【正文】 為外部網(wǎng)絡(luò)和SGSN之間的數(shù)據(jù)分組傳輸提供路由功能。本地網(wǎng)絡(luò)管理員決定移動(dòng)臺(tái)最終使用哪一種地址。GGSN將PDP和IMSI兩種地址作映射，從而使GGSN可在移動(dòng)臺(tái)和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組。PDP上下文有兩種狀態(tài):ACTIVE和INAVTIVE，它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖2. 6所示: PDP上下文狀態(tài)激活成功注冊(cè)到GPRS網(wǎng)絡(luò)后，為了與外部網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)分組，移動(dòng)臺(tái)需要申請(qǐng)一個(gè)或多個(gè)PDN地址(如果PDN為IP網(wǎng)絡(luò)，則為工P地址)，該地址成為PDP地址，每一次會(huì)話都要建立PDP Context，用來描述會(huì)話特性。這時(shí)，移動(dòng)臺(tái)就可以與SGSN協(xié)商數(shù)據(jù)分組的路由環(huán)境(PDPContext)。路由更新過程中，除了建立移動(dòng)管理環(huán)境，HLR還通知原來的SGSN刪除關(guān)于移動(dòng)臺(tái)的路由信息。HLR收到應(yīng)答消息后，為移動(dòng)臺(tái)建立MM Context(如IMSI, MSISDN, SGSN地址等)，隨后向SGSN發(fā)送“Update Location Ack”消息。移動(dòng)臺(tái)首先向SGSN提出attach請(qǐng)求，SGSN從歸屬位置寄存器取得所需的驗(yàn)證和加密參數(shù)，對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證并對(duì)數(shù)據(jù)的加密方式進(jìn)行初始化，同時(shí)還進(jìn)行設(shè)備校驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證用戶是否被授權(quán)，將HLR中的用戶注冊(cè)信息拷貝到SGSN中，并為用戶分配一個(gè)分組臨時(shí)移動(dòng)用戶標(biāo)識(shí)(PTMS I ),該過程叫做GPRS Attach過程。移動(dòng)臺(tái)可以通過SGSN接收電路交換服務(wù)的尋呼信息。在READY狀態(tài)下，移動(dòng)臺(tái)只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時(shí)才占用無線資源，移動(dòng)臺(tái)采用非連續(xù)的傳輸方式。2. READY狀態(tài)GPRS attch過程己經(jīng)執(zhí)行過了，移動(dòng)臺(tái)和SGSN之間的移動(dòng)管理上下文也己經(jīng)建立，網(wǎng)絡(luò)知道此時(shí)移動(dòng)臺(tái)在哪個(gè)小區(qū)中(定位精確到小區(qū))。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)處于READY狀態(tài)時(shí)，SGSN知道移動(dòng)臺(tái)所在的小區(qū)(cell) o當(dāng)用戶的手機(jī)處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)，它處于工DLE狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)臺(tái)此時(shí)所在的位置一無所知。如下圖2. 4示:當(dāng)移動(dòng)臺(tái)還未開機(jī)或者沒有進(jìn)行GPRS連接(attch)時(shí)，處于工DLE狀態(tài)。路由區(qū)域可以被認(rèn)為是一個(gè)IP子網(wǎng)。要執(zhí)行會(huì)話管理，首先需要執(zhí)行移動(dòng)性管理。在通話過程中，移動(dòng)臺(tái)可能從一個(gè)小區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)小區(qū)，此時(shí)在移動(dòng)臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)之間發(fā)生越區(qū)切換過程。HLR通過查詢VLR，便可知移動(dòng)臺(tái)的漫游號(hào)碼。根據(jù)用戶撥叫號(hào)碼，PSTN將地址信息傳送到位于移動(dòng)臺(tái)HPLMN中的GMSC中。為了通過GPRS系統(tǒng)交換短信息業(yè)務(wù)(SMS), SGSN通過Gd接口短信息網(wǎng)關(guān)移動(dòng)交換中心(SMSGMSC)互連。當(dāng)SGSN需要這些信息時(shí)，通過Gr接口與HLR交換這些信息。如果二者位于不同的PLMN，則通過Gp接口互連。圖2. 2顯示了新網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)與GSM各網(wǎng)絡(luò)間的接口。當(dāng)相反方向通信時(shí)，將接收到的公共數(shù)據(jù)網(wǎng)的數(shù)據(jù)包的PDP地址轉(zhuǎn)化成目前用戶的UM)地址格式，再將它們轉(zhuǎn)發(fā)到正在為此移動(dòng)臺(tái)服務(wù)的SGSN中，最后由SGSN發(fā)送到移動(dòng)臺(tái)。圖2. 2 GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在GSM分組無線服務(wù)中，SGSN主要負(fù)責(zé)為在其服務(wù)區(qū)域的移動(dòng)臺(tái)收發(fā)數(shù)據(jù)包，此外還負(fù)責(zé)為數(shù)據(jù)包選路、移動(dòng)管理、邏輯鏈路管理、驗(yàn)證和收費(fèi)。Gr接口:SGSN與HLR之間的接口。這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體間相互通信，以及其它網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的通信，是通過新增接口來完成，實(shí)現(xiàn)GPRS的新功能。鑒權(quán)中心(AUC )是為了防止非法用戶接入GSM系統(tǒng)而設(shè)置的安全措施。為了找到漫游中的移動(dòng)用戶，通常需要向HLR查詢?cè)撘苿?dòng)用戶的所有信息、因此必須在移動(dòng)通信網(wǎng)的入口處(即與固定網(wǎng)相連點(diǎn))使用一個(gè)關(guān)口移動(dòng)交換中心(GMSC )來提供所有入網(wǎng)呼叫的查詢和轉(zhuǎn)接能力。每一個(gè)MSc至少管理一至多個(gè)位置區(qū)域(LA)，而LA是由幾個(gè)小區(qū)組構(gòu)成的。移動(dòng)臺(tái)用MS表示，一個(gè)基站收發(fā)信臺(tái)(BTS )覆蓋的無線區(qū)域稱為一個(gè)小區(qū)。一個(gè)時(shí)隙被多用戶復(fù)用時(shí)，用戶越多，系統(tǒng)的阻塞率越小。③考慮了多用戶使用一個(gè)時(shí)隙的可能，每一信道復(fù)用的GPRS分組呼叫數(shù)最大為d，研究d不同的取值下的仿真結(jié)果。分析了在移動(dòng)管理上下文和PDP上下文建立之后，移動(dòng)臺(tái)和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸數(shù)據(jù)。文章將數(shù)值分析的結(jié)果與仿真結(jié)果比較后，得出結(jié)論:這種分析方法的適用原則是，數(shù)據(jù)分組的服務(wù)時(shí)間遠(yuǎn)小于話音分組的服務(wù)時(shí)間。文獻(xiàn)〔8〕從理論上推導(dǎo)了GPRS業(yè)務(wù)與GSM話音業(yè)務(wù)共享系統(tǒng)資源情況下，單時(shí)隙服務(wù)方式下系統(tǒng)的平均阻塞率、吞吐量和平均排隊(duì)時(shí)間。接入信道與用戶數(shù)據(jù)信道的安排要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和業(yè)務(wù)特性統(tǒng)籌考慮，使隨機(jī)接入階段和資源預(yù)留階段的信道資源都得到充分利用，避免在某個(gè)階段出現(xiàn)資源空閑，而另一個(gè)階段出現(xiàn)嚴(yán)重阻塞。單時(shí)隙情況下服務(wù)率更低，時(shí)延更長，阻塞率更大，吞吐量更低。它的獨(dú)到之處是允許將多個(gè)時(shí)隙(18個(gè))分配給一個(gè)用戶使用，從而提高了數(shù)據(jù)率。相反，在相同前提下，長分組的接入請(qǐng)求不多，容易接入，但是在資源的預(yù)留階段，由于長分組要占用的資源較多，當(dāng)負(fù)載較大，資源較少時(shí)，由于沒有足夠可用的信道，長分組業(yè)務(wù)將滯留在等待資源分配階段，最后被阻塞掉。上行:30+uniform (15, 15) bytes下行:115+uniform (57, 57) bytes ()Railway模型:該模型是根據(jù)鐵路業(yè)務(wù)的應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)得到的，概率分布近似為指數(shù)分布，平均分組長度為170bytes，最大分組長度為1000byteso文獻(xiàn)〔11]用c編寫的軟件進(jìn)行仿真。FUNET模型:該模型是根據(jù)賓西法尼亞大學(xué)科研網(wǎng)上的使用統(tǒng)計(jì)情況建立起來的。有些是短分組的頻繁傳送，如車輛調(diào)度指令。由于存在大量的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)(PDN)，支持X. 25協(xié)議可使己存在的X. 25應(yīng)用能在GSM網(wǎng)絡(luò)上繼續(xù)使用。在首次建立連接后，可以在其有效覆蓋范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)即時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，一旦有需求就可以立即發(fā)送或接收信息，不需要再撥號(hào)建立連接，可大幅度提高一些事務(wù)(如信用卡核對(duì)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等)的效率，并可使已有的Internet應(yīng)用(如Email、網(wǎng)頁瀏覽等)操作更加便捷、流暢。通過同時(shí)使用8個(gè)時(shí)隙,GPRS理論上可獲得的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為171. 2kbit/s,這是當(dāng)前固定電信網(wǎng)絡(luò)速度(56. 2kbit/s)的3倍，GSM網(wǎng)絡(luò)中電路數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)速度(CSD, 9. 6kbit/s)的10倍。對(duì)于電路交換模式，在整個(gè)連接期間，用戶無論是否傳送數(shù)據(jù)都將獨(dú)自占有無線信道，在會(huì)話期間，許多應(yīng)用往往有不少空閑時(shí)段，如上工nternet瀏覽，收發(fā)Email等。如此巨大的反差應(yīng)考慮兩代網(wǎng)絡(luò)之間如何平滑過渡，權(quán)衡再三的結(jié)論是:通過技術(shù)的平滑過渡，而不是用第三代技術(shù)直接另起爐灶。人們希望在移動(dòng)狀態(tài)下，通過便攜式計(jì)算機(jī)或移動(dòng)手機(jī)也能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和接入因特網(wǎng)，這就形成了當(dāng)前移動(dòng)通信網(wǎng)發(fā)展的新趨勢(shì)。據(jù)預(yù)測(cè)，到2005年移動(dòng)通信業(yè)務(wù)量中語音所占的比例約為30%，其余70%將是移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。移動(dòng)通信業(yè)務(wù)至今為止仍是傳統(tǒng)的語音通信占主導(dǎo)地位。在此基礎(chǔ)上，采用了長度較為固定的分組進(jìn)行傳輸，采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。電路交換技術(shù)最基本的特點(diǎn)是:通話前必須為通話雙方分配一條固定帶寬的通信電路，通話期間，這部分帶寬由通話雙方獨(dú)享，不能再為別的用戶使用，這對(duì)頻率資源是一種極大的浪費(fèi)。是GSM網(wǎng)絡(luò)向第三代移動(dòng)通信演進(jìn)的第一步，這一步有兩點(diǎn)重要意義，一是在GSM網(wǎng)絡(luò)中引入分組交換能力，二是將速率提高到100kbit/s以上。移動(dòng)終端由嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，軟件采用NClinux操作系統(tǒng)。本文建立了二維連續(xù)時(shí)間的馬爾可夫模型，此模型不僅考慮了多時(shí)隙操作和單時(shí)隙被多用戶復(fù)用的情況，還考慮了用戶切換帶來的影響。GPRS(通用分組無線業(yè)務(wù))是第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)平滑過渡的主要方案。在繼續(xù)發(fā)展語音業(yè)務(wù)的同時(shí)，對(duì)IP和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持已經(jīng)成為第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn)的方向，而且也已經(jīng)成為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)特征。關(guān)于GPRS的網(wǎng)絡(luò)性能，前人在建立模型仿真時(shí)，只是考慮了單時(shí)情況。此應(yīng)用系統(tǒng)由移動(dòng)終端、GPRS網(wǎng)絡(luò)、信息管理中心服務(wù)器三部分組成。目錄摘要………………………………………………………………………………………………11 緒論………………………………………………………………………………………41. 1 GPRS的概念…………………………………………………………………………………41. 2 GPRS的產(chǎn)生背景……………………………………………………………………………51. 3 GPRS的技術(shù)優(yōu)勢(shì) …………………………………………………………………………51. 4 GPRS課題研究的發(fā)展………………………………………………………………………51. 4. 1 GPRS的業(yè)務(wù)模型研究……………………………………………………………………5 ………………………………………………………………………7 …………………………………………………………………………71. 5本論文的主要工作……………………………………………………………………………72 GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)傳輸………………………………………………………………72. 1 GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)………………………………………………………………………………7 2. 1. 1GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………………72. 1. 2 GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………………112. 2 GPRS的移動(dòng)性管理…………………………………………………………………………132. 2. 1 GSM的移動(dòng)性管理………………………………………………………………………132. 2. 2 GPRS的移動(dòng)性管理………………………………………………………………………152. 3 GPRS的會(huì)話管理……………………………………………………………………………162. 4 GPRS的傳輸協(xié)議……………………………………………………………………………172. 5 GPRS編碼方式………………………………………………………………………………192. 6 GPRS的數(shù)據(jù)傳輸……………………………………………………………………………21. 1從NPDU到SNPDU ……………………………………………………………………21. 2從SNPDU到LLPDU …………………………………………………………………212. 6. 3 GPRS的媒質(zhì)接入方式與RLC ARQ協(xié)議………………………………………………213 GPRS的信道分配與性能分析…………………………………………………………253. 1 GPRS的信道…………………………………………………………………………………253. 1. 1 GPRS的物理資源…………………………………………………………………………253. 1. 2 GPRS的突發(fā)序列…………………………………………………………………………253. 1. 3 GPRS的無線塊結(jié)構(gòu)………………………………………………………………………253. 1. 4 GPRS的復(fù)幀結(jié)構(gòu) ………………………………………………………………………253. 1. 5 GPRS的邏輯信道…………………………………………………………………………253. 2用二維馬爾可夫模型分析GPRS的網(wǎng)絡(luò)性能………………………………………………26. 1構(gòu)建排隊(duì)模型的原則………………………………………………………………………28………………………………………………………………………………294 基于GPRS方式傳輸GPS數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)及性能分析………………………………354. 1 GPS簡介……………………………………………………………………………………354. 1. 1 GPS的定位原理…………………………………………………………………………354. 1. 2 GPS的結(jié)構(gòu)組成…………………………………………………………………………36 Jupiter oem板介紹…………………………………………………………………………364. 1. 4 GPS定位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式………………………………………………………………364. 2 GPRS方式傳輸GPS數(shù)據(jù)系統(tǒng)介紹………………………………………………………36. 1系統(tǒng)總體介紹………………………………………………………………………………37……………………………………………………………………………37……………………………………………………………………………38……………………………………………………………………………38. 1移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)流量………………………………………………………………………38………………………………………………………………………41…………………………………………………475 GPRS向3G過渡………………………………………………………………………455. 1 GPRS的局限性………………………………………………………………………………455. 2 3G系統(tǒng)………………………………………………………………………………………485. 2. 1第三代移動(dòng)通信的基本要求……………………………………………………………485. 2. 2 GSM向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn). ……………………………………………………49全文總結(jié)…………………………………………………………………………………………51致謝………………………………………………………………………………………………51參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………………52 1. 緒論 GPRS的概念GPRS(G