GPRS移動臺與業(yè)務分類
王樹甲
一、GPRS移動臺
通用分組無線業(yè)務（GPRS）是指以端到端分組傳輸與交換方式為用戶提供的發(fā)送和/或接收高速數(shù)據(jù)、低速數(shù)據(jù)及信令的業(yè)務集合。為了實現(xiàn)這類業(yè)務，必須升級包括基站分系統(tǒng)在內的絕大多數(shù)網(wǎng)絡實體，諸如MSC、HLR，必須增加兩個新的網(wǎng)絡實體，即GPRS業(yè)務支持節(jié)點（SGSN）和（GGSN），還必須使用支持GPRS的移動臺（MS，以不同形式組合的終端設備DTE+用戶標示模塊SIM+移動終端MT）。
根據(jù)GPRS MS上網(wǎng)（Attach）操作后所接入的業(yè)務集，是GPRS和GSM兩類，還是僅只GPRS一類業(yè)務集，以及MS所具有的同時工作在兩類業(yè)務集合的能力，可以將GPRS MS劃分為三類：一是所謂A類工作方式的移動臺，它能同時、全面地支持GPRS和GSM兩類業(yè)務集合，并在上網(wǎng)操作后同時接入兩種業(yè)務集合；二是B類工作方式的移動臺，它能同時上網(wǎng)、同時激活和監(jiān)控兩類業(yè)務集合的控制信道，但在同一時間只能工作在一類業(yè)務集合，例如，當在GPRS分組交換域（PS）進行數(shù)據(jù)通信時，便不能在GSM電路交換（CS）域進行始發(fā)呼叫，若有CS域的來向呼叫，則系統(tǒng)示忙或呼叫保持，不言而喻，當空閑時，可以接收CS或PS域的來向呼叫；三是C類方式的移動臺，它只支持GPRS業(yè)務集合，上網(wǎng)后只接入和監(jiān)控GPRS業(yè)務集合，多與筆記本電腦相連接，用作分組數(shù)據(jù)通信。
目前市場提供的商用手機多為B類，實際上是具有GPRS功能的GSM手機，當然，用戶在向運營商預約申報業(yè)務時必須包含GPRS業(yè)務，這時運營商為用戶提供支持GPRS業(yè)務的用戶標識模塊（SIM）。因為GPRS需要增加許多處理能力，又能夠占用多時隙（1~8個時隙）進行高速數(shù)據(jù)通信，所以手機的電能消耗有所增加。例如，占用4個時隙持續(xù)一分鐘的通信功耗大于占用1個時隙持續(xù)4分鐘的通信功耗。另一些組合是GPRS手機加PC機、個人數(shù)字助理（PDA），以及僅支持GPRS業(yè)務的MS，后者的潛在應用環(huán)境很可能是車栽系統(tǒng)。
為了接入GPRS網(wǎng)絡，手機開機后應首先執(zhí)行一次上網(wǎng)（Attach）操作，將自身的出現(xiàn)告知網(wǎng)絡。這一操作可以在手機與SGSN節(jié)點之間建立一條邏輯鏈路，從而使該手機能夠在GPRS網(wǎng)上發(fā)送短消息、尋呼消息，或得到來自GPRS網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)業(yè)務通知。為了發(fā)送和/或接收GPRS數(shù)據(jù)，手機或MS應激活其所要使用的分組數(shù)據(jù)地址，這一操作將告知相關的GGSN，使之與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡（EPDN）相互通信。在MS與EPDN之間，用戶數(shù)據(jù)是以透明方式傳送的，各數(shù)據(jù)分組以GPRS特定的協(xié)議信息進行封裝，從而降低了GPRS公用陸地移動網(wǎng)（PLMN）翻譯外部網(wǎng)絡通信協(xié)議的要求，并使今后易于引入新協(xié)議。此外，GPRS還能對用戶數(shù)據(jù)進行壓縮和保護，對來向數(shù)據(jù)進行篩選和濾除，必要時采用重傳協(xié)議（ARQ）保證數(shù)據(jù)傳送的有效性和可靠性。應當指出，篩選和濾除功能對用戶十分有用，因為無用的來向數(shù)據(jù)不僅使MS用戶多付費用，還會增加電量消耗，延誤有用數(shù)據(jù)，甚至受‘黑客’和/或惡意呼叫的襲擾。
GPRS手機可以自動地進行小區(qū)選擇，或是由基站指令MS選擇某個小區(qū)。當MS重選另一小區(qū)或稱之為選路區(qū)（RA）的小區(qū)集合時，它會通知網(wǎng)絡，但小區(qū)選擇和重選的參數(shù)與GSM有所不同。
實踐表明，GPRS的傳送速率達不到每時隙21.4 kb/s、8時隙171.2kb/s的理論最高值，實際約為 每時隙5kb/s，8時隙40kb/s。
二、GPRS業(yè)務集合
眾所周知，GSM業(yè)務集合分為基本電信業(yè)務、承載業(yè)務和補充業(yè)務。那么GPRS業(yè)務集合包括哪些業(yè)務呢？這些業(yè)務與各GSM業(yè)務有甚么關聯(lián)呢？
2-1GPRS業(yè)務的類別
GPRS業(yè)務的分類方法與GSM業(yè)務有所不同，通常分為點對點業(yè)務（PTP）、點對多點業(yè)務（PTM）和短消息業(yè)務（SMS）。前者又分為面向連接網(wǎng)絡的PTP業(yè)務，例如與X.25網(wǎng)絡互連互通的PTP業(yè)務；非連接網(wǎng)絡的PTP業(yè)務，例如與IP網(wǎng)絡（IPV4/IPV6）互連互通的PTP業(yè)務。PTM業(yè)務可能稍后才能實現(xiàn)，包括工作在標準IP協(xié)議頂層的IP多播業(yè)務（IP-M）、點對多點的多播業(yè)務（PTM-M），以及點對多點的群播業(yè)務（PTM-G），即所謂公務PTM群呼業(yè)務。用戶可以向GPRS服務運營商預約申報一種或幾種不同分組數(shù)據(jù)協(xié)議（PDP）的業(yè)務和短消息業(yè)務。可預約的參數(shù)包括PDP類型、PDP地址、服務質量（QOS）和外部網(wǎng)絡的接入點等。
2-2 GPRS業(yè)務的服務質量
GPRS服務質量的概念也不同GSM電話業(yè)務，主要是指服務務優(yōu)先級、可靠性、延時及平均和峰值通過率。GPRS業(yè)務優(yōu)先級、可靠性、延時特性分別如表1、表2、表3所示。
表1 服務務優(yōu)先級
| 優(yōu)先級 | 優(yōu)先級名稱 | 說 明 |
| 1 | 高優(yōu)先級 | 應維持高于優(yōu)先級2和3的服務承諾 |
| 2 | 中優(yōu)先級 | 應維持高于優(yōu)先級3的服務承諾 |
| 3 | 低優(yōu)先級 | 應維持低于優(yōu)先級1和2的服務承諾 |
表2 可靠性級別
| 可靠性 級別 | GPRS 通道協(xié)議 （GTP） 模式 | 邏輯鏈路 控制幀 （LLCF） 模式 | 邏輯鏈控 制（LLC） 數(shù)據(jù)保護 | 無線鏈路 控制字塊 （RLCB） 模式 | 業(yè)務類型與應用 |
| 1 | 證實 | 證實 | 保護 | 證實 | 非實時業(yè)務，不能適應數(shù)據(jù)丟失的差錯敏感性的應用。 |
| 2 | 不證實 | 證實 | 保護 | 證實 | 非實時業(yè)務，能適應偶發(fā)數(shù)據(jù)丟失或傳送失序的差錯敏感性的應用。 |
| 3 | 不證實 | 不證實 | 保護 | 證實 | 非實時業(yè)務，能適應數(shù)據(jù)丟失、GPRS移動性管理/會晤管理和短消息業(yè)務的差錯敏感性的應用。 |
| 4 | 不證實 | 不證實 | 保護 | 不證實 | 實時業(yè)務，能適應數(shù)據(jù)丟失或傳送失序的差錯敏感性的應用。 |
| 5 | 不證實 | 不證實 | 不保護 | 不證實 | 實時業(yè)務，能適應數(shù)據(jù)丟失的差錯不敏感性的應用。 |
| 當可靠性級設置為 1 時，SGSN和GGSN的PDP前后關系下的‘重排序要求（RR）’字段應設置為‘ON’。當可靠性級設置為 4 或 5 時，RR應設置為‘OFF’。當可靠性級設置為 2 或 3時，RR的設置應由GGSN確定。 注：對于實時業(yè)務，QoS還需要延時和通過率的設置。 | |||||
表3 延時級別
| 延時級別 | 分組長度 | |||
| | 128 八位組（Octet） | 1024 八位組（Octet） | ||
| 平均傳送延時（秒） | 95﹪分組傳送延時（秒） | 平均傳送延時（秒） | 95﹪分組傳送延時（秒） | |
| 1（預測） | 0.5 | 1.5 | 2 | 7 |
| 2（預測） | 5 | 25 | 15 | 75 |
| 3（預測） | 50 | 250 | 75 | 375 |
| 4（盡力） | 未作規(guī)定 | |||
峰值通過率是指突發(fā)性的最大傳送速率，而平均通過率是指包括不傳送時間在內的一定周期的平均傳送速率，GPRS QoS的峰值通過率和平均通過率要求如表4和表5所示。
表4 峰值通過率級別
| 峰值通過率級別 | 峰值通過率（Octet/s） |
| 1 | 1000 |
| 2 | 2000 |
| 3 | 4000 |
| 4 | 8000 |
| 5 | 16000 |
| 6 | 32000 |
| 7 | 64000 |
| 8 | 128000 |
| 9 | 256000 |
表5 平均通過率級別
| 平均通過率級別 | 平均通過率（Octet/h） |
| 1 | 盡力而為 |
| 2 | 100（≌0.22 b/s） |
| 3 | 200 (≌0.44 b/s) |
| 4 | 500 (≌1.11 b/s) |
| 5 | 1000 (≌2.2 b/s) |
| 6 | 2000 (≌4.4 b/s) |
| 7 | 5000 (≌11.1 b/s) |
| 8 | 10000 (≌22 b/s) |
| 9 | 20000 (≌44 b/s) |
| 10 | 50000 (≌111 b/s) |
| 11 | 100000 (≌220 b/s) |
| 12 | 200000 (≌440 b/s) |
| 13 | 500000 (≌1.11kb/s) |
| 14 | 1000000 (≌2.2kb/s) |
| 15 | 2000000 (≌4.4kb/s) |
| 16 | 5000000 (≌11.1kb/s) |
| 17 | 10000000 (≌22kb/s) |
| 18 | 20000000 (≌44kb/s) |
| 19 | 50000000 (≌111kb/s) |
服務質量（QOS）概念適用于PTP、IP-M和PTM-G等業(yè)務，由用戶在預約申報時指定，并存儲在歸屬局位置寄存器（HLR）。MS在激活具體PDP通信時請求QoS，SGSN和GGSN可以對MS請求的QoS進行降級，之后SGSN還可以根據(jù)網(wǎng)絡實際情況進行升級/降級控制。
2-3 GPRS業(yè)務的安全性
GPRS業(yè)務的安全性由鑒權、加密和運營商防護等措施予以保證。鑒權過程與GSM相同。由于GPRS業(yè)務量性質，加密范圍由GSM的移動臺（MS）至基站分系統(tǒng)（BSS，基站和基站控制器）改為MS至SGSN，加密特性和參數(shù)也按照GPRS業(yè)務量性質進行了優(yōu)化。運營商的防護包括用戶數(shù)據(jù)封裝、對外部數(shù)據(jù)網(wǎng)的防火墻、至其他運營商的邊界網(wǎng)關，還可以通過限制接入、采用安全產(chǎn)品、認真分析安全風險來保證自身GPRS干線網(wǎng)的安全。
三、GPRS網(wǎng)中的業(yè)務接入點
GPRS提供一個發(fā)送實體與一個或多個接收實體之間的數(shù)據(jù)傳輸能力，這些實體可以是MS或TE，后者可以從屬于支持GPRS業(yè)務的PLMN網(wǎng)或其它外部網(wǎng)絡。參照圖（2-2），
GPRS支持各種電信業(yè)務，在用戶與終端接口的1、3、5和6接入點，為用戶提供各種電信業(yè)務能力，電信業(yè)務的概念是包含終端的能力。GPRS系統(tǒng)還支持各種承載業(yè)務，在接入點2（R參考點）可以接入非ISDN承載業(yè)務，例如ITU-T X系列和V系列建議的各種數(shù)據(jù)業(yè)務；在接入點4（S接口點）可以接入ISDN承載業(yè)務；在接入點7可以接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)的承載業(yè)務；在接入點8（Gi參考點）可以提供GPRS數(shù)據(jù)終端和/或外部數(shù)據(jù)網(wǎng)直接接入的承載業(yè)務，但兩者有所不同。
圖注：
MT0 不具數(shù)據(jù)終端接口的移動終端 MT1 具有ISDN S接口的移動終端
MT2 具有ISDN S接口和終端適配器功能的移動終端 TA 終端適配器
TE PDN/GPRS數(shù)據(jù)終端 TE1 ISDN數(shù)據(jù)終端
TE2 非ISDN數(shù)據(jù)終端
圖（2-2）電信業(yè)務和承載業(yè)務的接入點
四、短消息業(yè)務與補充業(yè)務
4-1短消息業(yè)務
具有GPRS功能的MS可以經(jīng)由GPRS 分組交換域（PS）或GSM 電路交換域（CS）傳送短消息業(yè)務（SMS），移動臺始發(fā)（MO）的SMS由MS選路，移動臺終接（MT）的SMS由歸屬局位置寄存器（HLR）選路。經(jīng)由GPRS的SMS使用標準SMS協(xié)議的上三層，即短消息應用層（SM-AL）、短消息傳送層（SM-TL）和短消息中繼層（SM-RL），而短消息控制層可以使用GSM CS信道或GPRS PS信道。因此，GPRS SMS業(yè)務雖與GSM SMS業(yè)務同名，但傳送方式有所不同，前者是分組交換業(yè)務，移動臺始發(fā)短消息不會限制在160字符，資費也會相當便宜；后者則是電路交換業(yè)務，在經(jīng)由短消息中心存儲轉發(fā)過程中，需要兩次建立窄帶鏈路。
4-2 GPRS補充業(yè)務
在GPRS環(huán)境下，不能實現(xiàn)一些GSM補充業(yè)務，諸如，提供/限制主叫號碼標識（CLIP/CLIR）、無條件呼叫轉移（CFU）、移動臺遇忙呼叫轉移（CFB）、無應答呼叫轉移（CFNRy）、呼叫等待（CW）、呼叫保持（CH）等；很難實現(xiàn)一些GSM補充業(yè)務，諸如，計費咨詢-信息（AoCI）、計費咨詢-費用（AoCC），因為SGSN和GGSN都收集計費數(shù)據(jù)，但哪一個節(jié)點均不能預先知道所發(fā)送/接收分組的費用，尤其是MS不可能預先知道發(fā)送分組的費用是多少；可以實現(xiàn)一些GSM補充業(yè)務，諸如，多方通信（MPTY）、禁止一切去向呼叫（BAOC）、禁止一切來向呼叫（BAIC）、禁止去向國際呼叫（BOIC）、漫游時禁止來向呼叫（BIC-Roam）等；可以實現(xiàn)一些GPRS特有的補充業(yè)務，諸如，禁止/允許某種GPRS互工作功能（BGIWP），但第一階段尚不能提供；可以實現(xiàn)一些類似補充業(yè)務的業(yè)務，諸如，篩選和濾除功能。
