GPRS系統(tǒng)中的無線網絡

2019-11-03 09:35:24

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黑龍江移動通信公司薛銳　　摘要: 本文簡要介紹了GPRS系統(tǒng)中無線網絡的組網、網絡結構,以及無線資源的分配和使用情況。同時通過與GSM系統(tǒng)的對比,闡述了GPRS系統(tǒng)在無線網絡技術方面的發(fā)展。

　　關鍵詞: GPRS系統(tǒng) GSM系統(tǒng) 無線網絡在信息技術發(fā)展日新月異的今天,移動數據通信、移動多媒體通信開始逐漸取代話音業(yè)務而成為移動通信的主流業(yè)務,實現(xiàn)移動通信網與Internet的完美融合,是移動通信今后發(fā)展的方向。使用分組技術的GPRS系統(tǒng),在無線組網中充分利用現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的設備資源、保護了GSM的投資,而且與GSM共用頻率和基站,是GSM系統(tǒng)實現(xiàn)向3G時代跨躍的重要途徑之一。

一、GPRS基站子系統(tǒng)(BSS)的組網

　　為使網絡能夠支持GPRS業(yè)務,基站子系統(tǒng)（BSS）中需要增加新的硬件設備：PCU（Packet Control Unit）－－分組控制單元PCU的功能主要有：將數據業(yè)務從GSM話音業(yè)務中分離出來,傳送到SGSN；對外提供Gb接口,在幀中繼上建立起到SGSN的BSSGP協(xié)議。

根據PCU的位置的不同。

　　PCU為BSC的嵌入式設備；PCU作為一個獨立的功能實體,一個物理實體(包含多個PCU單元)有可能和多個BSC相連。從不影響現(xiàn)有GSM系統(tǒng)架構、組網靈活的角度出發(fā),PCU作為一個獨立的物理實體是一個更好的解決方案。在這種情況下,PCU可以根據運營商的選擇進行靈活配置,既可以與BSC共址,也可以獨立設置,還可以放置在SGSN側。PCU和BSC可以一一對應,也可以一個PCU對應多個BSC。

　　為保證原有A接口和Abis的傳輸利用率, 在采用結構B和C的PCU方式時, PCU可提供電路業(yè)務的交叉連接功能, 以便分組業(yè)務與電路業(yè)務復用A接口PCM。

二、GPRS系統(tǒng)的無線網絡結構

　　GPRS系統(tǒng)的蜂窩網絡主要由以下7個地理區(qū)域組成：

●GPRS服務區(qū)（SA）

　　指MS能夠獲得GPRS服務的地理區(qū)域,也就是在一個GPRS網絡內MS能夠發(fā)送和接收數據的區(qū)域,一個SA可以由一個或多個PLMN組成。

●公共陸地移動網(PLMN)

　　是由一個網絡運營商提供的GPRS服務區(qū)域,一個PLMN可以由一個或多個SGSN路由區(qū)域組成。

●SGSN服務區(qū)

　　是指由一個SGSN提供的網絡服務區(qū)域,即終端的登記區(qū)域。一個SGSN服務區(qū)可以由一個或多個SGSN路由區(qū)組成,可以包含一個或多個BSC控制區(qū)。一個SGSN服務區(qū)并不需要與一個MSC/VLR服務區(qū)相同。

●SGSN路由區(qū)（RA）

　　是位置更新區(qū)（LA）的一個子集,在SGSN路由區(qū),MS移動時不需要更新SGSN。一個SGSN能夠控制處理多個路由區(qū)。

●位置更新區(qū)（LA）

　　MS移動時不需要更新VLR的區(qū)域,一個LA可以包含一個或多個基站小區(qū)。

●BSC控制區(qū)

　　由一個BSC控制的一個或多個小區(qū)組成的無線覆蓋區(qū)域,BSC控制區(qū)的邊界與LA區(qū)域的區(qū)界不需要一致。

●基站小區(qū)

　　GPRS服務區(qū)中的最小單元,也是一個移動蜂窩網的基本單元,由一個BTS覆蓋。

三、GPRS系統(tǒng)的無線資源

1、GPRS中的邏輯信道

　　MS和BTS之間需要傳送用戶數據和控制信令等大量的信息,不同種類的信息需要在不同的信道上進行傳送,將物理信道按其承載的不同種類的信息分成許多組,就稱為邏輯（功能）信道。這些邏輯信道按照一定的規(guī)則映射到物理信道上。GPRS系統(tǒng)定義了新的用于分組數據傳輸的邏輯信道椃腫槭菪諾潰≒DCH）, PDCH信道共有3組7個信道。

　　PBCCH是GPRS的廣播信道,向小區(qū)內所有GPRS終端發(fā)送系統(tǒng)信息；PRACH用于MS發(fā)起分組傳送或響應尋呼信息,MS在這個信道上發(fā)送的接入突發(fā)（access Burst）具有較長的保護時間,BSS收到接入突發(fā)后就分配給每個終端一個時間提前量；PAGCH用于分組傳送建立期間、開始傳送分組之前對MS發(fā)送資源分配消息；PPCH用于在下行鏈路開始分組傳送前尋呼MS,并給手機請求一個或多個PDTCH。

　　PACCH用于給指定的MS傳送相關信令信息,在分配PDTCH或進一步分配PACCH時,它也攜帶資源分配信息和再分配信息,一個PACCH與分配給MS的一個或多個PDTCH結合使用；PTCCH用于GPRS手機的定時同步。

PDTCH用于數據的傳送,一個MS可以并行使用一個以上的PDTCH（多時隙工作）來傳送分組數據。

2、邏輯信道的分配

　　PDCH信道可以有兩種不同方式的分配：專用PDCH,固定地服務于GPRS,只能用于分組數據業(yè)務,不可以用于電路交換業(yè)務。需求PDCH,是臨時的動態(tài)GPRS來源,當接入的電路交換出現(xiàn)擁塞時會釋放給電路交換用戶使用。在愛立信GPRS系統(tǒng)中,網絡管理者可以在每個小區(qū)中指定0至8個專用PDCH。在一個小區(qū)中設置多少個需求PDCH沒有物理上的限制,而只取決于電路交換話務的多少。在一個沒有任何電路交換話務的小區(qū)甚至將所有信道都用于GPRS話務也是可能的。

　　在業(yè)務量不大的情況下,GPRS可以與電路業(yè)務共用BCCH、CCCH。隨著分組數據業(yè)務量的增大,逐步引入PBCCH,PCCCH。GPRS邏輯信道可以按以下3種方式組合到物理信道上：

PBCCH+PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCH

PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCH

PDTCH+PACCH+PTCCH

四、GPRS系統(tǒng)與GSM系統(tǒng)無線網絡的比較

1、相關性

　　① GPRS系統(tǒng)是在GSM系統(tǒng)的基礎上建立起來,它遵循GSM Phase2+定義的面向分組數據服務的標準。

　　② GPRS采用與GSM相同的頻段、相同的頻帶寬度、相同的突發(fā)結構、相同的無線調制標準、相同的跳頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結構。

　　③ 在無線接口,GPRS采用與GSM相同的物理信道。

2、相異性

　　①GPRS無線接口由不對稱的、獨立的上行和下行信道組成,上行和下行PDCH信道是相互獨立的信道資源,在一個確定的TDMA時隙里,PDCH上行信道可以傳送從一個MS來的數據,而PDCH下行信道可以發(fā)送數據一個MS。

　　②GPRS采用與GSM不同的信道編碼方案,定義了CS-1(9.05kb/s)、CS-2(13.4kb/s)、CS-3(15.6kb/s)、CS-4(21.4kb/s) 四種編碼方案,可以根據不同的信道傳輸質量進行選擇使用。

　　③在電路交換網絡中,MS把測量到的數據發(fā)送給網絡,由網絡決定何時切換；而在分組交換網絡中,MS自己決定何時進行分組信道重選。

　　④需要定義新型的MS來支持GPRS服務。MS一般由兩部分組成：移動終端MT和終端設備TE。MT是具有TE接口、含有GPRS功能軟件的移動終端,可看作是一個MODEM,把TE連接到GPRS系統(tǒng)。TE是GPRS系統(tǒng)用來發(fā)送和接收終端用戶分組數據的部件。

3、發(fā)展性

　　①GPRS系統(tǒng)在無線資源分配上非常靈活。能夠在電路交換通話的間隙動態(tài)地分配信道,提高整個頻譜的利用率。一個信道可以分配給多個GPRS用戶同時共享,多個信道又可以同時分配給一個用戶使用,只有在數據通信時才占用物理信道資源。

　　②如果一則消息含有大量的數據時,可以被分成多個分組,不同的分組可以通過不同的信道發(fā)送,這些分組都到達目的地后被重新組合起來,恢復成原有消息。

　　③與GSM系統(tǒng)物理信道與邏輯信道的一一對應不同,在GPRS系統(tǒng)中,一個物理信道既可以定義為一個邏輯信道,也可以定義為一個邏輯信道的一部分。

　　④基站子系統(tǒng)BSS提供無線資源的動態(tài)分配。當GPRS業(yè)務繁忙且電路交換業(yè)務空閑時,BSS將一定數量的TCH信道轉換為PDTCH；當GPRS業(yè)務空閑時,BSS將一定數量的PDCH轉換為TCH,使運營者能夠根據需要分配電路和分組業(yè)務的無線資源,保證了采用了GPRS的GSM網絡能同時提供話音和數據業(yè)務。

　　⑤GPRS的分組數據功能并不對GSM系統(tǒng)支持的電路交換服務產生影響,系統(tǒng)提供電路交換和分組交換共同尋呼、組合位置區(qū)域LA更新/路由區(qū)域RA更新等服務,保證了GPRS與GSM的兼容與共存。

結束語

　　綜上所述,GPRS系統(tǒng)中的無線網絡較GSM更為高效與靈活。我們相信,GPRS作為一種順應GSM移動通信市場和Internet迅猛發(fā)展與日益融合而興起的技術,將引導人們進入高速信息時代。

摘自《無線產品世界》

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