wù)集合，還是GPRS業(yè)務(wù)和其他GSM業(yè)務(wù)集合，另一方面取決于MS
同時工作在GPRS和其他GSM業(yè)務(wù)的能力。三種工作方式為：
    A類工作方式：MS可以同時支持GPRS業(yè)務(wù)和其他GSM業(yè)務(wù)，并在上網(wǎng)操作時接入兩種
業(yè)務(wù)集合；
    B類工作方式：MS可以同時監(jiān)控GPRS和其他GSM業(yè)務(wù)的控制信道，上網(wǎng)時接入兩種業(yè)
務(wù)集合，但同一時間只能工作在一種業(yè)務(wù)集合；
    C類工作方式：MS只支持GPRS業(yè)務(wù)集合，上網(wǎng)時僅僅接入GRPS業(yè)務(wù)集合。
    GPRS具有與現(xiàn)用GSM等效的安全功能和特性。在GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點（SGSN），按照與
GSM相同的算法、密鑰和判定準(zhǔn)則實現(xiàn)鑒權(quán)和加密功能，GPRS也可以采用對分組數(shù)據(jù)傳輸
優(yōu)化的加密算法。一個GPRS的移動設(shè)備（ME）可以用非認(rèn)知GPRS SIM卡和認(rèn)知GPRS SIM
卡接入GPRS業(yè)務(wù)。
    為了接入GPRS，MS（ME+SIM）應(yīng)首先通過執(zhí)行一次GPRS上網(wǎng)（attach）操作將自己的
出現(xiàn)告知網(wǎng)絡(luò)。這一操作可以在MS和SGSN之間建立一條邏輯鏈路，從而使MS能夠在GPRS上
傳送短消息（SMS），經(jīng)由SGSN發(fā)送尋呼以及得到來自GPRS數(shù)據(jù)的通知。
    為了發(fā)送和接收GPRS數(shù)據(jù)，MS應(yīng)激活其所要使用的分組數(shù)據(jù)地址，這一操作將該MS告
知相關(guān)的GGSN，從而使之與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的相互通信開始。
    在MS與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間用戶數(shù)據(jù)是以透明方式傳送的，所用的方法稱之為封裝和通
道，即各數(shù)據(jù)分組用GPRS特定的協(xié)議信息進(jìn)行裝配，并在MS和GGSN之間透明直通。這種透
明傳送方法降低了對GPRS公用陸地移動網(wǎng)（PLMN）翻譯外部數(shù)據(jù)協(xié)議的要求，并能在今后
容易地引入新增加的互連互通協(xié)議。此外，還能對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和保護(hù)，用重傳協(xié)議
（ARQ）保證有效性和可靠性。
    GPRS系統(tǒng)的MS可以自動地進(jìn)行小區(qū)選擇，或是由BS指令MS選擇某個小區(qū)。當(dāng)MS重選另
一個小區(qū)或稱之為選路區(qū)的小區(qū)集合時，它會通知網(wǎng)絡(luò)。GPRS與GSM具有大體相同的小區(qū)
選擇和小區(qū)重選機(jī)制，但規(guī)定了適合分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)小區(qū)選擇和重選的參數(shù)和指標(biāo)要求。
四、GPRS的接入接口與參考點
    在無線分系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)之間的接口叫做無線接口（Vm），它是GPRS系統(tǒng)經(jīng)由無線
電路徑向MS提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)接口，MS的移動終端（MT）功能實體用于經(jīng)由這一接
口移動地接入GPRS業(yè)務(wù)集。
    在MS內(nèi)的Rrp參考點是非ISDN數(shù)據(jù)終端設(shè)備（TE）與MT之間的參考點，它用于始發(fā)和
終接各種消息，通常支持標(biāo)準(zhǔn)的串行接口。
    GPRS PLMNs之間的接口為Gp，它連接兩個獨立的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（GPRSnet1和GPRSnet2）
，支持在各合作運的GPRS PLMNs之間相互提供跨區(qū)域的GPRS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，提供GPRS業(yè)務(wù)集合
，傳送和交換分組數(shù)據(jù)消息。
    在一個GPRS PLMN與各固定分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（FPDNs）之間參考點為Girp，它可以連接幾
個不同的外部FPDNs，諸如因特網(wǎng)、X.25網(wǎng)和幀中繼網(wǎng)，分別采用相應(yīng)的通信協(xié)議與各
FPDNs運營商合作。不言而喻，凡PLMN支持GPRS業(yè)務(wù)集合，并在執(zhí)行GPRS業(yè)務(wù)請求中涉及
其他網(wǎng)絡(luò)的，都需要具有網(wǎng)絡(luò)間的互工作功能（IWF），它們位于Girp參考點和Gp接口點。
    各GPRS MS按照網(wǎng)絡(luò)運營商提供的尋址方案進(jìn)行全球?qū)ぶ罚焊鱃PRS TEs具有由網(wǎng)絡(luò)運
營商分配的地址，各外部網(wǎng)絡(luò)的TEs利用PLMN中的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識碼（DNIC）對GPRS 
TEs進(jìn)行尋址。
    綜上所述，GPRS利用原有的GSM PLMN，增加若干支持GPRS業(yè)務(wù)的節(jié)點（SGSNs和GGSNs）
，以及一些接口點和參考點，便可以經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)向GPRS網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)的過渡。GPRS MS
（ME+SIM+TE）可以支持多種工作方式，技術(shù)上沒有困難，經(jīng)濟(jì)上取決于生產(chǎn)批量。更可
貴者，從GSM PLMN向（GSM+GPRS）PLMN過渡，可以保護(hù)GSM系統(tǒng)的巨額投資，有利于各運
營商，也有利于廣大用戶。
摘自《郵電商情》