隨著全球GPRS路由的快速發(fā)展，也推動無線路由技術(shù)的更新升級，這里主要分析餓了目前主流的GPRS路由技術(shù)。隨著通信技術(shù)的發(fā)展和用戶需求的個性化、多樣化，人們對移動網(wǎng)絡(luò)所提供的服務(wù)提出了更高的要求，但現(xiàn)有第二代移動網(wǎng)(GSM)遠(yuǎn)不能滿足用戶和移動運(yùn)營商開展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。

對用戶而言，由于數(shù)據(jù)傳輸速度慢、連接建立時間長，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù)費(fèi)用對多數(shù)用戶來講仍然太貴。從技術(shù)的角度來分析，現(xiàn)有的無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是基于電路交換的方式進(jìn)行的。在GSM系統(tǒng)中，為了提高頻譜資源利用率，只在用戶需要時才分配一條業(yè)務(wù)信道(TCH)，用畢后即釋放。這給一些突發(fā)性、大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的傳輸帶來很大的困難。如果能在無線信道上對突發(fā)性的數(shù)據(jù)傳輸按需分配TCH，實(shí)現(xiàn)多時隙的捆綁，就能明顯提高信道利用率和傳輸速度。對移動運(yùn)營商而言，現(xiàn)有的計費(fèi)方法是針對話音業(yè)務(wù)的，以通話時間長度為計量單位，這種方法是不適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的開展的。

針對GSM網(wǎng)中存在的不足，國際電信聯(lián)盟(ITU)提出發(fā)展第三代移動通信IMT-2000，實(shí)現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以達(dá)到全球無縫覆蓋，從根本上解決GSM在數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域中存在的問題。目前對第二代移動通信的研究盡管有了很大進(jìn)展，但最終的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)仍沒有統(tǒng)一。而GPRS作為GSM一種新承載服務(wù)，極大地提高和簡化了無線網(wǎng)進(jìn)入分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的途徑，它在無線信道上采用新的編碼和多時隙捆綁技術(shù)，同時在骨干網(wǎng)中采用分組技術(shù)，較好地克服了GSM網(wǎng)絡(luò)中所存在的上述問題。用戶采用GPRS路由的好處在于可以縮短入網(wǎng)時間，獲得更高的數(shù)據(jù)傳送速度。

在GSM上，建立連接的時間通常比較長，數(shù)據(jù)傳送速度不會超過9．6Kb/s。而GPRS路由所需建立連接的時間比GSM要短，采用CS1和CS2編碼所獲得的實(shí)際數(shù)據(jù)傳送速度能達(dá)到幾十Kbit/s。而且，使用GPRS，其費(fèi)用只同網(wǎng)上所傳送的數(shù)據(jù)量有關(guān)，同上網(wǎng)時間無關(guān)，該特點(diǎn)可以保證用戶長時間附著在網(wǎng)上，只有當(dāng)數(shù)據(jù)傳送時，才進(jìn)行計費(fèi)，因而更能保障用戶的利益。總之，GPRS路由能有效地提高無線和網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，達(dá)到更高的數(shù)據(jù)傳送速度，以更簡捷的方法實(shí)現(xiàn)從無線數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)入分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，并且提供了基于流量的計費(fèi)系統(tǒng)。

GPRS移動性管理

在GPRS中，移動性管理處理類似GSM網(wǎng)絡(luò)，每個GPRS位置區(qū)(LA)可包括若干個路由區(qū)(RA)，每個路由區(qū)是由一個或幾個小區(qū)組成的。MS(移動臺)在GPRS網(wǎng)中，通常處于空閑(IDLE)、待命(STANDBY)或準(zhǔn)備就緒(READY)三種狀態(tài)之一，MS這三種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程。當(dāng)MS處于STANDBY和READY兩種狀態(tài)時，均有內(nèi)部定時器對這2種狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，若無數(shù)據(jù)包的傳送，MS可由READY態(tài)經(jīng)STANDBY態(tài)，進(jìn)入IDLE態(tài)。而在IDLE態(tài)和READY態(tài)之間，用戶可通過發(fā)起GPRS attach或GPRS 的對MS移動性管理主要涉及兩類位置更新，一是小區(qū)(Cell)級的移動性管理，涉及MS在同一路由區(qū)中不同小區(qū)間位置更新的處理；二是路由區(qū)(RA)級的移動性更新，涉及MS在不同路由區(qū)位置更新的處理。系統(tǒng)能否對這兩種情況進(jìn)行有效管理同MS當(dāng)前所處的狀態(tài)密切相關(guān)。MS處于IDLE(空閑)狀態(tài)時，表明其不在GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)，SGSN(服務(wù)GSN)不存在MS的有效位置及路由信息，因此和用戶相關(guān)的移動性管理不能執(zhí)行。若用戶想從MS空網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)入準(zhǔn)備就緒態(tài)，必須執(zhí)行GFRS attach操作，若該操作成功，表明MS進(jìn)入準(zhǔn)備就緒態(tài)。

MS處于READY(準(zhǔn)備就緒)狀態(tài)時，MS可以進(jìn)行小區(qū)級的移動性管理。每當(dāng)MS進(jìn)行小區(qū)路由更新時，將主動通知SGSN。MS進(jìn)入新的路由區(qū)時，將發(fā)一個路由更新請求給相應(yīng)的SGSN，該消息中包含舊的RAI，BSS將新的小區(qū)標(biāo)識(CI)發(fā)繪SGSN，SGSN據(jù)此產(chǎn)生一個新的RAI給SGSN。若MS處于STANDBY(待命)狀態(tài)時，表明其已成功附著在GPRS網(wǎng)中，MS只進(jìn)行RAI路由區(qū)的移動性管理。當(dāng)MS進(jìn)行路由區(qū)更新時，應(yīng)通知SGSN。而在同一路由區(qū)內(nèi)的小區(qū)更新，只有通過SGSN發(fā)尋呼消息使MS進(jìn)入READY態(tài)，才能得到MS新的小區(qū)消息。

無論MS處于準(zhǔn)備就緒態(tài)還是待命態(tài)，MS進(jìn)入新的路由區(qū)時，將發(fā)一個路由更新請求給相應(yīng)的SGSN，該消息中包含舊的RAI，BSS將新的小區(qū)標(biāo)識(CI)發(fā)給SGSN，SGSN據(jù)此產(chǎn)生一個新的RAI給SGSN。總之GPRS路由區(qū)更新包括2種情況:一是新舊路由區(qū)在同一個SGSN的管轄范圍內(nèi)，這時由于新舊RAI在同一個SGSN中，SGSN已經(jīng)保存了必要的用戶文檔，不必通知其它網(wǎng)元設(shè)備如SGSN(關(guān)口GPRS支持節(jié)點(diǎn))和HLR(歸屬位置寄存器)，只需分配一個新的P-TMSI給用戶。二是新舊路由區(qū)的管轄屬于不同的SGSN，新的SGSN實(shí)現(xiàn)MS的改變，并要求舊的SGSN發(fā)一個PDP上下文給MS，然后舊的SGSN通知GGSN有關(guān)新的路由，此外在該過程中路由信息的變化情況也應(yīng)通知HLR和MSC/VLR。綜上所述，GPRS移動性管理涉及到兩個層次的管理，宏觀上是HLR和MSC／VLR及對MS關(guān)聯(lián)的SGSN跟蹤，微觀上是對MS所附著的小區(qū)和路由區(qū)的跟蹤。

GPRS無線資源管理

在物理層上，GSM采用FDMA/TDMA的接入方式，上、下行采用不同的頻帶，間隔為45MHz。890-915MHz用于上行數(shù)據(jù)傳送，935-960MHz用于BTS的下行數(shù)據(jù)傳送，上、下行頻帶各占25MHz帶寬，分成124個載頻，載頻間隔為200kHz。一個物理信道可由幀號、時隙號和跳頻序列來定義。基本的無線資源為一個時隙，長度為576.9μs，調(diào)制速率為270．833kbit／s，因此每時隙包含156．25bit。GPRS路由在信道上分配不同于GSM，一個TDWA中可分配l到8個時隙給一個MS，而且上下行信道是分開的，也就是說GPRS允許一個手機(jī)占用多個時隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，這是一種非常靈活的信道分配方法，有利于非對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送。

傳統(tǒng)GSM在一個通話過程中MS要占用一個固定的信道。而GPRS路由只在數(shù)據(jù)傳送時申請分配信道，傳送完成后就將信道釋放。這對突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)來講能更好地分配無線信道資源。根據(jù)這特點(diǎn)，多個用戶可共享同一個時隙。一個小區(qū)若支持GPRS，就可以為GPRS業(yè)務(wù)分配多個物理信道，該物理信道稱為分組數(shù)據(jù)信道(PDCH)。PDCH可以從一個小區(qū)的所有信道中進(jìn)行分配，并且GPRS可以根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)負(fù)荷和優(yōu)先級進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，而且這些小區(qū)中可同時支持GPRS和非GPRS的承載業(yè)務(wù)。

GPRS的邏輯信道

在邏輯上可對物理信道定義一系列的邏輯信道來實(shí)現(xiàn)功能，例如信令信道、廣播信道、尋呼信道等等。PDTCH用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送，每個手機(jī)可同時使用多個PDTCH。PDTCH是BSS到MS單向的、點(diǎn)對多點(diǎn)信令通道。BSS通過該信道將特定的信息傳送給小區(qū)內(nèi)的GPRS手機(jī)。除GBPS信息外，PBCCH也可以廣播重要的電路交換服務(wù)信息，因此GPRS/GSM手機(jī)可以不必接受BCCH信道消息。PCCCH是雙向的、點(diǎn)到多點(diǎn)信令通道，用于對MS入網(wǎng)信令的傳遞，如對無線資源的分配和尋呼等消息，它由PRACH、PAGCH、PPCH和PNCH4個子信令組成。PRACH用于給MS請求一個或多個PDTCH，以及對尋呼消息的響應(yīng)；PAGCH用于給MS分配一個或多個PDTCH；PPCH用于給MS發(fā)尋呼消息，該消息優(yōu)先級高于下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送；PNCH用于通知MS將有PIM消息的傳送。

獨(dú)立控制信道是雙向的、點(diǎn)對點(diǎn)信令通道，包括PACCH和PTCCH，其中PACCH總是和一個或多個PDTCH一起同時分配給一個MS，并且將信令消息，如確認(rèn)或功率控制信息，傳給一個特定的MS。PTCCH用于自適應(yīng)定時同步。電路交換和分組交換邏輯信道的協(xié)調(diào)是十分重要的。在一個小區(qū)中，當(dāng)小區(qū)中PCCCH無效時，MS可利用GSM的CCCH信道來發(fā)起分組數(shù)據(jù)包的傳送；當(dāng)無PBCCH時，MS可通過GSM網(wǎng)中BCCH信道來得到無線網(wǎng)絡(luò)信息。

邏輯信道和物理信道的映射

邏輯信道和物理信道的映射涉及到兩個方面，一是頻率映射，另一個是時間映射。頻率映射是基于TDMA幀號的，頻率是預(yù)先分配給BTS的。時間映射是基于TDMA幀基礎(chǔ)上定義一個復(fù)幀結(jié)構(gòu)。一個PDCH由52個TDMA幀組成，4個連續(xù)TDMA幀形成了一個區(qū)塊，共有12個區(qū)塊，編號為B0-Bll，其中2個TDMA保留給PTCCH，剩余2個TDMA為空閑幀。邏輯信道如何映射到B0-Bll是由PBCCH中廣播信道中的參數(shù)決定的。在GPRS路由中除了由52個TDMA幀所組成的復(fù)幀外，還有由51個TDMA幀組成的復(fù)幀，如PDCH攜帶的PCCCH和PBCCH。

GPRS計費(fèi)策略

GPRS使GSM可以同局域網(wǎng)一樣和外部的專用或Internet相連。GPRS路由用戶可以長期在網(wǎng)上附著，但在某一給定時間內(nèi)可占用或不占用網(wǎng)絡(luò)資源。若采用傳統(tǒng)的基于時長計費(fèi)的原則，就會使用戶在發(fā)送完數(shù)據(jù)后盡快退網(wǎng)，限制了人們的使用。GPRS采用基于流量的新的計費(fèi)原則。為了更好地滿足用戶的需要，GPRS計費(fèi)應(yīng)在該原則的基礎(chǔ)上，有必要對以下幾個方面做進(jìn)一步研究。上、下行數(shù)據(jù)量采用不同的計費(fèi)原則。GPRS能很清楚地知道數(shù)據(jù)是從用戶到網(wǎng)絡(luò)，還是從網(wǎng)絡(luò)到用戶，這給我們提供了新的計費(fèi)策略，如只對下行數(shù)據(jù)進(jìn)行收費(fèi)，而對用戶上行接入可考慮不收費(fèi)。根據(jù)服務(wù)質(zhì)量QoS的計費(fèi)原則。用戶可根據(jù)系統(tǒng)所提供的不同服務(wù)質(zhì)量，獲得不同的折扣。網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量主要以可靠性、優(yōu)先級、吞吐量和延遲時間等指標(biāo)進(jìn)行評估。對大多數(shù)用戶來說，根據(jù)MS所獲得的服務(wù)質(zhì)量來決定折扣率是非常困難的，他們往往只是關(guān)心能否正常入網(wǎng)使用，而不太關(guān)心服務(wù)質(zhì)量(QoS)。但一些大的通訊公司會對網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量提出一些要求，一旦這些要求達(dá)不到就會要求運(yùn)營公司給予相應(yīng)的折扣。

能否根據(jù)傳送內(nèi)容計費(fèi)。目前，GPRS路由網(wǎng)絡(luò)只能識別用戶接入點(diǎn)名(APN)，如一個Internet端口，而從該端口所傳輸?shù)膬?nèi)容通常是無法知道的。理論上，雖可以采用一種粗略的對APN劃分來達(dá)到這一目的，但實(shí)際上是十分困難的，更好的方法是通過基于TCP/IP的應(yīng)用軟件對內(nèi)容做進(jìn)一步分析來獲得。根據(jù)MS位置信息計費(fèi)。在傳統(tǒng)GSM計費(fèi)方式中，根據(jù)位置信息收費(fèi)是一個很重要的標(biāo)準(zhǔn)。而GPRS路由用戶由于長時間附著在網(wǎng)上，路由區(qū)的變化也比較多。若要根據(jù)位置信息計費(fèi)，對系統(tǒng)的實(shí)時性會提出更高的要求。按時段收費(fèi)。對不同的時段采用不同的收費(fèi)政策，可以避免數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和話音業(yè)務(wù)在同一時間出現(xiàn)忙時，減緩對無線信道的壓力，減輕對話音業(yè)務(wù)的影響有一定的幫助。GPRS計費(fèi)應(yīng)綜合以上各個因素形成一個合理的計費(fèi)辦法。相比GSM話單，ETSI所定義的GPRS呼叫詳細(xì)話單種類要多，進(jìn)一步的問題是能否將現(xiàn)有的GSM出賬系統(tǒng)和GPRS計費(fèi)系統(tǒng)整合以適應(yīng)新的服務(wù)，這需要我們做深入地研究。