| 1 GPRS的特點
(1) 傳輸速率高
GPRS支持4種編碼方式(CS_1, CS_2,CS_3,CS_4)可向用戶提供從 9．6Kbps到多于150Kbps的接入速率;支持多用戶共享一個信道的機制,提高了無線信道的利用率,在技術上提供了按數(shù)據量計費的可能;支持一個用戶占用多個信道,提供較高的接入速率,是移動網和IP網的結合,可提供固定IP網支持的所有業(yè)務。
(2) 接入速度快
GPRS核心網本身是一個分組型數(shù)據網,支持IP協(xié)議,因此可與其他分組數(shù)據網絡進行無縫直接連接,能很快建立呼叫,不用像電路型業(yè)務那樣需要等待,快于電路型數(shù)據業(yè)務。
(3) 可永久連接
由于分組型傳輸不占信道,因此用戶可以長時間保持與外部數(shù)據網的連接,而不必進行頻繁的連接和斷開操作,真正實現(xiàn)“永遠在線,永遠連接”。
(4) 豐富的數(shù)據業(yè)務
GPRS可以根據應用的類型和網絡資源的實際情況和網絡質量,靈活選擇服務質量參數(shù),支持4種QoS,能實現(xiàn)話音資源和數(shù)據資源的動態(tài)分配,能從低速到高速實現(xiàn)Internet所能提供的一切業(yè)務。它能夠提供兩個MS之間或MS與GPRS終端或外部PDN終端之間的數(shù)據傳送能力。它提供兩類業(yè)務:Point To Point(PTP即點對點業(yè)務)和Point To Multipoint(PTM即點對多點業(yè)務)。
GPRS業(yè)務依據傳輸延遲和優(yōu)先級分為4類QoS品質。有三種預先規(guī)定了傳輸延遲和95%延遲,第四類沒有規(guī)定,見表1。 
對于運營商來說GPRS可提供更多更優(yōu)質的增值業(yè)務;可提高無線資源的利用率;運營商將從IP業(yè)務的迅猛發(fā)展中得到更多的商機。
對于用戶來說GPRS具有如下好處：計費合理、覆蓋廣泛、業(yè)務豐富、性能優(yōu)越�？上蛴脩籼峁┤�:E-mail 、Web、在線數(shù)據庫、Telnet、目錄服務、信息查詢、FTP、遠程監(jiān)控和電子商務等服務。還可向用戶提供豐富多彩的信息服務,如:新聞、賬戶查詢、訂票、電子郵件、時刻表、股市行情、天氣預報、業(yè)務廣告、交通信息、調度管理、****和娛樂。
2 GPRS系統(tǒng)
(1)GRPS的邏輯結構
從網絡側看,GPRS是在GSM網絡的基礎上增加SGSN和GGSN這兩種網絡實體以及Gb、Gn/Gp、Gi、Gr、Gf、Gd、Gs、Gc等接口而實現(xiàn)的。SGSN（服務GPRS支持節(jié)點）和GGSN（網關GPRS支持節(jié)點）是實現(xiàn)GPRS業(yè)務的核心實體,它們也可通稱為GSN。SGSN是為MS提供移動性管理、路由選擇等服務的節(jié)點,GGSN是用于接入外部數(shù)據網絡和業(yè)務的節(jié)點。在上述接口中,Gs和Gc接口是可選接口,需要SGSN與MSC/VLR配合實現(xiàn)諸如聯(lián)合位置更新、經由GPRS進行CS尋呼等功能時,就應選用Gs接口;如果選用Gc接口,則GGSN可直接從HLR獲取位置信息,如果未選用Gc接口,則GGSN需通過其他SGSN或GGSN從HLR獲取位置信息。
(2)GPRS網絡的基本結構（見圖2） 
來自MS的用戶信令與數(shù)據在BSS之后分流,電路業(yè)務經A接口去往MSC/VLR進入GSM核心網,分組業(yè)務則經Gb接口去往SGSN進入GPRS骨干網。BSC與SGSN之間可以利用幀中繼方式相連,信令和數(shù)據都在這一傳輸平臺中傳送,幀中繼支持請求帶寬,線路利用率較高,費用較低,適用于分組數(shù)據的傳輸。此外,在業(yè)務量不太大的情況下,Gb接口也可以暫時共享原GSM網A接口的傳輸資源,在MSC側通過MUX分復用之后,再將GPRS數(shù)據流送往SGSN。
GPRS骨干網是圖2中虛線方框內的部分,在GPRS骨干網內部,各GSN實體之間通過Gn接口相連,它們之間的信令和數(shù)據傳輸都是在同一傳輸平臺中進行的,所利用的傳輸平臺可以在ATM、以太網、DDN、ISDN、幀中繼等現(xiàn)有傳輸網絡中選擇。
GPRS骨干網中的SGSN和GGSN還通過Gr/ Gc、Gs、Gf、Gd等接口分別與HLR、MSC/VLR、EIR、SMS-GMSC等原GSM網絡實體相連,這些實體之間的通信只涉及信令,利用SS7網絡進行通信。
GPRS骨干網通過GGSN經Gi接口與外部數(shù)據網(PDN)互連,PDN可以是Internet、X.25/X.75等網絡,Gi接口應是與PDN相應的接口,即在與不同的PDN互連時,Gi接口也不同。
(3)GPRS傳輸協(xié)議棧（見圖3）
Um接口
射頻部分：采用與GSM相同的傳輸模式;
MAC/RLC協(xié)議：提供分組數(shù)據傳輸?shù)男诺?其中RLC協(xié)議可支持MS與BSS之間的有確認和無確認兩種模式的數(shù)據傳輸;
LLC協(xié)議：它與RLC協(xié)議是相對獨立的,在MS與SGSN之間提供一條高度可靠的加密的邏輯鏈路用于數(shù)據傳輸。LLC協(xié)議也可同時支持有確認和無確認兩種模式。LLC層可支持多種QoS延時級別;
SNDCP協(xié)議(Subnet work dependent convergence protocal)：作為網絡層與鏈路層的過渡,將IP/X.25用戶數(shù)據進行分段、壓縮等處理后送入LLC層進行傳輸。
Gb接口
L1bis：物理傳輸層。
網絡業(yè)務（Network Service）：該層基于幀中繼,用于傳送上層的BSSGP PDU。
BSSGP協(xié)議：在傳輸平臺上,該協(xié)議用于在BSS與SGSN之間提供一條無連接的鏈路進行無確認的數(shù)據傳送;
Gn接口
L1/L2：底層傳輸網絡相關的協(xié)議,底層傳輸網絡可以是ATM、以太網、DDN、ISDN、幀中繼等;
UDP/TCP：UDP提供差錯保護,用于承載不要求可靠傳輸?shù)腉TP PDU。TCP提供流量控制以及丟失和差錯保護,用于承載要求可靠傳輸?shù)腉TP PDU;
IP：GPRS骨干網協(xié)議,用于路由用戶數(shù)據和控制信令。GPRS骨干網可先采用IPv4,最終將使用Ipv6．
GTP協(xié)議(GPRS tunnelling protocal)：用于GPRS骨干網中GSN之間數(shù)據和信令的隧道傳輸,它將用戶的PDP PDU用GTP字頭封裝用于標識特定用戶。 3 引入GPRS業(yè)務對現(xiàn)有GSM網絡的影響
(1)網絡設備
a.對于MS和BSS部分
由于GPRS與電路型業(yè)務相比較,其基本的調制方式和無線信道的傳輸速率和突發(fā)脈沖等方面都沒有改變。無線接口的主要修改在于：
－無線接口的信令部分包括MAC/RLC, SNDC以及高層的信令等;
－邏輯信道與物理信道的映射、信道編碼部分;
－物理層的無線鏈路部分包括功率控制、同步、時間提前等算法。
● MS
支持GPRS的移動臺一般在軟硬件上均需改動,由于各廠家移動臺設計的不同,硬件的改動有大有小。以傳送分組數(shù)據業(yè)務為目標的GPRS業(yè)務,一般其終端都具有連接PC適配接口,以便與多種數(shù)據應用終端的連接。
● BTS
基站不需要修改硬件設備,僅需進行軟件的升級。當引入CS-3,CS-4信道編碼時,目前大部分廠家的Abis接口的幀結構要發(fā)生變化。
● BSC
為了支持GPRS,需要在BSC增加分組控制單元（PCU）。PCU需要支持BSC至SGSN的Gb接口,由于該接口采用幀中繼方式,原有電路型的交換設備無法使用,必須增加新的硬件設施完成與SGSN的連接。同時,PCU還完成信道指配和無線信道管理等工作,包括廣播控制信道和功率控制等。
b.對于網絡部分
需要新增網絡交換設施SGSN和GGSN。
－SGSN：與BSS接口,主要完成GPRS的移動性管理、加密和計費等功能;
－GGSN：與分組數(shù)據網絡接口;
對于原有網絡設施需要進行軟件升級并配備一些網絡接口連接：
－HLR：需要增加GPRS的相關數(shù)據,包括用戶簽約的GPRS業(yè)務種類和移動用戶所在的SGSN的號碼,以及SMS是通過MSC來傳送還是GPRS網絡來傳送;HLR需增加與SGSN、GGSN（可選）等網絡實體間的Phase2+的MAP信令接口;
－MSC/VLR：當采用MSC與SGSN之間的Gs接口時,需要對于MSC/VLR進行軟件升級并配備相應接口,以支持聯(lián)合位置更新和尋呼;
－短消息業(yè)務中心：需增加與SGSN的接口,采用現(xiàn)有MAP信令也可實現(xiàn)短消息業(yè)務在GPRS中的傳送;
－計費系統(tǒng)：應能夠根據SGSN和GGSN采集的計費信息,建立適合于分組數(shù)據業(yè)務的計費處理系統(tǒng);
－操作維護中心：OMC-R需要增加無線資源管理的相關數(shù)據,OMC-S部分增加了SGSN和GGSN兩個網絡單元,應增加其相應的管理數(shù)據和程序。
(2)傳輸網絡
傳輸網絡的投資在整體網絡建設中占用相當大的比重。由于目前蜂窩網絡的業(yè)務主要為電路型業(yè)務因此主要采用PCM 2Mb的線路,隨著GPRS骨干網絡的不斷發(fā)展,有選擇地采用幀中繼、ATM等傳輸方式以提高傳輸有效性,適應業(yè)務和網絡的發(fā)展。
(3)無線網絡的規(guī)劃
GPRS信道引入干擾的方式與電路型有所不同,這主要是由于該信道是動態(tài)方式,時開時關,并且其功率控制機制與電路型不同。對于話音的干擾將會是電路業(yè)務和分組業(yè)務的疊加,在分組數(shù)據業(yè)務量較小時,電路與分組之間的動態(tài)信道分配,對于網絡中話音質量的影響不大。隨著數(shù)據業(yè)務量的不斷增大,無線網絡規(guī)劃就顯得越來越重要。當GPRS業(yè)務大量增加后,用戶對服務質量的需求將成為優(yōu)先的考慮因素,因為GPRS按照數(shù)據流量計費,而不是按照信道占用時間計費,所以應當使每個信道上的數(shù)據流量盡量地大,可以考慮對GPRS的頻點進行重新規(guī)劃,以保證最佳的服務質量。與HSCSD相同的是,也可以考慮優(yōu)先選擇與BCCH共用頻點。由于GPRS是基于分組進行數(shù)據交換,對一個MS來說,只在需要的時候占用信道,這使得GPRS的MS具有某種“DTX(不連續(xù)發(fā)射)”的特性,但是這種不連續(xù)性同時也使得上下行方向上的功率較電路型業(yè)務難于控制,且效率要相應的低一些。這也是網絡規(guī)劃要考慮的問題。 4 引入GPRS對已有話音業(yè)務的影響
可以動態(tài)地將一個信道在普通電路交換的業(yè)務信道和分組業(yè)務信道間進行轉換,對于傳統(tǒng)GSM話音業(yè)務,用不同的分配策略,運營商可以選擇在不同情況下,優(yōu)先滿足電路業(yè)務或者分組業(yè)務的需要,基本話音業(yè)務的容量能夠得到保證。對于GPRS業(yè)務占較小比例的小區(qū),引入GPRS對原有話音業(yè)務的影響是可以不去考慮的。在初期GPRS業(yè)務量會遠小于電路交換業(yè)務的業(yè)務量,可以選擇固定分配少量分組業(yè)務信道或者根本不固定分配分組業(yè)務信道,僅僅在需要時將電路業(yè)務信道轉換為分組業(yè)務信道,當GPRS業(yè)務量足夠大時成為主要業(yè)務那么可以選擇優(yōu)先將信道分配成為分組業(yè)務信道,只保留少量必要電路業(yè)務信道。 5 GPRS向第三代演進
電信網絡逐步向著智能化,寬帶化,個人化的方向發(fā)展。GSM網絡也向著這個方向發(fā)展,向UMTS第三代移動通信網絡演進已經成為一種必然的趨勢。GPRS是移動通信與分組交換技術相接合的產物。GPRS是在GSM的基礎上發(fā)展起來的,可以充分利用GSM的廣泛覆蓋。為了充分保護運營商在GSM網絡上的投資,選擇網絡演進方案時必須充分考慮繼承現(xiàn)有網絡基礎設施,以GSM為基礎,通過動態(tài)分配資源可以更好的利用無線網絡。通過GPRS過渡是中國GSM向第三代演進的合理方式。在第三代系統(tǒng)出現(xiàn)時,對于那些還沒有經營權的運營商而言,GPRS也使他們具有采用第二代系統(tǒng)向用戶提供高數(shù)據業(yè)務的競爭能力。但是GPRS并非完美無缺,還有待于進一步發(fā)展!
參考文獻
1 ETSI,Gnenral Packet Radio Service(GPRS);
Service description;Stage2(GSM 03.60 version
6.4.0 Release 1997)
2 通用分組無線業(yè)務(GPRS)的技術實現(xiàn)和業(yè)
務應用的研究 .信息產業(yè)部電信傳輸研
究所,1996.6 |
66821730(技術支持)
