分组交换技术浅析

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摘要：随着移动用户的人量增加，空中资源日趋紧张。为了使CSM适应发展需要，欧洲电信标准协会（ETSI）提出通川分组无线服务（GPRS）技术。首先简单介绍了GSM的系统结构和组成部分，然后在此基础上重点阐述GPRS的系统结构、协议结构及系统的优点。

关键词：GSM 通用分组无线服务 分组交换

1、引言

在当今的信息社会中，人们对信息的需求量越来越大，从而不受时空限制的移动电话的需求量随之增加。日前，在移动通信领域，数字蜂窝移动通信系统（GSM）占据大部分市场，这与GSM的优点是分不开的。GSM的优点有：采用全数字化的信令和话音传输；将数据库从交换机中分离，便于对用户的移动性和安全性进行竹理；将终端设备与用户识别分离，采用用户识别卡（SIM）；电话业务与非话业务同时并重，能够与数据网和 ISDN的发展相适应。但是，GSM不支持电话业务与数字业务的同时使用；GSM没有提供与传真机、个人计算机和可视图文终端的标准接口；GSM不支持无线分组数据业务。为了改进这些不足，欧洲电信标准协会（ETSI）提出通用分组无线服务（GPRS）。GPRS能获得更快的接入时间及更高的速率，由于采用动态分配空中资源，使网络资源利用率显著改善。

2、GSM 概要

GSM是一种提供多种服务的系统，它允许多种业务类型的通信，如话音业务、数据业务、短消息业务、补充业务等。其中话音业务是最重要的业务，这种业务使GSM用户在任何地点能同其它电话网的用户通话，通话是双向的。随着ISDN的发展，数据业务占据了重要地位，这是电信的发展方向。GSM数据用户可以和PSI'N用户相连接，可以与ISDN用户相连接；GSM用户之间及GSM用户同数据分组交换网用户之间都可以建立连接。GSM系统由一系列功能单元构成。一般整个系统可分为两个子要部分：基站子系统（BSS）和网络子系统（NSS）。

（1）基站子系统。基站子系统包括：

1）移动台（移动用户，MS）。移动台是用户设备，它并非固定于一个用户，在系统中的任何一个移动台上，都可以利用SIM来识别移动用户。由网络来进行这种认证，保证合法用户使用移动网。

2）基站（BS）。BS在GSM网络的固定部分和无线电部分之间提供中继。通过空中接口，移动用户能够连接到BS。BS监视无线连接，管理频道的配置。一个连接的无线频率的变化（跳频）及射频功率的变化都受到BS的控制。同样，信道和数字化语音的编码及数据业务传输速率的适配都由BSS来进行，内部切换及无线连接的加密均在这里完成。

（2）网络子系统。移动业务交换中心（MSC）是网络的核心。它提供交换功能，把移动用户与固定用户连接起来，或者把移动用户互相连接起来。MSC从二种数据库即归属位置寄存器（HLR）、拜访位置寄存器（VLR）和鉴权中心（AUC）取得处理用户呼叫请求所需的全部数据。操作与维护中心（OMC）用于各个组成部分的操作与维护。

3、通用分组无线服务

众所周知，空中资源是有限的。随着移动用户的增加，必然会引起空中资源的匮乏，这促使人们发展新的技术来解决空中资源的危机。现在数据分组交换网已日益普及，有必要在移动通信中增加与数据分组交换网的接口。考虑到把GSM系统全部转化为数据分组方式付出的代价太大，ETSI采取折衷的方法，提出GPRS系统。GPRS系统利用GSM系统的全部基础设施，覆盖GSM的全部功能并提供分组服务。在网络的硬件方面，仅增加少量功能设备以完成数据分组功能；而在软件方面，则增加多个功能层来达到这一日的。

3.1 GPRS的系统结构

GPRS系统增加了GPRS网关支持功能模块（GGSN）和GPRS服务支持功能模块（SGSN），其它组成部分的功能与在GSM系统中的相同。GGSN主要用作移动网络与其它网络的分组数据接口，起到网关的作用；SGSN主要负责GGSN与基站控制器（BSC）的接口功能，将无线信道上的数据转化成分组数据形式。

3.2 GPRS的协议结构

从上面介绍的内容可以看出，与GSM系统相比，GPRS系统在硬件方面的改动不大。GPRS主要改变协议层次来实现与GSM不同的功能。GPRS的协议层中的LLC子层和RLC/ MAC子层在GSM系统的协议层中是不存在的，分组广播控制信道（PBCCH）、分组公共控制信道（PCCCH）等也是GSM系统所没有的。

无线资源了层包括分组数据物理信道的无线资源管理功能及在分组数据物理信道上的无线链路控制和介质访问控制的功能。无线资源了层利用网络和各移动台之间的共享介质为上层PDUs提供传送服务，且只有在网络和移动台之间才能进行直接通信。RLC分割和重组LLC PDU形成RLC/ MAC数据块结构。在应答传输方式中，RLC采用后向纠错方式，采用选择重发方式传送那些没有被成功传送的RLC/MAC数据块，并目保证接收方按照接收顺序向上层传送。MAC层使多个移动台共享由几个物理信道组成的公共传输介质，也使得一个移动台可同时使用几个物理信道，例如在一个TDMA帧中使用几个时隙。在多个移动台同时试图使用公共传输介质时，MAC层在多个移动台中判优仲裁，解决竞争。

3.3 GPRS功能

GPRS主要提供两类服务：点到点（PTP）服务和点到多点（FI'M）服务。FI'P服务在两用户之间提供一个或多个数据包传输，PTP又可分为两类：点到点面向连接的网络服务（PTP-CON）和点到点无连接的网络服务（PTP- CLNS）。在PTP- CLNS中，数据包从一端点传到另一端点，每个数据包独立于它前后的数据包。这种服务属于数据报类型，主要为突发业务提供服务。在无线接口，PTP-CLNS支持应答方式以提供可靠的传输。PTP-CON是指多个数据包在用户之间传输，这种服务击要在用户之间建立逻辑连接。

4、结束语

GPRS是移动通信与分组交换技术相接合的产物，这决定了它具有许多新的特点和优点。由于GPRS是在GSM的基础上发展起来的，并目覆盖GSM的一切功能，因而GPRS可利用GSM基础设施来发展。GPRS提供与数据分组交换网的接口，可通过IP协议和X. 25协议与其它数据网相连。从上述MAC层分配资源的方法可以看出，GPRS系统可灵活运用时隙来提供多种速率。而在GSM系统中，一旦某一时隙分配给某一个移动台，这一时隙则始终属于该移动台，直到释放连接为止。GPRS系统的出现，给用户和运营公司都带来了一定的好处。从用户的角度来看，GPRS系统可为用户提供更快的接入时间和更高的数据速率；由于GPRS是分组方式，因而收费不再像GSM系统那样按通信时间计算，而是按通信量的大小来计算，从而使得收费合理化。对运营公司来说，可以重用GSM系统的基础设施，通过动态分配资源可更好地利用无线网络。但是GPRS并非完美无缺，还有待于进一步发展。■

参考文献

[1] 陈新. GSM数字蜂窝移动通信[M].北京：人民邮电出版利，1995.

[2] GSM 04.62 （European Standard）， GSM V 6.2.0 [S].