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介紹了GPRS系統(tǒng)和EPC系統(tǒng)的主要特征、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、主要網(wǎng)元的基本功能及發(fā)展情況，分析了GPRS系統(tǒng)和EPC系統(tǒng)中技術(shù)的相同和不同點(diǎn)，說明了EPC系統(tǒng)是對GPRS系統(tǒng)的繼承和發(fā)展。
1 引言
在GSM時(shí)代，隨著移動(dòng)通信業(yè)務(wù)和IP技術(shù)的迅猛發(fā)展，移動(dòng)數(shù)據(jù)和多媒體通信的應(yīng)用越來越廣泛，甚至有可能超過傳統(tǒng)的話音而成為移動(dòng)通信承載的主要業(yè)務(wù)，傳統(tǒng)的GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)已無法適應(yīng)這種新的發(fā)展趨勢。為此，國際通信標(biāo)準(zhǔn)組織引入了GPRS分組交換技術(shù)作為GSM系統(tǒng)中話音業(yè)務(wù)的補(bǔ)充來提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，GPRS分組交換系統(tǒng)是2G網(wǎng)絡(luò)向3G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的重要環(huán)節(jié)和必經(jīng)階段。
2 GPRS系統(tǒng)
GPRS網(wǎng)絡(luò)的主要特性如下：
（1）分組交換
分組交換可以使不同的數(shù)據(jù)傳輸“共用”傳輸帶寬，有數(shù)據(jù)時(shí)占用帶寬，無數(shù)據(jù)時(shí)不占用，從而分享資源。分組交換還能提供靈活的差錯(cuò)控制和流量控制，主要是在端到端的高層進(jìn)行，以減少中間網(wǎng)絡(luò)低層環(huán)節(jié)不必要的開銷；也可以在網(wǎng)絡(luò)部分環(huán)節(jié)上增加控制，提高安全性。另外，通過設(shè)置QoS等手段，可以有效地控制和分配延時(shí)、帶寬等性能，所以分組交換非常適用于數(shù)據(jù)應(yīng)用。
（2）頻譜效率
在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，無線信道資源非常寶貴，如采用電路交換，通信需要建立端到端的連接，在通信過程中用戶要獨(dú)占信道。單個(gè)信道的速率比較低，如果多個(gè)信道組合在一起最多有8個(gè)時(shí)隙，雖可提供更高的速率，但只能被一個(gè)用戶獨(dú)占，在成本效率上顯然缺乏可行性。而采用分組交換的GPRS則可靈活運(yùn)用無線信道，每一個(gè)用戶可以有多個(gè)無線信道，而同一信道又可以由幾個(gè)用戶共享，從而極大地提高了無線資源的利用率。
（3）實(shí)時(shí)在線
即用戶隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。例如，用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，手機(jī)在無線信道上發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，就算沒有數(shù)據(jù)傳送，手機(jī)也一直與網(wǎng)絡(luò)保持連接，不但可以由用戶側(cè)發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，還可以從網(wǎng)絡(luò)側(cè)隨時(shí)啟動(dòng)Push類業(yè)務(wù)，不像普通撥號上網(wǎng)那樣斷線后還得重新?lián)芴柌拍苌暇W(wǎng)沖浪。
（4）按流量計(jì)費(fèi)
用戶可以一直在線，按照用戶接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費(fèi)用，沒有數(shù)據(jù)流量傳遞時(shí)，用戶即使掛在網(wǎng)上，也是不收費(fèi)的。
（5）快捷登錄
GPRS的用戶一開機(jī)就始終附著在GPRS網(wǎng)絡(luò)上，每次使用時(shí)只需一個(gè)激活的過程，一般只需要1~3s的時(shí)間就能登錄至互聯(lián)網(wǎng)；而固定撥號方式接入互聯(lián)網(wǎng)需要撥號、驗(yàn)證用戶名和密碼、登錄服務(wù)器等過程，至少需要8～10s甚至更長的時(shí)間。
（6）自如切換
GPRS還具有數(shù)據(jù)傳輸與話音傳輸可同時(shí)進(jìn)行或切換進(jìn)行的優(yōu)勢。也就是說用戶在使用移動(dòng)電話上網(wǎng)沖浪的同時(shí)，可以接收語音電話。例如，原來的電話撥號上網(wǎng)接入之后就不能再打電話也不能接聽電話，而GPRS則類似于固定電話網(wǎng)絡(luò)中ISDN的概念，即電話、上網(wǎng)兩不誤。
GPRS網(wǎng)絡(luò)的基本架構(gòu)如圖1所示，其中主要的功能實(shí)體包括服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）、網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）和HLR。
圖1 GPRS系統(tǒng)基本架構(gòu)
SGSN面向移動(dòng)臺，執(zhí)行移動(dòng)性管理、會話管理、安全功能、接入控制和路由選擇等功能。GGSN首先是網(wǎng)關(guān)設(shè)備，提供MS接入外部分組網(wǎng)絡(luò)的關(guān)口功能，提供數(shù)據(jù)包在GPRS網(wǎng)和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的路由和封裝，完成MS同外部網(wǎng)的通信建立過程。此外，GGSN也有路由選擇與轉(zhuǎn)發(fā)功能，將移動(dòng)用戶的分組數(shù)據(jù)發(fā)往正確的SGSN；GGSN還能給用戶動(dòng)態(tài)分配IP地址。因此，SGSN與GGSN在功能劃分上各有側(cè)重：SGSN側(cè)重在無線接入，GGSN側(cè)重在對外部網(wǎng)絡(luò)的連接。HLR是用戶數(shù)據(jù)管理設(shè)備。
GPRS系統(tǒng)中最主要的通信協(xié)議是GTP和MAP協(xié)議。GTP協(xié)議分為信令平面和傳輸平面。其中，信令平面包括通路管理、隧道管理、位置管理、移動(dòng)性管理4類消息；傳輸平面主要功能是傳輸數(shù)據(jù)包。MAP協(xié)議主要用于SGSN和HLR之間傳遞用戶簽約信息和鑒權(quán)參數(shù)。
最初的GPRS技術(shù)是在2G和3G系統(tǒng)過渡階段提出的，因而被稱為2.5G技術(shù)。隨著無線接入網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，包括GPRS系統(tǒng)在3GPP標(biāo)準(zhǔn)的每個(gè)階段也都逐步增加了新的特性，具體表現(xiàn)為：
●R99階段：主要是根據(jù)無線接入系統(tǒng)中引入的WCDMA技術(shù)，增加了新的接口和協(xié)議，即Iu接口和RANAP協(xié)議，同時(shí)GTP的協(xié)議版本從v0發(fā)展為v1，GTP協(xié)議的結(jié)構(gòu)和功能都有了改變，如信令和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮^(qū)分方式，GTP頭的長度，傳輸協(xié)議等。
●R4階段：電路域引入了軟交換技術(shù)，但分組域沒有大的改變。
●R5階段：引入了全I(xiàn)P概念，Iu和Gb接口均能基于IP傳輸；GPRS系統(tǒng)作為承載網(wǎng)絡(luò)，支持新引入的IMS多媒體子系統(tǒng)；支持無線側(cè)提出的HSDPA概念，下行分組數(shù)據(jù)的傳輸速率大大提高。
●R6階段：支持MBMS架構(gòu)，同時(shí)提出基于流的計(jì)費(fèi)，對分組域的計(jì)費(fèi)方式開始進(jìn)行增強(qiáng)。
●R7階段：支持Direct-Tunnel技術(shù)，能夠直接在RNC和GGSN間建立用戶數(shù)據(jù)通道，降低數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延；支持PCC架構(gòu)，使得計(jì)費(fèi)和QoS策略控制更加靈活。
●R8階段：配合EPC系統(tǒng)做相應(yīng)的功能修改，特別是涉及跟EPC系統(tǒng)間的互通操作時(shí)。
