5522GPRS学习资料.docx

1、GPRS技术简介GSM 的英文是 GlobalSys-temForMobileCommunica-tion,即全球移动通信系统,由 欧洲标准化委员会设计提出。GSM 系统具有防盗拷贝能力佳、网络容量大、号码资源丰富、 通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低等特点。我国自 1994 年底开始建设 GSM 蜂窝移动通信网,其发展势头世人皆叹。目前,中国移动通信拥 有世界上网络规模最大和客户数量最多的 GSM 移动通信网。 GPRS 是 GeneralPacketRadioService 的英文简称,中文为通用无线分组业务。它具有实时在线、按 量计费、快捷登录、高速传输、自如切换的优点。使用 GPRS 上网的方法与 WAP 不同, 用 WAP 上网就如在家中上网,先“拨号连接”,上网后便不能同时使用该电话线,但用 GPRS 下载资料和通话可以同时进行,即通话继续使用 GSM,而数据的传送便可使用 GPRS。我们可以简单地理解成为:GSM 是手机语音通话网络,就是打电话发短信的网络;而 GPRS 是用手机上网收发数据的网络!三大运营商GSM-GPRS 通过在原 GSM 网络基础上增加一系列功能实体来实现对分组数 据的传输,新增功能实体和软件升级后的原 GSM 功能实体组成 GSM-GPRS 网络,作为独立的网络实体完成 GPRS 数据业务,原 GSM 网络则完成电路 业务。GPRS 网络与 GSM 原网络通过一系列的接口协议共同完成对移动台的 移动性管理功能。1.1 CSD与GPRS的比较以下是对 GSM 电路交换型数据业务与 GPRS 分组交换型数据业务的技术特征所作的对比说明。1.1.1 电路交换的通信方式在电路交换的通信方式中,在发送数据之前,首先需要通过一系列的信令过 程,为特定的信息传输过程(如通话)分配信道,并在信息的发送方、信息 所经过的中间节点、信息的接收方之间建立连接,然后传送数据,数据传输 过程结束以后再释放信道资源,断开连接。如图 1-1是基于电路方式的话音通信过程示意图图1-1 基于电路方式的通信过程电路交换的通信方式一般适用于需要恒定带宽、对时延比较敏感的业务,如：话音业务目前一般都采用电路交换的通信方式。1.1.2 分组交换的通信方式在分组交换的通信方式中,数据被分成一定长度的包(分组),每个包的前 面有一个分组头(其中的地址标识指明该分组发往何处)。数据传送之前并 不需要预先分配信道,建立连接。而是在每一个数据包到达时,根据数据包头中的信息(如目的地址),临时寻找一个可用的信道资源将该数据报发送 出去。在这种传送方式中,数据的发送方和接收方和信道之间没有固定的占 用关系,信道资源可以看作是由所有的用户共享使用。由于数据业务在绝大多数情况下都表现出一种突发性的业务特点,对信道带 宽的需求变化较大,因此采用分组方式进行数据传送将能够更好地利用信道 资源。例如一个进行 WWW 浏览的用户,大部分时间处于浏览状态,而真正 用于数据传送的时间只占很小比例。这种情况下若采用固定占用信道的方式, 将会造成较大的资源浪费。在 GPRS 系统中采用的就是分组通信技术,用户在数据通信过程并不固定占用无线信道,因此信道资源能够被更合理地利用。在 GSM 移动通信的发展路标中,GPRS 是移动业务和分组业务相结合的第一 步,也是采用 GSM 技术体制的第二代移动通信技术向第三代移动通信技术发展的重要里程碑。图XX是基于分组的通信过程示意图。1.1.3 GPRS与HSCSD业务的比较HSCSD(High Speed Circuit Switching Data,高速电路交换数据)业务是基于电路交换的点到点数据传输业务,可提供实时的高速数据传输。HSCSD 和 GPRS 一样,都是 GSM 网络在 Phase II+以后引入的增强型数据业务,两者的最大区别在于:HSCSD 基于电路交换方式(CSD),而 GPRS基于分组交换方式(Packet)。这一区别决定了两者有着完全不同的适用范 围:HSCSD 适合持续长时间的大数据量传输如文件传输、视频会议以及实时 性业务等,而 GPRS 适合更加广泛的突发性的数据访问,如互联网浏览、电 子商务、收发电子邮件以及其它非实时性业务等。如表 XX所示。表XX HSCSD 与 GPRS 的比较HSCSD 业务是将多个全速业务信道复用在一起,以提高无线接口数据传输速 率的一种方式。由于目前 MSC 的交换矩阵为 64kbit/s,为了避免对 MSC 进 行大的改动,限定入交换速率小于 64kbit/s。这样,GSM 网络在引入 HSCSD 之后,可支持的用户数据速率将达到 38.4kbit/s(4 时隙,9.6kbit/s 信道编码)、 57.6kbit/s(4 时隙,14.4kbit/s 信道编码)或 57.6kbit/s(6 时隙,9.6kbit/s 信道编码)。HSCSD 适合提供实时性强的业务如会议电视,而 GPRS 则适 合于突发性的业务,业务应用范围较广。HSCSD 作为电路型数据业务在无线接口上虽然也有无线资源的协商和调整 (非透明业务),但对于一个连接来说,无论是否有实时数据的传送,至少 需要保持一个时隙的无线连接。当数据业务量增加时,需增设新的基站或大 量的无线信道。而对于 GPRS 业务来说,用户只有需要发送信息时才申请无 线资源,其他时间 MS 保持 PDP 上下文激活状态,而不需要任何无线资源。 在上行链路上网络需要对 MS 进行争抢判决,多个 MS 可共享一个时隙的无线 资源,且随着 USF(Uplink State Flag)的变化,上行资源的复用可以改变, 在下行信道上采用排队机制,多个 MS 可共享多时隙的下行资源,以 TFI (Temporary Flow Identity)进行区分。虽然在网络建设上 GPRS 比 HSCSD 需要更大的改动,但对于无线资源的利 用来说却是占用最小的爱而兰负荷,在最大程度上减少了 BTS 的投资,即使 在不增加频率资源和小区的情况下也可以提供业务。运营者可以根据业务负荷和实际需要在话音业务和数据业务之间动态分配无线信道。尤其是由于电 路型呼叫的建立、结束和阻塞使得空闲信道表现为“空闲”和“突发”时, 可被 GPRS 业务所利用,而 HSCSD 业务无法使用。HSCSD 除了一些数据速率适配所必须的硬件更换之外几乎不需要对硬件设 备进行改动,GPRS 则需要增加 SGSN 和 GGSN 两个网络实体,HLR 等 GSM 网络设备需要软件升级。但从发展的眼光开看,GPRS 的网络结构为第三代 移动通信网络的建设打下了良好的基础。第一阶段的第三代核心网络将主要 采用 GPRS 网络。2、GPRS实体结构GPRS网络是在现有GSM网络中引入3个主要组件来实现的，使得用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据。其系统结构如图XX所示。 GPRS服务支持结点(SGSN, Serving GPRS Supporting Node) GPRS网关支持结点(GGSN, Gateway GPRS Support Node) 分组控制单元(PCU)图XXGPRS系统结构图图XX图中，移动台通过无线方式连接到GPRS蜂窝电话上；GPRS蜂窝电话与GSM基站通信，但与电路交换式数据呼叫不同，GPRS分组是从基站发送到GPRS服务支持节点(SGSN)，而不是通过移动交换中心(MSC)连接到语音网络上。SGSN与GPRS网关支持节点(GGSN)进行通信；GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如因特网或X.25网络。来自因特网标识有移动台地址的IP包，由GGSN接收，再转发到SGSN，继而传送到移动台上。 图XX GPRS总体结构及接入接口和参考点GGSN到外部分组网络是通过Gi参考点连通的，而其他GPRS网络是通过Gp接口连通的。另外，从MS端到GPRS网络有两个接入点，Um接口用于无线通信接入而R参考点用于信息的产生或接收。移动终端MT(例如手机)通过Um接口接入GPRS PLMN，R则是MT和TE(如笔记本电脑)之间的参考点。这里的MS由TE和MT两部分组成，它们通过R参考点组成一个整体，另外，MS也可单独由一个移动终端(MT)组成。对于一个支持GPRS 的公共陆地移动网络(PLMN)，当它运行GPRS业务时可能涉及到任何其他网络，这时就产生了网络互通的需求。GPRS网络通过Gi参考点和Gp接口实现同其他网络的互通。对于具有GPRS业务功能的移动终端，它本身具有GSM和GPRS业务网络提供的地址，这样，分组公共数据网的终端利用数据网识别码即可向GPRS终端直接发送数据。另外GPRS支持与基于IP的网络互通，当在TCP连接中使用数据报时，GPRS提供TCP/IP报头的压缩功能。由于GPRS是GSM系统中提供分组业务的一种方式，所以它能广泛应用于IP域。其移动终端通过GSM网络提供的寻址方案和运营商的具体网间互通协议实现全球网间通信。3、GPRS逻辑结构从逻辑上来说，GPRS通过在GSM网络结构中增添SGSN和GGSN两个新的网络节点来实现。由于增加了这两个网络节点，需要命名新的接口。图XX说明了GPRS逻辑体系结构。表XX给出了GPRS体系结构中的接口及参考点。图XX GPRS逻辑体系结构一览表XX GPRS体系结构中的接口及参考点接口或参考点说明R非ISDN终端与移动终端之间的参考点GbSGSN与BSS之间的接口GcGGSN与HLR之间的接口GdSMS-GMSC之间的接口，SMS-IWMSC与SGSN之间的接口GiGPRS与外部分组数据之间的参考点Gn同一GSM网络中两个GSN之间的接口Gp不同GSM网络中两个GSN之间的接口GrSGSN与HLR之间的接口GsSGSN与MSC/VLR之间的接口GfSGSN与EIR之间的接口UmMS与GPRS固定网部分之间的无线接口除了这些接口和参考点之外，GPRS还新增加了分组控制单元(PCU, Packet Control Unit)和Gb接口单元(GBIU, Gb Interface Unit)。其中PCU使BSS提供数据功能、控制无线接口、使多个用户使用相同的无线资源。GBIU提供从BSS到SGSN的标准接口。可以和PCU合并在同一个物理实体中。 3、GPRS技术应用2.1 GPRS业务主要有以下应用(1) 信息业务传送给移动电话用户的信息内容广泛，如股票价格、体育新闻、天气预报、航班信息、新闻标题、娱乐、交通信息等等。 (2) 交谈人们更加喜欢直接进行交谈，而不是通过枯燥的数据进行交流。目前因特网聊天组是因特网上非常流行的应用。有共同兴趣和爱好的人们已经开始使用非话音移动业务进行交谈和讨论。由于GPRS与因特网的协同作用，GPRS将允许移动用户完全参与到现有的因特网聊天组中，而不需要建立属于移动用户自己的讨论组。因此，GPRS在这方面具有很大的优势。(3) 网页浏览移动用户使用电路交换数据进行网页浏览无法获得持久的应用。由于电路交换传输速率比较低，因此数据从因特网服务器到浏览器需要很长的一段时间。因此GPRS更适合于因特网浏览。(4) 企业E-mail一些企业中，往往由于工作的缘故需要大量员工离开自己的办公桌，因此通过扩展员工办公室里的PC上的企业E-mail系统使员工与办公室保持联系就非常重要。GPRS能力的扩展，可使移动终端接转PC机上的E-mail，扩大企业E-mail应用范围。(5) 因特网E-mail因特网E-mail可以转变成为一种信息不能存储的网关业务，或能够存储信息的信箱业务。在网关管业务的情况下，无线mail平台将信息从SMTP转化成SMS，然后发送到SMS中心。(6) 交通工具定位该应用综合了无线定位系统，该系统告诉人们所处的位置，并且利用短消息业务转告其他人其所处的位置。任何一个具有GPS接收器的人都可以接收他们的卫星定位信息以确定他们的位置。且对被盗车辆进行跟踪等功能。(7) 静态图像例如照片、图片、明信片、贺卡和演讲稿等静态图像能在移动网络上发送和接收。使用GPRS可以将图像从与一个GPRS无线设备相连接的数字相机直接传送到因特网站点或其他接收设备，并且可以实时打印。(8) 远程局域网接入当员工离开办公桌外出工作时，他们需要与自己办公室的局域网保持连接。远程局域网包括所有应用的接入。(9) 文件传送文件传送业务包括从移动网络下载量比较大的数据的所有形式。（10）个人银行服务。由于移动终端的独享特性，移动终端将逐渐具备个人身份表示的作用，成为人们随身携带的信用卡。利用这一点以及移动的灵活性，用户可以享受到方便的银行服务，如通过手机缴纳各种服务费用，用手机转移账务等等。 （11）个人购物服务。基于个人银行服务，用户在将来就能用手机买商品，定购晚餐等。手机将成为用户的个人电子钱包，甚至取代个人信用卡。 （12）语音门户。所谓语音门户就是通过对网络进行技术改造，使网站能够接受用户通过话音进行的访问，反馈给用户的信息也将是语音化的（当然还可以是多媒体的）。当语音门户和移动数据通信结合起来时，就能够很好地克服移动终端界面小，键盘小等先天不足，使用户只要能说话就能够通过移动上网。在美国，一些运营商已推出了移动语音门户服务，通过包月制的形式，为移动用户提供语音信息访问应用。有专家认为，随着网站语音访问改造的范围不断扩大以及语音识别技术的进一步完善，移动语音门户应用将快速推广。2.2我国GPRS市场发展前景分析1、 良好的基础平台世纪之交开启的通用分组无线业务GPRS，作为迈向第三代个人多媒体业务的重要里程碑将使移动通信与数据网络合二为一。它将使IP业务得以引入更为广阔的移动市场，同时也将使移动网络能够提供更多的增值业务。GSM是当前全球使用最为广泛的移动电话系统。以目前GSM为基础的GPRS作为向第三代移动电话系统发展过程中的一个至关重要和必不可少的一步，已成为迈向第三代部署的基石，并已开启了无线数据市场的大门。2、 蓄势待发的市场迅猛发展的移动数据业务 从移动通信市场的走势来看，国外方面，日本NTT DoCoMo公司从1999年就开始涉及多媒体服务的领域，并开始为用户提供更好的因特网服务和其它正在发展的数据通信业务；新加坡电话公司最近也引进了一个系统，使用户可以用他们的手机在股票市场上进行交易；新加坡另一家电信公司MI也不甘寂寞，与第一花旗银行合作推出了功能全面的移动电话银行服务网络，使顾客能够用手机办理银行转账业务。由此可见，国外移动通信运营商已经开始关注这一焦点，并迅速将数据业务投入到商用的过程中，因此GPRS将会成为GSM网络向第三代移动通信演进过程中必然的中间环节1、 前景看好的移动数据通信市场a) ：移动数据通信市场发展潜力巨大，全球Internet用户将逼近10亿，而其中将会有3.5%的用户通过移动方式接入Internet。另有调查称，目前75%的Internet用户同样也是移动用户。由此可知，两大领域的结合将是必然趋势。目前，世界上有900万人使用移动电话来发送移动数据。有人认为，如果保持目前的增长趋势，芬兰、瑞典等移动通信发达的国家，其移动数据的使用率在2001年将达到100%。据预测，到2007年，全球移动数据用户将达到2100万，占移动电话用户总数的20%左右。b) ：作为基于GSM网络的重要数据传输技术，GPRS将推动移动通信的数据化进程 GPRS是一种基于GSM网络的新型移动分组数据承载业务。由于目前GSM移动电话用户已占到全球移动电话用户的四成以上，因此GSM 在今后的移动数据市场将会有一定的天然优势，移动电话运营商可以充分利用现有的GSM网络在全国范围的基础上推出此项业务。由于因特网应用的迅速增加，在全球范围内，用户对移动数据通信的需求正呈增长的态势。预计今后一年内，全球GSM网上传送的移动数据量将实现40%50%的增长率。c) ：数据通信服务对象将逐渐从专业市场过渡到大众市场 一般认为，GPRS服务的最初使用者将是那些奔波在外的专业人士，他们需要随时以高速率来发送电子邮件，并对公司的局域网进行访问。此后，随着应用范围的扩展，GPRS的用户范围也会随之扩大。d) ：国内数据移动通信技术将快速投入应用，但关键是要有好的业务作支撑 在国内，中国移动和中国联通等相继开展了移动数据业务的实验工作，这使得中国的GPRS设备市场逐步升温。各移动通信运营商出于对现实和未来市场竞争需要的考虑，都迅速提高了移动数据业务的能力。然而，GPRS在中国市场能否成功，除了技术因素外，很大程度上还取决于能否开发出适合中国市场的应用业务。e) ：我国的移动数据通信刚刚起步，规模应用尚远 2000年是中国移动数据业务的起始年，分组数据业务成为新的热点。随着运营公司年内若干移动数据业务在小范围内的试运营，运营商将会积累一些可贵的运营经验，并培养出一大批潜在的用户，这将为移动数据业务今后的发展奠定一个良好的基础。2.3 GPRS行业应用 2.3.1在城市测量中的应用当前城市测量主要利用无线电台来传输，少数用GSM手机通信，然而这2种方法在实际测量中均暴露出弊端。电台高频信号传播方式近似直线，绕射能力差，有较多死角，其功率有限，传输距离短，若有高层建筑遮挡时，传输距离不超过200KM；GSM手机传输信号虽然设备简单，但价格昂贵、速度慢，只能一对一传输，使用范围受限。而GPRS无线数据传输系统利用静态定位功能，能实时监控待定点的坐标，凭借能绕行遮挡物干扰，减少死角数量，数据传输距离远，通信费用低等优势，给测量带来极大便捷和效率，因此，被广泛应用于测试测量中，并充分发挥出实用价值。2.3.2在电力远程无线抄表系统应用由于电话线公用，通讯时经常发生冲突，在阻碍数据传输的同时还给电调部门管理带来负面影响，而且传统方式的运行不稳定，数据传输经常存在错误。为提高传输质量。如果选择专线方式，必然增加投资成本，而选择GPRS无线数据传输系统，就使远程抄表的困扰难题得到了彻底解决。通过GPRS无线组网方案，数据实现分组发送与接收，用户只有在线状态下才会按流量计费，降低了服务费用。GPRS无线数据传输系统能快速精确地获取数据，并对用电数据进行智能分析,和以往的人工抄表、电话线抄表相比，提升了工作效率。2.3.3其他应用油井流量/温度GPRS监控系统：一种利用手机短信息和GPRS实现对油井和矿井进行智能控制和信息交流的设计思路。系统的开发基于短信息技术、自动控制技术、计算机技术、数字通信技术及加密技术，系统利用相关的网络、计算机系统和控制器，以短信息为基本控制指令和数据信息传送方式，实现手机无线遥控和数据传送，通过专设的短信控制中心和服务中心，为远程监控设备提供全方位的数字化服务。系统具有手机远程控制、自动报警、呼救功能。 SMS无线警报控制系统 ：一种利用手机短信息实现对远程监控设备如交通路灯，家庭里的门锁、家用电器、可视对讲、报警装置等进行智能控制和信息交流的设计思路。系统的开发基于短信息技术、自动控制技术、计算机技术、数字通信技术及加密技术，系统利用相关的网络、计算机系统和控制器，以短信息为基本控制指令和数据信息传送方式，实现手机无线遥控和数据传送，通过专设的短信控制中心和服务中心，为远程监控设备提供全方位的数字化服务。系统具有手机远程控制、自动报警、呼叫社区服务、物业管理等功能。还可以根据用户群的需要向生活连网服务、智能办公等方向无限扩展。 智能控制 ：当用户要用手机对家庭设施进行遥控时，向物业管理中心的短信控制机（网络型）或城市短信控制中心（电话短信型）或直接向GSM家庭控制器（单户型）发送短信息命令，物业管理中心的GSM短信控制机（短信型）或城市控制中心（电话短信型）接收到用户控制请求命令后，将根据用户的手机号来判别应将控制信息发往哪家的GSM家庭智能控制器，而此用户的家庭智能控制器接收到控制指令后立刻校对用户权限，控制密码等信息，如校对通过，立即执行相应操作并回复操作结果，如开门、修改手机开门密码、打开电器等，否则，将告知GSM短信控制机用户操作非法。 社区在线：当用户需要订票、送货、家庭医疗、钟点劳务等上门社区服务时，可以直接用GSM家庭智能控制器上的按钮呼叫，或用手机向服务中心发送服务请求信息，服务中心的计算机系统根据用户手机号自动查知用户地址、姓名及更详细个人资料，并把用户服务请求和与服务想关的用户信息传送给相应的服务商，服务商根据这些信息为用户提供快捷优质的个性化服务。物业管理 GSM家庭智能终端系统在某特定区域（小区、集中居区）内可形成GSM智能化控制网络，由GSM短信控制机和计算机构成中央处理中心，利用社区综合布线网络，把每个家庭的智能终端系统和小区其他智能化子系统（综合安全防范系统、楼宇自动化系统、物业管理及服务系统）集成一体化，形成真正完全智能化、网络化、信息化的小区挨家挨户敲门查电表的方式，无论是对敲门的人来讲，还是对被敲门的人来讲，都是一件麻烦的事情。现在已有许多住宅用户都用上了预付费电卡，省去了查表的麻烦，但对电力部门来说，数据统计和实时监测仍然是一个有待解决的问题。 GPRS模块在电力抄表系统中的应用：中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建电力远程抄表系统，实现电表数据的无线数据传输，具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。GPRS电力远程抄表系统由位于电力局的配电中心和位于居民小区的电表数据采集点组成，利用中国移动现有的GPRS/GSM网络，电表数据通过中国移动的GPRS/GSM网络进行传输。居民小区的所有电表首先连接到电表集中器，居民用户的用电数据由付费电表通过485传到电表集中器，电表集中器通过RS232口与GPRS透明数据传输终端连接，电表数据经过协议封装后发送到中国移动的GPRS数据网络，通过GPRS数据网络将数据传送至配电数据中心，实现电表数据和数据中心系统的实时在线连接。车辆管理系统：车辆管理系统是基于因特网的新型车辆管理平台,它适用于大型运输企业，利用信息技术跟踪车辆的采购、检验、调拨、保养、维修、退役等环节，并提供完整的车辆统计报表和强大的数据分析功能。简化企业车辆管理工作，改进车辆内部调拨、车辆维护等流程，显著提高企业的管理水平和经济效益 。终端功能：1.实时位置跟踪：定时/定距/定点汇报位置，通信盲区补传，短消息查询/汇报位置信息 。2.安防及安全行驶报警：防盗报警，防劫报警；超速报警，疲劳驾驶报警，超时停车报警，偏离行驶路线报警，进出节点报警，越界报警；报警信息可发送至监控中心或手机。4、GPRS标准发展GPRS是GSM向3G迈进的一个重要步骤，根据ETSI对GPRS发展的建议，分为两个发展阶段，第一阶段可以向用户提供电子邮件、因特网浏览等数据业务；第二阶段是EDGE的GPRS，简称E-GPR