GPRS的基本概念与简化模型

发布: 2010-10-20 00:50 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

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GPRS的基本概念与简化模型（王树甲）
一、引言
    GSM系统的数据承载业务采用电路交换方式，并利用ISDN的概念迂回地与PSTN、电
路交换公用数据网（CSPDN）、分组交换公用数据网（PSPDN）互连互通，互工作功能
（IWF）十分复杂，没有得到广泛应用。
    因特网及其万维多的迅猛发展和广泛应用不仅打破了传统的数据传输业务，而且潜
移默化地影响着世界经济发展、人类社会进步以及人们的生活方式。鉴于这种形势，
GSM系统的移动数据业务转向分组交换方式，提出了GPRS和EGPRS的概念，以便与因特网
互连互通，更有效地利用无线资源和网络资源。
    本文旨在介绍GPRS的基本概念、业务集合、简化模型以及主要接口点和参数点，而
不涉及GPRS网络分系统的复杂逻辑结构。这样，易于理解GPRS MSs之间和GPRS MS与外
部TEs之间的传输机制，便于了解向GPRS过渡的概念。
二、GPRS的基本概念
    顾名思义，通用分组无线数据业务（GPRS）是以端对端的分组传输与交换方式为用
户提供的发送和接收高速数据、低速数据以及信令的多种业务集合。与电路传输与交换
方式相比，GPRS不仅能够经济有效地利用网络资源，而且能够优化利用更为稀缺的无线
资源。
    GPRS的系统由无线分系统和网络分系统组成，两者之间严谨定义的界面可以使其网
络分系统为其它无线接入系统所利用。从逻辑机制方面来看，GPRS系统可以通过增加两
种网络节点在GSM结构基础上实现，即GPRS业务支持节点（SGSN）和GPRS网关支持节点
（GGSN）。同时，还有必要命名若干新的接口，以表明GPRS、GSM及其它外部网络的各
实体之间的逻辑关系。不难看出，GPRS网络分系统无需强行改变已建的GSM网络和交换
分系统，两者重叠，各司其职。
    GPRS无线分系统与网络分系统之间的接口仍称无线接口（Vm），但定义了新的GPRS
无线信道。这些信道的划分十分灵活：可以由每个TDMA帧的1个时隙、2个时隙、……直
至8个时隙组成8种不同速率的GPRS信道，各信道均可由各在线用户共享；上行链路和下
行链路可分别地划分为时隙数目不等的信道，满足上下行流量不对称的数据业务；在话
音业务和数据业务之间可以根据业务负荷加实际情况动态共享无线资源；可以规定各种
不同的无线信道编码方案，使每用户的比特速率在9kb/s至150kb/s之间。
    GPRS支持基于标准数据协议的各种应用，并规定了与IP网络和X.25网络互连互通的
功能。
    GPRS定义了两种不同类型的承载业务，一是点对点（PTP）业务，二是点对多点
（PTM）。PTP可以包括检索业务，如从因特网的万维网下载数据文件；消息存储转发业
务和消息处理业务，如电子邮件、消息编辑和变换；双向实时通信业务，如因特网的远
程登录（Telnet）；远程监控业务，如信用卡确认、远程读表等。PTM可以包括消息发
布业务，如新闻、广告、天气预报等；调度业务、如出租车辆及其它公用服务的调度；
实时会议业务，如分散相关用户间的多方向通信；此外，PTM业务还可以附加地域选取和
限制能力，定期发送和重复发送能力。
    顺便指出，增强的通用分组无线业务（EGPRS）的概念已然提出，拟采用8相调制技
术取代高斯泸波最小移频键控调制，进一步提高无线接口的速率，预期可达384kb/s。
EGPRS可以提供GPRS的所有业务。显然，EGPRS需要建立自己的基站，改变调制方式之举
实质上是以降低系统功率。利用效率的代价换取更高的频谱利用效率，对于移动通信而
言，两者是矛盾的主要方面。
三、GPRS移动台
    GPRS MS可以工作在三种工作方式之一，一方面取决于MS上网（attach）接入的业
务集合，是仅为GPRS业务集合，还是GPRS业务和其他GSM业务集合，另一方面取决于MS
同时工作在GPRS和其他GSM业务的能力。三种工作方式为：
    A类工作方式：MS可以同时支持GPRS业务和其他GSM业务，并在上网操作时接入两种
业务集合；
    B类工作方式：MS可以同时监控GPRS和其他GSM业务的控制信道，上网时接入两种业
务集合，但同一时间只能工作在一种业务集合；
    C类工作方式：MS只支持GPRS业务集合，上网时仅仅接入GRPS业务集合。
    GPRS具有与现用GSM等效的安全功能和特性。在GPRS业务支持节点（SGSN），按照与
GSM相同的算法、密钥和判定准则实现鉴权和加密功能，GPRS也可以采用对分组数据传输
优化的加密算法。一个GPRS的移动设备（ME）可以用非认知GPRS SIM卡和认知GPRS SIM
卡接入GPRS业务。
    为了接入GPRS，MS（ME+SIM）应首先通过执行一次GPRS上网（attach）操作将自己的
出现告知网络。这一操作可以在MS和SGSN之间建立一条逻辑链路，从而使MS能够在GPRS上
传送短消息（SMS），经由SGSN发送寻呼以及得到来自GPRS数据的通知。
    为了发送和接收GPRS数据，MS应激活其所要使用的分组数据地址，这一操作将该MS告
知相关的GGSN，从而使之与外部数据网络的相互通信开始。
    在MS与外部数据网络之间用户数据是以透明方式传送的，所用的方法称之为封装和通
道，即各数据分组用GPRS特定的协议信息进行装配，并在MS和GGSN之间透明直通。这种透
明传送方法降低了对GPRS公用陆地移动网（PLMN）翻译外部数据协议的要求，并能在今后
容易地引入新增加的互连互通协议。此外，还能对用户数据进行压缩和保护，用重传协议
（ARQ）保证有效性和可靠性。
    GPRS系统的MS可以自动地进行小区选择，或是由BS指令MS选择某个小区。当MS重选另
一个小区或称之为选路区的小区集合时，它会通知网络。GPRS与GSM具有大体相同的小区
选择和小区重选机制，但规定了适合分组数据业务小区选择和重选的参数和指标要求。
四、GPRS的接入接口与参考点
    在无线分系统与网络分系统之间的接口叫做无线接口（Vm），它是GPRS系统经由无线
电路径向MS提供分组数据业务的网络接口，MS的移动终端（MT）功能实体用于经由这一接
口移动地接入GPRS业务集。
    在MS内的Rrp参考点是非ISDN数据终端设备（TE）与MT之间的参考点，它用于始发和
终接各种消息，通常支持标准的串行接口。
    GPRS PLMNs之间的接口为Gp，它连接两个独立的GPRS数据网络（GPRSnet1和GPRSnet2）
，支持在各合作运的GPRS PLMNs之间相互提供跨区域的GPRS网络服务，提供GPRS业务集合
，传送和交换分组数据消息。
    在一个GPRS PLMN与各固定分组数据网络（FPDNs）之间参考点为Girp，它可以连接几
个不同的外部FPDNs，诸如因特网、X.25网和帧中继网，分别采用相应的通信协议与各
FPDNs运营商合作。不言而喻，凡PLMN支持GPRS业务集合，并在执行GPRS业务请求中涉及
其他网络的，都需要具有网络间的互工作功能（IWF），它们位于Girp参考点和Gp接口点。
    各GPRS MS按照网络运营商提供的寻址方案进行全球寻址：各GPRS TEs具有由网络运
营商分配的地址，各外部网络的TEs利用PLMN中的GPRS数据网络标识码（DNIC）对GPRS 
TEs进行寻址。
    综上所述，GPRS利用原有的GSM PLMN，增加若干支持GPRS业务的节点（SGSNs和GGSNs）
，以及一些接口点和参考点，便可以经济地实现向GPRS网络分系统的过渡。GPRS MS
（ME+SIM+TE）可以支持多种工作方式，技术上没有困难，经济上取决于生产批量。更可
贵者，从GSM PLMN向（GSM+GPRS）PLMN过渡，可以保护GSM系统的巨额投资，有利于各运
营商，也有利于广大用户。
摘自《邮电商情》