GPRS

自从首次实现文本信息传输以来，无线数据应用已经历了飞跃式的增长，单是看看欧美知名厂商大肆宣传通用分组无线业务(GPRS)的劲头，似乎也能让人感到下一代移动数据应用时代的行将来临。

将在99年底或是2000年初开启的通用分组无线业务GPRS，作为迈向第三代个人多媒体业务的重要里程碑，将使移动通信与数据网络合二为一，使IP业务得以引入广阔的移动市场。尽管目前移动数据的使用相对较少，但在某些市场中，不同的用户群却正在快速发展，其推动力量主要是在移动领域中采用数据业务的商业市场。不论是爱立信、诺基亚还是阿尔卡特，几乎所有宣传GPRS的厂商都以商业用户市场的快速成长来游说运营商。

GSM系统的分组移动数据通信（即GPRS）是基本分组无线业务，采用分组交换的方式，数据速率最高可达164kb／、它可以给GSM用户提供移动环境下的高速数据业务，还可以提供收发Emai1、Internet例览等功能。

一、GPRS的功能和业务

GPRS是一种新的GSM数据业务，它可以给移动用户提供无线分组数据接入股务。GPRS主要是在移动用户和远端的数据网络（如支持TCP／IP、X.25等网络）之间提供一种连接，从而给移动用户提供高速无线IP和无线X.25业务。 GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。如果把空中接口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据，那么数据速率最高可达164kb／8.GSM空中接口的信道资源既可以被话音占用，也可以被GPRS数据业务占用。当然在信道充足的条件下，可以把一些信道定义为GPRS专用信道。

要实现GPRS网络，需要在传统的GSM网络中引入新的网络接口和通信协议。目前GPRS网络引入GSN（GPRS Surporting Node）节点。移动台则必须是GPRS移动台或GPRS／GSM双模移动台。

根据欧洲ETSI的GSM第2＋阶段的建议，GPRS分为两个发展阶段（即Phase 1和Phase2）。GPRS的Phase l阶段将能支持下列功能和业务：
· TCP／IP和X.25业务
· 全新的GPRS空中接口加密技
· GPRS附加业务
· 增强型的短信业务（E一SMs）
· GPRS分组数据计费功能，即根据数据量而采取计费上述功能业务中最显著的是TCP／IP和X.25功能。GSM网络可以通过TCP／IP和X.25为用户提供电子邮件、WWW浏览、专用数据、LAN接入等业务。 GPRS Phase 2阶段的规范尚在制订之中，它将能提供更多的新功能和新业务。

二、GPRS的网络结构

GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的。在现有的GSM网络中需要增加一些节点，如GGSN（Gateway GPRS Supporting Node，网关GPRS支持节点）和SGSN（Serving GSN，服务GPRS支持节点）。

GPRS网络参考模型如图1所示。

GSN是GPRS网络中最重要的网络节点。GSN具有移动路由管理功能，它可以连接各种类型的数据网络，并可以连到GPRS寄存器。GSN可以完成移动台和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。GSN可以是一种类似于路由器的独立又备，也可以与GSM中的MSC集成在一起。

GSN有两种类型：一种为SGSN（Serving GSN，服务GSN），另一种为GGSN（Gateway GSN，网关GSN），SGSN的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文献中，把GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP／IP或X.25网络。 另外，有的厂商提出了GR（GSMRegister，GPRS数据库）的概念。GR类似于GSM中的HLR，是GPRS业务数据库。它可以独立存在，也可以和HLR共存，由服务器或程控交换机实现。GR这个名称在ETSI的建议中没有专门提及。

GPRS网络结构中还引入了下列新的网络接口：
· Gn，GSN主干网接口，用于各种GSN之间。
· Gb，BSS和sGsN之间的接口。
· Gr，SGSN和HLR之间的接口。
· Gp，不同的GSM网络（不同的PLMN）之间的接口。
· Gs，SGSN和MSC之间的接口。

三、GPRS协议模型

移动台（MS）和SGSN之间的GPRS分层协议模型如图2所示。Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信协议有5层，自下而上依次为物理层、MAC Mdium Access Control）层、LLC（Logical Link Control）层、SNDC（Subnetwork Dependant Convergence）层和网络层。

Um接口的物理层为射频接口部分，而物理链路层则负责提供空中接口的各种逻辑信道。GSM空中接口的载频带宽为20OkHz，一个载频分为8个物理信道。如果8个物理信道都分配为传送GPRS数据，则原始数据速率可达20Okb／s。考虑前向纠错码的开销，则最终的数据速率可达164kb/s左右。

MAC为媒质接入控制层。MAC的主要作用是定义和分配空中接口的GPRS逻辑信道，使得这些信道能被不同的移动台共享。GPRS的逻辑信道共有3类，分别是公共控制信道、分组业务信道和GPRS广播信道。公共控制信道用来传送数据通信的控制信令，具体又分为寻呼和应答等信道。分组业务信道用来传送分组数据。广播信道则是用来给移动台发送网络信息。

LLC层为逻辑链路控制层。它是一种基于高速数据链路规程HDLC的无线链路协议。LLC层负责在高层SNDC层的SNDC数据单元上形成LLC地址、帧字段，从而生成完整的LLC帧。另外，LLC可以实现一点对多点的寻址和数据帧的重发控制。

BSS中的LLR层是逻辑链路传递层。这一层负责转送MS和SGSN之间的LLC帧。LLR层对于SNDC数据单元来说是透明的，即不负责处理SNDC数据。

SNDC被称为子网依赖结合层。它的主要作用是完成传送数据的分组、打包，确定TCP／IP地址和加密方式。在SNDC层，移动台和SGSN之间传送的数据被分割为一个或多个SNDC数据包单元。SNDC数据包单元生成后被放置到LLC帧内。 网络层的协议目前主要是Phase l阶段提供的TCP／IP和L25协议。TCP／IP和X.25协议对于传统的GSM网络设备（如BSS和NSS等设备）是透明的。

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