第7章 通用分组无线业务GPRS

2020/1/301移动通信技术第7章通用分组无线业务GPRS2020/1/3027.1GPRS概述7.2GPRS网络第7章通用分组无线业务GPRS2020/1/3037.1GPRS概述7.1.1GPRS产生的背景1IP技术已成为发展方向•交换方式•IP传输技术在未来通信中占有重要地位2移动数据市场的形成•移动通信业务仍是传统的话音通信占主导地位•发展移动数据业务是各运营商的战略发展方向2020/1/3043GSM向第三代移动通信系统的演进•3G的主要特征：具有宽带数据通信和多媒体通信能力，提供快速分组交换能力•GSM网络向WCDMA演变存在平滑过渡的问题，电路交换方式不能满足大业务量数据的传输要求，需要中间技术进行承接•采用GPRS方案，既能充分利用原有GSM资源，又能平滑过渡到3G7.1GPRS概述2020/1/3057.1GPRS概述4GPRS概念(通用分组无线业务,GPRS)•GPRS是GSM无线信道中产生附加虚拟时隙的技术。•GPRS能使时隙被若干用户共享，数据被封装成包，在当前空闲的时隙发送出去。•GPRS是一个能在GSM上实现IP能力的技术。•运用GPRS能有效地处理大量通信负载，提供远程监控、多媒体信息等业务。•GPRS是GSM在Phase2+阶段引入的通用分组无线数据业务，核心网采用基于分组交换的IP技术，传送不同速率的数据及信令，不需要利用电路交换模式的网络资源。2020/1/3065GPRS的功能•GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService）的简称.•GPRS仅通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造，增加一些硬件设备和软件升级，形成一个新的网络逻辑实体来实现分组交换，使现有的移动通信网和数据网结合起来。•是2.5代技术，对GSM的升级，应用于GSM，不会替代GSM7.1GPRS概述2020/1/307•GPRS系统以分组交换技术为基础，采用IP数据网络协议，使现有GSM网的数据业务突破了最高速率为9.6kbit/s的限制，最高数据速率可以达到170kbit/s，用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速率数据业务，包括收发电子邮件、nternet浏览等IP业务功能。•GPRS系统与现有的GSM语音系统最根本的区别是：GPRS是一种分组交换系统，而原有的GSM系统是一种电路交换系统。7.1GPRS概述2020/1/308•小区内多个用户可共享一条无线信道同时通信。•某用户所需所传输的数据量大而信道尚有空闲时，可同时占用同一载波的多个时隙通信，满足了数据业务的突发性要求。6GPRS支持中高速数据传输•最高速率理论值可达21.4×8=171.2kbit/s。但需一个载频的8个时隙同时提供给同一用户，且不能采用任何形式的纠错措施，并需对现有的GSM网络作较大的改动。7.1GPRS概述2020/1/309•对GSM网络不作太多改动的情况下，只能采用14.4kbit/s×8=115.2kbit/s的最高理论速率•GPRS的传输速率取决于GSM为其预留的信道数•GPRS的实际速率介于14.4～3.2kbit/s，上下行非对称•GPRS采用了四种与GSM不同的信道编码方案：CS-1、CS-2、CS-3和CS-47.1GPRS概述2020/1/30107GPRS的技术及参数工作频段：上行890～915MHz；1710～1780MHz下行935～960MHz；1805～1880MHz频道间隔：200KHz频率复用：4×3方式每载波信道数：8（时隙）每信道数据率(对应四种编码方案）CS-1：9.05kbit/sCS-2：13.4kbit/sCS-3：15.6kbit/sCS-4：21.4kbit/s7.1GPRS概述2020/1/30117.1GPRS概述单终端多信道能力：同一载波下的1～8个时隙调制方式：GMSK信道占用方式：按需分配信道前向纠错编码：卷积码移动台类别：三类（A、B、C）ARQ（自动重发请求）功能；鉴权和加密实现QoS保证；功率控制；点对点PTP业务可无连接或面向连接；有点对多点PTM业务；与话音业务共享无线资源；计费灵活，可根据流量、时间或QoS进行2020/1/30128GPRS的系统容量•GSN的网络容量和RF（射频）容量。•确定GPRS系统容量时，要考虑GPRS使用的信道数、支持的数据流量、支持GPRS用户数。9GPRS系统的性能•PCU、SGSN、GGSN、计费系统的性能。•设备主要是用可靠性（如设备故障率、中断恢复服务时间）、吞吐量和系统容量（如处理能力和计费容量），与外部网络的接口指标等来描述。7.1GPRS概述2020/1/301310．GPRS的特征GPRS具有以下一些特征:①在广域网中能实现低成本的数据通信方式，而且用户总是在线，不用拨号上网。②从信息技术角度上，GPRS与IP类似，通过网络管理有效使用网络资源。③当GPRS业务转换成IP时，能够通过新的全球网络传输，而且电话可以采用本地双向工作呼叫方式。④采用GPRS技术可以极其有效地利用现有频谱进行传送。⑤在一般的学校和家庭提供无线LAN的通信能力。7.1GPRS概述2020/1/3014⑥用户进行站到端的分组交换。⑦GPRS + IP等于Internet和Intranet。⑧GPRS是一种完全成熟的信息传输技术。⑨第三代移动通信系统将与GPRS后向兼容，所以GPRS的投资效益在未来的发展中可以得到保障。GPRS特别适合于间断性的、突发性的或者频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。7.1GPRS概述2020/1/301511．GPRS的业务（1）承载业务①点到点（PTP）业务。②点到多点（PTM）业务。（2）用户终端业务①基于PTP的用户终端业务。②基于PTM的用户终端业务。（3）附加业务7.1GPRS概述2020/1/30161．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网络中需要增加一些节点，如网关GPRS支持节点（GatewayGPRSSupportingNode，GGSN）和服务GPRS支持节点（ServicingGSMSupportingNode，SGSN）。GPRS网络参考模型如图7-1所示。7.2GPRS网络2020/1/3017图7-1GPRS网络参考模型7.2GPRS网络2020/1/3018•GSN是GPRS网络中最重要的网络节点。•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，并可以连接到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：一种为服务GSN（ServicingGSN，SGSN），另一种为网关GSN（GatewayGSN，GGSN）。7.2GPRS网络2020/1/3019•SGSN主要负责移动性管理，监测本地区内的移动台对于分组数据的传输与接收。此外，它还定位和识别移动台的状态并收集关键的呼叫信息，对于运营商的计费，这是一个至关重要的功能。SGSN还控制移动寻呼和短信息业务（SMS）及GSM电话交换业务的加密、压缩与交互。•GGSN是GSM网络与公共数据之间的网关，它能够利用各种物理和隧道协议上的IP，直接与互联网连接。GGSN还可以用做防火墙，把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，既把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络，又保证所有的输入和输出数据都是经过授权的，增加了网络的安全性。7.2GPRS网络2020/1/3020•除此之外，GPRS网络结构还引入了下列新的网络接口。（1）Gb：BSS和SGSN之间的接口（2）Gn：SGSN和GGSN之间的接口（3）Gs：SGSN和MSC/VLR之间的接口（4）Gr：SGSN和HLR之间的接口（5）Gi：GGSN与外部数据网之间的接口（6）GD：不同的GSM网络（不同的PLNM）通过GD接口相联。7.2GPRS网络2020/1/30212．GPRS协议模型图7-2GPRS分层协议模型7.2GPRS网络2020/1/3022（1）物理层（2）MAC层（3）LLC层（4）SNDC层（5）网络层3．GPRS空中接口的信道构成•GPRS空中接口的信道由分组数据业务信道、分组寻呼信道、分组随机接入信道、分组接入应答信道、分组随路控制应答信道构成。7.2GPRS网络2020/1/3023图7-3移动台发送数据时的信道使用过程7.2GPRS网络2020/1/3024图7-54移动台接收数据时的信道使用过程7.2GPRS网络