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移動(dòng)通信自２０世紀(jì)９０年代以來(lái)進(jìn)入了大發(fā)展階段，全球用戶(hù)數(shù)每２０個(gè)月翻一番，目前全球用戶(hù)數(shù)已經(jīng)超過(guò)７億，到２００１年底估計(jì)要突破１０億。我國(guó)移動(dòng)用戶(hù)也在高速增長(zhǎng)，2001年第一季度就已成為世界上突破１億大關(guān)的第二個(gè)國(guó)家，據(jù)ＩＴＵ預(yù)測(cè)，全球移動(dòng)用戶(hù)數(shù)在２００１年到２００７年之間的某個(gè)時(shí)候?qū)⒊^(guò)固定用戶(hù)。隨著移動(dòng)通信的大發(fā)展，移動(dòng)數(shù)據(jù)通信日益受到重視，其地位變得越來(lái)越重要，其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。GPRS （通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)）正是迎合GSM移動(dòng)通信市場(chǎng)和全球因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展和日益融合而推出的，它為GSM運(yùn)營(yíng)商由僅提供話(huà)音業(yè)務(wù)向提供綜合信息服務(wù)業(yè)務(wù)領(lǐng)域拓展提供了重要的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，它使GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由原來(lái)基于電路交換提升為采用分組交換的數(shù)據(jù)處理形式，是移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的一次革命。
二、移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的演進(jìn)
由GSM系統(tǒng)中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)演進(jìn)我們可以看到：移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是一個(gè)不斷發(fā)展的業(yè)務(wù)，主要分為電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和分組型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GSM移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)GSM第一階段提供的9600bit/s 以下數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及Phase 2+階段提出的HSCSD都屬于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。Phase 2+階段提出的GPRS，則屬于分組型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，后者相對(duì)于前者具有很顯著的優(yōu)越性。
九十年代初開(kāi)始的最初GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是基于電路交換的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，提供9.6kbit/s的接入速率，這也是目前網(wǎng)上設(shè)備都支持的一種業(yè)務(wù)。
HSCSD（High Speed Circuit Switched Data高速電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）是GSM電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最近進(jìn)展（1998），它提供多個(gè)時(shí)隙的捆綁能力，支持上行和下行非對(duì)稱(chēng)的資源分配，提供最高64Kbit/s的接入速率。
EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率改進(jìn))是類(lèi)似GPRS但帶寬更大的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，允許最高384Kbit/s的傳輸速度，也是GSM的進(jìn)化版。營(yíng)運(yùn)商將可以提供高速多媒體應(yīng)用；與GPRS不同，EDGE需要不同于目前GSM的調(diào)制技術(shù)，投入將較大。EDGE技術(shù) 可以說(shuō)是GSM系統(tǒng)的邊緣技術(shù)，一些營(yíng)運(yùn)商視EDGE為GPRS發(fā)展到3G/UMTS(Universal Mobile Telecommunication System通用移動(dòng)通信系統(tǒng))的過(guò)渡技術(shù)，它是否會(huì)被廣泛采用取決于設(shè)備、終端和相關(guān)應(yīng)用在時(shí)間上能否配合。EDGE提供GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)具有資源利用率低、使用成本高等不可避免的問(wèn)題。
GPRS（general packets radio service）：全稱(chēng)為通用無(wú)線(xiàn)分組業(yè)務(wù)，在世紀(jì)之交應(yīng)運(yùn)而生，利用GPRS技術(shù)理論上最高能夠達(dá)到171.2kbit/s。這個(gè)數(shù)字是現(xiàn)在的固定電信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率的3倍，是當(dāng)前GSM網(wǎng)絡(luò)上電路交換數(shù)據(jù)服務(wù)速率的10倍。隨著GPRS的出現(xiàn)，人們第一次能夠真正通過(guò)移動(dòng)設(shè)備享受完全的Internet訪(fǎng)問(wèn)功能。GPRS可以使終端同時(shí)進(jìn)行話(huà)音通信業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，支持各類(lèi)多媒體業(yè)務(wù)。由于可以更有效地利用無(wú)線(xiàn)資源，GPRS可以允許大約50到100個(gè)用戶(hù)共享同樣的帶寬。
三、GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸原理
1．GPRS系統(tǒng)工作原理
GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中引入了下列新的網(wǎng)絡(luò)接口：
Gn，GSN（SGSN和GGSN）主干網(wǎng)接口，用于各種GSN之間。
Gb，BSS和SGSN之間的接口。
Gr，SGSN和HLR之間的接口。
Gp，不同的GSM網(wǎng)絡(luò)（不同的PLMN）之間的接口。
Gs，SGSN和MSC之間的接口。
實(shí)際上在BSC部分還有一個(gè)PCU（Packet control Unit）,稱(chēng)為分組控制單元，主要用于完成RLC/MAC功能和與Gb的轉(zhuǎn)換。
GPRS網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在900／1800MHzGSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中完成GPRS業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其相應(yīng)的連接，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要包括：
(1) GPRS交換設(shè)備如GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)GGSN(Gate GPRS Supporting Node)和GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(Serving GPRS Support Node)，以及其他一些功能實(shí)體(域名服務(wù)器DNS、計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)CG和邊界網(wǎng)關(guān)BG)。SGSN的主要作用是記錄移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前位置信息，并且在移動(dòng)臺(tái)和GGSN之間完成移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。GGSN主要是起網(wǎng)關(guān)作用，它可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文獻(xiàn)中，把GGSN稱(chēng)為GPRS路由器。GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端的TCP／IP或X.25網(wǎng)絡(luò)。
(2) GPRS基站子系統(tǒng)附加設(shè)備主要包括引入GPRS業(yè)務(wù)后，在基站子系統(tǒng)BSS或基站收發(fā)信機(jī)BTS中新增加的硬件單元(PCU)。
(3) 其它設(shè)備如本地位置寄存器HLR、訪(fǎng)問(wèn)位置寄存器VLR、移動(dòng)交換中心MSC、SMS—GMSC和SMS—IWMSC等GSM系統(tǒng)原有設(shè)備被升級(jí)以支持相應(yīng)的與GPRS有關(guān)的功能。
(4) 要實(shí)現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)臺(tái)也必須是GPRS移動(dòng)臺(tái)或GPRS／GSM雙模移動(dòng)臺(tái)。
2.GPRS的網(wǎng)絡(luò)特性
GPRS是GSM提供的分組交換和分組傳輸方式的新的承載業(yè)務(wù)，可以應(yīng)用在PLMN內(nèi)部或應(yīng)用在GPRS網(wǎng)與外部互聯(lián)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP、X.25）之間的分組數(shù)據(jù)傳送，GPRS能提供到現(xiàn)有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的無(wú)縫連接。使用GPRS時(shí)，數(shù)據(jù)封裝進(jìn)每個(gè)分組并在網(wǎng)上發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)容量?jī)H在需要時(shí)分配，提供了即時(shí)連接和高通過(guò)率。GPRS提供了非常靈活的波特率，從小于100bit/s到大于171.2kbit/s，因此能處理從低速短消息到瀏覽復(fù)雜網(wǎng)站所需的高速傳輸。少于一時(shí)隙的各種應(yīng)用可從GPRS的功能中得到好處，可使幾個(gè)用戶(hù)共享一個(gè)時(shí)隙。GPRS允許用戶(hù)在收發(fā)數(shù)據(jù)資料的同時(shí)接收電話(huà)。不過(guò)，GPRS將要求空中接口和基站分系統(tǒng)兩方面作更動(dòng)，以便能進(jìn)行此種分組模式的傳輸。另外GPRS需要新的網(wǎng)絡(luò)組成部分，SGSN和GGSN，GPRS IP骨干網(wǎng)，以及新型終端。GPRS對(duì)電子信箱和數(shù)據(jù)庫(kù)接入業(yè)務(wù)較理想，用戶(hù)不必為短暫的傳輸付出高費(fèi)用。由于基于TCP/IP協(xié)議，GPRS可提供與因特網(wǎng)更有效的連接。
(1) 分組交換
分組交換的基本過(guò)程是把數(shù)據(jù)先分成若干個(gè)小的數(shù)據(jù)包，可通過(guò)不同的路由，以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的接力方式傳送到目的端，而組裝成完整的數(shù)據(jù)。分組交換基本上不是實(shí)時(shí)系統(tǒng)，延時(shí)也不固定，但可以使不同的數(shù)據(jù)傳輸“共用”傳輸帶寬：有數(shù)據(jù)時(shí)占用帶寬，無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)不占用，從而分享資源。同時(shí)分組交換可以提供靈活的差錯(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(kāi)銷(xiāo)；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(guò)設(shè)置服務(wù)等級(jí)QoS等手段，可以有效的控制和分配延時(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GSM無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中，無(wú)線(xiàn)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(guò)程中要獨(dú)占信道，每條GSM信道只能提供9.6kbit/s或14.4kbit／s傳輸速率。如果多個(gè)組合在一起(最多8個(gè)時(shí)隙)，雖可提供更高的速率，但只能被一個(gè)用戶(hù)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(wú)線(xiàn)信道，每一個(gè)用戶(hù)可以有多個(gè)無(wú)線(xiàn)信道，而同一信道又可以由幾個(gè)用戶(hù)共享，從而極大地提高了無(wú)線(xiàn)資源的利用率。在理論上，GPRS可以將最多8個(gè)時(shí)隙組合在一起，給用戶(hù)提供高達(dá)171.2kbit/s的帶寬，從14.4kbit/s～171kbit/s，足足比以前超出了10倍的傳輸速度，保證了更大數(shù)據(jù)的傳輸，更快的因特網(wǎng)接入。由于GPRS用戶(hù)的數(shù)據(jù)通信費(fèi)是以數(shù)據(jù)量為基礎(chǔ)，而不考慮通信時(shí)長(zhǎng)，所以GPRS用于IP業(yè)務(wù)的接入將更為用戶(hù)所接受。GPRS最大的特點(diǎn)就是“永遠(yuǎn)在線(xiàn)”。人們可以隨時(shí)獲得即時(shí)的更新結(jié)果，只要移動(dòng)設(shè)備打開(kāi)，就會(huì)一直收到信息，這使它成為理想的數(shù)據(jù)傳輸方法。從無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)本身的特點(diǎn)來(lái)看，GPRS使GSM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力產(chǎn)生了本質(zhì)的飛躍。
(3) Internet識(shí)別
典型的互聯(lián)網(wǎng)連接是：用戶(hù)通過(guò)撥號(hào)接入某一ISP，通過(guò)ISP的網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)。因此用戶(hù)需要付撥號(hào)電話(huà)費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi)兩部分費(fèi)用，而GSM做無(wú)線(xiàn)接入時(shí)付無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)電話(huà)費(fèi)。如果通過(guò)GPRS接入互聯(lián)網(wǎng)則有很大的不同，因?yàn)镚PRS是無(wú)線(xiàn)分組數(shù)據(jù)系統(tǒng)，只要用戶(hù)一打開(kāi)GPRS終端，就已經(jīng)附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，GPRS通過(guò)允許現(xiàn)存的Internet和新的GPRS網(wǎng)絡(luò)的互通首次完全實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)Internet功能。也就是用戶(hù)通過(guò)GPRS系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)GGSN連接到互聯(lián)網(wǎng)，GGSN還提供相應(yīng)的動(dòng)態(tài)地址分配、路由、名稱(chēng)解析、安全和計(jì)費(fèi)等互聯(lián)網(wǎng)功能。目前任何一種在固定Internet上的業(yè)務(wù)（如文件傳輸協(xié)議、網(wǎng)頁(yè)瀏覽、交談、信函、遙信）通過(guò)利用GPRS將同樣能在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)。所以，移動(dòng)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商同時(shí)也是互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的提供商。
3．GPRS分組數(shù)據(jù)路由及傳輸原理
LLC(Logical Link Control)協(xié)議基于HDLC(高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程)協(xié)議，LLC幀包含幀頭、臨時(shí)地址字段、可變長(zhǎng)度信息字段和幀檢測(cè)序列，為MS和SGSN之間提供高可靠的邏輯鏈路，可傳輸確認(rèn)幀和非確認(rèn)幀，對(duì)中斷幀可檢測(cè)重發(fā)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸。利用同一個(gè)物理信道實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和多個(gè)MS之間傳輸信息，LLC層允許信息傳送有不同優(yōu)先級(jí)。
SNDCP(SubNetwork Dependent Convergence Protocol)協(xié)議屬于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，從移動(dòng)臺(tái)MS到SGSN，數(shù)據(jù)分組被分成幾個(gè)子網(wǎng)相關(guān)的收斂數(shù)據(jù)單元，SNDCP協(xié)議執(zhí)行用戶(hù)數(shù)據(jù)的分段處理、用戶(hù)數(shù)據(jù)的壓縮、TCP/IP頭的壓縮和加密功能。
BSSGP(Base SubSystem GPRS Protocol)協(xié)議支持基站和SGSN之間傳送路由信息和QoS信息，及執(zhí)行SGSN和BSC(基站控制器)之間信令管理和分組確認(rèn)功能。Network Service(NS)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層用來(lái)傳輸BSSGP PDUs，它是基于BSS和SGSN間的幀中繼連接，可以采用直聯(lián)方式，也可經(jīng)過(guò)幀中繼網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。
GTP(GPRS Tunnelling Protocol)協(xié)議在GPRS骨干網(wǎng)中在GSNs之間(如SGSN和GGSN)提供協(xié)議信道，所有的PTP分組數(shù)據(jù)協(xié)議的PDUs應(yīng)由GTP協(xié)議進(jìn)行封裝。
TCP/UDP，其中TCP是承載需要可靠數(shù)據(jù)鏈路(如X.25)的GPRS骨干網(wǎng)的GTP PDUs的協(xié)議，而UDP是承載不需可靠數(shù)據(jù)鏈路 (如IP)的GPRS骨干網(wǎng)的GPT PDUs的協(xié)議。TCP提供流量控制和保護(hù)GTP PDUs避免數(shù)據(jù)丟失和崩潰功能，而UDP僅提供避免GTP PDUs崩潰的功能。
IP是GPRS骨干網(wǎng)協(xié)議，用于用戶(hù)數(shù)據(jù)和控制信令的路由協(xié)議，GPRS第一階段采用Ipv4，最終要采用Ipv6協(xié)議。
L1bis，L1，L2底層協(xié)議，在GPRS規(guī)范中沒(méi)有明確規(guī)定，各廠(chǎng)商的解決方法可能不同。
在MS和SGSN之間，由SNDCP/LLC協(xié)議來(lái)路由轉(zhuǎn)發(fā)分組數(shù)據(jù)單元PDU，通過(guò)TLLI/NSAPI標(biāo)識(shí)來(lái)唯一識(shí)別特定用戶(hù)的PDU。在SGSN和GGSN之間，利用GTP頭中的TID和IP頭中的GSN地址來(lái)唯一標(biāo)識(shí)特定用戶(hù)的PDU傳輸隧道。GPRS中的分組數(shù)據(jù)傳輸主要分為MS-PDN、MS-MS兩種類(lèi)型。
四、移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用和發(fā)展展望
通過(guò)使用GPRS技術(shù)，傳統(tǒng)的GSM可以在原有的網(wǎng)絡(luò)上提供許多新的服務(wù)。與現(xiàn)在的電路交換數(shù)據(jù)服務(wù)不同的是，它是一種面向非連接的技術(shù)，平時(shí)用戶(hù)并不需要一直占用無(wú)線(xiàn)資源，一旦有信息發(fā)送或接收需求時(shí)可以立即進(jìn)行連接。與傳統(tǒng)的電路交換數(shù)據(jù)服務(wù)相比，面向非連接是GPRS的主要優(yōu)勢(shì)之一，這種方式可以允許多個(gè)用戶(hù)同時(shí)共享同樣的帶寬，因而大大提高了無(wú)線(xiàn)資源的利用率，這種特性對(duì)于遠(yuǎn)程信用卡認(rèn)證等具有時(shí)間敏感性的關(guān)鍵應(yīng)用是十分重要的。
目前運(yùn)營(yíng)商提供的GPRS為基礎(chǔ)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用有：
◆ GPRS手機(jī)可作為無(wú)線(xiàn)MODEM使用，并使個(gè)人電腦進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)瀏覽，包括WEB瀏覽、電子郵件、FTP、TELNET等；VPN（虛擬專(zhuān)用網(wǎng)）/移動(dòng)辦公;
◆ 不間斷WAP接入業(yè)務(wù);瀏覽WAP信息,包括新聞、證券消息、天氣預(yù)報(bào)、生活咨訊；
◆ 輕松下載鈴聲圖片，可下載FLASH圖片和多和弦鈴聲；
◆ 移動(dòng)商務(wù)、移動(dòng)銀行；
◆ 收發(fā)E-MAIL；
◆ 綜合定位技術(shù)，提供個(gè)性化移動(dòng)定位服務(wù)；
◆ 移動(dòng)QQ，網(wǎng)上聊天；
◆ JAVA游戲下載，玩最I(lǐng)N的互動(dòng)游戲；
◆ 移動(dòng)炒股，在線(xiàn)交易。
從廣義來(lái)說(shuō)：GPRS技術(shù)可以應(yīng)用的領(lǐng)域有：
◆通過(guò)GPRS接入獨(dú)立的Internet業(yè)務(wù)提供者(ISP)；
◆社團(tuán)的連接（與企業(yè)內(nèi)部Intranet互通，使用戶(hù)能無(wú)線(xiàn)接入內(nèi)部局域網(wǎng)）；
◆聲頻數(shù)據(jù)流；
◆多媒體；
◆信息通知——E-mail和無(wú)線(xiàn)E-mail；
◆個(gè)人事務(wù)（如控制家庭設(shè)備）
◆結(jié)合定位技術(shù)，提供個(gè)性化移動(dòng)定位服務(wù)及車(chē)隊(duì)管理；
◆信息業(yè)務(wù)（信息點(diǎn)播：新聞、證券消息、天氣預(yù)報(bào)、生活資訊）；
◆銀行業(yè)務(wù)；
◆電子商務(wù)；
◆遙測(cè)；
◆自動(dòng)售貨機(jī)報(bào)告；
◆基于網(wǎng)絡(luò)的多用戶(hù)游戲；
◆預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；
◆智能數(shù)據(jù)和話(huà)音；
◆遠(yuǎn)程LAN接入。
雖然WAP業(yè)務(wù)的受阻曾一度讓移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)低迷，但GPRS的出現(xiàn)，較之GSM在數(shù)據(jù)的傳輸上產(chǎn)生了由電路交換到分組交換這樣一個(gè)質(zhì)的飛躍，這使得移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)產(chǎn)生許多嶄新的應(yīng)用。移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)作為移動(dòng)通信與數(shù)據(jù)通信的結(jié)合點(diǎn)，能使移動(dòng)用戶(hù)隨時(shí)隨地得到話(huà)音、文本、圖像信息的服務(wù)，移動(dòng)和數(shù)據(jù)的完美結(jié)合使得人們能夠?qū)崿F(xiàn)“任何地點(diǎn)的任何人在任何時(shí)間”連接到“任何信息”的美好設(shè)想。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言，GPRS帶來(lái)的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)意味著無(wú)限的商機(jī)和發(fā)展的未來(lái)，GPRS是第二代向第三代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的一個(gè)非常重要、不可或缺的一個(gè)步驟和里程碑。
----《通信世界》
