GSM网络上的高速数据通信

GSM网络上的高速数据通信
    余其炯
    在传统的话音业务带来丰厚利润的同时，手机上网，E-mail，移动Internet等各种数据
业务的需求正推动着移动网络高速数据通信的发展。
    众所周知，GSM是当前全球使用最广泛的移动电话系统，它除了主要提供电话业务外，
还提供基于电路交换技术的9.6kb／s传输速率的数据通信，但是这种低传输速率的数据业务
已不能满足各种新的增值数据业务的需求。基于电路交换技术的高速电路交换数据（HSCSD）
业务和基于分组交换技术的通用分组无线业务（GPRS）正成为GSM网络上提供高速数据通信
的新的重要手段。
    HSCSD
    HSCSD采用Nokia公司开发，并率先在芬兰赫尔辛基GSM网络上进行了试验，试验的内容
为点播电视（VOD），点播音乐，信息服务，大型e-mail下载，网络游戏，电视节目重播等。
    HSCSD的原理是采用软件将GSM基站升级，可将9.6kb／s的速率提高到每信道14.4kb／s，
如果把4个信道复接到一个时隙里，传输速率可达57.6kb／s，再采用压缩技术，速率还可以
提高。HSCSD业务已在亚州的香港电信，新加坡电信和新世界公司等建设，并推出相应的服
务，其供应商是Nokia和Ericsson公司。
    HSCSD系统采用电路交换的“端到端”工作方式，系统上的电路专门为被占用的某一个
单个通信使用（不论是否有数据传输），因而其主要缺点是电路利用率不高。
    GPRS
    GPRS系由Nokia，Ericsson等公司开发。GPRS是一种新的GSM数据业务，它可以为移动用
户提供无线分组数据接入服务——如高速无线IP和无线X.25业务等，GPRS支持TCP／IP协议。
    GPRS采用分组交换技术，可以让多个用户共享某些固定的信道资源，如把空中接口上的
TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据，其最高速率可达170kb／s（每个时隙可达14.4kb／s）。
GSM空中接口的信道资源既可被话音占用，也可被GPRS数据业务占用。在信道充足富裕的条
件下，还可以把一些信道专门定义给GPRS使用。
    建立GPRS网络，需在传统的GSM网络中引入新的网络接口和通信协议。即在GSM网络上增
加GSM服务支持节点（SGSN）和GPRS网关支持节点（GGSN），以建立点对点的传输模式。
    SGSN具有频率资源管理，移动管理、业务管理以及完成MS（移动交换站）和GGSN之间的
分组数据的发送和接收功能。GGSN主要起网关作用，可与公众陆地移动网，数据网，ISDN，
LAN（局域网）等连接。此外，在HLR（母局位置登记器）应增加GPRS用户数据和路由信息，
MS，BSC（基站控制器），及BTS（基站收发信机）均需兼备有GPRS功能。移动手机需要专门
的GPRS手机或是GSM／ GPRS双模手机。
    GPRS在 GSM网络上提供链路——链路的分组传输。例如，某个用户进行e－mail或话音
通信时占用了部分通路资源，而其余的通路资源仍可被其它用户享用，如果用户同时发送或
访问e-mail时，系统还可以检测数据的先后发送次序，依次传送，尽管会有几毫米的时延，
但不会被用户家觉，因而GPRS的电路利用率高。
    基于IP的GPRS，使用户可享用到安全可靠，快捷地访问Internet和接入到公司的intranet
（内联网）的服务。
    GPRS的最高传输速率是170kb／s，但在目前阶段还不行，预计到2001年后期才能逐步达
到该速率。因此GPRS将其产品分为二个阶段，即Phase1GPRS和Phase2GPRS。Phase1GPRS除速
率尚较低外，它支持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
强型短消息服务（E－SMS），GPRS分组计费（按数据量计费）等。目前GPRS的主要应用将首
先集中在移动办公室业务方面。
    三、GPRS的发展及现状
    Nokia公司率先在全球四个地方进行了试验。二个在芬兰，一个在台湾，另一个在香港。
台湾KG电信公司已于今年初在亚州首次推出了GPRS业务，香港电信于99年9月在GSM双频网上
进行试验，并于今年开始商用。此外，数码通公司也将采用Ericsson公司的GPRS组网。欧州
的一些运营公司正开始试验和建设GPRS网络，29家 GSM运营公司宣布已获得了合同，其中有
六家公司在五个国家开始了GPRS试验。预计欧州的GPRS系统将于2001年可进入广泛应用阶段。
 BTCellnet公司将于今年6月推出无线接入internet，GPRS的公司应用，以及与Microsoft公
司合作的用于公司的移动办公室解决方案。
    我国也于今年在天津进行了GSM网上的GPRS试验，采用了北方电讯公司的GPRS解决方案。
该方案可提供移动办公室，移动SMS（短消息业务），无线网络门户（如信息、娱乐、旅游、
定位服务及电子商务）等应用。试验网络结构有透明方式及非透明方式两种。通过试验，展
示了GPRS的extranet（以外部网）浏览，WAP网页浏览（如新闻、天气预报、股票信息、交通
信息等），WAP应用业务，电子邮件（e-mail），目录业务及在线目录业务等。
    GSM协会对在2002－2003年全球第三代移动通信（3G）商用化前，GPRS的发展计划如下：
    1999年：网络运营者进行GPRS的试验和网络建设的准备工作。
    2000年：全球第一个28kb／s速率的GPRS商用化。在GSM网络上安装GPRS的基础设施。
    2001年初：GPRS终端实用化，GPRS业务商用化。
    2001-2002年：单个用户的传输速率增加到56kb／s，推出多种的实用终端。
    2002年：用户使用的速率普遍达到112kb／s并开始出现E－GPRS（增强型的GPRS），
Phase2GPRS开始启动，迈向更高速率。GPRS功能综合到GSM的移动手机内。
    GPRS当前面临的问题
    1．缺乏手机
    目前的手机必需升级到能进行高速数据传输及支持分组数据业务的 GPRS手机。手机要
能在GPRS网络建成后及时提供，不能像HSCSD和WAP那样，手机生产滞后于网络建设。
    2．费率及计费问题
    费率和计费方式对于新的移动数据市场的发展尤为重要，例如WAP手机推出后，用户化
了很多的连接时间才能获得信息，而按时间及信息内容的收费方式使用户难以承受。GPRS
是按通话时长或按字节或千字节收费，必须及早慎重研究，以利于市场发展，此外，尚须
研究新的基于分组的数据计资系统。
    3．移动数据卡
    该卡的早日推出，可便于插入到掌上电脑，与GPRS网络连接。
    4．各种应用软件的开发
    5．缺乏专门的技术人员
    由于GSM运营公司只具有话音和SMS业务的经验和专门技术人才，对于设计、安装、运
营、维护GPRS的专门技术人员尚须早日培训。
    HSCSD与GPRS的比较
    先从成本方面来看。以HSCSD能达到的56kb／s速率进行比较，HSCSD的成本约为有线数
据传输的20％，GPRS约为6%，E－GPRS（增强型GPRS）约为2％，说明GPRS的成本最低（以
上比较资料来自北方电讯公司）。
    再从应用方面来看， HSCSD适用于实时及时间限制性较强的应用，适用于需要恒定传
输速率的应用，如文件传递，视频会议及移动博奕等。GPRS适用于宽带业务应用，如多媒
体信息，移动Internet，遥控，遥测等；GPRS应用面更广，如金融、证券、交通、调度、
公安、健康保证、电子商务、收资系统、POS（销售点），和GPS（卫星定位系统）车辆调
度等。
    最后从GSM网络迈向ITM－2000（3G）的进程来看。
    在3G商用化前，GPRS不失为过渡到第三代移动通信的有效与重要的手段，正由于GPRS
的这个特点，有的人又将GPRS称为二代半移动通信（2.5G）。尤其是GPRS对GSM网络的改
造费用比建设GSM网和未来第三代移动通信网络要便宜得多的特点更引人注目。
    如何选用GSM网络上的高速数据通信手段，是HSCSD，还是GPRS，需要由用户根据HSCSD
及GPRS的特点，应用与定位，根据用户的需求及实际条件来确定。

摘自《通信市场》