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GPRS基本概念

wqshand  发表于 2007/6/26 11:54:26      985 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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1.什么是GPRS?
GPRS---General Packet Radio Service,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。通俗地讲,GPRS是一项高速数据处理的技术,方法是以"分组"的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术,但是它在许多方面都具有显著的优势。目前,香港作为第一个进行GPRS实地测试的地区,已经取得了良好的收效。
由于使用了"分组"的技术,用户上网可以免受断线的痛苦(情形大概就跟使用了下载软件NetAnts差不多)。此外,使用GPRS上网的方法与WAP并不同,用WAP上网就如在家中上网,先"拨号连接",而上网后便不能同时使用该电话线,但GPRS就较为优越,下载资料和通话是可以同时进行的。从技术上来说,声音的传送(即通话)继续使用GSM,而数据的传送便可使用GPRS,这样的话,就把移动电话的应用提升到一个更高的层次。而且发展GPRS技术也十分"经济",因为只须沿用现有的GSM网络来发展即可。GPRS的用途十分广泛,包括通过手机发送及接收电子邮件,在互联网上浏览等。
现在手机上网的口号就是"always online"、"IP in hand",使用了GPRS后,数据实现分组发送和接收,这同时意味着用户总是在线且按流量计费,迅速降低了服务成本。对于继续处在难产状态的中国移动/联通WAP资费政策,如果将CSD(电路交换数据,即通常说的拨号数据,欧亚WAP业务所采用的承载方式)承载改为在GPRS上实现,则意味着由数十人共同来承担原来一人的成本。
而GPRS的最大优势在于:它的数据传输速度不是WAP所能比拟的。目前的GSM移动通信网的传输速度为每秒9.6K字节,GPRS手机在今年年初推出时已达到56Kbps的传输速度,到现在更是达到了115Kbps(此速度是常用56Kmodem理想速率的两倍)。所以敬请大家珍惜手上的Nokia7110及MotorolaL2000,相信到了GPRS手机推出时,他们都要让路。
GPRS的应用,迟些还会配合Bluetooth(蓝牙技术)的发展。到时,数码相机加了bluetooth,就可以马上通过手机,把像片传送到遥远的地方,也不过一刻钟的时间,够酷吧,这个日子将距离我们不远了。(从容)
2. GPRS比WAP的技术优势如何?
答:现有的WAP的承载是电路交换(CSD)方式,而GPRS是以分组交换的方式进行数据传输,电路交换方式数据与话音不能同时进行,在收费模式上也是按照时长来收费,而GPRS由于是分组交换,因此在网络资源的利用率上较电路交换有了很大的提高,而且GPRS可以同时进行语音与数据的传递,可以完全按照产生的流量来计费。
实际上WAP本身与GPRS不具有可比性,现有WAP上的内容在GPRS上面一样可以浏览和应用,只不过GPRS使现有的CSD方式的WAP更快更方便收费更合理,对WAP的服务内容也会由于网络的技术进步而有较大的促进和改善。
3. GPRS 会取代WAP吗?
答:WAP现在用的是CSD(电路交换数据)的GSM数据业务,以后WAP可以使用GPRS这种新的GSM网络作为承载方式。
GPRS不会取代WAP,两者属于不同范畴, GPRS和现在的CSD方式的GSM数据业务都是马路,WAP则是马路上的汽车,WAP现在行驶在两车道上,GPRS提高了数据传送速度,是8车道,可以说GPRS增强了WAP业务,现有WAP上的内容一样可以通过GPRS进行浏览和应用。
4. 与GSM比较GPRS有何技术优势?
答: GPRS是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式,与原有的GSM比较,GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势:更有效的利用无线网络信道资源,特别适合突发性、频繁的小流量数据传输;支持的数据传输的速率更高,理论峰值达115kbps;计费方式更加灵活,可以支持按数据流量来进行计费;GPRS还能支持在进行数据传输的同时进行语音通话等等。
5. 与现有GSM相比,GPRS能给用户带来什么不同的应用业务?
答:GPRS移动数据业务能够为用户提供丰富的应用服务,如:移动商务、移动信息服务、移动互联网业务、虚拟专用网业务、基于位置的业务、多媒体业务、个人服务业务。当然由于GPRS本身的技术特点,也有一些特别适合于GPRS网络的应用服务,如网上聊天、移动炒股、远程监控、远程计数等小流量高频率传输的数据业务。
6. GPRS与WAP、HTTP的关系何在?
答:我们可以举个例子,两个用户用普通固定电话、手机打电话,这里GPRS相当于是传送语音的电话线和电信网、WAP和HTTP相当于是用户说的广东话或普通话,用户说的内容例如"吃饭了没有?"才是WAP和HTTP上传送的具体内容。因此GPRS和WAP是不同范畴的概念。
7. GPRS与2代、3代的关系何在?
答:GPRS是在第二代无线通信系统GSM基础上发展起来的,将GSM网络为数据流的传输增加了支持分组交换的网络系统设备,第三代无线通信系统将会在GPRS的基础上进行更进一步的技术进步与发展,为网络全面支持高速、宽带的多媒体数据传输。也就是说,GPRS是介于第二代和第三代之间的一种网络技术,也就是一般称为的2.5代。
8. GPRS生命期有多长?是不是只是一个过渡产品?
答:过渡产品如果过渡几年甚至更长的时间,也完全可以看作是阶段性的主流产品。目前,全球对3代网络的发展都较为谨慎,相信中国的运营商也会根据数据用户的数量和需求稳步发展3代网络。在几年的真空期,GPRS无疑是移动数据业务发展的首选。
GPRS是在GSM系统基础上发展起来的分组交换数据承载和传输业务,是2.5代的网络产品,但并不意味着GPRS仅仅是一个过渡产品,相反GPRS是第二代向第三代网络演进的一个非常重要、不可或缺的一个步骤和里程碑。因为GPRS较之GSM在数据的传输上产生了由电路交换到分组交换这样一个质的飞跃,对于移动互联网和数据业务有了一个很大的促进,在现阶段3代的道路尚不是很清晰,技术发展与市场需求都不是很成熟的情况下,GPRS在未来4-5年将成为移动数据业务的最主要的承载方式。
另外所有新技术的网络产品和服务都是向下兼容的,也就是说,即使3代网络已经存在,GPRS由于网络成本、市场渐进性的原因还将与3代 共存很长一段时间。
9. GPRS与CDMA比较有何特点?
答:严格的说,GPRS是在GSM网络基础之上发展出来的基于2.5代技术的移动数据网,是通过分组交换实现数据传输。GPRS最主要的优势在于"永远在线"和"按流量计费"。也就是说,GPRS不用拨号即可随时接入互联网,随时与网络保持联系,而且计费更合理,完全按照实际使用的流量进行收费。而且GPRS在网络无线侧是在原有的GSM的基础上发展起来的,因此,GPRS的网络覆盖应该说是比较成熟的;另外原有的GSM用户升级为GPRS用户是不需要更换手机号码的,直接在GSM的手机号码上开通GPRS服务即可。
CDMA有IS-95A、IS-95B以及CDMA2000等几种,IS-95B就是现在大家通常所样的电路交换型,IS_95A(CDMA 2000 1x)是一种CDMA 的2.5代的技术,CDMA2000则是3代的一种网络技术。现在大部分运营商和国内即将建设的CDMA是IS-95B,也就是说还只是CDMA的2代的网络

 

GPRS技术





目前移动通信技术正处于一个变革的时代,GPRS是这个转变过程中至关重要的一步,它是在GSM网基础发展起来的一种数据分组交换和传送技术革新。以下介绍GPRS技术革新的特点和优势,说明GPRS的性能和体系结构,给出GPRS的应用指出它存在的问题。
  1 引言

  传统的GSM网络仅能9.6Kbit/s速率的数据传输业务,这远远不能满足用户对高速无线数据业务的需求。GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线业务)是构架在传统GSM网络之上的一种标准化的分组交换数据业务,它可以提供高达115kbit/s速率的分组数据业务,从而使得包括图片、话音和视频的多媒体业务在无线网络中的传输成为现实。GPRS采用分组交换技术、在通信的过程中不需要建立和保持电路,符合数据通信突发性的特点,并且呼叫建立时间很短。GPRS不再根据用户实际的数据流量来计费,这样就允许用户始终在线,享受方便快捷的服务。因此,GPRS被认为是第二代移动通信系统向第三代移动通信演进的重要一步。

  2 GPRS的优势

  GPRS系统利用现有的GSM体系结构传输数据分组,只需要进行很少的硬件和软件升级。一个GPRS终端用户可以同时占用8个无线信道,多个GPRS终端用户可以共享一个无线信道,无线部分可按需分配话音和分组信道,从而可以再为有效地利用网络资源。GPRS采用TCP/IP协议传输数据,理想情况下,GPRS网络中传送一个最小的分组的时延约为100ms。并且由于GPRS网络是构建在GSM网络之上的,所以可以吸引大量的用户群。

  2.1 GPRS为GSM服务提供者带来的好处

  (1)向第三代移动通信系统平稳过渡。

  (2)在现有的GSM系统中增加分组交换结点,达到分组交换业务快速覆盖的目的。   (3)底层基于TCP/IP协议,可与Internet无缝连接。

  (4)能够在分组交换业务和电路交换业务间动态地分配无线信道。

  (5)作为一种为多种移动数据业务提供服务的承载业务,可以方便有效地提供短消息、WAP等业务。

  2.2 GPRS为服务使用者带来的好处

  (1)随时随地接入Internet或Intranet。

  (2)终端用户可永远在线,无需拨号上网。

  (3)向用户提供更高的接入速率和更短的接入时间。

  (4)可提供按时间、流量、内容等更加灵活的计费方式。

  3 GPRS网络的性能

GPRS、Modem、和LAN通信的比较

GPRS Modem LAN
Bandwidth 115kbit/s  50kbit/s 10Mbit/s
Delay(ms) 100  100 1

 GPRS、Modem和LAN的典型性能

GPRS Modem LAN
Bandwidth 50kbit/s 30kbit/s 8Mbit/s
Delay(ms) 200  150 5

  表1给出了理想状态下GPRS、Modem和LAN的通信性能。表2的各项性能参数是从大量的模拟测试中得出的结果。比较而言,在实际应用当中,LAN的性能通常接近于它的理想状态,而由于GPRS的性能受许多环境因素的影响,例如小区的用户数,应用的类型以及可用的网络资源等,所以GPRS的性能很难达到理想的情况。

  4 GPRS的体系结构

  GPRS网络在传统的GSM网络中引入了3个新的组件:PCU(Packet Control Unit:分组控制单元),SGSN(Serving GPRS Support Node:GPRS服务支持节点)和GGSN(Gateway GPRS Support Node:GPRS网关支持节点)。SGSN和GGSN相当于移动数据路由器,它们既可以被组合在同一个物理结点中,也可以处在不同的物理结点中,两者之间通过一个IP骨干网络互联。GSM和GPRS能够复用和相同的传输链路,例如BTS(Base Transceiver Station:基站收发器)和BSC(Base Station Controller:级站控制器)之间的链路。SGSN主要完成分组的路由寻址和转发,根据用户所处的位置不同,由相应服务区内的SGSN完成用户的服务请求。通过BTS,SGSN将业务流转发到MS(Mobile Station)。SGSN还有以下的功能:

  (1)身份验证,加密和差错校验;

  (2)负责管理GSM的移动性和到MS的逻辑链路;

  (3)分组的路由寻址和转发;

  (4)进行数据计费(Charging data);

  (5)连接HLR(Home Location Register:归属位置寄存器)、MSC(Mobile Switching Center:移动交换中心)和BSC。

  GGSN是GSM网络和外部公共数据网(如Inernet和X.25网络)之间的网关,GPRS协议在MS与GGSN之间建立一条基于IP协议的逻辑链路。GGSN完成不同网络之间数据格式、信令协议和地址信息的转换,以确保不同网络之间能够通信。所有GPRS网络用户的IP地址都存储在GGSN当中,路由计算与更新同样由GGSN来完成。GPRS在MSC与SGSN之间提供了一个接口,用来协调同时具有电路交换与分组交换能力的终端的信令。HLR包含GPRS的预约数据与路由信息,同时HLR将每个用户映射到一个或多个GGSN,从SGSN可以访问HLR。需要注意的是,对于漫游的终端,HLR可能处于与其当前所处SGSN不同的PLMN(Public land Mobile Network:公共陆地移动网)之中。

  BSC增加了一个新的功能模块:一个分组控制单元,用来控制分组信道。另外,BSC还有GPRS移动管理和GPRS寻呼的功能,同时也增加了与SGSN的业务和信令接口。GPRS可以使用相同的物理信道群为话音业务服务,这样在一个小区内便同时存在着GPRS信道和电路交换信道,其中一个电路交换信道分配给一个用户,而一个GPRS信道可以被多个用户共享。

  5 GPRS的终端

  GPRS中主要定义了如下3类终端:

  (1)A类终端能够同时处理电路交换和分组交换业务,并且两种业务相互独立。

  (2)B类终端在某一时刻只能处理电路交换或分组交换业务当中的一种,但是具备在两种模式间自动切换的能力。当一个基于电路交换的呼叫到达时,B类终端能够暂停对分组数据的处理,而后再恢复处理数据业务。

  (3)C类终端必须被人工设置为电路交换模式或分组交换模式,当它处于电路交换模式时,无法接收分组交换数据业务,反之亦然,还包括如下一些终端:

  1)运行支持TCP/IP协议的操作系统的膝上电脑和掌上电脑。

  2)基于WAP协议(无线应用协议),并且具有微浏览器的蜂窝电话。   3)与一个中心系统通信的专用设备,比如自动售票机,天气观测站,交通监视系统等;

  4)出租车公司或运输公司的嵌入式支持系统。

  6 GPRS应用

  GPRS有许多应用,总体上可以将它们分为水平应和垂直应用。垂直应用是为了满足用户特殊的商业需要,水平应肜则是普通的应用。垂直应用与水平应用有着不同的市场驱动力。

  水平应用主要是移动Internet和Intranet的访问。Intranet的发展非常快,目前许多公司内部的通信越来越多地依赖于Intranet。许多大公司已经安装了内部的WEB服务器,或者正地考虑建立一个这样的服务器。最常见的Intranet应用包括:访问公司的电子邮件、共享的文档和数据;进行售后服务和客户支持;实施多媒体的雇员培训;发布公司新闻、价格清单和订货信息等。   垂直应用主要是面向一个公司或一个特殊的用户群,GPRS给垂直应用的开发带来了巨大的机遇。垂直应用包括:售货机、彩票机和自动售票机;动态交通管理,动态交通信号管理;警力调度;医疗急诊;报警和监控系统;遥测技术;工业过程测量;金融、股票信息服务等。垂直应用的投资所产生的效益很明显,并能能够显著提高生产效率;水平应用虽然拥有巨大的用户群,但投资效益不明显。在我国,1999年11月第一个GPRS/WAP实验网在杭州宣告成立。目前,该网已正式投入商业试运行。通过该网,手机、手提电脑、掌上电脑等终端设备可以访问浙江移动内部网、因特网、收发E-mail、进行网上交易、传送文件等,真正实现了端到端的分组数据业务。而且该试验网已和WAP网关相通,可通过GPRS技术用支持WAP的手机浏览浙江移动内部服务器上的WAP主页。GPRS试验为GPRS网络的全面商用打下了良好的基础,并为GSM网络向3G过渡创造了有利的条件。

  7 GPRS存在的问题及其对策

  在GPRS系统中,通信带宽是一种宝贵的资源,因此应尽量减少应用程序与操作系统之间的通信业务量。为了有效利用GPRS的通信信道,可以采取如下的措施。   (1)尽量减少业务很小的会话:GPRS的时延较长,有时可达500ms,所以请求/应答的次数应尽可能少。例如,装入一页包含10幅小图像的主页,仅仅是等待服务器的响应应可能浪费5s。一种解决方法是将多少个少量数据包封装到一个分组中并一次发送给客户端。

  (2)数据压缩:数据压缩可以显著提高带宽的利用率。压缩率与数据的类型有关,例如,纯英文文本可以被压缩到原来大小的20%。但是数据压缩要求发送者必须压缩数据,接收者必须解压数据,这对移动终端来说也许是一个难题,因为移动终端的处理能力有限,存储容量也有限。

  (3)在本地缓存常用的信息:在本地高速缓存中存储信息是一种非常有效的减少响应时间的做法,但是需要采取一些方法来保证信息及时的得到更新。目前很多浏览器都已使用这种技术,一些服务器将其数据库的一个备份存储在本地,当服务器上的数据库被修改后它也能自动地更新,这对GPRS来说非常理想,因为GPRS应用的一个客户端总是处于在线状态。

  (4)使用代理服务器:GPRS协议要求客户端与服务器之间进行大量的通信,如果使用代理服务器,那么这种情况能够得到明显的缓解。在代理服务器的方式下,主要的处理过程在代理服务器与服务器之间完成,而不象以前是在服务器与移动台之间完成。一旦处理结束,操作结果被返回给移动台。这极大地减少了客户端与服务器之间的通信量,由此也节约了宝贵的无线资源。同时通过代理服务器能够完全地访问公共资源。但是需要注意的是,代理服务器运行在局域网上,使用的局域网协议可能不支持GPRS连接。

  (5)后台处理(多线程):采用后台处理的方法能够使用户并行处理数据和开展业务。例如,用户在发电子邮件的同时,还可以发送其他信息。

  (6)重视应用程序的总体设计:如果设计应用程序时考虑到了GPRS的一些特性,那么GPRS通信中的缺点就可以减少,设计时考虑的主要因素是通信的时延、带宽和中断率。   

8 结束语

  移动通信与Internet的飞速发展及相互融合,预示着3G时代的即将来临。GPRS使无线高速接入Internet的理想变成现实,移动用户从而可以享受到Internet的服务。作为一种基于IP的技术,GPRS将分组数据业务引入了GSM网络,为网络运营商和用户都带来了巨大的好擤。相对于3G而言,GPRS方案是对现有GSM网络的升级,极大地保护了现有网络的投资。GPRS能够充分利用无线资源并且可以实施灵活的收费方式,也为GPRS的商业应用奠定了更为坚实的基础。此外,移动数据在中国的发展具有特殊的意义,因为中国移动终端用户数量远大于计算机用户数量,可以预见GPRS在中国的发展有着美好的前景。
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