通用分組無線業(yè)務(wù)-開啟第三代業(yè)務(wù)之門

　　自從首次實(shí)現(xiàn)文本信息傳輸以來，無線數(shù)據(jù)應(yīng)用已經(jīng)歷了飛躍式的增長，單是看看歐美知名廠商大肆宣傳通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)的勁頭，似乎也能讓人感到下一代移動數(shù)據(jù)應(yīng)用時(shí)代的行將來臨。 將在99年底或是2000年初開啟的通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS，作為邁向第三代個人多媒體業(yè)務(wù)的重要里程碑，將使移動通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)合二為一，使IP業(yè)務(wù)得以引入廣闊的移動市場。盡管目前移動數(shù)據(jù)的使用相對較少，但在某些市場中，不同的用戶群卻正在快速發(fā)展，其推動力量主要是在移動領(lǐng)域中采用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的商業(yè)市場。不論是愛立信、諾基亞還是阿爾卡特，幾乎所有宣傳GPRS的廠商都以商業(yè)用戶市場的快速成長來游說運(yùn)營商。 GSM系統(tǒng)的分組移動數(shù)據(jù)通信（即GPRS）是基本分組無線業(yè)務(wù)，采用分組交換的方式，數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)164kb／、它可以給GSM用戶提供移動環(huán)境下的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，還可以提供收發(fā)Emai1、Internet例覽等功能。



一、GPRS的功能和業(yè)務(wù)


　　GPRS是一種新的GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它可以給移動用戶提供無線分組數(shù)據(jù)接入股務(wù)。GPRS主要是在移動用戶和遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（如支持TCP／IP、X.25等網(wǎng)絡(luò)）之間提供一種連接，從而給移動用戶提供高速無線IP和無線X.25業(yè)務(wù)。


　　GPRS采用分組交換技術(shù)，它可以讓多個用戶共享某些固定的信道資源。如果把空中接口上的TDMA幀中的8個時(shí)隙都用來傳送數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)164kb／8.GSM空中接口的信道資源既可以被話音占用，也可以被GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占用。當(dāng)然在信道充足的條件下，可以把一些信道定義為GPRS專用信道。


　　要實(shí)現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)，需要在傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡(luò)中引入新的網(wǎng)絡(luò)接口和通信協(xié)議。目前GPRS網(wǎng)絡(luò)引入GSN（GPRS Surporting Node）節(jié)點(diǎn)。移動臺則必須是GPRS移動臺或GPRS／GSM雙模移動臺。


　　根據(jù)歐洲ETSI的GSM第2＋階段的建議，GPRS分為兩個發(fā)展階段（即Phase 1和Phase2）。GPRS的Phase l階段將能支持下列功能和業(yè)務(wù)：


　　TCP／IP和X.25業(yè)務(wù)


　　全新的GPRS空中接口加密技


　　GPRS附加業(yè)務(wù)


　　增強(qiáng)型的短信業(yè)務(wù)（E一SMs）


　　GPRS分組數(shù)據(jù)計(jì)費(fèi)功能，即根據(jù)數(shù)據(jù)量而采取計(jì)費(fèi)上述功能業(yè)務(wù)中最顯著的是TCP／IP和X.25功能。GSM網(wǎng)絡(luò)可以通過TCP／IP和X.25為用戶提供電子郵件、WWW瀏覽、專用數(shù)據(jù)、LAN接入等業(yè)務(wù)。


　　GPRS Phase 2階段的規(guī)范尚在制訂之中，它將能提供更多的新功能和新業(yè)務(wù)。



二、GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)


　　GPRS網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的。在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中需要增加一些節(jié)點(diǎn)，如GGSN（Gateway GPRS Supporting Node，網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)）和SGSN（Serving GSN，服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)）。


　　GPRS網(wǎng)絡(luò)參考模型如圖1所示。GSN是GPRS網(wǎng)絡(luò)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。GSN具有移動路由管理功能，它可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并可以連到GPRS寄存器。GSN可以完成移動臺和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉(zhuǎn)換。GSN可以是一種類似于路由器的獨(dú)立又備，也可以與GSM中的MSC集成在一起。


　　GSN有兩種類型：一種為SGSN（Serving GSN，服務(wù)GSN），另一種為GGSN（Gateway GSN，網(wǎng)關(guān)GSN），SGSN的主要作用是記錄移動臺的當(dāng)前位置信息，并且在移動臺和GGSN之間完成移動分組數(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)。


　　另外，有的廠商提出了GR（GSMRegister，GPRS數(shù)據(jù)庫）的概念。GR類似于GSM中的HLR，是GPRS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。它可以獨(dú)立存在，也可以和HLR共存，由服務(wù)器或程控交換機(jī)實(shí)現(xiàn)。GR這個名稱在ETSI的建議中沒有專門提及。


　　GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中還引入了下列新的網(wǎng)絡(luò)接口：


　　Gn，GSN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。



三、GPRS協(xié)議模型


　　移動臺（MS）和SGSN之間的GPRS分層協(xié)議模型。Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信協(xié)議有5層，自下而上依次為物理層、MAC Mdium Access Control）層、LLC（Logical Link Control）層、SNDC（Subnetwork Dependant Convergence）層和網(wǎng)絡(luò)層。


　　Um接口的物理層為射頻接口部分，而物理鏈路層則負(fù)責(zé)提供空中接口的各種邏輯信道。GSM空中接口的載頻帶寬為20OkHz，一個載頻分為8個物理信道。


　　如果8個物理信道都分配為傳送GPRS數(shù)據(jù)，則原始數(shù)據(jù)速率可達(dá)20Okb／s�？紤]前向糾錯碼的開銷，則最終的數(shù)據(jù)速率可達(dá)164kb/s左右。


　　MAC為媒質(zhì)接入控制層。MAC的主要作用是定義和分配空中接口的GPRS邏輯信道，使得這些信道能被不同的移動臺共享。GPRS的邏輯信道共有3類，分別是公共控制信道、分組業(yè)務(wù)信道和GPRS廣播信道。公共控制信道用來傳送數(shù)據(jù)通信的控制信令，具體又分為尋呼和應(yīng)答等信道。分組業(yè)務(wù)信道用來傳送分組數(shù)據(jù)。廣播信道則是用來給移動臺發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信息。


　　LLC層為邏輯鏈路控制層。它是一種基于高速數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程HDLC的無線鏈路協(xié)議。LLC層負(fù)責(zé)在高層SNDC層的SNDC數(shù)據(jù)單元上形成LLC地址、幀字段，從而生成完整的LLC幀。另外，LLC可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對多點(diǎn)的尋址和數(shù)據(jù)幀的重發(fā)控制。


　　BSS中的LLR層是邏輯鏈路傳遞層。這一層負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)送MS和SGSN之間的LLC幀。LLR層對于SNDC數(shù)據(jù)單元來說是透明的，即不負(fù)責(zé)處理SNDC數(shù)據(jù)。


　　SNDC被稱為子網(wǎng)依賴結(jié)合層。它的主要作用是完成傳送數(shù)據(jù)的分組、打包，確定TCP／IP地址和加密方式。在SNDC層，移動臺和SGSN之間傳送的數(shù)據(jù)被分割為一個或多個SNDC數(shù)據(jù)包單元。SNDC數(shù)據(jù)包單元生成后被放置到LLC幀內(nèi)。


　　網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議目前主要是Phase l階段提供的TCP／IP和L25協(xié)議。TCP／IP和X.25協(xié)議對于傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如BSS和NSS等設(shè)備）是透明的。



四、GPRS的路由管理


　　GPRS的路由管理是指GPRS網(wǎng)絡(luò)如何進(jìn)行尋址和建立數(shù)據(jù)傳送路由。GPRS的路由管理表現(xiàn)在以下3個方面：移動臺發(fā)送數(shù)據(jù)的路由建立；移動臺接收數(shù)據(jù)的路由建立；以及移動臺處于漫游時(shí)數(shù)據(jù)路由的建立。


　　對于第一種情況，如圖3中的路徑1所示。當(dāng)移動臺產(chǎn)生了一個PDU（分組數(shù)據(jù)單元），這個PDU經(jīng)過SNDC層處理，稱為SNDC數(shù)據(jù)單元。然后經(jīng)過LLC層處理為LLC鄭通過空中接口送到GSM網(wǎng)絡(luò)中移動臺所處的SGSN。SGSN把數(shù)據(jù)送到GGSN。GGSN把收到的消息進(jìn)行解裝處理，轉(zhuǎn)換為可在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)中傳送的格式（如PSPDN的PDU），最終送給公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的用戶。為了提高傳輸效率，并保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩�，可以對空中接口上的�?shù)據(jù)做壓縮和加密處理。


　　在第二種情況中，一個公用數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)到移動臺。首先通過數(shù)據(jù)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議建立數(shù)據(jù)網(wǎng)和GGSN之間的路由。數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶發(fā)出的數(shù)據(jù)單元（如PSPDN中的PDU），通過建立好的路由把數(shù)據(jù)單元PDU送給GGSN。而GGSN再把PDU送給移動臺所在的SGSN上GSN把PDU封裝成SNDC數(shù)據(jù)單元，再經(jīng)過LLC層處理為LLC幀單元，最終通過空中接口送給移動臺。


　　第三種情況是一個數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)給一個正在漫游的移動用戶。其數(shù)據(jù)必須要經(jīng)過歸屬地的GGSN，然后送到移動用戶A。



五、空中按口的信道構(gòu)成 GPRS空中接口的信道構(gòu)成如下：


　　PDTCH（Pachet Data Traffic Channe1），分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。這種信道用來傳送空中接口的GPRS分組數(shù)據(jù)。


　　PPCH（Packet Paging Channe1），分組尋呼信道PPCH用來尋呼GPRS被叫用戶。


　　PRACH（Packet Randem Access Channel），分組隨機(jī)接入信道。GPRS用戶通過PRACH向基站發(fā)出信道請求。


　　PAGCH（Packet Access Grant Channel），分組接人應(yīng)答信道。PAGCH是一種應(yīng)答信道，對PRACH作出應(yīng)答。


　　PACCH（Packet Asscrchted Control Channel），分組隨路控制信道。這種信道用來傳送實(shí)現(xiàn)GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信令。


　　
摘自《通訊世界》