一、概述
在技術(shù)上gsm可以傳送低速：9.6kbit/s或14.4kbit/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，只能為每個用戶分配一個信道；高速電路數(shù)據(jù)（hscsd），提供與有線網(wǎng)64kbit/s相比的高速數(shù)據(jù)，不適于突發(fā)性強的數(shù)據(jù)傳輸。gprs按需動態(tài)占用資源：只在有數(shù)據(jù)傳輸時才分配無線資源；頻譜利用率較高；數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達到171.2kbit/s；適合各種突發(fā)性強的數(shù)據(jù)傳輸；按傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量和計時兩者結(jié)合的計費方式。
二、gprs業(yè)務(wù)
1、gprs網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)
gprs網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)請求者和業(yè)務(wù)接收者之間提供的分組傳送業(yè)務(wù)
點對點業(yè)務(wù)
類型
特點
業(yè)務(wù)對象
面向無連接的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)ptp-clns
數(shù)據(jù)報型業(yè)務(wù)
用戶之間的信息傳遞沒有端到端的呼叫建立過程；
分組的傳送沒有邏輯連接和交付確認(rèn)保證
突發(fā)非交互式應(yīng)用業(yè)務(wù)，如基于ip的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
面向連接的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)
ptp-cons
虛電路型業(yè)務(wù)
為兩用戶間傳送多路數(shù)據(jù)分組建立邏輯電路；
要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放的過程。
面向連接的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議conp支持的業(yè)務(wù)，即x.25協(xié)議支持的業(yè)務(wù)
（1）點對多點業(yè)務(wù)
gprs網(wǎng)絡(luò)可以提供兩類業(yè)務(wù)，即點對點（ptp：point to point）的業(yè)務(wù)和點對多點（ptm：point to multipoint）的業(yè)務(wù)。
(1) 點對點業(yè)務(wù)
點對點業(yè)務(wù)是gprs網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)請求者和業(yè)務(wù)接收者之間提供的分組傳送業(yè)務(wù)。
① 點對點面向無連接的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)
② 點對點面向連接的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)屬于虛電路型業(yè)務(wù)
2. 用戶終端業(yè)務(wù)
用戶終端業(yè)務(wù)可按基于點對點或基于點對多點分為兩類：
(1) 基于點對點的用戶終端業(yè)務(wù)
① 信息點播業(yè)務(wù)。
② email業(yè)務(wù)。
③ 會話業(yè)務(wù)。在兩個用戶的實時終端到實時終端之間提供雙向信息交換。
(2) 基于點對多點的用戶終端業(yè)務(wù)
點對多點應(yīng)用業(yè)務(wù)包括點對多點單向廣播業(yè)務(wù)和集團內(nèi)部
點對多點雙向數(shù)據(jù)量事務(wù)處理業(yè)務(wù)。
三、gprs的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其功能描述
gprs網(wǎng)絡(luò)是在gsm網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展的移動數(shù)據(jù)分組網(wǎng)
組成
作用
無線接入
在移動臺和基站子系統(tǒng)（bss）之間傳遞數(shù)據(jù)
核心網(wǎng)
在基站子系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)網(wǎng)邊緣路由器之間中繼傳遞數(shù)據(jù)
gprs的基本功能
在移動終端和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的路由器之間傳遞分組業(yè)務(wù)
1、gprs的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
圖1給出了gprs網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，gprs相對于gsm新增功能有
① sgsn—gprs業(yè)務(wù)支持節(jié)點
② ggsn—gprs網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點
③ ptm sc—點對多點業(yè)務(wù)中心等
④ 基站軟件更新
⑤ 新的gprs移動臺
⑥ 新的移動性管理（mm）程序
⑦ 原有g(shù)sm網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的軟件更新和新的map信令及gprs信令
圖1 gprs網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其接口
（1）sgsn及其對外接口
在一個歸屬plmn內(nèi)，可以有多個sgsn ，sgsn功能類似gsm中的msc/vlr
① 對移動臺進行鑒權(quán)、移動性管理和路由選擇
② 建立移動臺ggsn的傳輸通道
③ 接收基站子系統(tǒng)透明傳來的數(shù)據(jù)
④ 進行協(xié)議轉(zhuǎn)換后經(jīng)過gprs的ip骨干網(wǎng)傳給ggsn（或sgsn）或反向進行
⑤ 計費和業(yè)務(wù)統(tǒng)計
圖2 sgsn及對外部的接口
sgsn的對外接口
接口
連接sgsn與
功能
gb
bss
傳輸信令和話務(wù)信息。流量控制，支持移動性管理和會話功能，支持ms經(jīng)bss到sgsn間分組數(shù)據(jù)的傳輸
gn
同plmn
sgsn
或
ggsn
支持用戶數(shù)據(jù)和有關(guān)信令的傳輸，支持移動性管理
gp
異plmn
與gn接口功能相似，
還提供邊緣網(wǎng)關(guān)bg、防火墻及不同plmn間互聯(lián)功能
gs
msc/vlr
支持sgsn和msc/vlr之間的配合工作：
sgsn向msc/vlr發(fā)送ms的位置信息或接收來自msc/vlr的尋呼信息。
gr
hlr
支持sgsn接入hlr并獲得用戶管理數(shù)據(jù)和位置信息
gf
eir
支持sgsn與eir 交換數(shù)據(jù)，認(rèn)證ms的imei信息
gd
sms-gmsc
提高sms的使用效率
（2）ggsn及其對外接口
ggsn功能
①gprs網(wǎng)對外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)或路由器，提供gprs和外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的互聯(lián)。
②接收移動臺發(fā)送的數(shù)據(jù)，選擇到相應(yīng)的外部網(wǎng)絡(luò)
③或接收外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，根據(jù)其地址選擇gprs網(wǎng)內(nèi)的傳輸通道，傳輸給相應(yīng)的sgsn。
④地址分配和計費等
ggsn的對外接口
接口
連接ggsn與
功能
gn
見上頁
gp
gi
外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)
與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián)（ip、x.25等）
gc
ggsn與hlr
獲得ms的位置信息，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)
（3）其它功能實體和網(wǎng)絡(luò)接口
為支持分組數(shù)據(jù)的新協(xié)議必須升級軟件，增加新的協(xié)議功能
以um接口為例
邏輯信道增加了分組數(shù)據(jù)信道（pdch）
采用4種新的信道編碼方式
cs-1（9.05kbit/s）、cs-2（13.4kbit/s）、
cs-3（15.6kbit/s）、cs-4（21.4kbit/s）。
支持多時隙的傳輸方式（最多可達8個時隙）
gprs骨干網(wǎng)（ip backbone）；
將（s/g）gsns等互聯(lián)起來的ip專用網(wǎng)或分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，也可做為專用線路。
plmn內(nèi)部骨干網(wǎng)
專用ip網(wǎng)（只用于gprs數(shù)據(jù)和gprs信令）。
通過gp接口，采用邊緣網(wǎng)關(guān)（bg）和多個plmn互連骨干網(wǎng)連接起來。多個plmn骨干網(wǎng)通過漫游協(xié)議進行選擇，該協(xié)議包括bg安全功能。多個plmn骨干網(wǎng)互連可以通過分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，也可以用一條專用線路。
gprs的移動臺分類：a類gprs手機、b類gprs手機和c類gprs手機
gprs的移動臺。
移動臺類型
同時連接gsm和gprs系統(tǒng)
同時提供gprs和gsm業(yè)務(wù)
自動進行業(yè)務(wù)切換
a類
y
y
y
b類
y
n
y
c類
y
n
n
四、gprs的移動性管理和會話管理
gprs手機的注冊
首次使用手機必須注冊到plmn網(wǎng)上，并將位置更新信息存儲到sgsn中
分布在gprs不同網(wǎng)絡(luò)單元的用戶信息有四類（見下頁表）
管理過程
功能
移動性管理（gmm）
gprs用戶的移動性，如將用戶當(dāng)前位置通知網(wǎng)絡(luò)等
會話管理（sm）
支持移動用戶對pdp關(guān)聯(lián)的處理，也就是說gprs移動臺連接到外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的處理過程
注冊過程：
（1）連接到gprs網(wǎng)絡(luò)（gprs附著）
手機開機后，向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送附著消息。sgsn從hlr收集用戶數(shù)據(jù)，對用戶進行鑒權(quán)，然后與gprs手機附著。
（2）連接到ip網(wǎng)絡(luò)（pdp關(guān)聯(lián)）
手機與網(wǎng)絡(luò)附著后，向網(wǎng)絡(luò)請求一個ip地址，網(wǎng)絡(luò)為移動臺分配ip地址，使其成為外部ip網(wǎng)絡(luò)的一部分。
靜態(tài)ip地址：分配用戶固定的ip地址。
動態(tài)ip地址：每次會話都分配用戶一個新的ip地址
1、gprs的移動性管理
（1）路由區(qū)ra
路由區(qū)由一個或多個小區(qū)組成，最大的路由區(qū)為一個位置區(qū)la。一個路由區(qū)不能跨越多個位置區(qū)。一個路由區(qū)只能由一個sgsn提供服務(wù)。
目的：更有效的尋呼gprs用戶。
標(biāo)識： 路由區(qū)識別rai
結(jié)構(gòu)：rai=mcc+lac+rac
mcc為移動國家號碼、lac為位置區(qū)代碼、rac為路由區(qū)代碼
作用：rai作為系統(tǒng)信息進行廣播，移動臺監(jiān)視rai，以確定是否穿越了路由區(qū)邊界。如果確實穿越了邊界，移動臺將啟動路由區(qū)域更新過程。
（2）移動性管理狀態(tài)
三種移動性管理狀態(tài)在一定條件要進行狀態(tài)轉(zhuǎn)化
狀 態(tài)
移動臺功能
sgsn存儲的位置信息
與移動性管理建立關(guān)聯(lián)
收發(fā)數(shù)據(jù)
激活/清除pdp移動關(guān)聯(lián)
進行ptp數(shù)據(jù)收發(fā)
空閑
n
n
n
n
無
守候
y
僅收
y
n
路由區(qū)ra
就緒
y
y
y
y
小區(qū)cell
(3)gprs附著和去附著
gprs附著
gprs手機建立與gprs網(wǎng)絡(luò)的連接， ms請求接入，并發(fā)起與sgsn的連接，在移動臺和sgsn間建立mm移動關(guān)聯(lián)。
gprs去附著
gprs手機結(jié)束與gprs網(wǎng)絡(luò)的連接，ms將從就緒狀態(tài)變?yōu)榭臻e狀態(tài)，結(jié)束與sgsn建立的mm移動關(guān)聯(lián)的連接。
(4)gprs的位置區(qū)域管理
gprs的位置區(qū)域管理就是移動臺位置移動的管理。
位置更新過程的分類
條件
小區(qū)位置更新
（cell update）
就緒狀態(tài)的ms在路由區(qū)內(nèi)從一個小區(qū)移到另一個小區(qū)時
路由區(qū)位置更新
（routing area update）
sgsn內(nèi)
ms從一個路由區(qū)移到另一個路由區(qū)時
sgsn間
sgsn間的ra/la聯(lián)合更新
(combined inter sgsn ra/la update)
sgsn與msc/vlr建立關(guān)聯(lián)之后
2、gprs的會話管理
gprs的會話管理是指gprs移動臺連接到外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的處理過程
功能： 支持用戶終端對pdp移動關(guān)聯(lián)的處理
pdp移動關(guān)聯(lián)是指gprs系統(tǒng)提供一組將移動臺與一個pdp地址（通常是ip地址）相關(guān)聯(lián)和釋放相關(guān)聯(lián)的功能。
方式：移動臺附著到網(wǎng)絡(luò)后，應(yīng)激活所有需要與外部網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡刂?，?dāng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，再解除這些地址。
移動臺狀態(tài)守候或就緒
pdp地址分類
分配者
附加說明
靜態(tài)pdp地址
歸屬plmn運營商
若pdp移動關(guān)聯(lián)的激活是網(wǎng)絡(luò)請求的，則只能使用靜態(tài)pdp地址
動態(tài)hplmn pdp地址
hplmn
激活pdp移動關(guān)聯(lián)時
激活pdp移動關(guān)聯(lián)時，由ggsn分配/釋放動態(tài)pdp地址
動態(tài)vplmn pdp地址
vplmn
五、gprs的空中接口
gprs的空中接口是整個gprs系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一 ，gprs的邏輯信道——分組邏輯信道如圖3 。
圖3 gprs的邏輯信道
分組邏輯信道的類型
分組邏輯信道分類
功能
上/下行
分組廣播控制信道（pbcch）
傳播與分組數(shù)據(jù)相關(guān)的系統(tǒng)信息
下行
分組
公共
控制
信道
pccch
分組尋呼信道（ppch）
尋呼分組或電路交換業(yè)務(wù)
下行
分組隨機接入信道（prach）
ms發(fā)送數(shù)據(jù)或信令信息
上行
分組接入允許信道（pagch）
在分組建立階段，向ms發(fā)送無線資源分配信息
下行
分組通知信道（pnch）
在ptm-m分組傳送前，向一組ms發(fā)送ptm-m通知信息
下行
分組
專用
控制
信道pacch
分組隨路控制信道（pacch）
傳送某個已知移動臺的信令信息
下行
分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（pdtch）
傳送用戶的分組數(shù)據(jù)
上/下行
分組定時提前量控制信道（ptcch）
傳送隨機接入突發(fā)
上行
向ms傳送定時提前量信息
下行