【網(wǎng)絡(luò)通信】GPRS基本原理

1、GPRS基本原理基本原理 . 2009年年4月月 第2頁(yè)什么是什么是GPRS？n通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service）的英文縮寫。在移動(dòng)通信中，GSM承載的是話音業(yè)務(wù)，用戶可以通過(guò)它打電話；GPRS承載的是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，用戶可以通過(guò)它進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如無(wú)線上網(wǎng)、收發(fā)彩信等。nGPRS是在GSM技術(shù)的基礎(chǔ)上提供的一種端到端的分組交換業(yè)務(wù)。GPRS的無(wú)線接入網(wǎng)與GSM共用相同的硬件設(shè)備，如基站、BSC等，它的核心網(wǎng)則是獨(dú)立重建的。n因?yàn)镚PRS與GSM共用相同的無(wú)線資源，就某個(gè)具體的基站來(lái)說(shuō)，無(wú)線資源（時(shí)隙數(shù)）是固定的，所以在話音業(yè)務(wù)繁忙的地方，GPRS的上網(wǎng)速率可

2、能會(huì)變得非常慢。同時(shí)，在無(wú)線環(huán)境差的地方，GPRS的速率也會(huì)非常慢。nEDGE（ Enhanced Data rate for GSM Evolution，增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率的GSM演進(jìn)）的簡(jiǎn)稱，它是GPRS的升級(jí)技術(shù)，由于采取了先進(jìn)的無(wú)線接入技術(shù)，它的速率比GPRS快了很多。 第3頁(yè)MSCSS7 signalingNetworkPSTNISDNBSCBTSIP networksInternetPacket Core IP BackboneFirewallGateway GPRSSupport NodeServing GPRSSupport NodeHLR GGSN SGSNGPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3、 第4頁(yè)SW Upgrade in MSC/VLR and HLR GPRS capable MSNMS Upgrade to T12MSCISDN/PSTNNetworkEIRHLR/AuCSMSCBSCBTSUmHW and SW Upgrade in BSC (S9+PCU)SW Upgrade in BTSInternet or Corporate LANGPRS CoreNetworkGPRS Core Network ElementsNew Services (APNs, WAP)GPRSHW & SW Upgrades from GSM 第5頁(yè)TRX 1TRX 2CCCHTSTS

4、TSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTS專用專用GPRS信信道道語(yǔ)音業(yè)務(wù)部分?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)部分兩者業(yè)務(wù)的容量會(huì)受到話音業(yè)務(wù)的負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整語(yǔ)音業(yè)務(wù)的話務(wù)容量不會(huì)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的話務(wù)容量不會(huì)受到受到GPRS業(yè)務(wù)的影響業(yè)務(wù)的影響 語(yǔ)音業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)較高 兩者業(yè)務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配的時(shí)隙必須是連續(xù)的時(shí)隙GPRS and GSM網(wǎng)絡(luò)資源共享網(wǎng)絡(luò)資源共享 第6頁(yè)Nokia GPRSRelease 1DataErrorCorrectionCoding SchemeCS1CS2CS3CS4Data Rateper TSL (kbit/s)9.0513.415.621.4More Data=Less ErrorCo

5、rrectionGPRS 編碼方案編碼方案 CS1 & CS2所有NOKIA設(shè)備都支持 CS3 & CS4 未采用Channel Codi ng Schem e CS1CS2CS3CS4Si ngl e TS Data Rate9. 05 kbi t/s 13. 4 kbi t/s 15. 6 kbi t/s 21. 4 kbi t/s8 TS Data Rate72. 0 kbi t/s 107. 2 kbi t/s 124. 8 kbi t/s 171. 2kbi t/sNoki a GPRS rel ease 1 第7頁(yè)EDGEnEDGE = Enhanced Data Rates fo

6、r GSM (or Global) EvolutionnECSD: 增強(qiáng)電路域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)nEGPRS: 增強(qiáng)GPRS n承載于現(xiàn)有的GSM 網(wǎng)絡(luò)上，與GPRS 共享核心網(wǎng)，能以較低的投資提供EDGE服務(wù)n8-PSK 調(diào)制和新編碼方式提供了更高的數(shù)據(jù)速率n新的編碼和調(diào)制方式下，單時(shí)隙最高支持59.2 Kbps 的應(yīng)用層數(shù)據(jù)傳送速率n9 中編碼方式提供了更高的速率和選擇的靈活性n提供并且支持更多的業(yè)務(wù)類型，實(shí)現(xiàn)服務(wù)多樣性 第8頁(yè)EDGE與與GSM/GPRS 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) EDGE 8-PSK coverageEDGE capable TRX,GSM compatible EDGE GMSK co

7、verageA-bisBTSBTSMSCGnGGSNEDGE capableterminal,GSM compatibleMore capacity in interfacesto support higher data usageGbBSCASGSNEDGE functionality inthe network elements 第9頁(yè)EDGE 中關(guān)鍵技術(shù)中關(guān)鍵技術(shù)n8-8-PSK PSK 調(diào)制解調(diào)調(diào)制解調(diào) 作為作為GPRS/HSCSD 的進(jìn)化，在的進(jìn)化，在EDGE中由于采用了以下技術(shù)，中由于采用了以下技術(shù)，使得使得EDGE 能夠在同樣的能夠在同樣的200K帶寬上提供更高的速率和性能帶寬上

8、提供更高的速率和性能n多種編碼方式（多種編碼方式（MCS19)MCS19)n鏈路自適應(yīng)（鏈路自適應(yīng)（LALA）n遞增冗余重傳（遞增冗余重傳（IRIR）n動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)ABIS ABIS 技術(shù)技術(shù) 第10頁(yè)GPRS的作用的作用n相對(duì)于固定接入，廣域覆蓋和無(wú)線接入是GPRS所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，凡是有寧夏移動(dòng)GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方，用戶都可以使用GPRS業(yè)務(wù)。通過(guò)GPRS，可以開展豐富多彩的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。n基于GPRS的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)包括：彩信（MMS）、飛信、手機(jī)上網(wǎng)（WAP業(yè)務(wù)）、百寶箱、隨e行（手提電腦上網(wǎng)）等。n通過(guò)GPRS還可以為集團(tuán)客戶提供無(wú)線接入、我公司很多合作營(yíng)業(yè)廳都采取了GPRS的接入方式，非常方

9、便快捷。n目前，基于GPRS的企業(yè)用戶接入業(yè)務(wù)在我公司獲得了快速的發(fā)展，現(xiàn)在共有十幾家，涉及的行業(yè)包括銀行、運(yùn)輸、電力等大型行業(yè)。 n由于受速率的限制，GPRS目前只能承載數(shù)據(jù)量相對(duì)較小的業(yè)務(wù)，對(duì)于大數(shù)據(jù)量的業(yè)務(wù)（如實(shí)時(shí)的視頻業(yè)務(wù)），GPRS不是太適合。 第11頁(yè)GPRS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架n從網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架上，GPRS可以分為GPRS核心網(wǎng)和GPRS無(wú)線網(wǎng)兩大部分。nGPRS核心網(wǎng)n寧夏移動(dòng)在銀川建設(shè)有一套GPRS核心網(wǎng)，主要設(shè)備包括：SGSN（GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)）、GGSN（GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)）、CG（計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)）、DNS（域名服務(wù)器）、FW（防火墻）。nGPRS無(wú)線網(wǎng)nGPRS無(wú)線網(wǎng)不是獨(dú)立的，

10、它與GSM無(wú)線網(wǎng)的硬件設(shè)備是相同的，包括基站、BSC等。n銀川、大武口、吳忠、中衛(wèi)、固原的無(wú)線接入網(wǎng)同時(shí)提供話音接入和GPRS接入。 第12頁(yè)網(wǎng)絡(luò)接口類型網(wǎng)絡(luò)接口類型 GPRS 骨干網(wǎng)SGSNSGSNGGSNGnIP類接口七號(hào)信令類接口BSSMSCSMS-GMSCAUmPDP network (IP/X.25)GiTEMTMSHLRGsGrGdGcGb 第13頁(yè)APN結(jié)構(gòu)定義結(jié)構(gòu)定義nAPN是Access Point Name的縮寫，即接入點(diǎn)名稱。nAPN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)定義了GGSN所連接的外部網(wǎng)絡(luò)，是APN的必選項(xiàng)。nAPN運(yùn)營(yíng)商標(biāo)識(shí)定義了GGSN位于的GPRS骨干網(wǎng)，是APN的可選項(xiàng)。n包含了網(wǎng)

11、絡(luò)標(biāo)識(shí)和運(yùn)營(yíng)商標(biāo)識(shí)的APN對(duì)應(yīng)一個(gè)GGSN的域名 。n通常，在用戶的終端上只需要設(shè)置通常，在用戶的終端上只需要設(shè)置APN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，如網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，如cmnet；APN運(yùn)營(yíng)商標(biāo)識(shí)由運(yùn)營(yíng)商標(biāo)識(shí)由GPRS核心網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)添加。核心網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)添加。cmnet.mnc00.mcc460.gprsAPN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)APN運(yùn)營(yíng)商標(biāo)識(shí) 第14頁(yè)MS發(fā)起的業(yè)務(wù)流程過(guò)程（一）發(fā)起的業(yè)務(wù)流程過(guò)程（一）1. 建立無(wú)線鏈路連接2. 執(zhí)行附著規(guī)程： MS發(fā)出附著請(qǐng)求； 加密、鑒權(quán)； IMEI校驗(yàn)（可選）； 必要時(shí)，路由區(qū)更新； 必要時(shí)，P-TMSI重新分配； MS、SGSN中建立GMM上下文GMM轉(zhuǎn)入準(zhǔn)備就緒狀態(tài)。MSBSSSGS

12、NGGSNHLRPDNEIR 第15頁(yè)MS發(fā)起的業(yè)務(wù)流程過(guò)程（二）發(fā)起的業(yè)務(wù)流程過(guò)程（二）3. 執(zhí)行PDP激活規(guī)程: MS 發(fā)出PDP上下文激活請(qǐng)求，消息中攜帶APN參數(shù)； 可選地執(zhí)行鑒權(quán)和加密規(guī)程 SGSN根據(jù)APN進(jìn)行地址解析，確定GGSN； 建立SGSN和GGSN之間的隧道連接； MS、SGSN和GGSN創(chuàng)建PDP上下文，必要的話GGSN為MS分配IP地址 SGSN和GGSN啟動(dòng)計(jì)費(fèi)等；PDP上下文轉(zhuǎn)入激活狀態(tài)。4. 進(jìn)行分組數(shù)據(jù)的傳送。MSBSSSGSNGGSNHLRPDNEIRMSBSSSGSNGGSNHLRPDNEIRMSBSSSGSNGGSNHLRPDNEIRMSBSSSGSNG

13、GSNHLRPDNEIRMSBSSSGSNGGSNHLRPDNEIR 第16頁(yè)用戶使用用戶使用GPRS業(yè)務(wù)的條件業(yè)務(wù)的條件n用戶若想使用GPRS業(yè)務(wù)，必須具備以下基本條件：n用戶的終端必須支持GPRS功能。n用戶必需向移動(dòng)公司申請(qǐng)開通手機(jī)的GPRS功能，也即要在HLR中定義用戶的GPRS功能并配置相關(guān)參數(shù)；n用戶必須在終端上設(shè)置正確的APN，例如用戶若想使用手機(jī)瀏覽WAP網(wǎng)頁(yè)或收發(fā)彩信，必須在手機(jī)上將APN設(shè)置為cmwap；若想將手機(jī)作為一個(gè)無(wú)線貓使用，從而可以登陸互聯(lián)網(wǎng)，則需要將APN設(shè)置為cmnet；n根據(jù)我們的分析，很多用戶不能使用GPRS業(yè)務(wù)或關(guān)于GPRS費(fèi)用的投訴是由于APN等參數(shù)設(shè)

14、置錯(cuò)誤導(dǎo)致的。 第17頁(yè)影響用戶影響用戶GPRS無(wú)線速率的原因無(wú)線速率的原因n影響用戶GPRS無(wú)線速率的主要因素如下：n用戶所在小區(qū)可供GPRS使用的無(wú)線信道數(shù)，由于GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與GSM話音業(yè)務(wù)共用無(wú)線信道資源，所以在話音業(yè)務(wù)繁忙的地方，可供GPRS使用的無(wú)線信道將會(huì)變少，GPRS的速率也會(huì)因此受到影響。n用戶所處的無(wú)線傳輸環(huán)境，在信號(hào)較弱、干擾較大或信號(hào)較雜的地方，用戶的上網(wǎng)速率也會(huì)受到影響。n用戶使用GPRS的效果還和用戶的終端性能有很大關(guān)系，某些用戶的終端在功能上存在缺陷，會(huì)影響用戶正常使用GPRS業(yè)務(wù)，有些用戶的終端不能登陸GPRS，但關(guān)機(jī)再開機(jī)后就恢復(fù)正常了。n有些用戶將GPRS

15、終端作為無(wú)線貓使用時(shí)，由于計(jì)算機(jī)感染了病毒造成GPRS上網(wǎng)速率非常慢，也會(huì)造成GPRS網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題的錯(cuò)覺(jué)。 第18頁(yè)GRPS行業(yè)用戶簡(jiǎn)介行業(yè)用戶簡(jiǎn)介n很多大型企業(yè)（如銀行、供電、交通）為實(shí)現(xiàn)某種行業(yè)應(yīng)用（如銀行的刷卡機(jī)、供電的電力監(jiān)控、交通部門的車輛定位），需要將分布在不同地點(diǎn)的行業(yè)應(yīng)用終端（如銀行的刷卡機(jī)）與后臺(tái)的服務(wù)器連接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)前后臺(tái)的數(shù)據(jù)交互。因GPRS采用無(wú)線接入方式、覆蓋范圍廣、用戶投資少，非常適合這類業(yè)務(wù)。n目前全區(qū)已開通的行業(yè)用戶包括運(yùn)輸、銀行、石油、電力、郵政、公安等行業(yè)，應(yīng)用非常廣泛。BTSBSCGGSNAbisUm行業(yè)終端（中寧）行業(yè)終端（中寧）行業(yè)終端（永寧）行業(yè)終

16、端（永寧）行業(yè)終端（新城）行業(yè)終端（新城）SGSNGbGn放火墻用戶側(cè)的后臺(tái)服務(wù)器專線 第19頁(yè)GPRS企業(yè)接入案例（企業(yè)接入案例（1）長(zhǎng)慶石油勘探局第三采油處長(zhǎng)慶石油勘探局第三采油處GPRS解決方案解決方案n項(xiàng)目介紹項(xiàng)目介紹n近年來(lái)，各類針對(duì)石油運(yùn)輸車輛的違法犯罪行為日益猖獗，使石油運(yùn)輸部門面臨巨大的挑戰(zhàn)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)石油運(yùn)輸車輛的安全監(jiān)控和指揮調(diào)度，長(zhǎng)慶石油勘探局第三采油處與寧夏移動(dòng)合作，在每個(gè)運(yùn)油車輛上安裝了一個(gè)GPRS處理模塊和GPS（全球定位系統(tǒng)），這樣運(yùn)油車輛在行駛過(guò)程中，通過(guò)該模塊定時(shí)將自己的位置信息（通過(guò)GPS獲得）及其他信息，利用寧夏移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)讲捎腿幍暮笈_(tái)服務(wù)器上，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，后臺(tái)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的安全監(jiān)控和指揮調(diào)度。 第20頁(yè)GPRS企業(yè)接入案例（企業(yè)接入案例（2） 第21頁(yè)GPRS企業(yè)接入案例（企業(yè)接入案例（3）長(zhǎng)慶石油勘探局第三采油處長(zhǎng)慶石油勘探局第三采油處GPRS解決方案解決方案：n傳輸鏈路：從北門GPRS機(jī)房通過(guò)微波傳輸?shù)绞统堑难嗌频辏購(gòu)脑摼频昀?M傳輸線到用戶服務(wù)器所在的機(jī)房。n需要增加傳輸設(shè)備：兩臺(tái)協(xié)議轉(zhuǎn)換器（實(shí)現(xiàn)E1與以太網(wǎng)接口的相互轉(zhuǎn)換），并安排此設(shè)備的布放調(diào)試。n網(wǎng)絡(luò)部門分配專用的APN： cqsy.nx 。n用戶目標(biāo)長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)數(shù)為輛，近期要辦理輛（個(gè)號(hào)碼）。n使用范圍：全國(guó) 第22頁(yè)GPRS企業(yè)接入案例（