什么是GPRS?它和我们熟悉的GSM和CDMA有什么区别?与中国移动曾经推出的WAP业务又有什么不同呢?

    GPRS(General Packet Radio Service的中文是通用分组无线业务,是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。GPRS与GSM系统最根本的区别是,GSM是一种电路交换系统,而GPRS是一种分组交换系统。GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输。我们可以将GPRS理解为GSM的一个更高层次。

    WAP(Wireless  Application Protocol的中文是无线应用协议,它与GPRS属于不同的范畴,它的目的是将互联网的丰富信息及先进的业务引入到移动电话等无线终端之中。打个比喻,GPRS和GSM都是马路,而WAP是在马路上的汽车。中国移动开通GPRS之后,WAP就行驶在GSM和GPRS两条马路上,而行驶在GPRS的马路上可以提高数据传输速度。因此,现有WAP上的内容一样可以通过GPRS进行浏览和应用。

   CDMA是与GSM并列的移动通信技术,是码分多址数字无线技术的英文缩写,它拥有频率利用率较高、手机功耗低等优点。与GSM相同,CDMA也有2代、2.5代和3代技术。中国联通将于今年下半年推出的CDMA属于2.5代技术。CDMA被认为是第3代移动通信技术的首选,目前的标准有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。

 

转自http://www.mc21st.com/fashion/techwin/mobilecom/2001/gprs01.htm

GPRS入门知识》

一、GPRS简介

    GPRS—General Packet Radio Service,GPRS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10亿普通电话用户,3亿无线通信用户和1亿互联网用户。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2005年将10亿无线互联网用户,中国的互联网用户数将从现在的2千万增加到2003年的6千万。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GSM CSD业务不同的是,GPRS业务将以数据流量计费,而GSM CSD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GSM CSD业务也将有很大提高,GPRS可提供高达115kb/s的传输速率(最高值为171.2kb/s),下一代GPRS业务的速度可以达到384Kbit/s。

    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IP Over PPP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(2.5G),GPRS在许多方面都具有显著的优势。

GPRS有下列特点:

1、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;

2、传输速率高,GPRS数据传输速度可达到57.6Kbps,最高可达到115Kbps—170Kbps,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384Kbit/s;

3、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;

4、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;

5、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







GSM已发展到了Phase 2+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9.6kbps以下数据业务及Phase2+阶段提出的HSCSD都属于电路型数据业务。Phase 2+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,两者特点对比如表1所示。

  表1 电路型数据业务与分组型数据业务对比

对比内容

电路型数据业务(9.6kbps以下数据业务及HSCSD

分组型数据业务(GPRS

无线信道

专用,最多4个时隙捆绑(固定占用时隙)

共享,最多8个时隙捆绑,动态时隙分配

链路建立时间

呼叫建立时间长

短,有"永远在线"之称

传输时延

短,适合于实时性强的业务

适度的传输时延

传输速率

从小于9.6kbps57.6kbps

最大171.2kbps

网络升级费用

初期投资少,需增加IWF单元及对BTSBSC进行软件升级

费用较大,需增加网络设备,但节省基站投资

提供相同业务代价

价格昂贵、占用系统资源多

价格较便宜、占用系统资源少

  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1所示。

1 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.25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MSC/VLR发送地址信息,并从MSC/VLR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.25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.25和IP协议。从PDN网看GGSN,GGSN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ITU-T X.121和ITU-T E.164编号方案,提供X.25虚电路及对X.25快速选择,还支持网间的X.75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TCP/IP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4O%-50%的增长率。目前主要是短消息业务量,到 2005年,移动用户的数据业务量占总的移动业务量的2O%-3O%,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80%-90%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。

4.1. 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(PTP-CLNS)
    PTP-CLNS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(PTP-CONS)
    PTP-CONS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)。PTP-CONS业务要求有建立连接、数据传送和连接释放工作程序。PTP-CONS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.25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(PTM-M)、点对多点群呼业务(PTM-G)、IP广播业务(IP-M)。
  • 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。

4.2.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(-25°/+100°)。
  • 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8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、110、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7种业务。

5.1.Internet接入业务

1) 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。

 

 

2)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。

3)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。

5.2.GPRS承载WAP业务

1)GPRS是承载WAP的最佳选择

  GSM系统中,承载WAP有3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160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9.6K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3所示。