GPRS

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通用分組無線業務(General Packet Radio Service,GPRS)

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什麼是GPRS

  GPRS中文是通用分組無線業務(General Packet Radio Service,GPRS)是GSM行動電話用戶可用的一種移動數據業務。 它經常被描述成“2.5G”,也就是說這項技術位於第二代(2G)和第三代(3G)移動通訊技術之間。它通過利用GSM網路中未使用的TDMA通道,提供中速的數據傳遞。最初有人想通過擴展GPRS來覆蓋其他標準,只是這些網路都正在轉而使用GSM標準,這樣GSM就成了GPRS唯一能夠使用的網路。GPRS在Release 97之後被集成進GSM標準,起先它是由ETSI標準化的,但是當前已經移交3GPP負責。

GPRS的原理

  GPRS 區別於舊的電路交換(or CSD)連接,連接在Release 97之前(GSM電話功能還沒怎麼開發)就已經包含進GSM標準中。在舊有系統中一個數據連接要創建並保持一個電路連接,在整個連接過程中這條電路被獨占直到連接被拆除。 GPRS 基於分組交換,也就是說多個用戶可以共用一個相同的傳輸通道,每個用戶只有在傳輸數據的時候才會占用通道。這就意味著所有的可用帶寬可以立即分配給當前發送數據的用戶,這樣更多的間隙發送或者接受數據的用戶可以共用帶寬。 WEB瀏覽,收發電子郵件和即時消息都是共用帶寬的間歇傳輸數據的服務。

  通常GPRS數據的計費是不是按照電路交換方式的秒,而是千位元組KB。電路交換方式下,即使網路上沒有數據傳輸,其他用戶也不能使用空閑的通道。

  GPRS最初支持(理論上)互聯網協議IP,點到點協議PPP和X.25連接。後者典型的應用是無線付費終端,儘管它已經作為標準需求被去除。X.25依然可以通過PPP甚至是IP得到支持, 但是這樣做既不需要重新封裝也不用集成什麼到終端里。

GPRS的服務

  GPRS提升GSM的數據服務性能:

  • 點到點 (P2P) 服務: 連接 (IP protocols)IP網路 and X.25網路。
  • 多播 (P2MP)服務 : 一點到多點的組播和多方通話。
  • 簡訊服務 (SMS): 發送SMS。
  • 多媒體簡訊(MMS): 發送攜帶語音和圖像信息的短消息。
  • 網際網路服務提供商服務: 提供互聯網內容服務。
  • 郵件服務通過POP3或者IMAP協議檢查閱讀發送電子郵件
  • 匿名服務: 匿名訪問預定服務
  • 未來功能: 靈活加入新的功能,例如更大容量,更多用戶,新的資源和無線網路

GPRS發展歷史

  GPRS即通用分組無線業務(GeneralPacketRadioService)的英文簡稱,是在現有第二代移動通信GSM系統上發展出來的分組交換系統,提供端到端的廣域無線IP連接,是一種新的分組數據承載業務。GPRS作為現有GSM網路向第三代移動通信演變的過渡技術,採用與GSM同樣的無線調製標準、同樣的頻帶、同樣的突髮結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構。這種新的分組數據通道與當前的電路交換的語音業務通道極其相似,因此,現有的基站子系統BSS從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據,而不需要利用電路交換模式的網路資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用於問斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸,也適用於偶爾的大數據量傳輸。發展GPRS技術十分經濟,只須沿用現有的GSM網路來發展即可,它雖然是介於第二代和第三代之間的一種網路技術,但還是在許多方面具有顯著優勢,也是目前國內最先進的一種商用網路技術

  GPRS作為2.5G技術,從實驗到商用階段,都受到了用戶的熱烈歡迎,存在著巨大的市場潛力。從運營商的積極嘗試來看,移動數據通信大發展的趨勢已經形成,預示著GPRS市場的全面展開。從全球通信市場來看,1999年至2000年是GPRS的實驗階段,各大運營商與設備製造商簽訂GPRS系統購買合同,並開始建設GPRS實驗網,為用戶提供實驗性GPRS業務,單用戶吞吐量可達到28kbit/s。在2001年初,GPRS終端投放市場,GPRS業務全面展開,進入商業運營階段。2002年至2003年,GPRS業務進入多樣化階段,典型的單用戶吞吐量將達到112kbit/s,功能得到了進一步完善。隨著高速率、大吞吐量的網路解決方案及多功能終端等等新的GPRS應用的面市,將會大大促進GPRS的應用和市場的發展。

  目前,國際上著名的大型電信設備製造廠商都在積極開:殳GPRS的相關產品,提出了一系列的解決方案,世界各地的移動網路運營商也紛紛響應,配合電信設備製造廠商提供了大量的GPRS服務實驗區。在GPRS設備開發中,國外製造商比國內要快,現已開發出B和C類終端。A類手機的開發仍在研製中,相關的無線和網路設備都已推出,正在積極搶占市場。

GPRS的移動終端

  GPRS的移動終端(Mobile Station,MS) 分為三類。

  1.A類終端:MS可以同時傳送GSM語音與傳送GPRS數據。

  2.B類終端:MS可以同時以GSM和GPRS方式在網路登記。MS可以自動轉換使用GPRS服務或是GSM服務,但不能同時傳送語音與傳送數據。所以當MS在傳送資料的時,若收到來電呼叫,會暫停傳送資料,接聽電話後在繼續傳送數據。

  3.C類終端:功能是只能傳送GPRS數據。此類終端例如用於筆記本電腦的PCMCIA GPRS上網卡。

GPRS的技術現狀

  GPRS是GSMPhase2.1 規範實現的內容之一,它的目標是提供高達100Kbps 以上速率的分組數據業務。GPRS 應用與LAN 原理相同, 僅在實際傳送和接收時才使用無線資源。使用GPRS,在一個小區內,上百個用戶可以分享同一的帶寬,多個用戶共用一條無線通道,多個用戶將數據分組打包在通道中傳送,這樣用戶既可以同時通信,又可以大大提高通道利用率,GPRS的另外一個優點是資費的合理性,用戶只需按數據通信量付費即可,而無需像電路交換方式那樣,需對整個鏈路占用時間付費。

  將現有GSM網路改造為能提供GPRS 業務的網路,需要增加兩個主要單元:SGSN(GPRS 服務支持節點)和GGSN(GPRS 網關支持節點)。SGSN 的工作是對移動終端進行定位和跟蹤,併發送和接收移動終端的分組。GGSN 將SGSN 發送和接收的GSM分組按照其他分組協議(如IP)發送到其他網路。

  GPRS應用了高速分組數據技術,將在不久的將來投入商業使用。它的主要特點是基於分組的交換方式,將傳輸速度從目前的9.6Kbps 提高到100Kbps 以上。使用GPRS,可將Internet 接入全面擴展到移動PC。GPRS 將是對目前GSM數字蜂窩網路的補充,而不會取代目前GSM網支持的電路交換數據和短消息等數據服務。GPRS 是由第二代的GSM系統過渡到第三代的WCDMA系統的必經之路,所以它也被稱作“2.5 代技術”。

  GPRS標準的第一階段已經完成,標準的下一階段將開發點對多點通信的高級特性。GSM供應商AlcatelEricssonLucentMotorolaNOKIA、Nortel 等進行了標準的制定、基礎單元的開發,現場試驗已於1999 年開始,商用也在2000 年開始進行。

  GPRS為終端使用者提供的好處有:

  1) GPRS 將向大眾市場提供了真正的無線Internet 和其他分組網的接入。

  2) 在需要的時間和地區,採用始終線上網路連接的方式,提供友好的用戶應用。所有現存的基於TCP/IP 應用都能使用GPRS,即使與LAN 相連。

  3) GPRS提供快速的連接,終端用戶可以長時間處於線上狀態。

  4) GPRS能很容易地使用現有的應用,並且有能力提供新應用。

  5) 僅根據數據傳送量付費。

  GPRS 終端用戶使用成本較低,所以可以成為一種面向大眾市場的數據業務。更重要的是分組交換是第三代移動通信網路採用的方式,GPRS 不僅能滿足高速分組數據的業務要求,而且是向下一代移動通信系統過渡,實現寬頻多媒體數據業務的重要基礎。

GPRS的技術構成

  GPRS是由ETSI 定義的一種數據無線傳輸技術,其目的是在GSM 等移動通信網路上實現高速移動數據業務。為了實現預期目的,GPRS 採用了多種技術手段這也正是GPRS 優於其他移動數據業務的主要技術特點:⑴以分組方式在GSM網路上傳送數據和信令,優於無線和有線網路資源,在無線子系統和有線網路子系統之間保持嚴格分界,使有線網路子系統可以與其他無線接入技術相連。

  ⑵定義了新的GPRS 無線通道,時隙分配靈活,每個TDMA幀可有1~8 個時隙,並可以為不同用戶所分享。這樣,對於每個用戶,GPRS 可以提供9~170Kbps 的速率。因此,GPRS 可以支持從低速短消息到高速Web 瀏覽的各種應用,同時,GPRS 也容許用戶在收發數據同時接聽語音呼叫。

  ⑶通過TCP/IP 和X.25 介面,通過與現有標準數據業務的無縫連接。GPRS 能以快速預約的方式開始數據傳輸,通常為0.5~1s,這就意味著數據用戶不必等待手機撥號,無需建立完全的端到端連接。

  GPRS 的系統中,SGSN 為本服務區內的GPRS 用戶提供分組路由,SGSG 完成的功能主要有移動性管理,邏輯鏈路管理,分組路由與傳送,數據計費,聯繫HLR、MSC 及BSC 等;GGSN 提供與其他GPRS 網路及外部數據網的介面,GGSN 完成的功能主要有ISP 選擇,移動台鑒權,IP 主機配置等。

  與電路交換式數據呼叫不同,GPRS 分組是從基站發送到SGSN,而不是通過MSC 連接到語音網路上。SGSN 與GGSN 進行通信,GGSN 對分組數據進行相應的處理,再發送到目的網路,如Internet。來自Internet 標識有移動臺地址的IP 包,由GGSN接收,再轉發到SGSN,繼而傳送到移動臺上。

  GPRS 採用分組交換技術,它可以讓多個用戶共用某些固定的通道資源。GSM空中介面的通道資源既可以被話音占用,也可以被GPRS 數據業務占用。當然在通道充足的條件下,可以把一些通道定義為GPRS 專用通道。

  根據歐洲ETSI 的GSM2+階段的建議,GPRS 分為兩個發展階段(即Phase1 和Phase2)。GPRS 的Phase1 階段將能支持下列功能和業務:*TCP/IP 和X.25 業務;*全新GPRS 空中介面加密技術;*GPRS 附加業務;*增強型的簡訊業務(E- SMS);*GPRS 分組數據計費功能,即根據數據量計費。

  上述功能業務中最重要的是TCP/IP 和X.25 功能。GSM網路可以通過TCP/IP 和X.25 為用戶提供電子郵件、WWW 瀏覽、專用數據、LAN 接入等業務。

  GPRS Phase2 階段的規範尚在制定中,它能提供更多的新功能和新業務。

GPRS和電路交換數據業務的比較

  GPRS和電路交換數據業務的比較:

GPRS電路交換數據業務
交換方式分組交換電路交換
最大速率117.2kbit/s9.6kbit/s
連接類型虛擬連接專用鏈路
業務傳送方式Push或PullPull
併發性同時支持多種應用一次只能支持一種業務
計費方式按流量計費按時間計費
復用方式統計復用靜態時分復用
直接性即時接入存在呼叫建立延遲
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