通用分組無線業務-開啟第三代業務之門

2019-11-03 09:30:46

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供稿：網友

　　自從首次實現文本信息傳輸以來，無線數據應用已經歷了飛躍式的增長，單是看看歐美知名廠商大肆宣傳通用分組無線業務(GPRS)的勁頭，似乎也能讓人感到下一代移動數據應用時代的行將來臨。將在99年底或是2000年初開啟的通用分組無線業務GPRS，作為邁向第三代個人多媒體業務的重要里程碑，將使移動通信與數據網絡合二為一，使ip業務得以引入廣闊的移動市場。盡管目前移動數據的使用相對較少，但在某些市場中，不同的用戶群卻正在快速發展，其推動力量主要是在移動領域中采用數據業務的商業市場。不論是愛立信、諾基亞還是阿爾卡特，幾乎所有宣傳GPRS的廠商都以商業用戶市場的快速成長來游說運營商。 GSM系統的分組移動數據通信（即GPRS）是基本分組無線業務，采用分組交換的方式，數據速率最高可達164kb／、它可以給GSM用戶提供移動環境下的高速數據業務，還可以提供收發Emai1、Internet例覽等功能。

一、GPRS的功能和業務

　　GPRS是一種新的GSM數據業務，它可以給移動用戶提供無線分組數據接入股務。GPRS主要是在移動用戶和遠端的數據網絡（如支持TCP／IP、X.25等網絡）之間提供一種連接，從而給移動用戶提供高速無線IP和無線X.25業務。

　　GPRS采用分組交換技術，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據，那么數據速率最高可達164kb／8.GSM空中接口的信道資源既可以被話音占用，也可以被GPRS數據業務占用。當然在信道充足的條件下，可以把一些信道定義為GPRS專用信道。

　　要實現GPRS網絡，需要在傳統的GSM網絡中引入新的網絡接口和通信協議。目前GPRS網絡引入GSN（GPRS Surporting Node）節點。移動臺則必須是GPRS移動臺或GPRS／GSM雙模移動臺。

　　根據歐洲ETSI的GSM第2＋階段的建議，GPRS分為兩個發展階段（即Phase 1和Phase2）。GPRS的Phase l階段將能支持下列功能和業務：

　　TCP／IP和X.25業務

　　全新的GPRS空中接口加密技

　　GPRS附加業務

　　增強型的短信業務（E一SMs）

　　GPRS分組數據計費功能，即根據數據量而采取計費上述功能業務中最顯著的是TCP／IP和X.25功能。GSM網絡可以通過TCP／IP和X.25為用戶提供電子郵件、WWW瀏覽、專用數據、LAN接入等業務。

　　GPRS Phase 2階段的規范尚在制訂之中，它將能提供更多的新功能和新業務。

二、GPRS的網絡結構

　　GPRS網絡是基于現有的GSM網絡來實現的。在現有的GSM網絡中需要增加一些節點，如GGSN（Gateway GPRS Supporting Node，網關GPRS支持節點）和SGSN（Serving GSN，服務GPRS支持節點）。

　　GPRS網絡參考模型如圖1所示。GSN是GPRS網絡中最重要的網絡節點。GSN具有移動路由管理功能，它可以連接各種類型的數據網絡，并可以連到GPRS寄存器。GSN可以完成移動臺和各種數據網絡之間的數據傳送和格式轉換。GSN可以是一種類似于路由器的獨立又備，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GSN），另一種為GGSN（Gateway GSN，網關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據的發送和接收。GGSN主要是起網關作用，它可以和多種不同的數據網絡連接，如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文獻中，把GGSN稱為GPRS路由器。GGSN可以把GSM網中的GPRS分組數據包進行協議轉換，從而可以把這些分組數據包傳送到遠端的TCP／IP或X.25網絡。

　　另外，有的廠商提出了GR（GSMRegister，GPRS數據庫）的概念。GR類似于GSM中的HLR，是GPRS業務數據庫。它可以獨立存在，也可以和HLR共存，由服務器或程控交換機實現。GR這個名稱在ETSI的建議中沒有專門提及。

　　GPRS網絡結構中還引入了下列新的網絡接口：

　　Gn，GSN主干網接口，用于各種GSN之間

　　Gb，BSS和sGsN之間的接口。

　　Gr，SGSN和HLR之間的接口。

　　Gp，不同的GSM網絡（不同的PLMN）之間的接口。

　　Gs，SGSN和MSC之間的接口。

三、GPRS協議模型

　　移動臺（MS）和SGSN之間的GPRS分層協議模型。Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信協議有5層，自下而上依次為物理層、MAC Mdium access Control）層、LLC（Logical Link Control）層、SNDC（Subnetwork Dependant Convergence）層和網絡層。

　　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20OkHz，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數據，則原始數據速率可達20Okb／s?？紤]前向糾錯碼的開銷，則最終的數據速率可達164kb/s左右。

　　MAC為媒質接入控制層。MAC的主要作用是定義和分配空中接口的GPRS邏輯信道，使得這些信道能被不同的移動臺共享。GPRS的邏輯信道共有3類，分別是公共控制信道、分組業務信道和GPRS廣播信道。公共控制信道用來傳送數據通信的控制信令，具體又分為尋呼和應答等信道。分組業務信道用來傳送分組數據。廣播信道則是用來給移動臺發送網絡信息。

　　LLC層為邏輯鏈路控制層。它是一種基于高速數據鏈路規程HDLC的無線鏈路協議。LLC層負責在高層SNDC層的SNDC數據單元上形成LLC地址、幀字段，從而生成完整的LLC幀。另外，LLC可以實現一點對多點的尋址和數據幀的重發控制。

　　BSS中的LLR層是邏輯鏈路傳遞層。這一層負責轉送MS和SGSN之間的LLC幀。LLR層對于SNDC數據單元來說是透明的，即不負責處理SNDC數據。

　　SNDC被稱為子網依賴結合層。它的主要作用是完成傳送數據的分組、打包，確定TCP／IP地址和加密方式。在SNDC層，移動臺和SGSN之間傳送的數據被分割為一個或多個SNDC數據包單元。SNDC數據包單元生成后被放置到LLC幀內。

　　網絡層的協議目前主要是Phase l階段提供的TCP／IP和L25協議。TCP／IP和X.25協議對于傳統的GSM網絡設備（如BSS和NSS等設備）是透明的。

四、GPRS的路由管理

　　GPRS的路由管理是指GPRS網絡如何進行尋址和建立數據傳送路由。GPRS的路由管理表現在以下3個方面：移動臺發送數據的路由建立；移動臺接收數據的路由建立；以及移動臺處于漫游時數據路由的建立。

　　對于第一種情況，如圖3中的路徑1所示。當移動臺產生了一個PDU（分組數據單元），這個PDU經過SNDC層處理，稱為SNDC數據單元。然后經過LLC層處理為LLC鄭通過空中接口送到GSM網絡中移動臺所處的SGSN。SGSN把數據送到GGSN。GGSN把收到的消息進行解裝處理，轉換為可在公用數據網中傳送的格式（如PSPDN的PDU），最終送給公用數據網的用戶。為了提高傳輸效率，并保證數據傳輸的安全，可以對空中接口上的數據做壓縮和加密處理。

　　在第二種情況中，一個公用數據網用戶傳送數據到移動臺。首先通過數據網的標準協議建立數據網和GGSN之間的路由。數據網用戶發出的數據單元（如PSPDN中的PDU），通過建立好的路由把數據單元PDU送給GGSN。而GGSN再把PDU送給移動臺所在的SGSN上GSN把PDU封裝成SNDC數據單元，再經過LLC層處理為LLC幀單元，最終通過空中接口送給移動臺。

　　第三種情況是一個數據網用戶傳送數據給一個正在漫游的移動用戶。其數據必須要經過歸屬地的GGSN，然后送到移動用戶A。

五、空中按口的信道構成 GPRS空中接口的信道構成如下：

　　PDTCH（Pachet Data Traffic Channe1），分組數據業務信道。這種信道用來傳送空中接口的GPRS分組數據。

　　PPCH（Packet Paging Channe1），分組尋呼信道PPCH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向基站發出信道請求。

　　PAGCH（Packet Access Grant Channel），分組接人應答信道。PAGCH是一種應答信道，對PRACH作出應答。

　　PACCH（Packet Asscrchted Control Channel），分組隨路控制信道。這種信道用來傳送實現GPRS數據業務的信令。

　　摘自《通訊世界》