論GPRS技術(shù)在無(wú)線數(shù)據(jù)通信中的優(yōu)勢(shì)

2019-11-03 09:21:06

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魏永紅天津科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院

1 前言

　　GSM標(biāo)準(zhǔn)自1992年投入商用以來(lái)，得到不斷的驗(yàn)證和發(fā)展。現(xiàn)已發(fā)展到phase2+階段，這一階段的核心問(wèn)題就是高速移動(dòng)數(shù)據(jù)通信。近年來(lái)越來(lái)越多的GSM網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商引入移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，GSM無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使得人們不受空間、地域的限制，隨時(shí)隨地獲取所需的信息，可以在移動(dòng)中收發(fā)E-mail、傳真、訪問(wèn)Internet等通信，它是數(shù)據(jù)通信技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)的結(jié)合。正在演進(jìn)的GSM系統(tǒng)將提供更為強(qiáng)大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能，與此同時(shí)無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的范疇也在不斷地拓展，運(yùn)營(yíng)商甚至用戶可以自己生成更為豐富的增值業(yè)務(wù)，諸如遠(yuǎn)程控制、電子購(gòu)物、車輛調(diào)度、新聞瀏覽、移動(dòng)多媒體、報(bào)警等諸如此類的業(yè)務(wù)都將是未來(lái)無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的范疇。對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，GSM技術(shù)在多個(gè)方面進(jìn)行了調(diào)整，提供了短信息數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、電路交換型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和分組交換型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。下面對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行闡述，并說(shuō)明其在無(wú)線通信中的優(yōu)缺點(diǎn)。

2 短消息業(yè)務(wù)（SMS）

　　短消息業(yè)務(wù)是GSM系統(tǒng)為移動(dòng)用戶提供的一種能夠使用手機(jī)或GSM模塊接收和發(fā)送文本消息的服務(wù)。這些文本消息可以由文字或數(shù)字組成，每條短消息最多可包含160字母或70個(gè)漢字。短消息業(yè)務(wù)是GSM系統(tǒng)中唯一不要求建立端對(duì)端路徑的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即使移動(dòng)臺(tái)已處于完全電路型通信情況下，亦可進(jìn)行短消息傳輸。短消息傳輸采用信令信道傳輸，不必建立專用的傳輸通道，而且當(dāng)被叫不可達(dá)時(shí)即移動(dòng)臺(tái)關(guān)機(jī)或離開基站的服務(wù)范圍，短消息業(yè)務(wù)中心可保存需要傳送的信息，一旦被叫可以接收信息時(shí)，短信服務(wù)中心就能自動(dòng)重發(fā)信息，從而改善了短消息業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。

　　短消息業(yè)務(wù)是目前GSM網(wǎng)中最為普遍的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，由于其費(fèi)用比較低廉，因而得到廣泛的應(yīng)用。以SMS業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，雖然通信費(fèi)用比較低廉，但由于其在傳輸過(guò)程中存在時(shí)延，這對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求比較高的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，時(shí)延就是個(gè)必須考慮的因素；如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量超過(guò)短消息允許的最大長(zhǎng)度，必須通過(guò)多次分組打包才能把數(shù)據(jù)傳輸完畢，這樣造成的時(shí)延就更長(zhǎng)，而且通信費(fèi)也隨之增加。

3 電路交換型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

　　電路交換型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是在GSM的第一階段所提出的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方式，為了適應(yīng)種類繁多的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，GSM網(wǎng)絡(luò)兩端分別設(shè)置了兩個(gè)功能單元TAF和IWF，使得無(wú)論開展何種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在GSM網(wǎng)內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的方式是一致的。由于受到無(wú)線接口的單個(gè)業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)傳輸速率最高不能超過(guò)12kbps的限制，與其它網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信速率最高為9.6kbps。目前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)所能提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)基本上都屬于GSM承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，只能收發(fā)文本E-mail（不包含圖片）和傳真。這比短消息業(yè)務(wù)方式快得多。

　　用戶利用此類型業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，首先需要花費(fèi)大約10秒時(shí)間撥號(hào)連接，建立連接的通信雙方不管有無(wú)數(shù)據(jù)傳輸都獨(dú)占無(wú)線信道資源，占用的無(wú)線信道資源直至本次數(shù)據(jù)通信結(jié)束才能被釋放為其他通信用戶所用，這造成無(wú)線信道資源的極大浪費(fèi)，并且在此通信期間用戶需要按時(shí)付費(fèi)。利用電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信，雖然能滿足實(shí)時(shí)性要求，但由于目前GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)行的是雙向收費(fèi)體制，其通信費(fèi)用很高，如果涉及到漫游，費(fèi)用就更昂貴。

4 GPRS業(yè)務(wù)

　　現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)很好地解決了人們對(duì)通信及時(shí)性的要求，但在市場(chǎng)新熱點(diǎn)——數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面則顯得束手無(wú)策。這主要是由于其采用的是電路交換的通信方式，最明顯的缺點(diǎn)就是無(wú)線資源被大量占用，即使是在沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送時(shí)，該無(wú)線資源也無(wú)法用于其他用逸這對(duì)于無(wú)線資源捉襟見肘的中國(guó)移動(dòng)市場(chǎng)而言，無(wú)疑是一個(gè)限制，計(jì)費(fèi)也是一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。出于對(duì)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，GPRS技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。作為采用GSM承載平臺(tái)的新技術(shù)，這是一個(gè)以分組技術(shù)為基礎(chǔ)的傳輸系統(tǒng)，它能為用戶提供高達(dá)160kbps的數(shù)據(jù)速率。相比之下，僅有9.6kbps的GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)顯得蒼白無(wú)力，而這一切的原動(dòng)力就是電路交換向分組交換的演進(jìn)。

　　GPRS采用了與GSM同樣的無(wú)線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的帶寬、同樣的跳頻規(guī)則和同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu)，這一切都昭示著現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)可以很容易地提供GPRS業(yè)務(wù)——也就是所謂的2.5代系統(tǒng)。

（1）GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　當(dāng)然新業(yè)務(wù)的引進(jìn)必然會(huì)有新設(shè)備的采用。GPRS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建在GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，對(duì)原有的GSM網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和無(wú)線子系統(tǒng)的設(shè)備及功能進(jìn)行增強(qiáng)。在網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)中增加兩個(gè)節(jié)點(diǎn)：GGSN（網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)）和SGSN（服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)）。此外，還用GPRS用戶數(shù)據(jù)和路由信息增強(qiáng)HLR和VLR以支持移動(dòng)性管理與路由管理。在無(wú)線子系統(tǒng)終增強(qiáng)BSS的功能以支持用戶數(shù)據(jù)的傳送，增強(qiáng)了GSM業(yè)務(wù)信道和控制信道的種類，以支持GPRS的多種業(yè)務(wù)。GPRS采用FDMA和TDMA服復(fù)用方式。臨近小區(qū)頻道復(fù)用采用FDMA，頻道中采用TDMA。一個(gè)TDMA幀中分成8個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)一個(gè)物理信道。8個(gè)時(shí)隙的無(wú)線信道可以由多個(gè)用戶共享，并根據(jù)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需要?jiǎng)討B(tài)分配。還定義了幾種無(wú)線信道編碼方案，允許每個(gè)用戶比特率從9.6kbps到160kbps以上。

（2）GPRS特點(diǎn)

①實(shí)時(shí)在線：GPRS是按GSM標(biāo)準(zhǔn)定義的封包交換協(xié)議，可快速接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，它在移動(dòng)終端和網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)了“永遠(yuǎn)在線”的接續(xù)。

②按量計(jì)費(fèi)：GPRS使用創(chuàng)新的計(jì)費(fèi)計(jì)價(jià)系統(tǒng)將使現(xiàn)在的按時(shí)收費(fèi)過(guò)時(shí)，其收費(fèi)方式是按實(shí)際傳送的數(shù)據(jù)流量的多少計(jì)算費(fèi)用，與時(shí)間無(wú)關(guān)。在國(guó)內(nèi)GPRS覆蓋的地方都可以實(shí)現(xiàn)GPRS的自動(dòng)漫游，且用戶漫游不加收漫游費(fèi)。從而使每位用戶的服務(wù)成本更低。

③快捷登錄：具有GPRS功能的終端啟動(dòng)就能夠自動(dòng)連接到GPRS網(wǎng)絡(luò)，連接時(shí)間一般是3-5秒，縮短了用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間。

④高速傳輸：GPRS采用信道捆綁和增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率改進(jìn)實(shí)際高速接入網(wǎng)絡(luò)。

　　對(duì)于GPRS業(yè)務(wù)，每一用戶能夠同時(shí)占有多個(gè)無(wú)線信道，同一信道又可以由多個(gè)用戶所共享，為手機(jī)或移動(dòng)終端用戶提供在線服。GPRS采用根據(jù)用戶接收或發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)來(lái)計(jì)費(fèi)，而不考慮通信時(shí)長(zhǎng)，因此它將更能為用戶所接受。運(yùn)營(yíng)商也將發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)協(xié)調(diào)無(wú)線資源和收費(fèi)模式的一個(gè)最優(yōu)方案。目前GPRS的設(shè)計(jì)可以在一個(gè)載頻或8個(gè)信道中實(shí)現(xiàn)捆綁，將每個(gè)信道的傳輸速率提高到14.4kbps。因此GPRS的方式最大速率是115.2kbps。GPRS的發(fā)展第二步是通過(guò)增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率將每個(gè)信道的速率提高到48kbps，因此第二代的GPRS實(shí)際速率為384kbps。利用GPRS傳輸數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、通信費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

　　無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用正在迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要有合適的無(wú)線數(shù)據(jù)承載，也就是說(shuō)要解決采用何種方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。前面討論的三種承載方式各有各的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)：電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方式即時(shí)性太差（需要撥號(hào)），不支持“推”業(yè)務(wù)；短消息業(yè)務(wù)具有即時(shí)性但速度太慢；GPRS具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、速度快、費(fèi)用低廉等。所以GPRS是實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最佳承載方式。隨著第二代GPRS的發(fā)展，基于GPRS的無(wú)線數(shù)據(jù)通信將得到廣泛的應(yīng)用。

摘自　中國(guó)無(wú)線通信

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