残雪飞鸿

走 近GPRS

                                      

 编 者 按： 如 今 移 动 通 信 技 术 正 在 从 第 二 代 向 第 三 代 发 展， 在 这 发 展 过 程 中， 涌 现 出 许 多 称 为2.5 代 的 过 渡 技 术， 其 中 GPRS 是 最 有 影 响 的 一 种。 　 　

----对 具 有 高 度 移 动 性 的 用 户 来 说， GSM 网 络 上 的 数 据 传 输 颇 具 诱 惑 力。 然 而， 现 有GSM 网 络 非 常 适 合 于 语 音 传 输， 但 却 难 以 很 好 地 支 持 高 速 率 的 数 据 传 输 — — 其 数 据 传 输 速 率 仅 有9.6kbps。 因 此， 人 们 需 要 一 种 高 速 率 的、 基 于 分 组 交 换 的 数 据 传 输 系 统， 以 解 决GSM 信 道 或 时 隙 的 限 制， 满 足 不 断 增 长 的 数 据 业 务 需 要。 通 用 分 组 无 线 业 务（GPRS） 正 是 基 于 以 上 要 求 出 现 的， 这 一 系 统 不 仅 数 据 传 输 速 率 可 达 100kbps 以 上， 而 且 也 可 用 于EDGE、CDPD 和UMTS 等 通 信 系 统。

GPRS 综 述

----目 标 与 技 术 手 段

----GPRS 是 由ETSI 定 义 的 一 种 分 组 数 据 无 线 传 输 技 术， 其 目 的 是 在GSM 等 移 动 通 信 网 络 上 实 现 高 速 移 动 数 据 业 务， 主 要 设 计 目 标 有 以 下 几 个 方 面：

• 支 持 突 发 流 量；
• 充 分 有 效 地 利 用 网 络 资 源 和 无 线 资 源；
• 以 较 低 的 费 用 提 供 灵 活 的 业 务；
• 提 供Internet 连 接；
• 快 速 访 问；
• 以 灵 活 的 方 式 与GSM 语 音 共 存。

----为 了 实 现 预 期 目 的，GPRS 采 用 了 多 种 技 术 手 段， 这 也 正 是GPRS 优 于 其 他 移 动 数 据 业 务 的 主 要 技 术 特 点。

----1. 以 分 组 方 式 在GSM 网 络 上 传 送 数 据 和 信 令， 优 化 无 线 和 有 线 网 络 资 源， 在 无 线 子 系 统 和 有 线 网 络 子 系 统 之 间 保 持 严 格 分 界， 使 有 线 网 络 子 系 统 可 以 重 用 于 其 他 无 线 访 问 技 术。

----2. 定 义 了 新 的GPRS 无 线 信 道， 时 隙 分 配 灵 活， 每 个TDMA 帧 可 有1 ～8 个 时 隙， 并 可 以 为 不 同 用 户 所 共 享。 这 样， 对 每 个 用 户，GPRS 可 以 处 理9k ～150kbps 的 位 速 率。 因 此， GPRS 可 以 支 持 从 低 速 短 信 息 到 高 速Web 浏 览 的 各 种 应 用， 同 时， GPRS 也 允 许 用 户 在 收 发 数 据 的 同 时 接 收 语 音 呼 叫。

----3. 通 过TCP/IP 和X.25 接 口， 提 供 与 现 有 标 准 数 据 业 务 的 无 缝 连 接。GPRS 将 以 快 速 预 约 的 方 式 开 始 数 据 传 输， 通 常 为0.5 ～1 秒， 这 就 意 味 着 数 据 用 户 不 必 等 待 手 机 拨 号， 无 需 建 立 完 全 的 端 到 端 连 接。

----支 持IP 和X.25 协 议

----GPRS 之 所 以 备 受 关 注， 一 方 面 是 因 为 其 极 高 的 传 输 速 率 和 分 组 技 术， 另 一 方 面 则 是 因 为 它 对IP 和 X.25 协 议 的 完 全 透 明 支 持， 这 是 人 们 最 熟 悉、 也 是 应 用 最 为 广 泛 的 两 种 传 输 协 议。 通 过GPRS， 人 们 可 以 在 移 动 通 信 网 络（ 尤 其 在GSM 网 络） 上 实 现 对IP 和X.25 网 络 的 访 问 和 应 用。 正 是 由 于 这 两 种 协 议 的 应 用， 移 动 台 和 终 端 设 备（ 如 笔 记 本 电 脑） 可 以 以 点 到 点 或 点 到 多 点 的 方 式 访 问 全 球 任 何 一 个 网 络， 如 图1 所 示。

----GPRS 支 持IP 和X.25 等 标 准 网 络 协 议， 人 们 就 可 以 很 简 便 地 配 置PC 以 使 其 能 在GPRS 环 境 下 通 信， 用 户 可 以 使 用 诸 如Windows98/NT、Windows CE 内 置 的TCP/IP 协 议 连 接 到Internet 和LAN 上。

----GPRS 硬 件 平 台

----几 乎 所 有 的 硬 件 平 台 都 支 持TCP/IP 协 议 栈， 因 此 人 们 利 用 这 些 平 台 可 以 充 分 展 示GPRS 的 优 越 性：

• 笔 记 本 电 脑 或 掌 上 电 脑 连 接 到 具 有GPRS 功 能 的 蜂 窝 电 话 或 外 置Modem 上；
• 笔 记 本 电 脑 或 掌 上 电 脑 配 置 以 具 有GPRS 功 能 的PC Modem；
• 具 有 全 屏 功 能 的 智 能 电 话；
• 可 以 通 过WAP 协 议 实 现 微 浏 览 的 蜂 窝 电 话；
• 集 成 了GPRS 的 专 用 设 备。

GPRS 网 络 系 统

----数 据 包 的 发 送 与 接 收

----笔 记 本 电 脑 通 过 串 行 或 无 线 方 式 连 接 到GPRS 蜂 窝 电 话 或Modem 上；GPRS 蜂 窝 电 话 或Modem 与GSM 基 站 通 信， 但 与 电 路 交 换 式 数 据 呼 叫 不 同，GPRS 分 组 是 从 基 站 发 送 到 服 务GPRS 支 持 节 点（SGSN）， 而 不 是 通 过 移 动 交 换 中 心（MSC） 连 接 到 语 音 网 络 上。SGSN 与 网 关GPRS 支 持 节 点（GGSN） 进 行 通 信；GGSN 对 分 组 数 据 进 行 相 应 的 处 理， 再 发 送 到 目 的 网 络， 如 Internet 或X.25 网 络， 见 图2 所 示。

----来 自Internet、 标 识 有 移 动 台 地 址 的IP 包， 由GGSN 接 收， 再 转 发 到SGSN， 继 而 传 送 到 移 动 台 上。

----SGSN

----SGSN 是GSM 网 络 结 构 中 的 一 个 节 点， 它 与MSC 处 于 网 络 体 系 的 同 一 层( 图2)。SGSN 通 过 帧 中 继 与BTS 相 连， 是GSM 网 络 结 构 与 移 动 台 之 间 的 接 口。 它 实 现 与 移 动 台 之 间 数 据 的 发 送 和 接 收， 提 供 分 组 路 由， 跟 踪 移 动 台 在 服 务 区 内 的 位 置， 并 实 现 安 全 和 访 问 控 制 功 能。

----GGSN

----GGSN 通 过 基 于IP 协 议 的GPRS 骨 干 网 连 接 到SGSN， 是 连 接GSM 网 络 和 外 部 分 组 交 换 网（ 如Internet 和LAN） 的 网 关。GGSN 也 可 以 在 这 两 种 网 络 之 间 建 立 多 个 连 接， 即 通 过 一 个GGSN， 一 个GSM 网 络 可 以 连 接 到 多 个 外 部 网 上（ 见 图3）。

----GTP 协 议

----GPRS 隧 道 协 议（GTP） 是GPRS 骨 干 网 中 GSN 节 点（SGSN 和GGSN） 之 间 的 互 连 协 议( 图3)， 是 为Gn 接 口（ 同 一 PLMN 网 络 中GSN 之 间 的 接 口） 和Gp 接 口（ 不 同PLMN 之 间GSN 的 接 口） 定 义 的 协 议。SGSN 和GGSN 利 用GTP 协 议 对IP 或X.25 分 组 进 行 封 装， 以 实 现 二 者 之 间 的 数 据 传 输。

----在GPRS 支 持 节 点（GSN） 之 间，GTP 允 许 多 种 协 议 隧 道 通 过 骨 干 网。 在 信 令 平 面，GTP 定 义 了 一 个 隧 道 控 制 和 管 理 协 议， 以 提 供 移 动 台 通 过SGSN 到GPRS 网 络 的 访 问； 在 传 输 平 面，GTP 利 用 隧 道 机 制 为 用 户 数 据 包 提 供 服 务， 路 径 的 选 择 则 有 赖 于 用 户 对 连 接 的 可 靠 性 要 求。

----GTP 协 议 只 用 于SGSN 和GGSN， 其 他 系 统 无 需 关 心GTP，GPRS 移 动 台 连 接 到SGSN 上 也 与GTP 无 关。GGSN 和SGSN 之 间 将 是 多 对 多 的 关 系， 即 一 个SGSN 可 以 为 多 个GGSN 提 供 服 务， 而 一 个GGSN 也 可 与 多 个SGSN 相 连， 为 更 多 不 同 位 置 的 移 动 台 提 供 流 量 传 输。

几 种 技 术 的 比 较

----GPRS 如 何 适 应 其 他GSM 数 据 技 术 以 及 其 他 无 线 网 络 数 据 技 术 的 发 展， 这 点 仍 有 待 探 讨。GSM 网 络 数 据 技 术 发 展 的 第 一 步 是 将 原 来 电 路 交 换 数 据 的 速 率 从 9.6kbps 提 高 到14.4kbps， 空 中 连 接 采 用V.42bis 压 缩 后 吞 吐 量 可 提 高 两 倍。 在 这 之 后 及GPRS 之 前， 运 营 商 还 可 以 提 供 一 种 高 速 电 路 交 换 数 据（HSCSD） 业 务， 它 将 几 个 语 音 信 道 联 合 以 获 得 高 的 数 据 速 率。

----GSM 数 据 的 另 一 个 发 展 就 是 所 谓 的 “ 直 接IP 访 问”， 用 户 发 出 电 路 交 换 数 据 呼 叫， 但 呼 叫 并 不 是 切 换 到PSTN， 而 是 被 运 营 商 转 接 到 与Internet 相 连 的 路 由 器， 从 用 户 的 角 度 来 看， 运 营 商 好 似 一 个 提 供 拨 号 服 务 的ISP。 这 种“ 电 路 / 分 组” 混 合 型 业 务 是 迈 向GPRS 的 基 石， 并 将 与HSCSD 业 务 一 同 开 放。

----GSM 标 准 化 组 织 也 正 在 定 义 建 立 在 GPRS 基 础 之 上 的 数 据 网 络 技 术， 其 中 之 一 称 为“GSM 发 展 的 增 强 数 据 速 率” 即EDGE。 其 最 大 的 理 论 速 率 可 达384kpbs（ 但 实 际 速 率 可 能 只 有 一 半）。 除EDGE 外， 第 三 代 蜂 窝 系 统 最 终 将 提 供2Mbps 的 数 据 速 率。 下 表 是 对 几 种 技 术 的 比 较。

结 论

----GPRS 最 重 要 的 革 新 之 处 在 于， 它 在 移 动 通 信 网 络 上 的 数 据 传 输 是 基 于 分 组 的， 从 而 将 数 据 传 输 速 率 从9.6kbps 提 高 到100kbps 以 上， 并 将Internet 连 接 一 直 延 伸 到 移 动 PC， 用 户 无 需 再 拨 号 到ISP。GPRS 技 术 的 发 展 将 进 一 步 提 高 信 道 利 用 率， 提 供 更 大 的 带 宽， 从 而 降 低 移 动 数 据 通 信 的 费 用。

----GPRS 将 对 移 动 数 据 应 用 产 生 深 远 的 影 响, 并 将 在 最 近 两 年 得 到 迅 速 发 展。 但 它 并 不 是 要 取 代 目 前 通 过GSM 实 现 的 其 他 数 据 业 务（ 如 电 路 交 换 数 据 和SMS）， 而 是 对 它 们 作 一 更 为 完 善 的 补 充。 此 外，GPRS 也 将 提 供 第 三 代 蜂 窝 网 络 所 具 有 的 数 据 通 信 能 力。

【作者: 飞鸿】【访问统计:】【2006年05月30日 星期二 12:02】【 加入博采】【打印】