GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱(chēng)。GPRS是GSM Phase2.1規(guī)范實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容之一，能提供比現(xiàn)有GSM網(wǎng)9.6kbit/s更高的數(shù)據(jù)率。GPRS采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無(wú)線(xiàn)調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、跳頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)。因此，在GSM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建GPRS系統(tǒng)時(shí)，GSM系統(tǒng)中的絕大部分部件都不需要作硬件改動(dòng)，只需作軟件升級(jí)。
構(gòu)成GPRS系統(tǒng)的方法是：
(1) 在GSM系統(tǒng)中引入3個(gè)主要組件
GPRS服務(wù)支持結(jié)點(diǎn)(SGSN, Serving GPRS Supporting Node)
GPRS網(wǎng)關(guān)支持結(jié)點(diǎn)(GGSN, Gateway GPRS Support Node)
分組控制單元(PCU)
(2) 對(duì)GSM的相關(guān)部件進(jìn)行軟件升級(jí)
GPRS系統(tǒng)原理如圖1.1所示圖。
圖1.1 GPRS系統(tǒng)原理圖
ETSI指定了GSM900、1800和1900三個(gè)工作頻段用于GSM，其中GSM900頻段還有G1(E-GSM)頻段和P頻段。相應(yīng)地，GPRS也工作于這三個(gè)頻段，包括GSM900的G1頻段和P頻段，當(dāng)然，GPRS可以限制每個(gè)小區(qū)只工作于P頻段。如表1.1所示了GSM和GPRS的工作頻段。
表1.1 GSM和GPRS的工作頻段
900MHz頻段 G1頻段上行頻率(原E－GSM) 880 --- 890MHz
P頻段上行頻率 890 --- 915MHz
G1頻段下行頻率(原E－GSM) 925 --- 935MHz
P頻段下行頻率 935 --- 960MHz
雙工間隔 45MHz
載頻間隔 200kHz
1800MHz頻段 上行頻率 1710 ---1785MHz
下行頻率 1805 ---1880MHz
雙工間隔 95MHz
載頻間隔 200kHz
1900MHz頻段 上行頻率 1850 ---1910MHz
下行頻率 1930 ---1990MHz
雙工間隔 80MHz
載頻間隔 200kHz
現(xiàn)有的GSM移動(dòng)臺(tái)(MS)，不能直接在GPRS中使用，需要按GPRS標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造(包括硬件和軟件)才可以用于GPRS系統(tǒng)。GPRS定義了3類(lèi)MS：
A類(lèi)可同時(shí)工作于GPRS和GSM；
B類(lèi)可在GPRS和GSM之間自動(dòng)切換工作；
C類(lèi)可在GPRS和GSM之間人工切換工作。
GPRS被認(rèn)為是2G向3G演進(jìn)的重要一步，不僅被GSM支持，同時(shí)也被北美的IS-136支持。
1.2 GPRS的主要特點(diǎn)
GPRS采用分組交換技術(shù)，高效傳輸高速或低速數(shù)據(jù)和信令，優(yōu)化了對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源和無(wú)線(xiàn)資源的利用。
定義了新的GPRS無(wú)線(xiàn)信道，且分配方式十分靈活：每個(gè)TDMA幀可分配1到8個(gè)無(wú)線(xiàn)接口時(shí)隙。時(shí)隙能為活動(dòng)用戶(hù)所共享，且向上鏈路和向下鏈路的分配是獨(dú)立的。
支持中、高速率數(shù)據(jù)傳輸，可提供9.05 ---171.2kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率(每用戶(hù))。GPRS采用了與GSM不同的信道編碼方案，定義了CS-1、CS-2、CS-3和CS-4四種編碼方案。
GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無(wú)縫連接。
GPRS支持基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信協(xié)議的應(yīng)用，可以和IP網(wǎng)、X.25網(wǎng)互聯(lián)互通。支持特定的點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)一些特殊應(yīng)用如遠(yuǎn)程信息處理。GPRS也允許短消息業(yè)務(wù)(SMS)經(jīng)GPRS無(wú)線(xiàn)信道傳輸。
GPRS的設(shè)計(jì)使得它既能支持間歇的爆發(fā)式數(shù)據(jù)傳輸，又能支持偶爾的大量數(shù)據(jù)的傳輸。它支持四種不同的QoS級(jí)別。GPRS能在0.5 ---1秒之內(nèi)恢復(fù)數(shù)據(jù)的重新傳輸。GPRS的計(jì)費(fèi)一般以數(shù)據(jù)傳輸量為依據(jù)。
在GSM PLMN中，GPRS引入兩個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：一個(gè)是GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)，它和MSC在同一等級(jí)水平，并跟蹤單個(gè)MS的存儲(chǔ)單元，實(shí)現(xiàn)安全功能和接入控制。節(jié)點(diǎn)SGSN通過(guò)幀中繼連接到基站系統(tǒng)。另一個(gè)是GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)GGSN，GGSN支持與外部分組交換網(wǎng)的互通，并經(jīng)由基于IP的GPRS骨干網(wǎng)和SGSN連通。
GPRS的安全功能同現(xiàn)有的GSM安全功能一樣。身份認(rèn)證和加密功能由SGSN來(lái)執(zhí)行。其中的密碼設(shè)置程序的算法、密鑰和標(biāo)準(zhǔn)與目前GSM中的一樣，不過(guò)GPRS使用的密碼算法是專(zhuān)為分組數(shù)據(jù)傳輸所優(yōu)化過(guò)的。GPRS移動(dòng)設(shè)備(ME)可通過(guò)SIM訪(fǎng)問(wèn)GPRS業(yè)務(wù)，不管這個(gè)SIM是否具備GPRS功能。
蜂窩選擇可由一個(gè)MS自動(dòng)進(jìn)行，或者基站系統(tǒng)指示MS選擇某一特定的蜂窩。MS在重選擇另一個(gè)蜂窩或蜂窩組(即一個(gè)路由區(qū))時(shí)會(huì)通知網(wǎng)絡(luò)。
為了訪(fǎng)問(wèn)GPRS業(yè)務(wù)，MS會(huì)首先執(zhí)行GPRS接入過(guò)程，以將它的存在告知網(wǎng)絡(luò)。在MS和SGSN之間建立一個(gè)邏輯鏈路，使得MS可進(jìn)行如下操作：接收基于GPRS的的SMS服務(wù)、經(jīng)由SGSN的尋呼、GPRS數(shù)據(jù)到來(lái)通知。
為了收發(fā)GPRS數(shù)據(jù)，MS會(huì)激活它所想用的分組數(shù)據(jù)地址。這個(gè)操作使MS可被相應(yīng)的GGGSN所識(shí)別，從而能開(kāi)始與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的互通。
用戶(hù)數(shù)據(jù)在MS和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間透明地傳輸，它使用的方法是封裝和隧道技術(shù)：數(shù)據(jù)包用特定的GPRS協(xié)議信息打包并在MS和GGSN之間傳輸。這種透明的傳輸方法縮減了GPRS PLMN對(duì)外部數(shù)據(jù)協(xié)議解釋的需求，而且易于在將來(lái)引入新的互通協(xié)議。用戶(hù)數(shù)據(jù)能夠壓縮，并有重傳協(xié)議保護(hù)，因此數(shù)據(jù)傳輸高效且可靠。
GPRS可以實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)流量、業(yè)務(wù)類(lèi)型及服務(wù)質(zhì)量等級(jí)(QoS)的計(jì)費(fèi)功能，計(jì)費(fèi)方式更加合理，用戶(hù)使用更加方便。
GPRS的核心網(wǎng)絡(luò)層采用IP技術(shù)，底層款可使用多種傳輸技術(shù)，很方便地實(shí)現(xiàn)與高速發(fā)展的IP網(wǎng)無(wú)縫連接。
1.3 GPRS的業(yè)務(wù)
GPRS是一組新的GSM承載業(yè)務(wù)，是以分組模式在PLMN和與外部網(wǎng)絡(luò)互通的內(nèi)部網(wǎng)上傳輸。在有GPRS承載業(yè)務(wù)支持的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上，GPRS網(wǎng)絡(luò)管理可以提供(或支持)一系列的交互式電信業(yè)務(wù)。
1. 承載業(yè)務(wù)
支持在用戶(hù)與網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅堋Ｌ峁c(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)兩種承載業(yè)務(wù)。
a. 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)(PTP)
點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)在兩個(gè)用戶(hù)之間提供一個(gè)或多個(gè)分組的傳輸。由業(yè)務(wù)請(qǐng)求者啟動(dòng)，被接收者接收。包括兩種點(diǎn)到點(diǎn)業(yè)務(wù)：
b. 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)(PTM)
點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)是將單一信息傳送到多個(gè)用戶(hù)。GPRS PTM業(yè)務(wù)能夠提供一個(gè)用戶(hù)將數(shù)據(jù)發(fā)送給具有單一業(yè)務(wù)需求的多個(gè)用戶(hù)的能力。包括有三種PTM業(yè)務(wù)：
點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)廣播(PTM-M)業(yè)務(wù)---是將信息發(fā)送給當(dāng)前位于某一地區(qū)的所有用戶(hù)的業(yè)務(wù)。
點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)群呼(PTM-G)業(yè)務(wù)---是將信息發(fā)送給當(dāng)前位于某一區(qū)域的特定用戶(hù)子群的業(yè)務(wù)。
IP多點(diǎn)傳播(IP-M)業(yè)務(wù)---是定義為IP協(xié)議序列一部分的業(yè)務(wù)。
2. 用戶(hù)終端業(yè)務(wù)
GPRS支持電信業(yè)務(wù)，提供完全的通信業(yè)務(wù)能力，包括終端設(shè)備能力。用戶(hù)終端業(yè)務(wù)可以分為基于PTP的用戶(hù)終端業(yè)務(wù)和基于PTM的用戶(hù)終端業(yè)務(wù)。如表1-1所示。
表1-1 GPRS用戶(hù)終端業(yè)務(wù)分類(lèi)
基于PTP的用戶(hù)終端業(yè)務(wù) 會(huì)話(huà)
報(bào)文傳送
檢索
遙信
基于PTM的用戶(hù)終端業(yè)務(wù) 分配
調(diào)度
會(huì)議
預(yù)定發(fā)送
地區(qū)選路
3. 附加業(yè)務(wù)
GSM第2階段附加業(yè)務(wù)支持所有的GPRS基本業(yè)務(wù)PTP-CONS、PTP-CLNS、IP-M和PTM-G的CFU(無(wú)條件呼叫轉(zhuǎn)送)。GSM第2階段附加業(yè)務(wù)不適用于PTM-M。如表1-2所示。
表1-2 GPRS附加業(yè)務(wù)的應(yīng)用
簡(jiǎn)稱(chēng) 名稱(chēng)
CLIP 主叫線(xiàn)路識(shí)別表示
CLIR 主叫線(xiàn)路識(shí)別限制
CoLP 連接線(xiàn)路識(shí)別表示
CoLR 連接線(xiàn)路識(shí)別限制
CFU 無(wú)條件呼叫轉(zhuǎn)移
CFB 移動(dòng)用戶(hù)遇忙呼叫轉(zhuǎn)移
CFNRy 無(wú)應(yīng)答呼叫轉(zhuǎn)移
CFNRc 無(wú)法到達(dá)的移動(dòng)用戶(hù)呼叫轉(zhuǎn)移
CW 呼叫等待
HOLD 呼叫保持
MPTY 多用戶(hù)業(yè)務(wù)
CUG 封閉式的用戶(hù)群
AoCI 資費(fèi)信息通知
BAOC 禁止所有呼叫
BOIC 禁止國(guó)際呼出
BAIC 禁止所有呼入
1.4 GPRS業(yè)務(wù)的具體應(yīng)用
GPRS業(yè)務(wù)主要有以下應(yīng)用。
(1) 信息業(yè)務(wù)
傳送給移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)的信息內(nèi)容廣泛，如股票價(jià)格、體育新聞、天氣預(yù)報(bào)、航班信息、新聞標(biāo)題、娛樂(lè)、交通信息等等。
(2) 交談
人們更加喜歡直接進(jìn)行交談，而不是通過(guò)枯燥的數(shù)據(jù)進(jìn)行交流。目前因特網(wǎng)聊天組是因特網(wǎng)上非常流行的應(yīng)用。有共同興趣和愛(ài)好的人們已經(jīng)開(kāi)始使用非話(huà)音移動(dòng)業(yè)務(wù)進(jìn)行交談和討論。由于GPRS與因特網(wǎng)的協(xié)同作用，GPRS將允許移動(dòng)用戶(hù)完全參與到現(xiàn)有的因特網(wǎng)聊天組中，而不需要建立屬于移動(dòng)用戶(hù)自己的討論組。因此，GPRS在這方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。
(3) 網(wǎng)頁(yè)瀏覽
移動(dòng)用戶(hù)使用電路交換數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)瀏覽無(wú)法獲得持久的應(yīng)用。由于電路交換傳輸速率比較低，因此數(shù)據(jù)從因特網(wǎng)服務(wù)器到瀏覽器需要很長(zhǎng)的一段時(shí)間。因此GPRS更適合于因特網(wǎng)瀏覽。
(4) 文件共享及協(xié)同性工作
移動(dòng)數(shù)據(jù)使文件共享和遠(yuǎn)程協(xié)同性工作變得更加便利。這就可以使在不同地方工作的人們可以同時(shí)使用相同的文件工作。
(5) 分派工作
非話(huà)音移動(dòng)業(yè)務(wù)能夠用來(lái)給外出的員工分派新的任務(wù)并與他們保持聯(lián)系。同時(shí)業(yè)務(wù)工程師或銷(xiāo)售人員還可以利用它使總部及時(shí)了解用戶(hù)需求的完成情況。
(6) 企業(yè)E-mail
在一些企業(yè)中，往往由于工作的緣故需要大量員工離開(kāi)自己的辦公桌，因此通過(guò)擴(kuò)展員工辦公室里的PC上的企業(yè)E-mail系統(tǒng)使員工與辦公室保持聯(lián)系就非常重要。GPRS能力的擴(kuò)展，可使移動(dòng)終端接轉(zhuǎn)PC機(jī)上的E-mail，擴(kuò)大企業(yè)E-mail應(yīng)用范圍。
(7) 因特網(wǎng)E-mail
因特網(wǎng)E-mail可以轉(zhuǎn)變成為一種信息不能存儲(chǔ)的網(wǎng)關(guān)業(yè)務(wù)，或能夠存儲(chǔ)信息的信箱業(yè)務(wù)。在網(wǎng)關(guān)管業(yè)務(wù)的情況下，無(wú)線(xiàn)mail平臺(tái)將信息從SMTP轉(zhuǎn)化成SMS，然后發(fā)送到SMS中心。
(8) 交通工具定位
該應(yīng)用綜合了無(wú)線(xiàn)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)告訴人們所處的位置，并且利用短消息業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)告其他人其所處的位置。任何一個(gè)具有GPS接收器的人都可以接收他們的衛(wèi)星定位信息以確定他們的位置。且對(duì)被盜車(chē)輛進(jìn)行跟蹤等功能。
(9) 靜態(tài)圖像
例如照片、圖片、明信片、賀卡和演講稿等靜態(tài)圖像能在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送和接收。使用GPRS可以將圖像從與一個(gè)GPRS無(wú)線(xiàn)設(shè)備相連接的數(shù)字相機(jī)直接傳送到因特網(wǎng)站點(diǎn)或其他接收設(shè)備，并且可以實(shí)時(shí)打印。
(10) 遠(yuǎn)程局域網(wǎng)接入
當(dāng)員工離開(kāi)辦公桌外出工作時(shí)，他們需要與自己辦公室的局域網(wǎng)保持連接。遠(yuǎn)程局域網(wǎng)包括所有應(yīng)用的接入。
(11) 文件傳送
文件傳送業(yè)務(wù)包括從移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)下載量比較大的數(shù)據(jù)的所有形式。
1.5 GPRS的優(yōu)勢(shì)及存在問(wèn)題
1. GPRS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
資源利用率高
GPRS引入了分組交換的傳輸模式，使得原來(lái)采用電路交換模式的GSM傳輸數(shù)據(jù)方式發(fā)生了根本性的變化，這在無(wú)線(xiàn)資源稀缺的情況下顯得尤為重要。按電路交換模式來(lái)說(shuō)，在整個(gè)連接期內(nèi)，用戶(hù)無(wú)論是否傳送數(shù)據(jù)都將獨(dú)自占有無(wú)線(xiàn)信道。而對(duì)于分組交換模式，用戶(hù)只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，這意味著多個(gè)用戶(hù)可高效率地共享同一無(wú)線(xiàn)信道，從而提高了資源的利用率。GPRS用戶(hù)的計(jì)費(fèi)以通信的數(shù)據(jù)量為主要依據(jù)，體現(xiàn)了"得到多少、支付多少"的原則。實(shí)際上，GPRS用戶(hù)的連接時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)，卻只需支付相對(duì)低廉的連接費(fèi)用。
傳輸速率高
GPRS可提供高達(dá)115kbit/s的傳輸速率（值為171.2kbit/s，不包括FEC）。這意味著通過(guò)便攜式電腦，GPRS用戶(hù)能和ISDN用戶(hù)一樣快速地上網(wǎng)瀏覽，同時(shí)也使一些對(duì)傳輸速率敏感的移動(dòng)多媒體應(yīng)用成為可能。
接入時(shí)間短
分組交換接入時(shí)間縮短為少于1秒，能提供快速即時(shí)的連接，可大幅度提高一些事務(wù)（如信用卡核對(duì)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等）的效率，并可使已有的Internet應(yīng)用（如E-mail、網(wǎng)頁(yè)瀏覽等）操作更加便捷、流暢。
支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議
GPRS支持因特網(wǎng)上應(yīng)用廣泛的IP協(xié)議和X.25協(xié)議。而且由于GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，使得GPRS能提供Internet和其它分組網(wǎng)絡(luò)的全球性無(wú)線(xiàn)接入。
2. 存在的問(wèn)題
GPRS會(huì)發(fā)生包丟失現(xiàn)象
由于分組交換連接比電路交換連接要差一些，因此，使用GPRS會(huì)發(fā)生一些包丟失現(xiàn)象。而且，由于話(huà)音和GPRS業(yè)務(wù)無(wú)法同時(shí)使用相同的網(wǎng)絡(luò)資源，因此，用于專(zhuān)門(mén)提供GPRS使用的時(shí)隙數(shù)量越多，能夠提供給話(huà)音通信的網(wǎng)絡(luò)資源就越少。對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)其容量有限GPRS確實(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的小區(qū)容量產(chǎn)生影響，對(duì)于不同的用途而言只有有限的無(wú)線(xiàn)資源可供使用。例如，話(huà)音和GPRS呼叫都使用相同的網(wǎng)絡(luò)資源，這勢(shì)必會(huì)相互產(chǎn)生一些干擾。其對(duì)業(yè)務(wù)影響的程度主要取決于時(shí)隙的數(shù)量。當(dāng)然，GPRS可以對(duì)信道采取動(dòng)態(tài)管理，并且能夠通過(guò)在GPRS信道上發(fā)送短信息來(lái)減少高峰時(shí)的信令信道數(shù)。
實(shí)際速率比理論值低
GPRS數(shù)據(jù)傳輸速率要達(dá)到理論上的值172.2kbps，就必須只有一個(gè)用戶(hù)占用所有的8個(gè)時(shí)隙，并且沒(méi)有任何防錯(cuò)保護(hù)。運(yùn)營(yíng)商將所有的8個(gè)時(shí)隙都給一個(gè)用戶(hù)使用顯然是不太可能的。另外，初的GPRS終端預(yù)計(jì)可能僅支持1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)時(shí)隙，一個(gè)GPRS用戶(hù)的帶寬因此將會(huì)受到嚴(yán)重的限制，所以，理論上的GPRS速率將會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)和終端現(xiàn)實(shí)條件的制約。
終端不支持無(wú)線(xiàn)終止功能
目前還沒(méi)有任何一家主要手機(jī)制造廠(chǎng)家宣稱(chēng)其GPRS終端支持無(wú)線(xiàn)終止接收來(lái)電的功能，這將是對(duì)GPRS市場(chǎng)是否可以成功地從其他非語(yǔ)音服務(wù)市場(chǎng)搶奪用戶(hù)的核心問(wèn)題。
啟用GPRS服務(wù)時(shí)，用戶(hù)將根據(jù)服務(wù)內(nèi)容的流量支付費(fèi)用，GPRS終端會(huì)裝載WAP瀏覽器。但是，未經(jīng)授權(quán)的內(nèi)容也會(huì)發(fā)送給終端用戶(hù)，更糟糕的是用戶(hù)要為這些垃圾內(nèi)容付費(fèi)。
調(diào)制方式不是
GPRS采用基于GMSK（Gaussian Minimum-Shift Keying）的調(diào)制技術(shù)，相比之下， EDGE基于一種新的調(diào)制方法8PSK（eight-phase-shift keying），它允許無(wú)線(xiàn)接口支持更高的速率。8PSK也用于UMTS。網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)商如果想過(guò)渡到第三代，必須在某一階段改用新的調(diào)制方式。
存在轉(zhuǎn)接時(shí)延
GPRS分組通過(guò)不同的方向發(fā)送數(shù)據(jù)，終達(dá)到相同的目的地，那么數(shù)據(jù)在通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸?shù)倪^(guò)程中就可能發(fā)生一個(gè)或幾個(gè)分組丟失或出錯(cuò)的情況。
1.6 GPRS標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)的發(fā)展
1. ETSI的標(biāo)準(zhǔn)制訂工作
歐洲早是在1993年就提出了在GSM網(wǎng)上開(kāi)通GPRS業(yè)務(wù)，1997年GPRS的標(biāo)準(zhǔn)化工作取得重大進(jìn)展，10月份ETSI發(fā)布了GSM02.60 GPRS Phase1業(yè)務(wù)描述。1999年底完成GPRS Phase2的工作。GPRS的標(biāo)準(zhǔn)分3個(gè)階段，這3個(gè)階段分別制訂了18個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)并對(duì)幾十個(gè)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，以實(shí)現(xiàn)GPRS。表1-3列出了這3個(gè)階段。
表1-3 GPRS的標(biāo)準(zhǔn)的3個(gè)階段
階段1 階段2 階段3
02.60業(yè)務(wù)描述 03.60 系統(tǒng)描述和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
04.60 RLC/MAC協(xié)議
03.64 無(wú)線(xiàn)接口描述 04.61 PTM-M業(yè)務(wù)
03.61 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)-廣播業(yè)務(wù) 04.62 PTM-G業(yè)務(wù)
03.62 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)-群呼 04.64 LLC04.65SNDCP
07.60 用戶(hù)互通
08.14 Gb層1
08.16 Gb層網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)
08.18 BSSGP、Gb接口
09.16 Gb層2
09.18 Gb層3
09.60 Gn&Gp接口
09.61 外部網(wǎng)路互通
按照ETSI的設(shè)想，GPRS應(yīng)首先實(shí)現(xiàn)：
PTP業(yè)務(wù)
PTP TCP/IP的用戶(hù)互通
從MS至GGSN的X.28協(xié)議，GGSN至外部PDN的X.25協(xié)議
Gn、Gb、Gr、Gp、Gs、Gi接口
對(duì)PTP和漫游的安全保障
計(jì)費(fèi)
運(yùn)營(yíng)者決定的呼叫閉鎖和呼叫終止，運(yùn)營(yíng)者呼叫過(guò)濾
為PTM無(wú)線(xiàn)接口作準(zhǔn)備工作
匿名接入
通過(guò)GPRS支持SMS-MO和-MT
2. 我國(guó)GPRS標(biāo)準(zhǔn)化工作的進(jìn)展概況
我國(guó)從1996年開(kāi)始跟蹤研究GPRS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。著重組織開(kāi)展了一系列GPRS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究工作。于2000年4月，已經(jīng)完成了"900/1800MHz TDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)GPRS隧道協(xié)議(GTP)規(guī)范"，由信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸所提出了"GPRS業(yè)務(wù)研究"的前期的預(yù)研成果。從1998年開(kāi)始，我國(guó)運(yùn)營(yíng)者開(kāi)始醞釀在國(guó)內(nèi)興建GPRS的試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)工作，標(biāo)準(zhǔn)化的工作就顯得極為迫切了。在2000年內(nèi)和2001年上半年，已頒布以下900/1800MHz TDMA蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)相關(guān)的系列標(biāo)準(zhǔn)。
接口規(guī)范
基站子系統(tǒng)與SGSN接口規(guī)范
無(wú)線(xiàn)接口規(guī)范
設(shè)備規(guī)范
交換子系統(tǒng)設(shè)備規(guī)范
基站子系統(tǒng)設(shè)備規(guī)范
移動(dòng)臺(tái)的技術(shù)要求
測(cè)試規(guī)范
隧道協(xié)議(GTP)規(guī)范
基站子系統(tǒng)與SGSN間接口測(cè)試規(guī)范
交換子系統(tǒng)設(shè)備測(cè)試規(guī)范
基站子系統(tǒng)設(shè)備測(cè)試規(guī)范
移動(dòng)臺(tái)的測(cè)試規(guī)范
由于GPRS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究工作在ETSI SMG以及3GPP等組織中仍然處于不斷的更改和制訂過(guò)程中，在我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)研究和設(shè)備開(kāi)發(fā)工作中都存在著不斷調(diào)整和解決不同版本之間兼容性的問(wèn)題。
3. GPRS的發(fā)展動(dòng)向
GPRS是GSM向3G邁進(jìn)的一個(gè)重要步驟，根據(jù)ETSI對(duì)GPRS發(fā)展的建議，GPRS從試驗(yàn)到投入商用后，分為兩個(gè)發(fā)展階段，階段可以向用戶(hù)提供電子郵件、因特網(wǎng)瀏覽等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；第二階段是EDGE的GPRS，簡(jiǎn)稱(chēng)E-GPRS。
從移動(dòng)通信市場(chǎng)的走勢(shì)來(lái)看，國(guó)外移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商已開(kāi)始涉及多媒體服務(wù)的領(lǐng)域，使用戶(hù)可以用手機(jī)在股票市場(chǎng)上進(jìn)行交易，辦理銀行轉(zhuǎn)賬業(yè)務(wù)等。目前全世界已有近百個(gè)運(yùn)營(yíng)商開(kāi)通了GPRS商用系統(tǒng)、試商用系統(tǒng)或?qū)嶒?yàn)系統(tǒng)。較為的有英國(guó)的BTCellNET、德國(guó)的T-Mobile等地的運(yùn)營(yíng)商。
2000年12月21日，中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司在京宣布：正式啟動(dòng)稱(chēng)為"移動(dòng)夢(mèng)網(wǎng)" 的GPRS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。2001年6月，中國(guó)移動(dòng)GPRS一期工程已完成，2001年10月正式投入商用。
2.1 GPRS網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)
GPRS網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)中增加 GGSN和SGSN 來(lái)實(shí)現(xiàn)的，使得用戶(hù)能夠在端到端分組方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。
圖2-1 GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖中，筆記本電腦通過(guò)串行或無(wú)線(xiàn)方式連接到GPRS蜂窩電話(huà)上；GPRS蜂窩電話(huà)與GSM基站通信，但與電路交換式數(shù)據(jù)呼叫不同，GPRS分組是從基站發(fā)送到GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)，而不是通過(guò)移動(dòng)交換中心(MSC)連接到語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)上。SGSN與GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)進(jìn)行通信；GGSN對(duì)分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，再發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)，如因特網(wǎng)或X.25網(wǎng)絡(luò)。
來(lái)自因特網(wǎng)標(biāo)識(shí)有移動(dòng)臺(tái)地址的IP包，由GGSN接收，再轉(zhuǎn)發(fā)到SGSN，繼而傳送到移動(dòng)臺(tái)上。
SGSN是GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，它與MSC處于網(wǎng)絡(luò)體系的同一層。SGSN通過(guò)幀中繼與BTS相連，是GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與移動(dòng)臺(tái)之間的接口。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通過(guò)基于IP協(xié)議的GPRS骨干網(wǎng)連接到SGSN， 是連接GSM網(wǎng)絡(luò)和外部分組交換網(wǎng)(如因特網(wǎng)和局域網(wǎng))的網(wǎng)關(guān)。GGSN主要是起網(wǎng)關(guān)作用，也有將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)。
SGSN和GGSN利用GPRS隧道協(xié)議(GTP)對(duì)IP或X.25分組進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)二者之間的數(shù)據(jù)傳輸。
圖2－2給出了GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的接入與參考點(diǎn)的簡(jiǎn)圖。
圖2-2 GPRS總體結(jié)構(gòu)及接入接口和參考點(diǎn)
GGSN到外部分組網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)Gi參考點(diǎn)連通的，而其他GPRS網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)Gp接口連通的。另外，從MS端到GPRS網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)接入點(diǎn)，Um接口用于無(wú)線(xiàn)通信接入而R參考點(diǎn)用于信息的產(chǎn)生或接收。移動(dòng)終端MT(例如手機(jī))通過(guò)Um接口接入GPRS PLMN，R則是MT和TE(如筆記本電腦)之間的參考點(diǎn)。這里的MS由TE和MT兩部分組成，它們通過(guò)R參考點(diǎn)組成一個(gè)整體，另外，MS也可單獨(dú)由一個(gè)移動(dòng)終端(MT)組成。
對(duì)于一個(gè)支持GPRS 的公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(PLMN)，當(dāng)它運(yùn)行GPRS業(yè)務(wù)時(shí)可能涉及到任何其他網(wǎng)絡(luò)，這時(shí)就產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)互通的需求。GPRS網(wǎng)絡(luò)通過(guò)Gi參考點(diǎn)和Gp接口實(shí)現(xiàn)同其他網(wǎng)絡(luò)的互通。
對(duì)于具有GPRS業(yè)務(wù)功能的移動(dòng)終端，它本身具有GSM和GPRS業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商提供的地址，這樣，分組公共數(shù)據(jù)網(wǎng)的終端利用數(shù)據(jù)網(wǎng)識(shí)別碼即可向GPRS終端直接發(fā)送數(shù)據(jù)。另外GPRS支持與基于IP的網(wǎng)絡(luò)互通，當(dāng)在TCP連接中使用數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，GPRS提供TCP/IP報(bào)頭的壓縮功能。
由于GPRS是GSM系統(tǒng)中提供分組業(yè)務(wù)的一種方式，所以它能廣泛應(yīng)用于IP域。其移動(dòng)終端通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)提供的尋址方案和運(yùn)營(yíng)商的具體網(wǎng)間互通協(xié)議實(shí)現(xiàn)全球網(wǎng)間通信。
2.2 GPRS邏輯體系結(jié)構(gòu)
從邏輯上來(lái)說(shuō)，GPRS通過(guò)在GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中增添SGSN和GGSN兩個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于增加了這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，需要命名新的接口。圖2-3說(shuō)明了GPRS邏輯體系結(jié)構(gòu)。表2-1給出了GPRS體系結(jié)構(gòu)中的接口及參考點(diǎn)。
圖2-3 GPRS邏輯體系結(jié)構(gòu)一覽
表29-5-5 GPRS體系結(jié)構(gòu)中的接口及參考點(diǎn)
接口或參考點(diǎn) 說(shuō)明
R 非ISDN終端與移動(dòng)終端之間的參考點(diǎn)
Gb SGSN與BSS之間的接口
Gc GGSN與HLR之間的接口
Gd SMS-GMSC之間的接口，SMS-IWMSC與SGSN之間的接口
Gi GPRS與外部分組數(shù)據(jù)之間的參考點(diǎn)
Gn 同一GSM網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)GSN之間的接口
Gp 不同GSM網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)GSN之間的接口
Gr SGSN與HLR之間的接口
Gs SGSN與MSC/VLR之間的接口
Gf SGSN與EIR之間的接口
Um MS與GPRS固定網(wǎng)部分之間的無(wú)線(xiàn)接口
除了這些接口和參考點(diǎn)之外，GPRS還新增加了分組控制單元(PCU, Packet Control Unit)和Gb接口單元(GBIU, Gb Interface Unit)。
其中PCU使BSS提供數(shù)據(jù)功能、控制無(wú)線(xiàn)接口、使多個(gè)用戶(hù)使用相同的無(wú)線(xiàn)資源。GBIU提供從BSS到SGSN的標(biāo)準(zhǔn)接口。可以和PCU合并在同一個(gè)物理實(shí)體中。
由于GPRS在GSM網(wǎng)絡(luò)中引入了兩個(gè)GPRS支持節(jié)點(diǎn)和新的接口及單元， 會(huì)對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)生以下的影響。
HLR現(xiàn)有軟件需更新，以支持Gc、Gr接口；
MSC現(xiàn)有軟件需更新，以支持Gs接口；
在BSC中引入PCU，并且軟件需要升級(jí)；
BTS配合BCF進(jìn)行相應(yīng)的軟件升級(jí)。
2.3 GPRS網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)體
GPRS網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)體包括GPRS支持節(jié)點(diǎn)、GPRS骨干網(wǎng)、本地位置寄存器HLR、短消息業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)移動(dòng)交換中心(SMS-GMSC)和短消息業(yè)務(wù)互通移動(dòng)交換中心(SMS-IWMSC)、移動(dòng)臺(tái)、移動(dòng)交換中心(MSC)/拜訪(fǎng)位置寄存器(VLR)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(PDN)等。
1. GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GSN)
GPRS的支持節(jié)點(diǎn)GSN是GPRS網(wǎng)絡(luò)中重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，包含了支持GPRS所需的功能。GSN具有移動(dòng)路由管理功能，可以連接各種類(lèi)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(dòng)臺(tái)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是一種類(lèi)似于路由器的獨(dú)立設(shè)備，也與GSM中的MSC集成在一起。在一個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)中允許存在多個(gè)GSN。GSN有兩種類(lèi)型：SGSN和GGSN。
SGSN是為移動(dòng)終端(MS)提供業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)(即Gb接口由SGSN支持)。在激活GPRS業(yè)務(wù)時(shí)，SGSN建立起一個(gè)移動(dòng)性管理環(huán)境，包含關(guān)于這個(gè)移動(dòng)終端(MS)的移動(dòng)性和安全性方面的信息。SGSN的主要作用就是記錄移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前位置信息，并且在移動(dòng)臺(tái)和SGSN之間完成移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
GGSN通過(guò)配置一個(gè)PDP地址被分組數(shù)據(jù)網(wǎng)接入。它存儲(chǔ)屬于這個(gè)節(jié)點(diǎn)的GPRS業(yè)務(wù)用戶(hù)的路由信息，并根據(jù)該信息將PDU利用隧道技術(shù)發(fā)送到MS的當(dāng)前的業(yè)務(wù)接入點(diǎn)，即SGSN。GGSN可以經(jīng)Gc接口從HLR查詢(xún)?cè)撘苿?dòng)用戶(hù)當(dāng)前的地址信息。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和LAN等。另外，GGSN也又被稱(chēng)作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)。
SGSN與GGSN的功能既可以由一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)全部實(shí)現(xiàn)，也可以在不同的物理節(jié)點(diǎn)上分別實(shí)現(xiàn)。它們都應(yīng)有IP路由功能，并能與IP路由器相連。當(dāng)SGSN與GGSN位于不同的PLMN時(shí)，通過(guò)Gp接口互聯(lián)。SGSN可以通過(guò)任意Gs接口向MSC/VLR發(fā)送定位信息，并可以經(jīng)Gs接口接收來(lái)自MSC/VLR的尋呼請(qǐng)求。
2. GPRS骨干網(wǎng)
GPRS中有內(nèi)部PLMN骨干網(wǎng)和外部PLMN骨干網(wǎng)兩種。
內(nèi)部門(mén)PLMN骨干網(wǎng)是指位于同一個(gè)PLMN上的并與多個(gè)GSN互聯(lián)的IP網(wǎng)。外部PLMN骨干網(wǎng)是指位于不同的PLMN上的并與GSN和內(nèi)部PLMN骨干網(wǎng)互聯(lián)的IP網(wǎng)，如圖2-4所示。
圖2-4 內(nèi)部PLMN骨干網(wǎng)和外部PLMN骨干網(wǎng)
每一個(gè)內(nèi)部PLMN骨干網(wǎng)都是一個(gè)IP專(zhuān)網(wǎng)，且僅用于傳送GPRS數(shù)據(jù)和GPRS信令。IP專(zhuān)網(wǎng)是采用一定訪(fǎng)問(wèn)控制機(jī)制以達(dá)到所需安全級(jí)別的IP網(wǎng)。兩個(gè)內(nèi)部PIMN骨干網(wǎng)是使用邊界網(wǎng)關(guān)(BG，Border Gateways)和一個(gè)外部PLMN骨干網(wǎng)并經(jīng)Gp接口相連的，外部PLMN骨干網(wǎng)的選擇取決于包含有BG安全功能的漫游協(xié)定，BG不在GPRS的規(guī)范之列。外部PLMN可以是一個(gè)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)。
在同一個(gè)PLMN骨干網(wǎng)內(nèi)，骨干網(wǎng)是圖2-5中虛線(xiàn)方框內(nèi)的部分。在GPRS骨干網(wǎng)內(nèi)部，各GSN實(shí)體之間通過(guò)Gn接口相連，它們之間的信令和數(shù)據(jù)傳輸都是在同一傳輸平臺(tái)中進(jìn)行的，所利用的傳輸平臺(tái)可以在A(yíng)TM、以太網(wǎng)、DDN、ISDN、幀中繼等現(xiàn)有傳輸網(wǎng)中選擇。
圖2-5 GPRS網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)的組成
3. 本地位置寄存器(HLR)
在HLR中有GPRS用戶(hù)數(shù)據(jù)和路由信息。從SGSN經(jīng)Gn接口或GGSN經(jīng)Gc接口均都可訪(fǎng)問(wèn)HLR，對(duì)于漫游的MS來(lái)說(shuō)，HLR可能位于另一個(gè)不同的PLMN中，而不是當(dāng)前的PLMN中。
4. 消息業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)移動(dòng)交換中心（SMS-GMSC）和短消息業(yè)務(wù)互通移動(dòng)交換中心（SMS－IWMSC）
SMS-GMSC和SMS-IWMSC經(jīng)Gd接口連接到SGSN上，這樣就能讓GPRS MS通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)信道收發(fā)短消息(SM)。
5. GPRS移動(dòng)臺(tái)
GPRS MS能以三個(gè)運(yùn)行模式中的一個(gè)進(jìn)行操作，其操作模式的選定由MS所申請(qǐng)的服務(wù)所決定：即僅有GPRS服務(wù)，同時(shí)具有GPRS和其他GSM服務(wù)，或依據(jù)MS的實(shí)際性能同時(shí)運(yùn)行GPRS和其他GSM服務(wù)。
A類(lèi)(Class-A)操作模式：MS申請(qǐng)有GPRS和其他GSM服務(wù)，而且MS能同時(shí)運(yùn)行GPRS和其他GSM服務(wù)。
B類(lèi)(Class-B)操作模式：一個(gè)MS可同時(shí)監(jiān)測(cè)GPRS和其他GSM業(yè)務(wù)的控制信道，但同一時(shí)刻只能運(yùn)行一種業(yè)務(wù)。
C類(lèi)(Class-C)操作模式：MS只能應(yīng)用于GPRS服務(wù)。
6. 移動(dòng)交換中心(MSC)和拜訪(fǎng)位置寄存器(VLR)
在需要GPRS網(wǎng)絡(luò)與其他GSM業(yè)務(wù)進(jìn)行配合時(shí)選用Gs接口，如利用GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電路交換業(yè)務(wù)的尋呼，GPRS網(wǎng)絡(luò)與GSM網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合進(jìn)行位置更新，以及GPRS網(wǎng)絡(luò)的SGSN節(jié)點(diǎn)接收MSC/VLR發(fā)來(lái)的尋呼請(qǐng)求等。同時(shí)MSC/VLR存儲(chǔ)MS(此 MS同時(shí)接入GPRS業(yè)務(wù)和GSM電路業(yè)務(wù))的IMSI以及MS相連接的SGSN號(hào)碼。
7. 分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(PDN)
PDN提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的外部網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)終端通過(guò)GPRS接入不同的PDN時(shí)，采用不同的分組數(shù)據(jù)協(xié)議地址。
3.1 傳輸平臺(tái)
傳輸平臺(tái)由一個(gè)分層協(xié)議結(jié)構(gòu)組成，如圖3-1所示。其用于用戶(hù)信息傳輸以及與此相關(guān)的信息傳輸中的過(guò)程控制(例如：流量控制、檢錯(cuò)、糾錯(cuò)和錯(cuò)誤恢復(fù)等)。傳輸平臺(tái)通過(guò)底層無(wú)線(xiàn)接口和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)平臺(tái)連接，這種獨(dú)立性是通過(guò)保留Gb接口來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
圖3-1 傳輸平臺(tái)
其中：
1. GPRS隧道協(xié)議(GTP)
GPRS骨干網(wǎng)中GSN間的用戶(hù)數(shù)據(jù)和信令利用GTP進(jìn)行隧道傳輸。所有的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PDP協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)將由GTP協(xié)議進(jìn)行封裝。GTP是GPRS骨干網(wǎng)中GSN節(jié)點(diǎn)之間的互聯(lián)協(xié)議，它是為Gn接口和 Gp接口定義的協(xié)議。在GSM09.60中對(duì)GTP作了規(guī)范。
2. TCP
在GPRS骨干網(wǎng)中需要一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)鏈路(如X.25)進(jìn)行GTP PDU的傳輸時(shí)，所用的傳輸協(xié)議是TCP協(xié)儀。如果不要求一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)鏈路(如IP)，就使用UDP協(xié)議來(lái)承載GTP PDU。TCP提供流量控制功能和防止GTP PDU丟失或破壞的功能。UDP提供防護(hù)GTP PDU受到破壞的功能。
3. IP
這是GPRS骨干網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，用以用戶(hù)數(shù)據(jù)和控制信令的選路。GPRS骨干網(wǎng)初是建立在IPv4協(xié)議基礎(chǔ)上的，隨著IPv6的廣泛使用，GPRS會(huì)終采用IPv6協(xié)議。
4. 子網(wǎng)相關(guān)融合協(xié)議(SNDCP)
這個(gè)傳輸功能將網(wǎng)絡(luò)級(jí)特性映射到底層網(wǎng)絡(luò)特性中去。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(dòng)臺(tái)和SGSN之間傳送的數(shù)據(jù)被分割為一個(gè)或多個(gè)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)。SNDCP在GSM04.65中有說(shuō)明。
5. 邏輯鏈路控制(LLC)
LLC是一種基于高速數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程HDLC的無(wú)線(xiàn)鏈路協(xié)議，能夠提供高可靠的加密邏輯鏈路。LLC層負(fù)責(zé)從高層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(duì)多點(diǎn)的尋址和數(shù)據(jù)幀的重發(fā)控制。LLC獨(dú)立于底層無(wú)線(xiàn)接口協(xié)議，這是為了在引入其他可選擇的GPRS無(wú)線(xiàn)解決方案時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS的改動(dòng)程度小。GSM04.64對(duì)LLC進(jìn)行了規(guī)范。
6. 中繼轉(zhuǎn)發(fā)(Relay)
在BSS中，這項(xiàng)功能中繼轉(zhuǎn)發(fā)Um和Gb接口間的LLC PDU，在SGSNN中，這項(xiàng)功能是轉(zhuǎn)發(fā)Gb和Gn接口間的PDP PDU。
7. GPRS基站系統(tǒng)協(xié)議(BSSGP)
這個(gè)層用來(lái)傳輸在BSS和SGSN之間與選路服務(wù)質(zhì)量有關(guān)的信息。BSSGP沒(méi)有糾錯(cuò)功能。GSM08.18對(duì)BSSGP進(jìn)行了規(guī)范。
8. 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(NS)
這個(gè)層傳輸BSSGP PDU。NS以BSS和SGSN之間的幀中繼連接為基礎(chǔ)，而且有多跳功能，并能橫貫有幀中繼交換節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。GSM08.16 對(duì)NS進(jìn)行了規(guī)范。
9. 無(wú)線(xiàn)鏈路控制(RLC)/介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制(MAC)
這個(gè)層具備兩個(gè)功能：一是無(wú)線(xiàn)鏈路控制功能，它能提供一條獨(dú)立于無(wú)線(xiàn)解決方案的可靠鏈路。二是介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制功能，它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(dòng)臺(tái)共享。MAC除了控制著信令傳輸所用無(wú)線(xiàn)信道外，還將LLC幀映射到GSM物理信道中去。GSM04.60對(duì)RLC/MAC進(jìn)行了規(guī)范。
10. GSM RF
Um接口的物理層為射頻接口部分，而邏輯鏈路層則負(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200kHz，一個(gè)載頻分為8個(gè)物理信道。如果8個(gè)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)200kbit/s。考慮前向糾錯(cuò)碼的開(kāi)銷(xiāo)，終的數(shù)據(jù)速率可達(dá)164kbit/s左右。
3.2 信令平臺(tái)
信令平臺(tái)描述了信令傳輸?shù)膶哟谓Y(jié)構(gòu)，由一些用于控制和支持傳輸平臺(tái)功能的協(xié)議組成。信令平臺(tái)按其應(yīng)用可以分為7個(gè)種類(lèi)。
1. MS-SGSN
如圖3-2所示。圖中的GMM/SM是指GPRS移動(dòng)性管理和會(huì)話(huà)管理，支持移動(dòng)性管理，如GPRS服務(wù)連接、GPRS服務(wù)斷開(kāi)。安全、路由區(qū)更新、定位更新、PDP環(huán)境激活、PDP環(huán)境去活等。
圖3-2 信令平臺(tái) MS-SGSN
2. SGSN-HLR
如圖3-3所示。圖中，MAP表示移動(dòng)應(yīng)用部分(MAP, Mobile Application Part)，這個(gè)協(xié)議支持與HLR的信令交換。
圖3-3 信令平臺(tái) SGSN-HLR
3. SGSN-MSC/VLR
如圖3-4所示。圖中BSSAP+表示基站系統(tǒng)應(yīng)用部分(BSSAP, Base Station System Application+),它是BSSAP過(guò)程的一個(gè)子集，支持SGSN與MSC/VLR之間的信令傳送。
圖3-4 信令平臺(tái) SGSN-MSC/VLR
4. SGSN-EIR
如圖3-5所示的信令平臺(tái)表示移動(dòng)應(yīng)用部分支持SGSN與EIR間的信令傳送。
圖3-5 信令平臺(tái) SGSN-EIR
5. SGSN-SMS-GMSC或SMS-IWMSC
如圖3-6所示的信令平臺(tái)表示移動(dòng)應(yīng)用部分支持SGSN與SMS-GMSC或SMS-IWMSC之間的信令傳送。
圖3-6 信令平臺(tái) SGSN-SMS-GMSC或SMS-IWMSC
6. GSN-GSN
如圖3-7所示。圖中GTP表示GPRS隧道協(xié)議，在GPRS骨干網(wǎng)中，利用GTP隧道傳輸SGSN與GGSN之間或兩個(gè)SGSN之間的用戶(hù)數(shù)據(jù)和信令信息。用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)用來(lái)傳輸兩個(gè)GPRS支持節(jié)點(diǎn)之間的信令信息。
圖3-7 信令平臺(tái) SGSN-GSN
7. GGSN-HLR
當(dāng)任選信令路徑時(shí)，允許一個(gè)GGSN與一個(gè)HLR交換信令信息。通常有兩種可供選擇的信令路徑實(shí)現(xiàn)方法：
基于MAP的GGSN-HLR信令
如果在GGSN上安裝有SS7接口，則在GGSN和HLR之間就可以使用MAP協(xié)議。如圖3-8所示表示了移動(dòng)應(yīng)用協(xié)議支持HLR的信令交換。
圖3-8 信令平臺(tái)使用MAP的GGSN-HLR
基于GTP和MAP的GGSN-HLR信令
如果在GGSN上沒(méi)有安裝SS7接口，與GGSN在同一PLMN中的任一具備SS7接口的GSN都能用作一個(gè)GTP到MAP協(xié)議的轉(zhuǎn) 換器，以便在GPRS骨干網(wǎng)中，在GGSN和有協(xié)議轉(zhuǎn)換功能的GSN之間通過(guò)隧道傳輸信令信息。圖中的互聯(lián)(Interworking)功能提供GTP和MAP間的互聯(lián)，以進(jìn)行GGSN-HLR間的信令傳輸。
圖3-9 信令平臺(tái) 應(yīng)用GTP的SGSN-HLR和MAP
在GPRS網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行的邏輯功能中，主要有網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)控制功能、分組選路和傳輸功能、移動(dòng)性管理功能、邏輯鏈路管理功能、無(wú)線(xiàn)資源管理功能和網(wǎng)絡(luò)管理功能7個(gè)功能組，每一個(gè)功能組都包含許多相對(duì)獨(dú)立的功能。