第4章 GPRS移动通信技术

《移动通信技术》电子教案第4章GPRS移动通信技术通用无线分组业务（GeneralPacketRadioSystem，GPRS）是一种按GSM标准定义的封包交换协议，可快速接入数据网络。它提供了一种在网络和移动终端之间“永远在线”的连接方式，网络容量只有在实际进行传输时才被占用。GPRS是第一个实现移动互联网即时接入的标准，也是迈向3G/UMTS的一个过程。4.1GPRS概述4.1.1GPRS系统定义及构成方法GPRS作为第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信（3G）的过渡技术，最早是由英国BTCellnet公司在1993年提出的，是GSMPhase2+（1997年）规范实现的内容之一，是一种基于GSM的移动分组数据业务。因此GPRS能提供比现有GSM9.6kbit/s更高的速率。GPRS采用与GSM相同的频段、频带宽度、无线调制标准化、突发结构、跳频规则以及相同的TDMA帧结构。因此，在GSM系统的基础上构建GPRS系统时，GSM系统中的绝大部分部件都不需作硬件改动，只需要引入3个主要部件：GPRS服务支持节点（ServingGPRSSupportingNode，SGSN）、GPRS网关支持节点（GatewayGPRSSupportingNode，GGSN）、分组控制单元（PacketControlUnit，PCU），并对相关软件作软件升级即可。GPRS系统原理如图4-1所示。4.1.2GPRS的特点（1）能够从无线部分到有线部分，提供端到端的分组数据传输模式。（2）为用户提供更高的接入速率（160kbit/s）和更短的接入时间。（3）终端用户无需拨号上网，并且永远在线。（4）底层基于TCP/IP，能够与Internet实现无缝连接。（5）能够提供按流量、时间、内容等更灵活的计费方式。（6）依靠GSM的广阔覆盖，能够实现随时随地无线数据接入。（7）具有前后兼容能力。（8）作为一种新兴移动数据业务的承载业务，能够更有效地提供短消息、WAP等业务。4.2GPRS的网络结构4.2.1GPRS网络总体结构GPRS通用网络结构如图4-2所示。图4-2GPRS通用网络结构4.2.2GPRS网络的主要实体GPRS网络包括GPRS支持节点、GPRS骨干网、短消息业务网关、具有短消息业务功能的移动交换中心（SMS-GMSC）和短消息业务互通移动交换中心（SMS-IWMSC）、移动交换中心、移动台、本地位置寄存器、访问位置寄存器和分组数据网络。1．GPRS支持节点GPRS支持节点有两种类型：SGSN和GGSN。（1）GPRS服务支持节点（SGSN）是为移动终端提供业务节点，即Gb接口有SGSN支持。其主要作用是记录移动台当前位置信息，并且在移动台和SGSN之间发送和接收移动分组数据。（2）GPRS网关支持节点（GGSN）主要起到网关的作用，它能够与多种不同的数据连接，如LAN和ISDN等。此外GGSN还起到GPRS路由器的作用。GGSN将GSM网中的GPRS分组数据报进行协议转换，以便能够将这些分组数据报传送到远端的TCP/IP或X.25网络。2．GPRS骨干网GPRS骨干网有两种：内部PLMN骨干网和外部PLMN骨干网，结构如图4-3所示。3．本地位置寄存器（HLR）HLR中含有GPRS用户数据和路由信息。从SGSN经过Gn接口或从GGSN经过Gc接口均可以访问HLR。对于漫游的MS来说，HLR可能不在当前的PLMN中而在另外一个不同的PLMN中。4．短消息业务网关具有短消息业务功能的移动交换中心（SMS-GMSC）与短消息业务网关是互通的。SMS-GMSC、MSC和短消息业务互通移动交换中心（SMS-IWMSC）经Gd接口连在SGSN上，这样，GPRSMS就能通过GPRS无线信道实现短消息的收发。5．GPRS移动台GPRSMS通常以如下3种运行模式中的一种模式进行操作，主要通过MS申请的服务选定操作模式。（1）A类操作模式：MS申请同时具有GPRS和其他GSM服务，并且MS能同时运行GPRS和其他GSM服务。（2）B类操作模式：一个MS可同时监测GPRS和其他GSM业务的控制信道，但同一时刻只能运行一种业务。（3）C类操作模式：MS只能用于GPRS服务。6．移动交换中心和访问位置寄存器（VLR）在需要GPRS网络与其他GSM业务进行配合时选用Gs接口，如GPRS网络与GSM网络联合进行位置更新，利用GPRS网络完成电路交换业务的寻呼，以及GPRS网络的SGSN节点接收MSC和VLR发送来的寻呼请求等。同时MSC/VLR用于存储MS的IMSI以及MS相连接的SGSN。7．分组数据网络分组数据网络（PacketDataNetwork，PDN）提供分组数据业务的外部网络。当移动终端通过GPRS接入不同的PDN时，要采用不同的分组数据协议地址。4.3GPRS的业务4.3.1GPRS业务概述GPRS是一种新的GSM承载业务，是通过分组交换方式实现在PLMN和外部网络互通的内部网上传输的。在有GPRS承载业务支持的标准化网络协议的基础上，GPRS网络管理可以提供一系列的交互式电信业务。1．承载业务支持在用户与网络接入点之间的数据传输，能够提供点对点（Point-To-Point，PTP）、点对多点（Point-To-Multipoint，PTM）两种承载业务。（1）PTPPTP业务是在两个用户之间提供一个或多个分组的传输。（2）PTMPTM业务是将单一信息传送到多个用户。GPRSPTM业务具有将一个用户数据发送给单一业务需求的多个用户的能力。PTM业务包括以下3种。①点对多点多播业务：②点对多点群呼业务：③IP多点传播：2．用户终端业务GPRS支持电信业务，提供完全的通信业务能力，包括终端设备能力。用户终端可以分为以下两类用户终端业务。（1）基于PTP的用户终端业务：会话、报文传送、检索、遥信。（2）基于PTM的用户终端业务：分配、调度、会议、预定发送、地区选路。3．附加业务GSMPhase2附加业务支持所有GPRS基本业务：PTP面向连接网络业务业务、PTP面向无连接网络业务、IP-M业务和PTM-G的无条件呼叫前转。GSMPhase2附加业务不适用于PTM-M。GPRS提供的附加业务如下：主叫线识别提供（CLIP）；主叫线识别限制（CLIR）；连接线路识别提供（COLP）；连接线路识别限制（COLR）；无条件呼叫前转（CFU）；遇忙呼叫前转（CFB）；无应答呼叫前转（CFNRy）；无法达到的移动用户呼叫转移（CFNRc）；呼叫等待（CW）；呼叫保持（HOLD）；多用户补充业务（MPTY）；封闭用户群（CUG）；资费信息通知（AOCI）；禁止所有呼叫（BAOC）；禁止