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论GPRS技术在无线数据通信中的优势  

2014-03-21 11:15:32|  分类: 无线技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1 前言
  GSM标准自1992年投入商用以来,得到不断的验证和发展。现已发展到phase2+阶段,这一阶段的核心问题就是高速移动数据通信。近年来越来越多的GSM网络运营商引入移动数据业务,GSM无线数据业务使得人们不受空间、地域的限制,随时随地获取所需的信息,可以在移动中收发E-mail、传真、访问Internet等通信,它是数据通信技术和移动通信技术的结合。正在演进的GSM系统将提供更为强大的数据业务功能,与此同时无线数据业务的范畴也在不断地拓展,运营商甚至用户可以自己生成更为丰富的增值业务,诸如远程控制、电子购物、车辆调度、新闻浏览、移动多媒体、报警等诸如此类的业务都将是未来无线数据业务的范畴。对无线数据通信业务,GSM技术在多个方面进行了调整,提供了短信息数据业务、电路交换型数据业务和分组交换型数据业务。下面对不同类型的数据业务进行阐述,并说明其在无线通信中的优缺点。
  
  2 短消息业务(SMS)
  短消息业务是GSM系统为移动用户提供的一种能够使用手机或GSM模块接收和发送文本消息的服务。这些文本消息可以由文字或数字组成,每条短消息最多可包含160字母或70个汉字。短消息业务是GSM系统中唯一不要求建立端对端路径的数据业务,即使移动台已处于完全电路型通信情况下,亦可进行短消息传输。短消息传输采用信令信道传输,不必建立专用的传输通道,而且当被叫不可达时即移动台关机或离开基站的服务范围,短消息业务中心可保存需要传送的信息,一旦被叫可以接收信息时,短信服务中心就能自动重发信息,从而改善了短消息业务的服务质量。
  
  短消息业务是目前GSM网中最为普遍的数据业务,由于其费用比较低廉,因而得到广泛的应用。以SMS业务进行数据通信,虽然通信费用比较低廉,但由于其在传输过程中存在时延,这对数据实时性要求比较高的数据通信系统,时延就是个必须考虑的因素;如果传输的数据量超过短消息允许的最大长度,必须通过多次分组打包才能把数据传输完毕,这样造成的时延就更长,而且通信费也随之增加。
  
  3 电路交换型数据业务
  电路交换型数据业务是在GSM的第一阶段所提出的数据业务实现方式,为了适应种类繁多的数据业务,GSM网络两端分别设置了两个功能单元TAF和IWF,使得无论开展何种数据业务,在GSM网内传输数据的方式是一致的。由于受到无线接口的单个业务信道数据传输速率最高不能超过12kbps的限制,与其它网络数据通信速率最高为9.6kbps。目前移动网络所能提供的数据业务基本上都属于GSM承载数据业务,只能收发文本E-mail(不包含图片)和传真。这比短消息业务方式快得多。
  
  用户利用此类型业务进行数据通信,首先需要花费大约10秒时间拨号连接,建立连接的通信双方不管有无数据传输都独占无线信道资源,占用的无线信道资源直至本次数据通信结束才能被释放为其他通信用户所用,这造成无线信道资源的极大浪费,并且在此通信期间用户需要按时付费。利用电路型数据业务进行无线数据通信,虽然能满足实时性要求,但由于目前GSM网络实行的是双向收费体制,其通信费用很高,如果涉及到漫游,费用就更昂贵。
  
  4 GPRS业务
  现有的GSM网络已经很好地解决了人们对通信及时性的要求,但在市场新热点——数据业务方面则显得束手无策。这主要是由于其采用的是电路交换的通信方式,最明显的缺点就是无线资源被大量占用,即使是在没有数据传送时,该无线资源也无法用于其他用逸这对于无线资源捉襟见肘的中国移动市场而言,无疑是一个限制,计费也是一个难点问题。出于对高速数据业务的需求,GPRS技术应运而生。作为采用GSM承载平台的新技术,这是一个以分组技术为基础的传输系统,它能为用户提供高达160kbps的数据速率。相比之下,仅有9.6kbps的GSM数据业务显得苍白无力,而这一切的原动力就是电路交换向分组交换的演进。
  
  GPRS采用了与GSM同样的无线调制标准、同样的带宽、同样的跳频规则和同样的TDMA帧结构,这一切都昭示着现有的GSM网络可以很容易地提供GPRS业务——也就是所谓的2.5代系统。
  
  (1)GPRS网络结构
  
  当然新业务的引进必然会有新设备的采用。GPRS网络构建在GSM网络基础之上,对原有的GSM网络子系统和无线子系统的设备及功能进行增强。在网络子系统中增加两个节点:GGSN(网关GPRS支持节点)和SGSN(服务GPRS支持节点)。此外,还用GPRS用户数据和路由信息增强HLR和VLR以支持移动性管理与路由管理。在无线子系统终增强BSS的功能以支持用户数据的传送,增强了GSM业务信道和控制信道的种类,以支持GPRS的多种业务。GPRS采用FDMA和TDMA服复用方式。临近小区频道复用采用FDMA,频道中采用TDMA。一个TDMA帧中分成8个时隙,每个时隙对应一个物理信道。8个时隙的无线信道可以由多个用户共享,并根据语音和数据业务的需要动态分配。还定义了几种无线信道编码方案,允许每个用户比特率从9.6kbps到160kbps以上。
  
  (2)GPRS特点
  
  ①实时在线:GPRS是按GSM标准定义的封包交换协议,可快速接入数据网络,它在移动终端和网络之间实现了“永远在线”的接续。
  
  ②按量计费:GPRS使用创新的计费计价系统将使现在的按时收费过时,其收费方式是按实际传送的数据流量的多少计算费用,与时间无关。在国内GPRS覆盖的地方都可以实现GPRS的自动漫游,且用户漫游不加收漫游费。从而使每位用户的服务成本更低。
  
  ③快捷登录:具有GPRS功能的终端启动就能够自动连接到GPRS网络,连接时间一般是3-5秒,缩短了用户访问网络时间。
  
  ④高速传输:GPRS采用信道捆绑和增强数据速率改进实际高速接入网络。
  
  对于GPRS业务,每一用户能够同时占有多个无线信道,同一信道又可以由多个用户所共享,为手机或移动终端用户提供在线服。GPRS采用根据用户接收或发送数据的字节数来计费,而不考虑通信时长,因此它将更能为用户所接受。运营商也将发现这是一个协调无线资源和收费模式的一个最优方案。目前GPRS的设计可以在一个载频或8个信道中实现捆绑,将每个信道的传输速率提高到14.4kbps。因此GPRS的方式最大速率是115.2kbps。GPRS的发展第二步是通过增强数据速率将每个信道的速率提高到48kbps,因此第二代的GPRS实际速率为384kbps。利用GPRS传输数据具有实时性强、通信费用低等优点。
  
  5 结束语
  无线数据业务的应用正在迅速发展,实现无线数据业务要有合适的无线数据承载,也就是说要解决采用何种方式来传输数据。前面讨论的三种承载方式各有各的优势和劣势:电路交换数据业务方式即时性太差(需要拨号),不支持“推”业务;短消息业务具有即时性但速度太慢;GPRS具有实时性强、速度快、费用低廉等。所以GPRS是实现无线数据业务的最佳承载方式。随着第二代GPRS的发展,基于GPRS的无线数据通信将得到广泛的应用。
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