GPRS的基本概念與簡化模型

2019-11-03 09:44:40

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GPRS的基本概念與簡化模型（王樹甲）一、引言 GSM系統的數據承載業務采用電路交換方式，并利用ISDN的概念迂回地與PSTN、電路交換公用數據網（CSPDN）、分組交換公用數據網（PSPDN）互連互通，互工作功能（IWF）十分復雜，沒有得到廣泛應用。因特網及其萬維多的迅猛發展和廣泛應用不僅打破了傳統的數據傳輸業務，而且潛移默化地影響著世界經濟發展、人類社會進步以及人們的生活方式。鑒于這種形勢，GSM系統的移動數據業務轉向分組交換方式，提出了GPRS和EGPRS的概念，以便與因特網互連互通，更有效地利用無線資源和網絡資源。本文旨在介紹GPRS的基本概念、業務集合、簡化模型以及主要接口點和參數點，而不涉及GPRS網絡分系統的復雜邏輯結構。這樣，易于理解GPRS MSs之間和GPRS MS與外部TEs之間的傳輸機制，便于了解向GPRS過渡的概念。二、GPRS的基本概念顧名思義，通用分組無線數據業務（GPRS）是以端對端的分組傳輸與交換方式為用戶提供的發送和接收高速數據、低速數據以及信令的多種業務集合。與電路傳輸與交換方式相比，GPRS不僅能夠經濟有效地利用網絡資源，而且能夠優化利用更為稀缺的無線資源。 GPRS的系統由無線分系統和網絡分系統組成，兩者之間嚴謹定義的界面可以使其網絡分系統為其它無線接入系統所利用。從邏輯機制方面來看，GPRS系統可以通過增加兩種網絡節點在GSM結構基礎上實現，即GPRS業務支持節點（SGSN）和GPRS網關支持節點（GGSN）。同時，還有必要命名若干新的接口，以表明GPRS、GSM及其它外部網絡的各實體之間的邏輯關系。不難看出，GPRS網絡分系統無需強行改變已建的GSM網絡和交換分系統，兩者重疊，各司其職。 GPRS無線分系統與網絡分系統之間的接口仍稱無線接口（Vm），但定義了新的GPRS無線信道。這些信道的劃分十分靈活：可以由每個TDMA幀的1個時隙、2個時隙、……直至8個時隙組成8種不同速率的GPRS信道，各信道均可由各在線用戶共享；上行鏈路和下行鏈路可分別地劃分為時隙數目不等的信道，滿足上下行流量不對稱的數據業務；在話音業務和數據業務之間可以根據業務負荷加實際情況動態共享無線資源；可以規定各種不同的無線信道編碼方案，使每用戶的比特速率在9kb/s至150kb/s之間。 GPRS支持基于標準數據協議的各種應用，并規定了與ip網絡和X.25網絡互連互通的功能。 GPRS定義了兩種不同類型的承載業務，一是點對點（PTP）業務，二是點對多點（PTM）。PTP可以包括檢索業務，如從因特網的萬維網下載數據文件；消息存儲轉發業務和消息處理業務，如電子郵件、消息編輯和變換；雙向實時通信業務，如因特網的遠程登錄（Telnet）；遠程監控業務，如信用卡確認、遠程讀表等。PTM可以包括消息發布業務，如新聞、廣告、天氣預報等；調度業務、如出租車輛及其它公用服務的調度；實時會議業務，如分散相關用戶間的多方向通信；此外，PTM業務還可以附加地域選取和限制能力，定期發送和重復發送能力。順便指出，增強的通用分組無線業務（EGPRS）的概念已然提出，擬采用8相調制技術取代高斯瀘波最小移頻鍵控調制，進一步提高無線接口的速率，預期可達384kb/s。EGPRS可以提供GPRS的所有業務。顯然，EGPRS需要建立自己的基站，改變調制方式之舉實質上是以降低系統功率。利用效率的代價換取更高的頻譜利用效率，對于移動通信而言，兩者是矛盾的主要方面。三、GPRS移動臺 GPRS MS可以工作在三種工作方式之一，一方面取決于MS上網（attach）接入的業務集合，是僅為GPRS業務集合，還是GPRS業務和其他GSM業務集合，另一方面取決于MS同時工作在GPRS和其他GSM業務的能力。三種工作方式為： A類工作方式：MS可以同時支持GPRS業務和其他GSM業務，并在上網操作時接入兩種業務集合； B類工作方式：MS可以同時監控GPRS和其他GSM業務的控制信道，上網時接入兩種業務集合，但同一時間只能工作在一種業務集合； C類工作方式：MS只支持GPRS業務集合，上網時僅僅接入GRPS業務集合。 GPRS具有與現用GSM等效的安全功能和特性。在GPRS業務支持節點（SGSN），按照與GSM相同的算法、密鑰和判定準則實現鑒權和加密功能，GPRS也可以采用對分組數據傳輸優化的加密算法。一個GPRS的移動設備（ME）可以用非認知GPRS SIM卡和認知GPRS SIM卡接入GPRS業務。為了接入GPRS，MS（ME+SIM）應首先通過執行一次GPRS上網（attach）操作將自己的出現告知網絡。這一操作可以在MS和SGSN之間建立一條邏輯鏈路，從而使MS能夠在GPRS上傳送短消息（SMS），經由SGSN發送尋呼以及得到來自GPRS數據的通知。為了發送和接收GPRS數據，MS應激活其所要使用的分組數據地址，這一操作將該MS告知相關的GGSN，從而使之與外部數據網絡的相互通信開始。在MS與外部數據網絡之間用戶數據是以透明方式傳送的，所用的方法稱之為封裝和通道，即各數據分組用GPRS特定的協議信息進行裝配，并在MS和GGSN之間透明直通。這種透明傳送方法降低了對GPRS公用陸地移動網（PLMN）翻譯外部數據協議的要求，并能在今后容易地引入新增加的互連互通協議。此外，還能對用戶數據進行壓縮和保護，用重傳協議（ARQ）保證有效性和可靠性。 GPRS系統的MS可以自動地進行小區選擇，或是由BS指令MS選擇某個小區。當MS重選另一個小區或稱之為選路區的小區集合時，它會通知網絡。GPRS與GSM具有大體相同的小區選擇和小區重選機制，但規定了適合分組數據業務小區選擇和重選的參數和指標要求。四、GPRS的接入接口與參考點在無線分系統與網絡分系統之間的接口叫做無線接口（Vm），它是GPRS系統經由無線電路徑向MS提供分組數據業務的網絡接口，MS的移動終端（MT）功能實體用于經由這一接口移動地接入GPRS業務集。在MS內的Rrp參考點是非ISDN數據終端設備（TE）與MT之間的參考點，它用于始發和終接各種消息，通常支持標準的串行接口。 GPRS PLMNs之間的接口為Gp，它連接兩個獨立的GPRS數據網絡（GPRSnet1和GPRSnet2），支持在各合作運的GPRS PLMNs之間相互提供跨區域的GPRS網絡服務，提供GPRS業務集合，傳送和交換分組數據消息。在一個GPRS PLMN與各固定分組數據網絡（FPDNs）之間參考點為Girp，它可以連接幾個不同的外部FPDNs，諸如因特網、X.25網和幀中繼網，分別采用相應的通信協議與各FPDNs運營商合作。不言而喻，凡PLMN支持GPRS業務集合，并在執行GPRS業務請求中涉及其他網絡的，都需要具有網絡間的互工作功能（IWF），它們位于Girp參考點和Gp接口點。各GPRS MS按照網絡運營商提供的尋址方案進行全球尋址：各GPRS TEs具有由網絡運營商分配的地址，各外部網絡的TEs利用PLMN中的GPRS數據網絡標識碼（DNIC）對GPRS TEs進行尋址。綜上所述，GPRS利用原有的GSM PLMN，增加若干支持GPRS業務的節點（SGSNs和GGSNs），以及一些接口點和參考點，便可以經濟地實現向GPRS網絡分系統的過渡。GPRS MS（ME+SIM+TE）可以支持多種工作方式，技術上沒有困難，經濟上取決于生產批量。更可貴者，從GSM PLMN向（GSM+GPRS）PLMN過渡，可以保護GSM系統的巨額投資，有利于各運營商，也有利于廣大用戶。摘自《郵電商情》

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