基于GPRS技术实现移动互联网

　　0引言

　　网络技术是20世纪最重要的科技进展之一，互联网的迅速发展是信息技术发展的一个集中体现，丰富的信息资源使人留恋，但人们对只能坐在办公室或家里通过固定网络上网是不满足的，对能够在移动之中随时随地上网、收发E-mail、查阅信息充满着幻想和希望。如何选择新的技术，使现有移动通信技术和设备得以充分利用和升级换代，就成为大家所关心的问题。

　　1 GPRS技术

　　从第2代移动通信向第3代移动通信过渡有许多技术可供选择，而GPRS(通用分组无线电业务)则是其中最引人瞩目的一种。GPRS是利用分封交换的概念所发展出的一套无线传输方式。因此，GPRS技术可以令手机上网省时、省力、省花费，在一定程度上满足了用户对信息的要求，让用户在手机上也能够尽情地享受上网冲浪。

　　现代信息技术的飞速发展正在改变我们的社会，移动通信的迅猛增长和瓦联网的普及是信息领域最重要的两件大事，将两者结合到一起是人们的梦想，有着广阔动人的市场前景。而GSM等为主的数字蜂窝移动通信和以Internet为主的分组数据通信是目前信息领域增长最为迅猛的两大产业，正呈现出相互融合的趋势，而GPRS可以看做移动通信和分组数据通信融合的第1步。原来GSM的拨号方式是电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，由于使用了分组技术，用户上网可以免受断线的困扰。此外，GPRS中较为优越的是下载资料和通话可以同时进行。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，因为在原GSM网络基础_卜增加一系列功能实体来完成分组数据功能，新增功能实体组成GSM-GPRS网络，作为独立的网络实体对GSM数据进行旁路，完成GPRS业务，原GSM网络则完成话音功能，尽量减少对GSM网络的改动。相对于GSM的9.6 kbit／s的访问速度而言，GPRS拥有171.2．kbit／s的访问速度；在连接建立时间方面，GSM需要10 s～30 s，而GPRS只需要极短的时间就可以访问到相关请求；就费用而言，GSM是按连接时间计费的，而GPRS只需要按数据流量计费；GPRS对于网络资源的利用率相对远远高于GSM，可以说CPRS是GSM网络演进的必由之路。

　　GPRS主要的应用领域可以是：E-mail、WWW浏览、WAP业务、电子商务、信息查询、远程监控等。

　　2基于GPRS技术实现移动互联网

　　如图1所示，GPRS分为MS(移动台)、BSS(基站子系统)，包括BTS(基站收发信台)和BSC(基站控制器)、CSS(电路交换子系统)和PSS(分组交换子系统)，包括SGSN(业务GPRS支持节点)和GGsN(网关GPRS支持节点)、MSC(移动交换中心)4部分。其中：MS可以看做是MT(移动终端)和TE(终端设备)功能的集成实体，物理上可以是一个实体，也可以是两个实体(TE+MT)；SGSN是GPRS网络的重要组成部分，主要负责MS的接人控制、移动性管理、会话管理、记录MS当前的位置等功能。通过SGSN建立MS的PDP(分组数据协议)上下文，为MS提供接入外部Internet的通道；GGSN主要是起网关作用，负责提供GPRS PLMN(公用陆地移动通信网)与外部分组数据网的接口，可与多种不同的数据网连接，并提供必要的网问安全机制(如防火墙)；BG(边界网关)用于PLMN间GPRS骨干网的互连，它应具有基本的安全功能，此外，还可以根据运营商之间的漫游协定增加相关功能；DNS(域名服务器)在GPRS网络中存在两种域名服务器，一种是GGSN与外部网之间的DNS，主要功能是对外部网的域名进行解析，其作用完全等同于固定Internet网络上的普通DNS，另一种是GPRS骨干网上的DNS，其作用主要有两点，一是在PDP上下文激活过程中根据确定的APN(接入点名称)解析出GGSN的IP地址，二是在SGSN间的路由区更新过程中，根据旧的路由区号码，解析出旧的SGSN的IP地址。该功能实体并非GPRS所专有的设备实体。

 
　　3 GPRS业务特点及应用 

　　GPRS包含丰富的数据业务，包括PTP点对点数据业务、PTM-M点对多点广播数据业务、PTM-G点对多点群呼数据业务、IP-M广播业务等。这些业务已具有了一定的调度功能，再加上GSM-phase 2+(GSM第1阶段提供的9.6 kbit／s以下数据业务及Phase2+阶段提出的HSCSD都属于电路型数据业务。Phase 2+阶段提出的GPRS，则属于分组型数据业务)中定义的话音广播及话音组呼业务，GPRS已能完成一些调度功能。GPRS提供应用业务的特点如下：

　　a)适用不连续的非周期性(突发)的数据传送，突发出现的时间间隔远大于突发数据的平均传输时延。
　　b)适用小于500字节小数据量事务处理业务，允许每分钟出现几次，可以频繁传送。
　　c)适用几千字节大数据量事务处理业务，允许每小时出现几次，可以频繁传送。

　　上述GPRS应用业务特点表明：GPRS非常适合突发数据应用业务，能高效利用信道资源，但对大数据量应用业务GPRS网络要加以限制。主要原因是：

　　a)数据业务量较小。GPRS网络依附于原有的GSM网络之上。但在目前，GSM网络还主要提供电话业务，电话用户密度高、业务量大，而GPRS数据用户密度低。在一个小区内不可能有更多的信道用于GPRS业务。

　　b)无线信道的数据速率较低。

　　c)当采用静态分配业务信道方式时，初期一个小区一般考虑分配一个频道(载波)即8个信道(时隙)用于分组数据业务。例如某家公司的第1代GPRSBSS多时隙工作能力为：上下行各5个时隙(PDCH)用于全双工MS。一个小区仅能提供上下行最高数据速率小于67 kbit／s(CS-2编码)。当下行4个时隙(PDCH)和上行2个时隙(PDCH)用于半双工MS工作，一个小区仅提供下行最高数据速率小于53.6 kbit／s(CS-2编码)和上行最高数据速率小于26.8 kbit／s(CS-2编码)。多时隙信道一般用于Web浏览业务(数据库查询)和FTP(文件传送协议)文件传送业务等。由于多时隙信道数量有限，因此GPRS网络要对大数据量应用业务加以限制，允许每小时出现几次。 d)当GPRS业务和GSM业务共享信道，采用动态分配信道方式时，电话有较高的优先级。可利用任何一个信道的两次通话间隙传送GPRS分组数据业务，如果某个信道用于GPRS业务，一个分组数据信道(PDCH)可以实现多个GPRS MS用户共享(即多个逻辑信道可以复用到一个物理信道)，因此，GPRS特别适用突发数据的应用，大大地提高了信道利用率。

　　4网络发展展望

　　从移动通信市场的走势来看，国外移动通信运营商已开始涉及多媒体服务的领域，使用户可以用手机在股票市场上进行交易、办理银行转账业务等。目前全世界已有近100个运营商开通了GPRS商用系统等。2000年12月21日，中国移动通信集团公司在北京宣布：正式启动称为移动梦网的GPRS网络建设。2001年6月，中国移动GPRS一期工程已完成，2001年10月正式投入商用。经过几年的发展，GPRS的应用已经相对成熟。由于GPRS是在GSM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2代向第3代网络演进的非常重要、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。虽然3G时代即将到来，但是由于GPRS网络成本、市场渐进性的原因和2.5G的广泛应用以及一些其他技术、商用问题等，GPRS还会在移动通信中扮演相当重要的角色，还将与3代共存很长一段时间。

　　目前，全球对3代网络呼之欲出，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。在过去的几年真空期，数据业务技术发展与市场需求都不是很成熟的情况下，GPRS在过去4~6年成为了移动数据业务的最主要的承载方式。