【導(dǎo)讀】circuit-switchedmode.

　　

【正文】 信系統(tǒng)是由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會開發(fā)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)的移動通信。在整個歐洲和世界上的其他地區(qū)， GSM系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛使用。它已經(jīng)在 100多個國家被實施使用。在 GSM系統(tǒng)中，最重要的服務(wù)莫過于語音電話。語音信息在 GSM網(wǎng)絡(luò)中作為數(shù)字流以一種電路交換模式進行數(shù)字編碼。 由于數(shù)據(jù)服務(wù)首先通過電路交換鏈接介紹了移動網(wǎng)絡(luò)，它們已經(jīng)越來越受到了大眾的認可。隨著運營商開始部署像 GPRS這樣的分組數(shù)據(jù)服務(wù)，他們可以以更高效帶寬的方式提供移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從而提高無線資源的利用率。 2 GPRS 的相關(guān)技術(shù) 雖然 GSM已經(jīng)提供了數(shù)據(jù)服務(wù)，不過由于使用電路交換數(shù)據(jù)通道接口，它們?nèi)允艿娇罩性试S最大比特率 /秒 的限制。出于這樣的原因， GSM繼續(xù)其自然發(fā)展演變以滿足更高的比特率要求。為了使每個用戶更好的分配時隙從而提高利用率，高速電路交換數(shù)據(jù)成為了一個解決途徑。但是它仍然不足以應(yīng)對像 Web 瀏覽這樣的突發(fā)數(shù)據(jù)應(yīng)用。除此之外，HSCSD依靠電路交換技術(shù)吸引了一部分的用戶，他們希望收取的費用以數(shù)據(jù)流量為準(zhǔn)而非實際持續(xù)連接的時間。而另一方面，服務(wù)提供商則需要更有效的手段在越來越多的用戶之間分享越來越少的 無線資源。在一個電路交換模式下，一個通道只被分配用于記錄一個用戶的連接時間。這種對無線電資源的一對一訪問在數(shù)據(jù)包交換技術(shù)中并非是必需的。 GPRS 以一個非常重大的發(fā)展而在 GSM 標(biāo)準(zhǔn)中凸顯出其地位來，這就體現(xiàn)在分組交換技術(shù)上，為更多的移動用戶提供突發(fā)數(shù)據(jù)需要傳輸?shù)母弑忍芈?。理論上來說， GPRS 用戶可以同時使用幾個時段，并且可以達到約 170千比特每秒的比特率。由于發(fā)送或接受數(shù)據(jù)包時渠道被分配給相應(yīng)用戶，所以基于卷的收費是很有可能的。因為供應(yīng)商可以使用其他用戶活動傳輸?shù)牟罹啵酝话l(fā)數(shù)據(jù)的應(yīng)用使人們有可能更有效地 平衡用戶與用戶之間的網(wǎng)絡(luò)資源。 基本原則 在一個移動網(wǎng)絡(luò)中，整個地理區(qū)域被分為很多部分，每個部分由一個基站提供服務(wù)。由于基站的發(fā)射功率較低，所以在重復(fù)使用同樣的渠道時，另一個單元并不會受到太多的干擾。對小單元的配置和選擇可以盡量減少對另一個單元的干擾，從而可以達到最大的容量。一個單元通常被描繪成一個六邊形，但在現(xiàn)實中的實際形狀則根據(jù)不同的地理環(huán)境和無線電傳播而稍有不同。我們通?；谟脩舻拿芏葋磉M行信道的分配。如果一個單元要服務(wù)很多的用戶，通常就會有更多的頻道分配。這些渠道就重復(fù)使用相鄰的單元或者單 元群。在具有相同廣播頻道但被空間分離的單元中，較低的發(fā)射功率和天線的方向使同頻道干擾保持在一個可接受的水平內(nèi)。 可移動性是無線通信系統(tǒng)最關(guān)鍵的特征之一。有時我們需要追蹤用戶的一些應(yīng)用，如在不同單元間轉(zhuǎn)換以及改變無線電通道。一個移動在不同單元內(nèi)轉(zhuǎn)換通道被稱作切換。運用信息和呼叫處理的程序來支持用戶移動性和切換使得移動電話能夠被順利完成。分頁是移動系統(tǒng)中另外一個非常重要的特征。通常我們在服務(wù)范圍內(nèi)使用一個共享信道查找用戶并且廣播一些信號消息。 多址接入技術(shù) 多址接入是一種允許用戶共享通信媒介的技術(shù)，這樣一來系統(tǒng)整體的能力就可以被增強。一般有三種常用的多址接入方案： FDMA（頻多分址）， TDMA（時多分址）， CDMA（碼多分址）。在 FDMA中，每個呼叫都為它自己的通話時間分配了其相應(yīng)的頻率。整個頻帶被分成了很多小的個人渠道提供給用戶訪問。在 TDMA 中，用戶共享同一頻段的頻率。每個呼叫被分配一個不同的傳輸時隙。在 CDMA中，用戶共享同一頻段的頻率和時間。每個呼叫被分配一個唯一的代碼，它可以傳播到整個頻譜的頻段。這些擴頻電話被同時發(fā)送出去，并且有一個獨特的逆運算碼接 收機分離開。由三個多址接入方案合成的方法也可以被運用。 功率控制 功率控制是無限通信中最重要的設(shè)計功能之一，包括了 FDMA， TDMA，和 CDMA。它確保了用戶以適當(dāng)?shù)哪芰克絹戆l(fā)送和接受數(shù)據(jù)從而成功傳達信息，同時減少對其他用戶的干擾。 由于同頻道干擾管理的存在，功率控制在 FDMA和 TDMA系統(tǒng)中是不可或缺的。造成這種類型的干擾的原因是對有限的可用頻譜的頻率復(fù)用。通過適當(dāng)?shù)墓β孰娖降恼{(diào)整，同頻干擾可以相應(yīng)減少。這就產(chǎn)生了一個更好的頻率復(fù)用因子，從而增加了系統(tǒng)的容量。功率控制是CDMA 系統(tǒng)中最重要的需 求。如果沒有功率控制，所有具有相同功率的手機都會不考慮路徑損耗和衰減效應(yīng)而被傳送到基站。越靠近基站的手機就會對基站產(chǎn)生更大的信息干擾。這種效果就是所謂的近 /遠影響。因此，一個設(shè)計良好的功率控制算法對于一個 CDMA系統(tǒng)的正常運作起了至關(guān)重要的作用。在功率控制的情況下，系統(tǒng)的容量相比其他系統(tǒng)是非常低的。 功率控制的另外一個優(yōu)點是它可以延長使用最低功率傳輸?shù)碾姵貕勖?。反向鏈路功率控制在?/遠效果的影響下比前向鏈路更加嚴(yán)格。在一個前向鏈路中，為了減少小單元之間的干擾，功率控制仍是必要的。 功率控制可以以集中或者分布 的形式工作。中央控制器接收所有渠道的連接信息，并控制其傳輸功率水平。集中式的方法可以優(yōu)化整個網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)的一部分，因此用電量是非常高效的。這需要在網(wǎng)絡(luò)中廣泛地控制信號，然而在實際中則難以應(yīng)用。 3 GPRS 的架構(gòu) GPRS被視為 GSM的傳送功能。它是由 ETSI設(shè)計的，在不干擾現(xiàn)有服務(wù)的情況下實施了現(xiàn)有的 GSM的基礎(chǔ)設(shè)施。這樣做的目的是在對現(xiàn)有的 GSM PLMN影響最小的情況下加快 GPRS的部署。圖 1說明了支持 GPRS的 GSM網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)。 圖 1 GPRS網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 移動站 GPRS 和 GSM 系統(tǒng)在用戶之間提供了跨工作和動態(tài)共享資源的服務(wù)。出于這樣的原因，三個類型的終端已經(jīng)被確定： A 類的 MS 可以攜帶一種電路交換和一種分組交換連接，在不中斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r發(fā)起或接受語音呼叫。這種類型的終端由于其性能復(fù)雜成本高，可能無法使用 GPRS的最初部署。 B類的 MS是能夠在同一時間連接到 GSM和 GPRS，但一接到語音電話時， GPRS數(shù)據(jù)交換可以為語音呼叫而暫停。 GPRS數(shù)據(jù)交換可在語音通話結(jié)束后恢復(fù)使用。最后，一個 C類的 MS允許用戶在一個特定的時間以一種特定方式訪問。 GPRS的質(zhì)譜有兩個組成部分：一是 MT（移動終端），它就是通常作為無線調(diào)制解調(diào)器用于訪問無限接口的手機；二是 TE（終端設(shè)備），通常是一個筆記本電腦或一個 PDA（個人數(shù)字助理）。 GPRS的 MS也可作為將 MT 和 TE相結(jié)合的單元。 基站子系統(tǒng) GPRS 對于現(xiàn)有的 GSM BSS 只有很小的影響，這樣不用進行大型的修改的時候就可以重用現(xiàn)有的組件和鏈接。這是由可行性的，因為 GPRS 就和 GSM 一樣采用同樣的頻段，同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu)和突發(fā)結(jié)構(gòu)。 一個叫 PCU（分組控制單元）的新的功能組件被添加到 GPRS 標(biāo)準(zhǔn)中的 BSS 里去支持數(shù)據(jù)包的處理。 PCU 被邏 輯地放置在 BSS 和 GPRS NSS 中。與語音電路連接不同的是，只有當(dāng)數(shù)據(jù)需要通過空中接口傳輸?shù)臅r候， GPRS連接必須建立和釋放在 BSS和 MS之間。因此，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會定義了新的程序去適應(yīng)這種連接方式。 網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng) GPRS NSS可以被看做是確保移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間連接的覆蓋網(wǎng)絡(luò)。 GPRS 在 GSM 基礎(chǔ)設(shè)施中加入了一個新的功能元素： GSN（ GPRS支持節(jié)點），它可以是一個 SGSN或者是一個GGSN。這在 GSM 網(wǎng)絡(luò)中用于支持分組數(shù)據(jù)服務(wù)是非常必要的。網(wǎng)絡(luò)一般被分為幾個由獨立SGSN控制的服務(wù)地 區(qū)。在某一特定時間內(nèi)，在其服務(wù)范圍內(nèi)只有一個 SGSN服務(wù)一個 MS。 SGSN的主要職責(zé)就是追蹤它所服務(wù)的 MS，并且負責(zé)數(shù)據(jù)訪問控制服務(wù)。在另一方面， GGSN提供連接到外部 PDN的接口。 SGSN通過幀與 BSS連接，并且通過 GPRS骨干網(wǎng)與幾個 GGSN連接。HLR數(shù)據(jù)更新用于覆蓋 GPRS的用戶信息。改變現(xiàn)有的 MSC/VLR并不是必須的，但 GPRS標(biāo)準(zhǔn)提出一些 SGSN和 MSC之間的協(xié)調(diào)改進建議和兩個接口之間的選擇則是可以被支持的。 在 GPRS中引入了幾個接口用于定義實體之間的相互作用。例如，在 BSC和 SGSN之間需要 Gb接口。 4 總結(jié) GPRS作為 GSM網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)服務(wù)代理代表了如 UMTS這樣下一代無線移動網(wǎng)絡(luò)的重大發(fā)展。在 GPRS 架構(gòu)中，基站控制器和基站構(gòu)成了多基站系統(tǒng)。在平衡記分卡中，輸出的語音或者數(shù)據(jù)流量是被分開的。具體來說，語音被送至 MSC然而數(shù)據(jù)被發(fā)送到 SGSN。 GGSN就作為 GPRS和外部 IP互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。