通用分組無線業務（GPRS）技術

2019-11-03 09:43:50

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通用分組無線業務（GPRS）技術通用分組無線業務（GPRS，General Packet Radio Service）是邁向第三代個人移動通信的里程碑，它使移動通信與數據網絡合二為一，使ip業務進入廣闊的移動市場。 1.GPRS的功能和業務 GPRS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，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164kbit/s。根據歐洲ETSI的GSM第2+階段的建議，GPRS分為兩個發展階段（即Phase1和Phase2）。Phase1階段將能支持下列功能和業務： ·TCP/IP和X.25業務 ·全新的GPRS空中接口加密技術 ·GPRS附加業務 ·增強型的短信業務（E-SMS） ·GPRS分組數據計費功能，即按數據量計費，利用上述TCP/IP和X.25功能，GSM網絡可以為用戶提供電子郵件、WWW瀏覽、專用數據、LAN接入等業務。 GPRS Phase2階段的范圍尚在制訂之中，它將能提供更多的新功能和新業務。 2.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網絡中增加一些GPRS支持節點GSN（GPRS Supporting Node）。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設備，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以便傳送到遠端的TCP/IP或X.25網絡。 3.GPRS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，自下而上的依次為物理層、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200kHz，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200kbit/s。考慮前向糾錯碼開銷，是最終數據速率可達164kbit/s左右。 MAC為媒質接入控制層。MAC主要用于定義和分配空中接口的GPRS邏輯信道，使之能被不同的移動臺共享。GPRS的邏輯信道共有3類：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，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，不處理SNDC數據。 SNDC被稱為子網從屬結合層。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TCP/IP和X.25協議，這些協議對于傳統的GSM網絡設備（如BSS和NSS等設備）是透明的。 4.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：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，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幀，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。百GGSN再把PDU送給移動臺所在的SGSN，GSN把PDU封裝成SNDC數據單元，再經LLC層處理為LLC幀單元，最終經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。其數據必須經過歸屬地的GGSN，然后送到移動用戶A。 5.空中接口的信道構成 GPRS空中接口的信道構成如下： PDTCH（Pachet Data Traffic Channel，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 Channel，分組尋呼信道），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，分組接入應答信道）。PAGCH是一種應答信道，對PARACH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。 6.GPRS的網絡規劃主要由網絡的容量需求和GPRS業務支持節點SGSN、GPRS網關支持節點GGSN、分組控制單元PCU等的配置共同決定。GPRS骨干網絡GSN可采用ATM或IP方式組網，基站可采用升級的GSM基站。SGSN與GPRS基站系統中的PCU可采用E1或幀中繼方式連接，PCU可集成在BSC或GSN，PCU也可獨立設置。GPRS基站系統采用A3、A5加密算法，在GTP接口采用IPSec加密，同時在與外網絡互通處還設置防火墻。摘自《數據通信》

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