通用分组无线业务（GPRS）技术

2019-11-03 09:43:50

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通用分组无线业务（GPRS）技术通用分组无线业务（GPRS，General Packet Radio Service）是迈向第三代个人移动通信的里程碑，它使移动通信与数据网络合二为一，使ip业务进入广阔的移动市场。 1.GPRS的功能和业务 GPRS是在移动用户和远端的数据网络（如支持TCP/IP、X.25等网络）之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和无线X.25业务。 GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。如果把空中接口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据，那么数据速率最高可达164kbit/s。根据欧洲ETSI的GSM第2+阶段的建议，GPRS分为两个发展阶段（即Phase1和Phase2）。Phase1阶段将能支持下列功能和业务： ·TCP/IP和X.25业务 ·全新的GPRS空中接口加密技术 ·GPRS附加业务 ·增强型的短信业务（E-SMS） ·GPRS分组数据计费功能，即按数据量计费，利用上述TCP/IP和X.25功能，GSM网络可以为用户提供电子邮件、WWW浏览、专用数据、LAN接入等业务。 GPRS Phase2阶段的范围尚在制订之中，它将能提供更多的新功能和新业务。 2.GPRS的网络结构 GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的：在现有的GSM网络中增加一些GPRS支持节点GSN（GPRS Supporting Node）。GSN具有移动路由管理功能，它可以连接各种类型的数据网络，并可以连到GPRS寄存器。GSN可以完成移动台和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。GSN可以是一种类似于路由器的独立设备，也可以与GSM中的MSC集成在一起。 GSN有两种类型：一种为SGSN（Serving GSN，服务GSN），另一种为GGSN（Gateway GSN，网关GSN）。SGSN的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文献中，把GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换以便传送到远端的TCP/IP或X.25网络。 3.GPRS协议模型 Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信协议有5层，自下而上的依次为物理层、MAC（Mdium access Control）层、LLC（Logical Link Control）层、SNDC（Subnetwork Dependant Convergence）层和网络层。 Um接口的物理层为射频接口部分，而物理链路层则负责提供空中接口的各种逻辑信道。GSM空中接口的载频带宽为200kHz，一个载频分为8个物理信道。如果8个物理信道都分配为传送GPRS数据，则原始数据速率可达200kbit/s。考虑前向纠错码开销，是最终数据速率可达164kbit/s左右。 MAC为媒质接入控制层。MAC主要用于定义和分配空中接口的GPRS逻辑信道，使之能被不同的移动台共享。GPRS的逻辑信道共有3类：公共控制信道、分组业务信道和GPRS广播信道。公共控制信道用来传送数据通信的控制信令，具体又分为寻呼和应答等信道。分组业务信道用来传送分组数据。广播信道用来给移动台发送网络信息。 LLC层为逻辑链路控制层。它是一种基于高速数据链路规程HDLC的无线链路协议。LLC层负责在高层SNDC层的SNDC数据单元上形成LLC地址、帧字段，从而生成完整的LLC帧。另外，LLC可以实现一点对多点的寻址和数据帧的重发控制。 BSS中的LLR层是逻辑链路传递层，负责转送MS和SGSN之间的LLC帧。LLR层对于SNDC数据单元来说是透明的，不处理SNDC数据。 SNDC被称为子网从属结合层。它的主要作用是完成传送数据的分组、打包，确定TCP/IP地址和加密方式。在SNDC层，移动台和SGSN之间传送的数据被分割为一个或多个SNDC数据包单元。SNDC数据包单元生成后被放置到LLC帧内。网络层的协议目前主要是TCP/IP和X.25协议，这些协议对于传统的GSM网络设备（如BSS和NSS等设备）是透明的。 4.GPRS的路由管理 GPRS的路由管理是指GPRS网络如何进行寻址和建立数据传送路由。GPRS的路由管理表现在：移动台发送数据的路由建立、移动台接收数据的路由建立以及移动台处于漫游时数据路由的建立。对于第一种情况，当移动台产生了一个PDU（分组数据单元），这个PDU经过SNDC层处理，称为SNDC数据单元。然后经过LLC层处理为LLC帧，通过空中接口送到GSM网络中移动台所处的SGSN。SGSN把数据送到GGSN。GGSN把收到的消息进行解装处理，转换为可在公用数据网中传送的格式（如PSPDN的PDU），最终送给公用数据网的用户。为了提高传输效率并保证数据传输的安全，可以对空中接口上的数据做压缩和加密处理。在第二种情况中，一个公用数据网用户传送数据到移动台。首先通过数据网的标准协议建立数据网和GGSN之间的路由。数据网用户发出的数据单元（如PSPDN中的PDU），通过建立好的路由把数据单元PDU送给GGSN。百GGSN再把PDU送给移动台所在的SGSN，GSN把PDU封装成SNDC数据单元，再经LLC层处理为LLC帧单元，最终经空中接口送给移动台。第三种情况是一个数据网用户传送数据给一个正在漫游的移动用户。其数据必须经过归属地的GGSN，然后送到移动用户A。 5.空中接口的信道构成 GPRS空中接口的信道构成如下： PDTCH（Pachet Data Traffic Channel，分组数据业务信道）。这种信道用来传送空中接口的GPRS分组数据。 PPCH（Packet Paging Channel，分组寻呼信道），用来寻呼GPRS被叫用户。 PRACH（Packet Randem Access Channel，分组随机接入信道）。GPRS用户通过PRACH向基站发出信道请求。 PAGCH（Packet Access Grant Channel，分组接入应答信道）。PAGCH是一种应答信道，对PARACH作出应答。 PACCH（Packet Asscrchted Control Channel，分组随路控制信道）。这种信道用来传送实现GPRS数据业务的信令。 6.GPRS的网络规划主要由网络的容量需求和GPRS业务支持节点SGSN、GPRS网关支持节点GGSN、分组控制单元PCU等的配置共同决定。GPRS骨干网络GSN可采用ATM或IP方式组网，基站可采用升级的GSM基站。SGSN与GPRS基站系统中的PCU可采用E1或帧中继方式连接，PCU可集成在BSC或GSN，PCU也可独立设置。GPRS基站系统采用A3、A5加密算法，在GTP接口采用IPSec加密，同时在与外网络互通处还设置防火墙。摘自《数据通信》

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