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通用分组无线业务(GPRS)技术
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通用分组无线业务（GPRS）技术
通用分组无线业务（GPRS，General Packet Radio Service）是迈向第三代个人移动
通信的里程碑，它使移动通信与数据网络合二为一，使IP业务进入广阔的移动市场。
1.GPRS的功能和业务
GPRS是在移动用户和远端的数据网络（如支持TCP/IP、X.25等网络）之间提供一种连
接，给移动用户提供高速无线IP和无线X.25业务。
GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。如果把空中接
口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据，那么数据速率最高可达164kbit/s。
根据欧洲ETSI的GSM第2+阶段的建议，GPRS分为两个发展阶段（即Phase1和Phase2）。
Phase1阶段将能支持下列功能和业务：
·TCP/IP和X.25业务
·全新的GPRS空中接口加密技术
·GPRS附加业务
·增强型的短信业务（E-SMS）
·GPRS分组数据计费功能，即按数据量计费，利用上述TCP/IP和X.25功能，GSM网络可
以为用户提供电子邮件、WWW浏览、专用数据、LAN接入等业务。
GPRS Phase2阶段的范围尚在制订之中，它将能提供更多的新功能和新业务。
2.GPRS的网络结构
GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的：在现有的GSM网络中增加一些GPRS支持节点
GSN（GPRS Supporting Node）。GSN具有移动路由管理功能，它可以连接各种类型的数据网
络，并可以连到GPRS寄存器。GSN可以完成移动台和各种数据网络之间的数据传送和格式转换
。GSN可以是一种类似于路由器的独立设备，也可以与GSM中的MSC集成在一起。
GSN有两种类型：一种为SGSN（Serving GSN，服务GSN），另一种为GGSN（Gateway GSN，
网关GSN）。SGSN的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和GGSN之间完成移
动分组数据的发送和接收。GGSN主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如
ISDN、PSPDN和LAN等。有的文献中，把GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组
数据包进行协议转换以便传送到远端的TCP/IP或X.25网络。
3.GPRS协议模型
Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信协议有5层，自下而上的依次为物理层、MAC
（Mdium Access Control）层、LLC（Logical Link Control）层、SNDC（Subnetwork
Dependant Convergence）层和网络层。
Um接口的物理层为射频接口部分，而物理链路层则负责提供空中接口的各种逻辑信道。
GSM空中接口的载频带宽为200kHz，一个载频分为8个物理信道。如果8个物理信道都分配为传
送GPRS数据，则原始数据速率可达200kbit/s。考虑前向纠错码开销，是最终数据速率可达
164kbit/s左右。
MAC为媒质接入控制层。MAC主要用于定义和分配空中接口的GPRS逻辑信道，使之能被不
同的移动台共享。GPRS的逻辑信道共有3类：公共控制信道、分组业务信道和GPRS广播信道。
公共控制信道用来传送数据通信的控制信令，具体又分为寻呼和应答等信道。分组业务信道
用来传送分组数据。广播信道用来给移动台发送网络信息。
LLC层为逻辑链路控制层。它是一种基于高速数据链路规程HDLC的无线链路协议。LLC层
负责在高层SNDC层的SNDC数据单元上形成LLC地址、帧字段，从而生成完整的LLC帧。另外，
LLC可以实现一点对多点的寻址和数据帧的重发控制。
BSS中的LLR层是逻辑链路传递层，负责转送MS和SGSN之间的LLC帧。LLR层对于SNDC数据
单元来说是透明的，不处理SNDC数据。
SNDC被称为子网从属结合层。它的主要作用是完成传送数据的分组、打包，确定TCP/IP
地址和加密方式。在SNDC层，移动台和SGSN之间传送的数据被分割为一个或多个SNDC数据包
单元。SNDC数据包单元生成后被放置到LLC帧内。
网络层的协议目前主要是TCP/IP和X.25协议，这些协议对于传统的GSM网络设备（如BSS
和NSS等设备）是透明的。
4.GPRS的路由管理
GPRS的路由管理是指GPRS网络如何进行寻址和建立数据传送路由。GPRS的路由管理表现
在：移动台发送数据的路由建立、移动台接收数据的路由建立以及移动台处于漫游时数据路
由的建立。
对于第一种情况，当移动台产生了一个PDU（分组数据单元），这个PDU经过SNDC层处理
，称为SNDC数据单元。然后经过LLC层处理为LLC帧，通过空中接口送到GSM网络中移动台所处
的SGSN。SGSN把数据送到GGSN。GGSN把收到的消息进行解装处理，转换为可在公用数据网中
传送的格式（如PSPDN的PDU），最终送给公用数据网的用户。为了提高传输效率并保证数据
传输的安全，可以对空中接口上的数据做压缩和加密处理。
在第二种情况中，一个公用数据网用户传送数据到移动台。首先通过数据网的标准协议
建立数据网和GGSN之间的路由。数据网用户发出的数据单元（如PSPDN中的PDU），通过建立
好的路由把数据单元PDU送给GGSN。百GGSN再把PDU送给移动台所在的SGSN，GSN把PDU封装成
SNDC数据单元，再经LLC层处理为LLC帧单元，最终经空中接口送给移动台。
第三种情况是一个数据网用户传送数据给一个正在漫游的移动用户。其数据必须经过归
属地的GGSN，然后送到移动用户A。
5.空中接口的信道构成
GPRS空中接口的信道构成如下：
PDTCH（Pachet Data Traffic Channel，分组数据业务信道）。这种信道用来传送空中
接口的GPRS分组数据。
PPCH（Packet Paging Channel，分组寻呼信道），用来寻呼GPRS被叫用户。
PRACH（Packet Randem Access Channel，分组随机接入信道）。GPRS用户通过PRACH向
基站发出信道请求。
PAGCH（Packet Access Grant Channel，分组接入应答信道）。PAGCH是一种应答信道，
对PARACH作出应答。
PACCH（Packet Asscrchted Control Channel，分组随路控制信道）。这种信道用来传
送实现GPRS数据业务的信令。
6.GPRS的网络规划
主要由网络的容量需求和GPRS业务支持节点SGSN、GPRS网关支持节点GGSN、分组控制单
元PCU等的配置共同决定。GPRS骨干网络GSN可采用ATM或IP方式组网，基站可采用升级的GSM
基站。SGSN与GPRS基站系统中的PCU可采用E1或帧中继方式连接，PCU可集成在BSC或GSN，PCU
也可独立设置。GPRS基站系统采用A3、A5加密算法，在
GTP接口采用IPSec加密，同时在与外网络互通处还设置防火墙。
摘自《数据通信》
通用分组无线业务（GPRS，General Packet Radio Service）是迈向第三代个人移动
通信的里程碑，它使移动通信与数据网络合二为一，使IP业务进入广阔的移动市场。
1.GPRS的功能和业务
GPRS是在移动用户和远端的数据网络（如支持TCP/IP、X.25等网络）之间提供一种连
接，给移动用户提供高速无线IP和无线X.25业务。
GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。如果把空中接
口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据，那么数据速率最高可达164kbit/s。
根据欧洲ETSI的GSM第2+阶段的建议，GPRS分为两个发展阶段（即Phase1和Phase2）。
Phase1阶段将能支持下列功能和业务：
·TCP/IP和X.25业务
·全新的GPRS空中接口加密技术
·GPRS附加业务
·增强型的短信业务（E-SMS）
·GPRS分组数据计费功能，即按数据量计费，利用上述TCP/IP和X.25功能，GSM网络可
以为用户提供电子邮件、WWW浏览、专用数据、LAN接入等业务。
GPRS Phase2阶段的范围尚在制订之中，它将能提供更多的新功能和新业务。
2.GPRS的网络结构
GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的：在现有的GSM网络中增加一些GPRS支持节点
GSN（GPRS Supporting Node）。GSN具有移动路由管理功能，它可以连接各种类型的数据网
络，并可以连到GPRS寄存器。GSN可以完成移动台和各种数据网络之间的数据传送和格式转换
。GSN可以是一种类似于路由器的独立设备，也可以与GSM中的MSC集成在一起。
GSN有两种类型：一种为SGSN（Serving GSN，服务GSN），另一种为GGSN（Gateway GSN，
网关GSN）。SGSN的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和GGSN之间完成移
动分组数据的发送和接收。GGSN主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如
ISDN、PSPDN和LAN等。有的文献中，把GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组
数据包进行协议转换以便传送到远端的TCP/IP或X.25网络。
3.GPRS协议模型
Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信协议有5层，自下而上的依次为物理层、MAC
（Mdium Access Control）层、LLC（Logical Link Control）层、SNDC（Subnetwork
Dependant Convergence）层和网络层。
Um接口的物理层为射频接口部分，而物理链路层则负责提供空中接口的各种逻辑信道。
GSM空中接口的载频带宽为200kHz，一个载频分为8个物理信道。如果8个物理信道都分配为传
送GPRS数据，则原始数据速率可达200kbit/s。考虑前向纠错码开销，是最终数据速率可达
164kbit/s左右。
MAC为媒质接入控制层。MAC主要用于定义和分配空中接口的GPRS逻辑信道，使之能被不
同的移动台共享。GPRS的逻辑信道共有3类：公共控制信道、分组业务信道和GPRS广播信道。
公共控制信道用来传送数据通信的控制信令，具体又分为寻呼和应答等信道。分组业务信道
用来传送分组数据。广播信道用来给移动台发送网络信息。
LLC层为逻辑链路控制层。它是一种基于高速数据链路规程HDLC的无线链路协议。LLC层
负责在高层SNDC层的SNDC数据单元上形成LLC地址、帧字段，从而生成完整的LLC帧。另外，
LLC可以实现一点对多点的寻址和数据帧的重发控制。
BSS中的LLR层是逻辑链路传递层，负责转送MS和SGSN之间的LLC帧。LLR层对于SNDC数据
单元来说是透明的，不处理SNDC数据。
SNDC被称为子网从属结合层。它的主要作用是完成传送数据的分组、打包，确定TCP/IP
地址和加密方式。在SNDC层，移动台和SGSN之间传送的数据被分割为一个或多个SNDC数据包
单元。SNDC数据包单元生成后被放置到LLC帧内。
网络层的协议目前主要是TCP/IP和X.25协议，这些协议对于传统的GSM网络设备（如BSS
和NSS等设备）是透明的。
4.GPRS的路由管理
GPRS的路由管理是指GPRS网络如何进行寻址和建立数据传送路由。GPRS的路由管理表现
在：移动台发送数据的路由建立、移动台接收数据的路由建立以及移动台处于漫游时数据路
由的建立。
对于第一种情况，当移动台产生了一个PDU（分组数据单元），这个PDU经过SNDC层处理
，称为SNDC数据单元。然后经过LLC层处理为LLC帧，通过空中接口送到GSM网络中移动台所处
的SGSN。SGSN把数据送到GGSN。GGSN把收到的消息进行解装处理，转换为可在公用数据网中
传送的格式（如PSPDN的PDU），最终送给公用数据网的用户。为了提高传输效率并保证数据
传输的安全，可以对空中接口上的数据做压缩和加密处理。
在第二种情况中，一个公用数据网用户传送数据到移动台。首先通过数据网的标准协议
建立数据网和GGSN之间的路由。数据网用户发出的数据单元（如PSPDN中的PDU），通过建立
好的路由把数据单元PDU送给GGSN。百GGSN再把PDU送给移动台所在的SGSN，GSN把PDU封装成
SNDC数据单元，再经LLC层处理为LLC帧单元，最终经空中接口送给移动台。
第三种情况是一个数据网用户传送数据给一个正在漫游的移动用户。其数据必须经过归
属地的GGSN，然后送到移动用户A。
5.空中接口的信道构成
GPRS空中接口的信道构成如下：
PDTCH（Pachet Data Traffic Channel，分组数据业务信道）。这种信道用来传送空中
接口的GPRS分组数据。
PPCH（Packet Paging Channel，分组寻呼信道），用来寻呼GPRS被叫用户。
PRACH（Packet Randem Access Channel，分组随机接入信道）。GPRS用户通过PRACH向
基站发出信道请求。
PAGCH（Packet Access Grant Channel，分组接入应答信道）。PAGCH是一种应答信道，
对PARACH作出应答。
PACCH（Packet Asscrchted Control Channel，分组随路控制信道）。这种信道用来传
送实现GPRS数据业务的信令。
6.GPRS的网络规划
主要由网络的容量需求和GPRS业务支持节点SGSN、GPRS网关支持节点GGSN、分组控制单
元PCU等的配置共同决定。GPRS骨干网络GSN可采用ATM或IP方式组网，基站可采用升级的GSM
基站。SGSN与GPRS基站系统中的PCU可采用E1或帧中继方式连接，PCU可集成在BSC或GSN，PCU
也可独立设置。GPRS基站系统采用A3、A5加密算法，在
GTP接口采用IPSec加密，同时在与外网络互通处还设置防火墙。
摘自《数据通信》
