gprs模塊與服務(wù)器通信原理分析

　　GPRS是通用無線分組業(yè)務(wù)（General Packet Radio System）的縮寫，是介于第二代和第三代之間的一種技術(shù)，通常稱為2.5G。GPRS采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、跳頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)。因此，在GSM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建GPRS系統(tǒng)時(shí)，GSM系統(tǒng)中的絕大部分部件都不需要作硬件改動(dòng)，只需作軟件升級(jí)。有了GPRS，用戶的呼叫建立時(shí)間大大縮短，幾乎可以做到“永遠(yuǎn)在線”。此外， GPRS是以營(yíng)運(yùn)商傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量而不是連接時(shí)間為基準(zhǔn)來計(jì)費(fèi)，從而令每個(gè)用戶的服務(wù)成本更低。

　　相對(duì)原來GSM的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式，GPRS采用分組交換技術(shù)。由于使用“分組”技術(shù)，用戶上網(wǎng)可以免受掉線的麻煩。此外，使用GPRS上網(wǎng)的方法與 WAP不同， 用WAP上網(wǎng)就如在家中上網(wǎng)，先“撥號(hào)連接”，而上網(wǎng)后便不能同時(shí)使用該電話線，但GPRS則較優(yōu)越，下載資料和通話可以同時(shí)進(jìn)行。

　　從技術(shù)上來說，聲音的傳送（即通話）繼續(xù)使用GSM，而數(shù)據(jù)的傳送則使用GPRS，就把移動(dòng)電話的應(yīng)用提升到一個(gè)更高層次，而且不需重新組網(wǎng)，十分經(jīng)濟(jì)。 GPRS的用途十分廣泛，包括通過手機(jī)發(fā)送及接收電子郵件、在Internet上瀏覽等。使用GPRS，數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)分組發(fā)送和接受，這意味著用戶總是在線且按流量計(jì)費(fèi)，降低了服務(wù)成本。

　　GPRS的最大優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)傳輸速度不是WAP所能比擬的。目前的GSM移動(dòng)通信網(wǎng)的傳輸速度為每秒9.6K字節(jié)，GPRS手機(jī)在今年初推出時(shí)已達(dá)到 56Kbps的傳輸速度，到現(xiàn)在更是達(dá)到了115Kbps（此速度是常用56k modem理想速率的兩倍）。除了速度上的優(yōu)勢(shì)，GPRS還有“永遠(yuǎn)在線”的特點(diǎn)，即用戶隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。舉個(gè)例子，用戶訪問Internet時(shí)，點(diǎn)擊一個(gè)超級(jí)鏈接，手機(jī)就在無線信道上發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，主頁下載到本地后，沒有數(shù)據(jù)傳送，手機(jī)就進(jìn)入一種“準(zhǔn)休眠”狀態(tài)，手機(jī)釋放所用的無線頻道給其它用戶使用，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)與用戶之間還保持一種邏輯上的連接，當(dāng)用戶再次點(diǎn)擊，手機(jī)立即向網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求無線頻道用來傳送數(shù)據(jù)，而不像普通撥號(hào)上網(wǎng)那樣斷線后還得重新?lián)芴?hào)才能上網(wǎng)。

　　GPRS是在原有的基于電路交換（CSD）方式的GSM網(wǎng)絡(luò)上引入兩個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)： GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）和網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）。SGSN和MSC在同一等級(jí)水平，并跟蹤單個(gè)MS的存儲(chǔ)單元實(shí)現(xiàn)安全功能和接入控制，并通過幀中繼連接到基站系統(tǒng)。GGSN支持與外部分組交換網(wǎng)的互通，并經(jīng)由基于IP的GPRS骨干網(wǎng)和SGSN連通。圖1給出了GPRS與Internet連接原理框圖。

　　GPRS終端通過接口從客戶系統(tǒng)取得數(shù)據(jù)，處理后的GPRS分組數(shù)據(jù)發(fā)送到GSM基站。分組數(shù)據(jù)經(jīng)SGSN封裝后，SGSN通過GPRS骨干網(wǎng)與網(wǎng)關(guān)支持接點(diǎn)GGSN進(jìn)行通信。GGSN對(duì)分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，再發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)，如Internet或X.25網(wǎng)絡(luò)。

　　若分組數(shù)據(jù)是發(fā)送到另一個(gè)GPRS終端，則數(shù)據(jù)由GPRS骨干網(wǎng)發(fā)送到SGSN，再經(jīng)BSS發(fā)送到GPRS終端。

　　Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信協(xié)議有5層，自下而上依次為物理層、MAC（Media Access Control）層、LLG（Logical Link Control）層、SNDC層和網(wǎng)絡(luò)層。Um接口的物理層為射頻接口部分，而物理鏈路層則負(fù)責(zé)提供空中接口的各種邏輯信道。GSM空中接口的載頻帶寬為 200KHZ，一個(gè)載頻分為8個(gè)物理信道。如果8個(gè)物理信道都分配為傳送GPRS數(shù)據(jù)，則原始數(shù)據(jù)速率可達(dá)200Kbps。考慮前向糾錯(cuò)碼的開銷，則最終的數(shù)據(jù)速率可達(dá)164kbps左右；MAC為媒質(zhì)訪問控制層。MAC的主要作用是定義和分配空中接口的GPRS邏輯信道，使得這些信道能被不同的移動(dòng)終端共享；LLG層為邏輯鏈路控制層。它是一種基于高速數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程HDLG的無線鏈路協(xié)議；SNDC被稱為子網(wǎng)依賴結(jié)合層。它的主要作用是完成傳送數(shù)據(jù)的分組、打包，確定TCP／IP地址和加密方式；網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議目前主要是Phasel階段提供的 TCP／IP和L25協(xié)議。TCP／IP和X.25協(xié)議對(duì)于傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如：BSS、NSS等設(shè)備）是透明的。

　　GPRS是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)上開通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，在有GPRS承載業(yè)務(wù)支持的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上，GPRS可以提供系列交互式業(yè)務(wù)服務(wù)：

　　1、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。為兩個(gè)用戶或者多個(gè)用戶之間發(fā)送多分組的業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序。

　　2、單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)。根據(jù)某個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求者的要求，把單一信息傳送給多個(gè)用戶。該業(yè)務(wù)又可以分為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多信道廣播業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)群呼業(yè)務(wù)和IP多點(diǎn)傳播業(yè)務(wù)。

　　3、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。各個(gè)數(shù)據(jù)分組彼此互相獨(dú)立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認(rèn)保護(hù)，是由IP協(xié)議支持的業(yè)務(wù)。 GPRS除了提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，還能支持用戶終端業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、 GSM短消息業(yè)務(wù)和各種GPRS電信業(yè)務(wù)。