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GPRS教程

这GPRS教程涵盖GPRS基础知识、网络架构、ip寻址、手持设备类别、编码方案、GPRS帧结构、信道类型、信道分配、GPRS QoS和GPRS MAC模式。

GPRS是通用分组无线业务的简称。它与GSM网络配套使用，主要用于分组交换网络的数据连接。它主要用于在移动设备上浏览/访问互联网。GPRS是基于GSM的分组交换技术。它要求MS(移动用户)或用户支持GPRS，网络运营商支持GPRS，服务用户才能启用GPRS功能。在GSM中，移动用户被分配一个时隙，而在GPRS中，可以有多个时隙分配给用户。为了提供GPRS功能，GSM网络已经进行了两个主要的改变。一个是在BTS升级信道编码单元，另一个是在BSC或BSC- msc之间适当添加数据包控制单元，如下所述。

GPRS网络架构

为了便于理解，整个GPRS网络可以分为以下几个基本的GPRS网元。


图1所示。GPRS网络架构
分组控制单元(PCU)—该PCU是隔离GSM和GPRS流量的核心单元。它将电路交换和分组交换的流量从用户那里分离出来，分别发送到GSM和GPRS网络，如图所示。在GPRS中，PCU有以下两条路径。
1.PCU-MSC-GMSC-PSTN
2.pci - sgsn - ggsn - internet(分组数据网络)

服务GPRS支持节点(SGSN)-类似于GSM网络的MSC。SGSN的功能概述如下。
-数据压缩，有助于减少传输数据单位的大小。
—GPRS用户认证。
—当需要连接外部网络时，将数据路由到相应的GGSN。
-当用户从一个PLMN区域移动到另一个PLMN，并且可能从一个SGSN移动到另一个SGSN时的移动性管理。
—流量统计。
网关GPRS支持节点(GGSN)—GGSN是PDN (packet data network)或IP网络等外部网络的网关。它有两个主要功能。它类似于GSM网络的GMSC
—将来自外部IP网络的移动目的数据包路由到GPRS网络中的相关SGSN
—将来自用户的报文路由到对应的外部IP网络
边界网关(BG)-它是一种连接不同运营商GPRS网络的路由器。两个边界网关之间的连接称为GPRS隧道。在两个运营商之间使用他们自己的PLMN网络通过直接连接传输数据比通过公共互联网传输数据更安全，公共互联网的安全性较低。为此，双方运营商需要同意提供这种连接和条款和条件，包括收费条款。
计费网关(CG)GPRS用户必须为使用网络而收费，这是由收费网关负责的。收费是根据服务质量或计划用户选择预付或后付。这些由网络中所有sgsn和ggsn产生的计费数据被称为计费数据记录(cdr)。收费网关(CG)收集所有这些cdr，进行处理，并将其传递给计费系统。
DNS服务器-在ISP位置或IP网络上连接。它将域名转换为建立互联网连接所需的IP地址，并在用户的终端屏幕上发送网页。
内部PLMN—基于IP的网络，将上述所有GPRS网元互连到一个PLMN区域。
国米PLMN—两个不同PLMN区域之间的连接。

GPRS框架结构

现在让我们作为GPRS教程的一部分来研究框架结构。GPRS使用FDMA将25 MHz划分为124个通道，每个通道使用TDMA进一步划分为类似于GSM的8个时隙。每个频率和时隙组成一个物理信道。我们已经看到在GSM中26帧MF(多帧)和51帧MF分别用于流量/SACCH和信令通道。逻辑通道在物理通道上进行时间复用。在GPRS 52中，帧MF结构用于通信和信令。每个时隙遵循52帧MF结构。这里的资源分配称为无线电块或RLC块。在同一时间槽的4个连续TDMA帧中的4个连续突发称为无线电块。在52帧的GPRS帧结构中，MF由12个用于用户数据的无线电块、2个用于计时提前计算的PTCCH帧和2个用于相邻单元测量的空闲帧组成。 Only for few of the initial network entry logical frames such as FCCH,SCH and BCCH 51 Frame MF structure of GSM is used in GPRS. Figure 2. depicts GPRS 52 frame Multiframe structure. PTCCH frames are marked by T and Idle frames by X. As shown it requires four consecutive time slots(carrying bursts) in four consecutive TDMA frames to fill 456 data bits. each burst carry 114 bits.


图2。GPRS框架结构
不同的逻辑帧在下行链路和上行链路的这12个块中传输信令和流量(数据)。
1 TDMA帧= 8 TNs(时隙数)(4.615 ms)
一个52帧MF = 4.615 (52) = 240 ms
一个超级帧= 25.5(52帧MF) = 240 x 25.5 = 6.12秒
一个超帧= 2048(6.12秒)= 3小时28分53秒760毫秒

请记住，终端到BSS链路称为上行链路，BSS到UEs链路称为下行链路。与GSM的时隙专用于UE/MS不同，在GPRS中，一个时隙可由多个UE在不同时间使用。在同一个时间槽上使用唯一的上行链路状态标志(USF)进行多路复用。USF有助于在BSS方面区分ue。在下行链路上，终端使用TFI(临时流标识)进行多路复用，TFI区分并发tpf(临时块流)。

基于窃取标志的编码方案映射

窃取标志是用来指示接收机在发送端使用哪种编码方案。有8个偷窃标志来表示4个编码方案，如下表所述，而不是2个可能的偷窃标志。

GPRS IP寻址

GPRS与其他互联网服务/协议使用相同的IP版本4 (IPv4)和IP版本6 (IPv6)。

GPRS手机类别

A类-这种类型的手机包含两个收发器。因此可以同时发送和接收数据和语音。语音通话和数据通话可以同时进行。
B类-这种类型的手机可以发送/接收数据或语音，但不能同时进行。
C类-这种类型只允许一种方式的连接语音或数据。例如，可插入笔记本电脑/台式机的GPRS卡将只提供GPRS数据连接。

GPRS编码方案

根据GPRS标准，有四种可能的空中接口编码方案，即。CS1，CS2，CS3而且CS4．每一种都有不同的纠错能力和吞吐量规格。
CS1的吞吐量<= 8kbps
CS2的吞吐量<= 12kbps
CS3的吞吐量<= 14.4kbps
CS4的吞吐量<= 20kbps

通道类型

作为GPRS教程的一部分，让我们通过在GPRS中使用的逻辑通道。GPRS网络中命名和使用的逻辑通道有PBCCH、PPCH、PAGCH、PNCH、PRACH、PACCH、PTCCH、PDTCH。这些通道根据其功能划分如下。
广播频道-分组广播中央频道(PBCCH)
常用控制通道-分组分页通道(PPCH)、分组访问授权通道(PAGCH)、分组通知通道(PNCH)、分组随机访问通道(PRACH)
专用控制信道-分组关联控制信道(PACCH)、分组定时提前公共控制信道(PTCCH)
专用流量通道- PDTCH (packet Data traffic Channel)

GPRS逻辑通道功能介绍如下。
PDTCH-用于MS(移动订户)和BSS(基站子系统)之间的双向数据传输
用于广播信号控制，从BSS到MSs
PRACH-用于从MSs到BSS的随机访问
PAGCH-用于访问授权指示，从BSS到MSs
ppch -用于从BSS到MSs的寻呼
PNCH-用于通知目的，从BSS到MSs
用于关联控制，双向
PTCCH-用于定时提前控制，双向

GPRS QoS

基于不同的GPRS应用，有不同的GPRS QoS服务。应用程序可以是实时多媒体、Web浏览和电子邮件。GPRS根据服务优先级、可靠性、时延和吞吐量等参数定义各种QoS配置文件。

GPRS信道分配

在上行链路中，MS通过PRACH/RACH向网络(BSS)发送信道请求。网络在PAGCH/AGCH上响应MS，指出哪一个PDCH MS可以用于数据传输。网络指定MS(UE)可以使用一个名为USF的字段的时隙。USF在下行链路控制/数据块的MAC报头中携带。USF是3位字段。

在下行链路中，网络(BSS)向PPCH/PCH上的MS发送寻呼请求消息。MS在PRACH/RACH上向网络发送数据包通道请求，网络按照上面提到的在PAGCH/AGCH上回复。MS在PACCH上向网络发送寻呼响应。

GPRS MAC模式

让我们来看看mac模式作为GPRS教程的一部分。在GPRS中，TBF的建立有两种不同类型的阶段(阶段1和阶段2)。TBF(临时阻塞流)是由no。RLC/MAC块(一个或多个LLC帧)。每个TBF在两个方向(上行链路和下行链路)上分配一个唯一的TFI(临时流标识)。因此，可以为多个GPRS用户分配相同的时隙。在网络和MS(UE)中支持的最常见的GPRS类是类10、12和33。

TBF是临时的，一直维持到数据传输完成。它是L3级两个RR实体之间的连接。在一期访问中，当网络收到第一个TBF时，它就知道哪个分配是针对哪个MS的。

在两阶段访问中，网络会标识哪个资源分配给哪个MS，这是因为MS在收到网络的通道分配后才会发送数据包资源请求。网络响应数据包上行链路分配。

动态分配(DA):
在DA中，MS将解码与上行PDCHs相关的下行PDCHs上的所有USF值。

扩展动态分配:
这里MS不会监视所有usf。一旦MS解码了一个USF值，它将从下行链路侧对应的槽位在上行链路的多个时隙上传输。

位图是在分配消息中传输的，分配消息表示下行链路和上行链路需要哪些时隙进行传输。位图中1表示传输，0表示不传输。有一个名为粒度的字段，它指示传输应该连续进行4次还是1次。

固定的分配:
在固定分配中，每个MS在上行链路中分配固定分配，用于传输PDCHs上的无线电块。这也是通过网络与MSs通信的位图来完成的。

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GPRS标准参考资料

对于GPRS，参考3GPP 44.06标准。ETSI GPRS标准文件可从以下链接获得。
https://www.etsi.org/website/technologies/gprs.aspx

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