【正文】 為外部網絡和SGSN之間的數(shù)據(jù)分組傳輸提供路由功能。本地網絡管理員決定移動臺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可在移動臺和外部數(shù)據(jù)網之間轉發(fā)數(shù)據(jù)分組。PDP上下文有兩種狀態(tài):ACTIVE和INAVTIVE，它們之間的相互轉換關系如圖2. 6所示: PDP上下文狀態(tài)激活成功注冊到GPRS網絡后，為了與外部網絡交換數(shù)據(jù)分組，移動臺需要申請一個或多個PDN地址(如果PDN為IP網絡，則為工P地址)，該地址成為PDP地址，每一次會話都要建立PDP Context，用來描述會話特性。這時，移動臺就可以與SGSN協(xié)商數(shù)據(jù)分組的路由環(huán)境(PDPContext)。路由更新過程中，除了建立移動管理環(huán)境，HLR還通知原來的SGSN刪除關于移動臺的路由信息。HLR收到應答消息后，為移動臺建立MM Context(如IMSI, MSISDN, SGSN地址等)，隨后向SGSN發(fā)送“Update Location Ack”消息。移動臺首先向SGSN提出attach請求，SGSN從歸屬位置寄存器取得所需的驗證和加密參數(shù)，對移動臺進行驗證并對數(shù)據(jù)的加密方式進行初始化，同時還進行設備校驗。網絡驗證用戶是否被授權，將HLR中的用戶注冊信息拷貝到SGSN中，并為用戶分配一個分組臨時移動用戶標識(PTMS I ),該過程叫做GPRS Attach過程。移動臺可以通過SGSN接收電路交換服務的尋呼信息。在READY狀態(tài)下，移動臺只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時才占用無線資源，移動臺采用非連續(xù)的傳輸方式。2. READY狀態(tài)GPRS attch過程己經執(zhí)行過了，移動臺和SGSN之間的移動管理上下文也己經建立，網絡知道此時移動臺在哪個小區(qū)中(定位精確到小區(qū))。當移動臺處于READY狀態(tài)時，SGSN知道移動臺所在的小區(qū)(cell) o當用戶的手機處于關機狀態(tài)時，它處于工DLE狀態(tài)，網絡移動臺此時所在的位置一無所知。如下圖2. 4示:當移動臺還未開機或者沒有進行GPRS連接(attch)時，處于工DLE狀態(tài)。路由區(qū)域可以被認為是一個IP子網。要執(zhí)行會話管理，首先需要執(zhí)行移動性管理。在通話過程中，移動臺可能從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)，此時在移動臺與網絡之間發(fā)生越區(qū)切換過程。HLR通過查詢VLR，便可知移動臺的漫游號碼。根據(jù)用戶撥叫號碼，PSTN將地址信息傳送到位于移動臺HPLMN中的GMSC中。為了通過GPRS系統(tǒng)交換短信息業(yè)務(SMS), SGSN通過Gd接口短信息網關移動交換中心(SMSGMSC)互連。當SGSN需要這些信息時，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顯示了新網絡結點與GSM各網絡間的接口。當相反方向通信時，將接收到的公共數(shù)據(jù)網的數(shù)據(jù)包的PDP地址轉化成目前用戶的UM)地址格式，再將它們轉發(fā)到正在為此移動臺服務的SGSN中，最后由SGSN發(fā)送到移動臺。圖2. 2 GPRS的網絡結構在GSM分組無線服務中，SGSN主要負責為在其服務區(qū)域的移動臺收發(fā)數(shù)據(jù)包，此外還負責為數(shù)據(jù)包選路、移動管理、邏輯鏈路管理、驗證和收費。Gr接口:SGSN與HLR之間的接口。這兩個網絡實體間相互通信，以及其它網絡實體的通信，是通過新增接口來完成，實現(xiàn)GPRS的新功能。鑒權中心(AUC )是為了防止非法用戶接入GSM系統(tǒng)而設置的安全措施。為了找到漫游中的移動用戶，通常需要向HLR查詢該移動用戶的所有信息、因此必須在移動通信網的入口處(即與固定網相連點)使用一個關口移動交換中心(GMSC )來提供所有入網呼叫的查詢和轉接能力。每一個MSc至少管理一至多個位置區(qū)域(LA)，而LA是由幾個小區(qū)組構成的。移動臺用MS表示，一個基站收發(fā)信臺(BTS )覆蓋的無線區(qū)域稱為一個小區(qū)。一個時隙被多用戶復用時，用戶越多，系統(tǒng)的阻塞率越小。③考慮了多用戶使用一個時隙的可能，每一信道復用的GPRS分組呼叫數(shù)最大為d，研究d不同的取值下的仿真結果。分析了在移動管理上下文和PDP上下文建立之后，移動臺和外部數(shù)據(jù)網絡之間的傳輸數(shù)據(jù)。文章將數(shù)值分析的結果與仿真結果比較后，得出結論:這種分析方法的適用原則是，數(shù)據(jù)分組的服務時間遠小于話音分組的服務時間。文獻〔8〕從理論上推導了GPRS業(yè)務與GSM話音業(yè)務共享系統(tǒng)資源情況下，單時隙服務方式下系統(tǒng)的平均阻塞率、吞吐量和平均排隊時間。接入信道與用戶數(shù)據(jù)信道的安排要結合網絡負荷和業(yè)務特性統(tǒng)籌考慮，使隨機接入階段和資源預留階段的信道資源都得到充分利用，避免在某個階段出現(xiàn)資源空閑，而另一個階段出現(xiàn)嚴重阻塞。單時隙情況下服務率更低，時延更長，阻塞率更大，吞吐量更低。它的獨到之處是允許將多個時隙(18個)分配給一個用戶使用，從而提高了數(shù)據(jù)率。相反，在相同前提下，長分組的接入請求不多，容易接入，但是在資源的預留階段，由于長分組要占用的資源較多，當負載較大，資源較少時，由于沒有足夠可用的信道，長分組業(yè)務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)務的應用情況統(tǒng)計得到的，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〔11]用c編寫的軟件進行仿真。FUNET模型:該模型是根據(jù)賓西法尼亞大學科研網上的使用統(tǒng)計情況建立起來的。有些是短分組的頻繁傳送，如車輛調度指令。由于存在大量的分組數(shù)據(jù)網(PDN)，支持X. 25協(xié)議可使己存在的X. 25應用能在GSM網絡上繼續(xù)使用。在首次建立連接后，可以在其有效覆蓋范圍內實現(xiàn)即時收發(fā)數(shù)據(jù)，一旦有需求就可以立即發(fā)送或接收信息，不需要再撥號建立連接，可大幅度提高一些事務(如信用卡核對、遠程監(jiān)控等)的效率，并可使已有的Internet應用(如Email、網頁瀏覽等)操作更加便捷、流暢。通過同時使用8個時隙,GPRS理論上可獲得的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為171. 2kbit/s,這是當前固定電信網絡速度(56. 2kbit/s)的3倍，GSM網絡中電路數(shù)據(jù)交換業(yè)務速度(CSD, 9. 6kbit/s)的10倍。對于電路交換模式，在整個連接期間，用戶無論是否傳送數(shù)據(jù)都將獨自占有無線信道，在會話期間，許多應用往往有不少空閑時段，如上工nternet瀏覽，收發(fā)Email等。如此巨大的反差應考慮兩代網絡之間如何平滑過渡，權衡再三的結論是:通過技術的平滑過渡，而不是用第三代技術直接另起爐灶。人們希望在移動狀態(tài)下，通過便攜式計算機或移動手機也能進行數(shù)據(jù)通信和接入因特網，這就形成了當前移動通信網發(fā)展的新趨勢。據(jù)預測，到2005年移動通信業(yè)務量中語音所占的比例約為30%，其余70%將是移動數(shù)據(jù)業(yè)務。移動通信業(yè)務至今為止仍是傳統(tǒng)的語音通信占主導地位。在此基礎上，采用了長度較為固定的分組進行傳輸，采用存儲轉發(fā)機制。電路交換技術最基本的特點是: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享，不能再為別的用戶使用，這對頻率資源是一種極大的浪費。是GSM網絡向第三代移動通信演進的第一步，這一步有兩點重要意義，一是在GSM網絡中引入分組交換能力，二是將速率提高到100kbit/s以上。移動終端由嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)，軟件采用NClinux操作系統(tǒng)。本文建立了二維連續(xù)時間的馬爾可夫模型，此模型不僅考慮了多時隙操作和單時隙被多用戶復用的情況，還考慮了用戶切換帶來的影響。GPRS(通用分組無線業(yè)務)是第二代移動通信系統(tǒng)向第三代移動通信系統(tǒng)平滑過渡的主要方案。在繼續(xù)發(fā)展語音業(yè)務的同時，對IP和高速數(shù)據(jù)業(yè)務的支持已經成為第二代移動通信系統(tǒng)演進的方向，而且也已經成為第三代移動通信系統(tǒng)的主要業(yè)務特征。關于GPRS的網絡性能，前人在建立模型仿真時，只是考慮了單時情況。此應用系統(tǒng)由移動終端、GPRS網絡、信息管理中心服務器三部分組成。目錄摘要………………………………………………………………………………………………11 緒論………………………………………………………………………………………41. 1 GPRS的概念…………………………………………………………………………………41. 2 GPRS的產生背景……………………………………………………………………………51. 3 GPRS的技術優(yōu)勢 …………………………………………………………………………51. 4 GPRS課題研究的發(fā)展………………………………………………………………………51. 4. 1 GPRS的業(yè)務模型研究……………………………………………………………………5 ………………………………………………………………………7 …………………………………………………………………………71. 5本論文的主要工作……………………………………………………………………………72 GPRS系統(tǒng)結構及數(shù)據(jù)傳輸………………………………………………………………72. 1 GPRS網絡結構………………………………………………………………………………7 2. 1. 1GSM網絡結構……………………………………………………………………………72. 1. 2 GPRS的網絡結構…………………………………………………………………………112. 2 GPRS的移動性管理…………………………………………………………………………132. 2. 1 GSM的移動性管理………………………………………………………………………132. 2. 2 GPRS的移動性管理………………………………………………………………………152. 3 GPRS的會話管理……………………………………………………………………………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的無線塊結構………………………………………………………………………253. 1. 4 GPRS的復幀結構 ………………………………………………………………………253. 1. 5 GPRS的邏輯信道…………………………………………………………………………253. 2用二維馬爾可夫模型分析GPRS的網絡性能………………………………………………26. 1構建排隊模型的原則………………………………………………………………………28………………………………………………………………………………294 基于GPRS方式傳輸GPS數(shù)據(jù)的應用系統(tǒng)及性能分析………………………………354. 1 GPS簡介……………………………………………………………………………………354. 1. 1 GPS的定位原理…………………………………………………………………………354. 1. 2 GPS的結構組成…………………………………………………………………………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第三代移動通信的基本要求……………………………………………………………485. 2. 2 GSM向第三代移動通信系統(tǒng)演進. ……………………………………………………49全文總結…………………………………………………………………………………………51致謝………………………………………………………………………………………………51參考文獻……………………………………………………………………………………………52 1. 緒論 GPRS的概念GPRS(G