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GPRS入门知识.doc

GPRS入门知识

沧海一粟
2011-07-20 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《GPRS入门知识doc》,可适用于IT/计算机领域

GPRS入门知识GPRS入门知识一、GPRS简介GPRSGeneralPacketRadioServiceGPRS为通用分组无线业务的简称是欧洲电信协会GSM系统中有关分组数据所规定的标准。GPRS具有充分利用现有的网络、资源利用率高、始终在线、传输速率高、资费合理等特点。目前世界上有大约亿普通电话用户亿无线通信用户和亿互联网用户。世界电信业的发展趋势是无线语音业务的发展速度超过普通电话业务两者间在不断融合。未来的网络将是一个有线、无线和互联网三者合一的数字化的全球网络。其覆盖将超越一切地理障碍使信息无处不在。预计年将亿无线互联网用户中国的互联网用户数将从现在的千万增加到年的千万。GPRS是目前阶段解决移动通信信息服务的一种较完美、即将从应用实验到正式推广的业务。与GSMCSD业务不同的是GPRS业务将以数据流量计费而GSMCSD业务则以时间计费GPRS这一计费方式更适应数据通信的特点。此外GPRS业务的速度较GSMCSD业务也将有很大提高GPRS可提供高达kb/s的传输速率(最高值为kb/s),下一代GPRS业务的速度可以达到Kbits。GPRS一个较大的优势是能够充分利用现有的GSM网可以使运营商在全国范围内推出此项业务。相信在数年内通过便携式电脑GPRS用户能以与ISDN用户一样快的速度上网浏览同时也使一些对传输速率敏感的移动多媒体应用成为可能。GPRS用户只有在发送或接收数据期间才占用资源这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道从而提高了资源的利用率。同时用户只需按数据通信量付费而无需对整个链路占用期间付费。实际上GPRS用户可能连接的时间长达数小时却只需支付相对低廉的连接费用可使用户的使用费用大大降低。GPRS通信模块就是为使用GPRS服务而开发的无线通信终端设备。可应用到下列系统集成中:远程数据监测系统、远程控制系统、自动售货系统、无线定位系统、门禁保安系统、物质管理系统等。二、GPRS特点GPRS通用无线分组业务是一种基于GSM系统的无线分组交换技术提供端到端的、广域的无线IP连接。GPRS充分利用共享无线信道采用IPOverPPP实现数据终端的高速、远程接入。作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术(G)GPRS在许多方面都具有显著的优势。GPRS有下列特点:、可充分利用现有资源中国移动全国范围的电信网络GSM方便、快速、低建设成本地为用户数据终端提供远程接入网络的部署、传输速率高GPRS数据传输速度可达到Kbps最高可达到KbpsKbps完全可以满足用户应用的需求下一代GPRS业务的速度可以达到Kbits、接入时间短GPRS接入等待时间短可快速建立连接平均为两秒、提供实时在线功能“alwaysonline”用户将始终处于连线和在线状态这将使访问服务变得非常简单、快速、按流量计费GPRS用户只有在发送或接收数据期间才占用资源用户可以一直在线按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用没有数据流量的传递时用户即使挂在网上也是不收费的。GPRS业务具有接入迅速、永远在线、流量计费等特点在远程突发性数据实时传输中有不可比拟的优势特别适合于频发小数据量的实时传输,因而GPRS业务在某些行业上有特殊的应用。三、GPRS系统结构此主题相关图片如下:  GSM已发展到了Phase阶段这一阶段的核心问题就是高速移动数据通信。近年来越来越多的GSM网络运营商引入移动数据业务不仅使GSM网络实现无线互联网功能而且积累无线多媒体业务运营经验为向第三代移动通信网络的过渡作好准备。  GSM移动数据业务主要分为电路型数据业务和分组型数据业务。GSM第一阶段提供的kbps以下数据业务及Phase阶段提出的HSCSD都属于电路型数据业务。Phase阶段提出的GPRS则属于分组型数据业务。后者相对于前者具有很显著的优越性    GPRS网是在GSM电话网的基础上增加以下功能实体构成的:SGSN(服务GPRS支持节点)、GGSN(网关GPRS支持节点)、PTMSC(点对多点服务中心)共用GSM基站但基站要进行软件更新采用新的GPRS移动台GPRS要增加新的移动性管理程序通过路由器实现GPRS骨干网互联GSM网络系统要进行软件更新和增加新的MAP信令和GPRS信令等。GPRS骨干网的逻辑结构如图所示。此主题相关图片如下:图GPRS骨干网的逻辑结构图GPRS网上增加了一些接口主要包括:  Gb口:SGSN通过Gb口与基站BSS相联为移动台MS服务。通过逻辑控制协议LLC建立SGSN与MS之间的连接提供移动性管理(位置跟踪)和安全管理功能。SGSN完成MS和SGSN之间的协议转换即骨干网使用的IP协议转换成SNDCP和LLC协议并提供MS鉴权和登记功能。  Gn口:SGSN通过Gn口和GGSN相联通过GPRS隧道协议(GTP)建立SGSN和外部数据网(X或IP)之间的通道实现MS和外部数据网的互联。  Gs口:用于SGSN向MSCVLR发送地址信息并从MSCVLR接收寻呼请求实现分组型业务和非分组型业务的关联。  Gr口:HLR保存GPRS用户数据和路由信息(IMSI、SGSN地址)每个IMSI还包含分组数据协议PDP信息包括PDP类型(X或IP)、PDP地址及其QoS等级以及路由信息。  Gi口:GGSN通过Gi口实现GPRS网和外部数据网(PDP)的互联。GGSN实际上是两个互联网网关GPRS本身属于IP领域网络Gi口支持X和IP协议。从PDN网看GGSNGGSN可看作是一个路由器连到PDN网。GGSN包含用于连接GPRS用户的路由信息为外部数据网的PDU送到MS提供通道。通过GGSN与GPRS网互联的分组数据网PDN可以是PSPDN网这时GPRS支持ITUTX和ITUTE编号方案提供X虚电路及对X快速选择还支持网间的X协议连接也可以是Internet网基于IP协议在IP数据报传输方式中GPRS支持TCPIP头的压缩功能。四、GPRS业务及应用  到目前为止,移动通信对非话音通信的需求仍处于初期阶段根据预测今后每年全球GSM网上传送的移动数据量将实现O的增长率。目前主要是短消息业务量到年移动用户的数据业务量占总的移动业务量的OO这给GPRS的发展带来了良好的市场机遇。另一方面Internet网上业务大量出现如天气预报、新闻、股票交易、电子商务等而WAP业务的推出,更使人们感觉到除了移动终端因素外GSM支持的数据速率是制约手机网上作业的一大瓶颈。而且GPRS是在GSM系统上叠加实现数据业务的一种模式使得运营商可以保护投资延续GSM的寿命。  未来的发展方向将是在GSM以话音为基础的运营模式上以终端客户为核心把具有增值意义的业务和应用加到GSM上来,如简单信息和远程数据查询、信息接入、高质量的多媒体、广播业务及纵向的应用等。其中%的业务都可以在现在的GSM网上通过GPRS实现其突出的特点是多个用户可以共享一个信道可以充分利用网络资源可以按照用户的需要来提供带宽大幅度提高数据传输速率。业务特点及种类  GPRS网为移动数据用户主要提供突发性数据业务能快速建立连接无建链时延。GPRS特别适用于频繁传送小数据量的应用和非频繁传送大量数据。GPRS除能提供PTP(点对点)和PTM(点对多点)数据业务外还能支持补充业务和短信息业务。  GPRS网提供的承载业务:点对点面向无连接网络业务(PTPCLNS)PTPCLNS属于数据报类型业务各个数据分组彼此互相独立用户之间的信息传输不需要端到端的呼叫建立程序分组的传送没有逻辑连接分组的交付没有确认保护主要支持突发非交互式应用业务是由IP协议支持的业务。点对点面向连接的数据业务(PTPCONS)PTPCONS属于虚电路型业务它为两个用户或多个用户之间传送多路数据分组建立逻辑虚电路(PVC或SVC)。PTPCONS业务要求有建立连接、数据传送和连接释放工作程序。PTPCONS支持突发事件处理和交互式应用业务是面向连接网络协议如X协议支持的业务在无线接口利用确认方式提高可靠性。点对多点数据业务(PTM)GPRS提供的点对多点业务可根据某个业务请求者要求把信息送给多个用户又可细分为点对多点多信道广播业务(PTMM)、点对多点群呼业务(PTMG)、IP广播业务(IPM)。其它业务包括GPRS补充业务、GSM短消息业务、匿名的接入业务和各种GPRS电信业务。GPRS应用  GPRS应用主要分为面向个人用户的横向应用和面向集团用户的纵向应用两种。  对于横向应用GPRS可提供网上冲浪、Email、文件传输、数据库查询、增强型短消息等业务。  对于纵向应用GPRS可提供以下几类应用:运输业:车辆及智能调度。金融、证券和商业:无线POS、无线ATM、自动售货机、流动银行等。实时发布股市动态、天气预报、交通信息等。公共安全业:随时随地接入远程数据库。遥测、遥感、遥控:如气象、水文系统收集数据对灾害进行遥测和告警远程操作。提供VPN业务使企业员工能够随时随地与总部保持联系降低公司建设自己的广域网的成本。提供以GPRS承载业务为基础的网络应用业务和基于WAP的各种应用。通过手提电话或电脑,可检查自动售卖机内的货存和营业额。自动售卖机的手提电话付款。监视器的错误状况液体水平温度监视冷库温度,湿度。内置温度探针(°°)。GSM天文台,广泛应用在飞翔和航海俱乐部。监视老人及行动不便的人。它可以将警报通过语音或短讯同时发给个不同的电话号码。可以遥控商业及住宅的防盗警报。可以遥控暖气和冷却系统。可以应用在汽车的防盗警报。机房监控和远程维护管理系统银行储蓄点机房监控通信行业远端无人值守站机房监控和远程维护(如移动通信基站、微波站、光纤中继站等)其他无人值守点(如仓库、办公楼等)监控移动车辆监控调度系统公安、、交警车辆监控调度银行运钞车、邮政运输车监控调度出租车管理调度公交车辆调度和指示集团车辆监控调度移动性数据查询系统移动性证卷交易和信息查询公安移动性数据(身份证、犯罪档案等)查询交警移动性数据(车辆、司机档案等)查询通信维护人员线路资料查询其他外勤人员移动性数据查询无线接入系统无线固定电话接入(WLL)无线IC卡无线磁卡电话火车、汽车、轮船等移动载体付费电话城市公用事业实时监控维护系统煤气调压站实时数据采集和自动控制自来水、污水管网实时监控和维护热力系统实时监控和维护电力系统城市中压电网实时监控和自动补偿五、GPRS业务解决方案  GPRS作为GSM分组数据的一种业务很大程度上拓展了GSM无线数据业务空间。我们将结合中国移动近期准备在中国移动网上开展的业务进行GPRS业务解决方案介绍主要包括Internet接入、WAP、专网接入、基于终端安装业务、专线接入、GPRS短消息等种业务。Internet接入业务  ()业务描述  这是GPRS最普遍的一种应用利用手机笔记本接入Internet如下图所示。此主题相关图片如下:图GPRS承载Internet业务  ()用户IP地址分配及与IP网络连接方案  手机笔记本接入Internet业务的用户地址可以分配公有地址或私有地址从节约公有地址角度出发建议采用私有地址。实现方式为:手机接入经过服务器RADIUS授权后由GGSN分配私有地址该私有地址通过NAT转换后接入CMNet。  ()Internet接入方式选择  GGSN接入Internet有透明和非透明两种方式。如果移动运营商作为GPRS运营商的同时直接作为ISP提供Internet接入服务建议采用透明方式用户接入因特网无须进行认证可由移动用户鉴权替代这样可加快用户接入速度减少RADIUS服务器的投资。也可以采用非透明方式接入Internet通过RADIUS进行用户认证。GPRS承载WAP业务  ()GPRS是承载WAP的最佳选择  GSM系统中承载WAP有种方式:短消息、电路型数据、GPRS分组数据。与GPRS相比前两种方式有一定的局限性:短消息承载WAP长度只有个字节不能适应WAP业务数据量逐步增长的需求。短消息对于QoS方面缺乏保证接续时间过长因此不推荐短消息承载WAP。现在国内GSM网上承载方式为K电路方式带宽有局限性数据单用户开展业务对系统资源的占用比较多接入时间过长。GPRS承载WAP有很多优势:GPRS本身基于分组方式系统资源占用少接续速度快时时在线而且单用户带宽有保证其组网如图所示。此主题相关图片如下:图GPRS承载WAP业务  ()用户IP地址分配  WAP业务的用户地址经服务器RADIUS授权后由GGSN分配使用私有地址。  ()与WAP网关连接方案  由于WAP网关建设采用私有IP地址段而GGSN设备地址采用合法IP地址所以GGSN和WAP网关之间必须建立隧道才能进行连接目前可采用GRE隧道方式。由GGSN配置GRE隧道并进行相应处理。WAP网关需具有GRE功能并且能够根据用户的私有IP地址判断GGSN地址并进行相应隧道封装处理。专网接入业务  ()专网VPN业务实现方式  采用VPDN技术实现专网接入业务方案MS采用PPP方式接入VPN虚拟网使用第二层隧道协议LTP。GGSN通过输入的公司名或主被叫号码从Radius服务器获取建立隧道的相关信息然后启动到企业网关的LTP隧道协议建立起GGSN和企业网关之间的隧道连接。此时用户的PPP包可以直达企业网关由企业网关通过公司的Radius服务器完成对用户级的认证通过后就建立起GRPS手机到达企业网关的PPP链路从而真正实现移动办公业务如图所示。此主题相关图片如下:图PPP:对等协议  ()实现VPN功能时各实体功能GGSN作为LTP接入集中器:为企业网关提供代理认证与企业网关之间建立LTP隧道与企业网关之间建立LTP会话。企业网关与GGSN之间建立LTP隧道和与GGSN之间建立LTP会话。运营商RADIUS服务器对移动用户提供的公司名认证为GGSN提供企业网关的IP地址为GGSN提供隧道类型(LTP、PPTP、LF)提供其它与隧道有关的信息如对应于该隧道GGSN名和企业网关名等。企业RADIUS服务器对移动用户身份进行认证、授权。  ()用户认证实现方式企业网关认证:用户认证信息以PPP数据包的形式透明穿过GGSN到达企业网关。企业网关从企业RADIUS服务器查找用户的合法信息对用户进行认证和授权。GGSN代理认证:当GGSN与企业网关之间存在某种信任关系时GGSN可对企业用户进行代理认证。此时GGSN读取用户认证PPP数据包通过运营商的RADIUS服务器对用户认证请求进行确认给用户分配权限此时企业网关无需设立RADIUS服务器。  ()专网接入业务对网络和设备的影响采用专网接入业务需手机采用PPP方式接入PDN网。GGSN的Gi接口上需具有LTP功能。由于需进行隧道和会话处理会对GGSN设备的处理能力产生一定的影响。运营商的RADIUS服务器能够提供对企业名认证和提供代企业认证功能。基于PDA数据业务  基于PDA的数据业务的解决方案以及对网络和设备的影响等同于PC手机上网方式即普通Internet接入方式。基于手机终端安装数据业务  ()业务描述  在GPRS终端内置特定Internet应用通过手机内置应用软件实现无须外接PC。应用包括POPEmail和即时信息InstantMessaging(IM)。从长远看这类Internet应用可能还会增加。  ()基于终端安装的业务类型Email应用:手机内置Email收发软件可向普通PCEmail软件一样设置POP地址、用户名及密码。激活PDP上下文后直接点击对应功能键即可随时随地进行邮件收发操作。IM应用:类似于Internet上的QICQ应用。IM用户向服务提供商登记注册后可以进行实时交流而由于GPRS可以基于流量计费的特性用户可以进行随时随地交流而只需支付较少的费用是一种非常理想的实时聊天工具。  基于终端安装的业务对GPRS网络设备不会产生特别的影响只需能够接入Internet网络由终端和应用服务器完成对应功能。计费等同于Internet接入计费方式。专线接入业务  ()专线接入业务时GGSN(无须参与认证采用透明接入方式)、GPRS网络仅仅作为承载通道将数据包透明发往业务处理中心用户接入业务中心权限的认证由MS与业务中心进行。该业务需用特定的APN进行区分以决定是否认证及连接方式如图所示。专线接入业务主要应用于集团用户如MPOS、高速公路流量统计、环境监测等。  ()GSN通过专用线路(DDN专线等)不经过ISP直接接入业务中心或者通过ISP直接连接业务中心不采用VPN方式也可以通过ISP连接采用VPN方式接入业务中心。  图为专线接入业务的移动POS应用。此主题相关图片如下:图专线接入此主题相关图片如下:图移动POS应用GPRS短消息业务  ()业务描述  如图所示为GSM系统中与短消息有关的实体网络图。MS和SC之间可以通过MSC(A口)也可以通过SGSN(Gb口)发送短消息两者相比较通过Gb口传送短消息占用的空中资源相对较少因而对用户更具吸引力。A接口与Gb接口、D接口与Gd接口消息流类似由MS选择通过MSC或SGSN发送短消息发往MS的短消息由HLR根据网络和MS的特性决定选择SGSN或MSC传送。短消息中心通过IWGMSC与SGSN(ServingGPRSSupportedNodes)连接接口为Gd接口。此主题相关图片如下:图短消息实体的网络结构注:表示SMSGMSCSMSIWMSC与SC之间的接口无标准协议表示C接口表示E接口(MSC与SMSIWMSCSMSGMSC之间)或Gd接口(SGSN与SMSIWMSCSMSGMSC之间)表示B接口SGSN与VLR之间在短消息功能中不需要此接口表示A接口(MSC与MS)或Gb接口(SGSN与MS)  MS发出的短消息由MSC或SGSN接收再通过MAP信令送给MS指定的IWMSC,最后由IWMSC通过内部协议转发到SC。SC对MS发来的消息进行具体处理如果是发给某个MS的短消息则把此条消息存储到消息库中。SC要把消息库中的消息传递给某个MS时首先把短消息传给相连的GMSC由GMSC到HLR中查找路由后将短消息发送给HLR指定的MSC或SGSN最后通过MSC或SGSN将短消息发送给MS。与SGSN有关的接口包括Gb口和Gd口。  ()业务对网络和设备的影响  SGSN和IWMSC需提供Gd接口其功能、信令均与原有E接口相同。由于短消息信令可以在E接口上传递增加Gd接口后将直接分流E接口的信号流量。  ()SMSoverGPRS与原有SMS的主要区别原有SMS在无线口上使用SACCH或SDCCH信道进行传递SMSoverGPRS则使用PDTCH信道进行收发 原有SMS在A接口通过SCCP进行承载SMSoverGPRS使用Gb口的LLC层进行承载减少了SCCP链路需求。

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