【正文】 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) GPRS系統(tǒng) GPRS總體 ? GPRS概念 GPRS是通用分組無線業(yè)務的簡稱，是GSM在 Phase 2+階段提供的分組數(shù)據(jù)業(yè)務。它采用基于分組傳輸模式的無線 IP技術以一種有效的方式來傳送高速和低速數(shù)據(jù)及信令。GSM/GPRS網(wǎng)是 GSM網(wǎng)絡的升級，也是 GSM向 3G演進的重要階段。 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) GPRS的特點 資源共享，頻率利用率高。 數(shù)據(jù)傳輸速率高。 實行動態(tài)鏈路適配，用戶一直處于在線連接狀態(tài)，接入速度快。 向用戶提供 4種 QoS類別的服務，并且用戶QoS的配置是可以協(xié)商的。 支持 IP協(xié)議。 采用數(shù)據(jù)流量計費。 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) GPRS的業(yè)務 GPRS能夠向用戶提供豐富的業(yè)務類型，從更大程度上滿足用戶的各種需求。其具體業(yè)務類型包括承載業(yè)務、用戶終端業(yè)務、補充業(yè)務，此外還支持短消息、匿名接入等其他業(yè)務。其中，承載業(yè)務包括點對點和點對多點兩類業(yè)務；用戶終端業(yè)務有信息點播業(yè)務、 Email業(yè)務、會話業(yè)務、遠程操作業(yè)務、單向廣播業(yè)務和雙向小數(shù)據(jù)量事務處理業(yè)務等；其短消息業(yè)務可通過 GPRS信道傳送來進行，從而使效率大大提高。 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) GPRS的網(wǎng)絡結構 GPRS的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡重疊在 GSM網(wǎng)絡上。若將現(xiàn)有 GSM網(wǎng)絡改造為能提供 GPRS業(yè)務的網(wǎng)絡需要增加 3個主要單元： SGSN（ GPRS服務支持節(jié)點）、 GGSN（ GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點）和 PCU（分組控制單元）。 SGSN的工作是對移動終端進行定位和跟蹤，并發(fā)送和接收移動終端的分組； GGSN將 SGSN發(fā)送和接收的GSM分組按照其他分組協(xié)議（如 IP）發(fā)送到其他網(wǎng)絡； PCF負責許多 GPRS相關功能，比如接入控制、分組安排、分組組合及解組合。 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) BSC 分組控制單元 （ PCU） MSC/VLR SMSC HLR 計費網(wǎng)關功能 （ CGF） 計費系統(tǒng) 分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡 Abis Gb SGSN SGSN Ga Ga Gi GGSN Gc Gn Gr Gd Gs 信令和 GPRS用戶數(shù)據(jù) 信令 BTS MS Gn 圖 31 GPRS的網(wǎng)絡結構 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) GPRS協(xié)議模型 網(wǎng)絡層S N D C PLLCR L CM A CP L LR F LL L C 橋接R L C B S S G PM A C 幀中繼P L LR F L物理層 物理層 物理層幀中繼 L2B S S G P IPLLC T C P / U D PS N D C P G T P網(wǎng)絡層G T PT C P / U D PIPL2物理層Um Gb GnG S G NS G S N基站子系統(tǒng)移動臺注：圖中將無線接口的物理層分為了物理鏈路子層 ( P L L ) 和物理射頻子層 ( R F L )圖 32 GPRS的分層協(xié)議模型 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) GPRS空中接口 GPRS的空中接口模型 *表示在網(wǎng)絡側 ，LLC 在 BSS 和SGSN之間分開 SNDCP LLC RLC MAC 物理鏈接 物理射頻 SNDCP LLC* RLC MAC 物理鏈接 物理射頻 圖 33 GPRS空中接口協(xié)議模型 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) 物理鏈路層負責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，一個載頻分為 8個物理信道。如果 8個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 200 kbit/s?？紤]前向糾錯碼開銷，則最終數(shù)據(jù)速率可達 kbit/s左右。 GPRS采用了新型的信道編碼方式，可以支持 CS CS CS CS4四種方式，如表 31所示。對應的速率不同，它們對無線環(huán)境也有不同的要求。無線環(huán)境寬松的情況下，可采用 CS CS2編碼，但是速率較低；而 CSCS4用于無線環(huán)境要求較高的情況下，速率較高。理論上，在無干擾的理想環(huán)境下，采用無保護碼元的 CS4編碼方式。 ⑴ 、物理層 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) 表 31 GPRS信道編碼方式列表 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) ⑵ 、 MAC層 GPRS的 MAC協(xié)議稱為主從動態(tài)速率接入（ MSDRA）協(xié)議。它采用復幀結構，每 1個復幀由 51幀或 52幀組成，這與 GSM每 1復幀由 26幀組成不同。利用復幀組成的物理信道結構如圖 34所示（ 51幀結構）。圖中水平方向為 1個復幀中不同時隙的編號，垂直方向每個 TDMA幀中的時隙編號（圖中僅給出了 4個時隙的情況，其他時隙的情況類似）。在該結構中， 4個時隙傳輸 1個基本的無線數(shù)據(jù)塊，用作分組數(shù)據(jù)信道（ PDCH）。每個無線數(shù)據(jù)塊中的 4個時隙是由相鄰幀的時隙組成的，而不是由同一幀中的時隙組成的。例如，一個無線數(shù)據(jù)塊由如下 4個時隙組成：第 n幀中的第 k時隙 +第（ n+1）幀中的第 k時隙 +第（ n+2）幀中的第 k時隙 +第（ n+3）幀中的第 k時隙， k=0， 1， … ， 7；n=4， 8， … ， 48。 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) T D M A 幀T S 號下行TS0上行下行TS1上行下行TS2上行下行TS3上行1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51C h R e s A BPA PAF F F F F F F F F F F F FA C K AR1R1R1R2R1R1R1R1R2R2R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1R2R1R2R1R1R1A C K BN A C K AB2A3A1 A3A4B1A2R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1圖 34 GPRS的多時隙多幀結構（ 51幀結構） 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) B0 B1 B2 T B3 B4 B5 X B6 B7 B8 T B9 B 1 0 B 1 1 X5 2 T D M A 幀X ＝空閑幀T ＝用于 P T C C H 的幀B 1 ～ B 11 ＝無線塊圖 35 PDCH的復幀結構 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) ⑶ 、無線數(shù)據(jù)塊的結構 U S F T PC R L C 頭 R L C 數(shù)據(jù) BCSU S F T PC R L C / MA C 信令信息 BCS用戶數(shù)據(jù)控制負荷R L C 數(shù)據(jù)塊MA C 頭 塊校驗序列負荷R L C / MA C 控制塊MA C 頭塊校驗序列圖 36 無線數(shù)據(jù)塊的結構 清華大學出版社 第 3章 B2G移動通信系統(tǒng) ⑷ 、數(shù)據(jù)流形成 PH 用戶數(shù)據(jù)分段 分段…網(wǎng)絡層S N D C P 層S N D C P 層L L C 層L L C 層R L C / M A C 層R L C / M A C 層物理層FH 信息 FSC分段 分段 分段BH 信息 B C S 尾…卷積編碼4 5 6突發(fā)