第7章 通用分组无线业务GPRS

• 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。 2012-9-9 5
7.1GPRS概述
5 GPRS的功能
• GPRS是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的简称.
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7.1 GPRS概述
• 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。 6 GPRS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。
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7.1 GPRS概述
3 GSM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3G
• 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GSM
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7.1GPRS概述
• 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。
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7.1GPRS概述
⑥ 用户进行站到端的分组交换。 ⑦ GPRS + IP等于Internet和Intranet。 ⑧ GPRS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。
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7.1 GPRS概述
7 GPRS的技术及参数 工作频段： 上行 890～915 MHz；1710～1780 MHz 下行935～960 MHz；1805～1880 MHz 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 2012-9-9 CS-4：21.4kbit/s
• 在现有的GSM网络中需要增加一些节点，如网关 GPRS支持节点（Gateway GPRS Supporting Node，GGSN）和服务GPRS支持节点 （Servicing GSM Supporting Node，SGSN）。 GPRS网络参考模型如图7-1所示。
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7.2 GPRS网络
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7.1GPRS概述
4 GPRS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。
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7.2 GPRS网络
图7-3 移动台发送数据时的信道使用过程
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7.2 GPRS网络
图7-54 移动台接收数据时的信道使用过程
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7.2 GPRS网络
• 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 2012-9-9 19 了网络的安全性。
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7.1 GPRS概述
8 GPRS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。
9 GPRS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。
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7.1GPRS概述
10．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。
移动通信技术
第7章 通用分组无线业务GPRS
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第7章 通用分组无线业务GPRS 7.1 GPRS概述 7.2 GPRS网络
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7.1 GPRS概述
7.1.1 GPRS产生的背景 1 IP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
201（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
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7.2 GPRS网络
1．GPRS的网络结构
• GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的。
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7.2 GPRS网络
2．GPRS协议模型
图7-2 GPRS分层协议模型
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7.2 GPRS网络
（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。
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7.1 GPRS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
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7.1 GPRS概述
•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-4
7.2 GPRS网络
• 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。
图7-1 GPRS网络参考模型
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7.2 GPRS网络
• 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（Servicing GSN，SGSN），另一种为网关GSN（Gateway GSN，GGSN）。