GPRS

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通用分组无线业务(General Packet Radio Service,GPRS)

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什么是GPRS

  GPRS中文是通用分组无线业务(General Packet Radio Service,GPRS)是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。 它经常被描述成“2.5G”,也就是说这项技术位于第二代(2G)和第三代(3G)移动通讯技术之间。它通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道,提供中速的数据传递。最初有人想通过扩展GPRS来覆盖其他标准,只是这些网络都正在转而使用GSM标准,这样GSM就成了GPRS唯一能够使用的网络。GPRS在Release 97之后被集成进GSM标准,起先它是由ETSI标准化的,但是当前已经移交3GPP负责。

GPRS的原理

  GPRS 区别于旧的电路交换(or CSD)连接,连接在Release 97之前(GSM电话功能还没怎么开发)就已经包含进GSM标准中。在旧有系统中一个数据连接要创建并保持一个电路连接,在整个连接过程中这条电路被独占直到连接被拆除。 GPRS 基于分组交换,也就是说多个用户可以共享一个相同的传输信道,每个用户只有在传输数据的时候才会占用信道。这就意味着所有的可用带宽可以立即分配给当前发送数据的用户,这样更多的间隙发送或者接受数据的用户可以共享带宽。 WEB浏览,收发电子邮件和即时消息都是共享带宽的间歇传输数据的服务。

  通常GPRS数据的计费是不是按照电路交换方式的秒,而是千字节KB。电路交换方式下,即使网络上没有数据传输,其他用户也不能使用空闲的信道。

  GPRS最初支持(理论上)互联网协议IP,点到点协议PPP和X.25连接。后者典型的应用是无线付费终端,尽管它已经作为标准需求被去除。X.25依然可以通过PPP甚至是IP得到支持, 但是这样做既不需要重新封装也不用集成什么到终端里。

GPRS的服务

  GPRS提升GSM的数据服务性能:

  • 点到点 (P2P) 服务: 连接 (IP protocols)IP网络 and X.25网络。
  • 多播 (P2MP)服务 : 一点到多点的组播和多方通话。
  • 短信服务 (SMS): 发送SMS。
  • 多媒体短信(MMS): 发送携带语音和图像信息的短消息。
  • 因特网服务提供商服务: 提供互联网内容服务。
  • 邮件服务通过POP3或者IMAP协议检查阅读发送电子邮件
  • 匿名服务: 匿名访问预定服务
  • 未来功能: 灵活加入新的功能,例如更大容量,更多用户,新的资源和无线网络

GPRS发展历史

  GPRS即通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService)的英文简称,是在现有第二代移动通信GSM系统上发展出来的分组交换系统,提供端到端的广域无线IP连接,是一种新的分组数据承载业务。GPRS作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术,采用与GSM同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA帧结构。这种新的分组数据信道与当前的电路交换的语音业务信道极其相似,因此,现有的基站子系统BSS从一开始就可提供全面的GPRS覆盖。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据,而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于问断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输。发展GPRS技术十分经济,只须沿用现有的GSM网络来发展即可,它虽然是介于第二代和第三代之间的一种网络技术,但还是在许多方面具有显著优势,也是目前国内最先进的一种商用网络技术

  GPRS作为2.5G技术,从实验到商用阶段,都受到了用户的热烈欢迎,存在着巨大的市场潜力。从运营商的积极尝试来看,移动数据通信大发展的趋势已经形成,预示着GPRS市场的全面展开。从全球通信市场来看,1999年至2000年是GPRS的实验阶段,各大运营商与设备制造商签订GPRS系统购买合同,并开始建设GPRS实验网,为用户提供实验性GPRS业务,单用户吞吐量可达到28kbit/s。在2001年初,GPRS终端投放市场,GPRS业务全面展开,进入商业运营阶段。2002年至2003年,GPRS业务进入多样化阶段,典型的单用户吞吐量将达到112kbit/s,功能得到了进一步完善。随着高速率、大吞吐量的网络解决方案及多功能终端等等新的GPRS应用的面市,将会大大促进GPRS的应用和市场的发展。

  目前,国际上著名的大型电信设备制造厂商都在积极开:殳GPRS的相关产品,提出了一系列的解决方案,世界各地的移动网络运营商也纷纷响应,配合电信设备制造厂商提供了大量的GPRS服务实验区。在GPRS设备开发中,国外制造商比国内要快,现已开发出B和C类终端。A类手机的开发仍在研制中,相关的无线和网络设备都已推出,正在积极抢占市场。

GPRS的移动终端

  GPRS的移动终端(Mobile Station,MS) 分为三类。

  1.A类终端:MS可以同时传送GSM语音与传送GPRS数据。

  2.B类终端:MS可以同时以GSM和GPRS方式在网络登记。MS可以自动转换使用GPRS服务或是GSM服务,但不能同时传送语音与传送数据。所以当MS在传送资料的时,若收到来电呼叫,会暂停传送资料,接听电话后在继续传送数据。

  3.C类终端:功能是只能传送GPRS数据。此类终端例如用于笔记本电脑的PCMCIA GPRS上网卡。

GPRS的技术现状

  GPRS是GSMPhase2.1 规范实现的内容之一,它的目标是提供高达100Kbps 以上速率的分组数据业务。GPRS 应用与LAN 原理相同, 仅在实际传送和接收时才使用无线资源。使用GPRS,在一个小区内,上百个用户可以分享同一的带宽,多个用户共享一条无线信道,多个用户将数据分组打包在信道中传送,这样用户既可以同时通信,又可以大大提高信道利用率,GPRS的另外一个优点是资费的合理性,用户只需按数据通信量付费即可,而无需像电路交换方式那样,需对整个链路占用时间付费。

  将现有GSM网络改造为能提供GPRS 业务的网络,需要增加两个主要单元:SGSN(GPRS 服务支持节点)和GGSN(GPRS 网关支持节点)。SGSN 的工作是对移动终端进行定位和跟踪,并发送和接收移动终端的分组。GGSN 将SGSN 发送和接收的GSM分组按照其他分组协议(如IP)发送到其他网络。

  GPRS应用了高速分组数据技术,将在不久的将来投入商业使用。它的主要特点是基于分组的交换方式,将传输速度从目前的9.6Kbps 提高到100Kbps 以上。使用GPRS,可将Internet 接入全面扩展到移动PC。GPRS 将是对目前GSM数字蜂窝网络的补充,而不会取代目前GSM网支持的电路交换数据和短消息等数据服务。GPRS 是由第二代的GSM系统过渡到第三代的WCDMA系统的必经之路,所以它也被称作“2.5 代技术”。

  GPRS标准的第一阶段已经完成,标准的下一阶段将开发点对多点通信的高级特性。GSM供应商AlcatelEricssonLucentMotorolaNOKIA、Nortel 等进行了标准的制定、基础单元的开发,现场试验已于1999 年开始,商用也在2000 年开始进行。

  GPRS为终端使用者提供的好处有:

  1) GPRS 将向大众市场提供了真正的无线Internet 和其他分组网的接入。

  2) 在需要的时间和地区,采用始终在线网路连接的方式,提供友好的用户应用。所有现存的基于TCP/IP 应用都能使用GPRS,即使与LAN 相连。

  3) GPRS提供快速的连接,终端用户可以长时间处于在线状态。

  4) GPRS能很容易地使用现有的应用,并且有能力提供新应用。

  5) 仅根据数据传送量付费。

  GPRS 终端用户使用成本较低,所以可以成为一种面向大众市场的数据业务。更重要的是分组交换是第三代移动通信网络采用的方式,GPRS 不仅能满足高速分组数据的业务要求,而且是向下一代移动通信系统过渡,实现宽带多媒体数据业务的重要基础。

GPRS的技术构成

  GPRS是由ETSI 定义的一种数据无线传输技术,其目的是在GSM 等移动通信网络上实现高速移动数据业务。为了实现预期目的,GPRS 采用了多种技术手段这也正是GPRS 优于其他移动数据业务的主要技术特点:⑴以分组方式在GSM网路上传送数据和信令,优于无线和有线网络资源,在无线子系统和有线网路子系统之间保持严格分界,使有线网路子系统可以与其他无线接入技术相连。

  ⑵定义了新的GPRS 无线信道,时隙分配灵活,每个TDMA帧可有1~8 个时隙,并可以为不同用户所分享。这样,对于每个用户,GPRS 可以提供9~170Kbps 的速率。因此,GPRS 可以支持从低速短消息到高速Web 浏览的各种应用,同时,GPRS 也容许用户在收发数据同时接听语音呼叫。

  ⑶通过TCP/IP 和X.25 接口,通过与现有标准数据业务的无缝连接。GPRS 能以快速预约的方式开始数据传输,通常为0.5~1s,这就意味着数据用户不必等待手机拨号,无需建立完全的端到端连接。

  GPRS 的系统中,SGSN 为本服务区内的GPRS 用户提供分组路由,SGSG 完成的功能主要有移动性管理,逻辑链路管理,分组路由与传送,数据计费,联系HLR、MSC 及BSC 等;GGSN 提供与其他GPRS 网路及外部数据网的接口,GGSN 完成的功能主要有ISP 选择,移动台鉴权,IP 主机配置等。

  与电路交换式数据呼叫不同,GPRS 分组是从基站发送到SGSN,而不是通过MSC 连接到语音网络上。SGSN 与GGSN 进行通信,GGSN 对分组数据进行相应的处理,再发送到目的网络,如Internet。来自Internet 标识有移动台地址的IP 包,由GGSN接收,再转发到SGSN,继而传送到移动台上。

  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。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。

  根据欧洲ETSI 的GSM2+阶段的建议,GPRS 分为两个发展阶段(即Phase1 和Phase2)。GPRS 的Phase1 阶段将能支持下列功能和业务:*TCP/IP 和X.25 业务;*全新GPRS 空中接口加密技术;*GPRS 附加业务;*增强型的短信业务(E- SMS);*GPRS 分组数据计费功能,即根据数据量计费。

  上述功能业务中最重要的是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 Phase2 阶段的规范尚在制定中,它能提供更多的新功能和新业务。

GPRS和电路交换数据业务的比较

  GPRS和电路交换数据业务的比较:

GPRS电路交换数据业务
交换方式分组交换电路交换
最大速率117.2kbit/s9.6kbit/s
连接类型虚拟连接专用链路
业务传送方式Push或PullPull
并发性同时支持多种应用一次只能支持一种业务
计费方式按流量计费按时间计费
复用方式统计复用静态时分复用
直接性即时接入存在呼叫建立延迟
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