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2024年7月25日发(作者：)

GPRS工作原理

一、何谓GPRS

GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，

GPRS是在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络，同时在网络上增加一些

硬件设备和软件升级，形成了一个新的网络实体，提供端到端的、广域的无线

IP连接。 目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。

GPRS是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种

连接，给移动用户提供高速无线IP服务。GPRS理论带宽可达171.2K，实际应用

带宽大概在40~100Kbps，分组交换接入时间缩短为少于1秒，能提供快速即时

的高速TCP/IP连接，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以

由多个用户共享，资源被有效利用。

GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同

样的跳频规则以及同样的TDMA帧结构。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下

发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、

低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数

据传输，可以用于数据传输，远程监控等应用，也适用于偶尔的大数据量传输。

二、GPRS标准的发展

GPRS是GSM向3G迈进的一个重要步骤，根据ETSI对GPRS发展的建议，分

为两个发展阶段，第一阶段可以向用户提供电子邮件、因特网浏览等数据业务；

第二阶段是EDGE的GPRS，简称E-GPRS。

三,GPRS网络总体结构

GPRS网络是在现有GSM网络中引入3个主要组件来实现的，使得用户能够

在端到端分组方式下发送和接收数据。对于一个支持GPRS 的公共陆地移动网络

(PLMN)，当它运行GPRS业务时可能涉及到任何其他网络，这时就产生了网络互

通的需求。GPRS网络通过Gi参考点和Gp接口实现同其他网络的互通。对于具

有GPRS业务功能的移动终端，它本身具有GSM和GPRS业务网络提供的地址，这

样，分组公共数据网的终端利用数据网识别码即可向GPRS终端直接发送数据。

另外GPRS支持与基于IP的网络互通，当在TCP连接中使用数据报时，GPRS提

供TCP/IP报头的压缩功能。由于GPRS是GSM系统中提供分组业务的一种方式，

所以它能广泛应用于IP域。其移动终端通过GSM网络提供的寻址方案和运营商

的具体网间互通协议实现全球网间通信。

四 GPRS逻辑体系结构

从逻辑上来说，GPRS通过在GSM网络结构中增添SGSN和GGSN两个新的网络节

点来实现。由于增加了这两个网络节点，需要命名新的接口。图2-3说明了GPRS

逻辑体系结构。除了这些接口和参考点之外，GPRS还新增加了分组控制单元(PCU,

Packet Control Unit)和Gb接口单元(GBIU, Gb Interface Unit)。其中PCU

使BSS提供数据功能、控制无线接口、使多个用户使用相同的无线资源。GBIU

提供从BSS到SGSN的标准接口。

五 GPRS网络主要实体

GPRS网络主要实体包括GPRS支持节点、GPRS骨干网、本地位置寄存器HLR、

短消息业务网关移动交换中心(SMS-GMSC)和短消息业务互通移动交换中心

(SMS-IWMSC)、移动台、移动交换中心(MSC)/拜访位置寄存器(VLR)、分组数据网

络(PDN)等。

GPRS的支持节点GSN是GPRS网络中最重要的网络节点，包含了支持GPRS

所需的功能。GSN具有移动路由管理功能，可以连接各种类型的数据网络，并可

以连到GPRS寄存器。GSN可以完成移动台和各种数据网络之间的数据传送和格

式转换。GSN是一种类似于路由器的独立设备，也与GSM中的MSC集成在一起。

在一个GSM网络中允许存在多个GSN。GSN有两种类型：SGSN和GGSN。

SGSN是为移动终端(MS)提供业务的节点(即Gb接口由SGSN支持)。在激活

GPRS业务时，SGSN建立起一个移动性管理环境，包含关于这个移动终端(MS)的

移动性和安全性方面的信息。SGSN的主要作用就是记录移动台的当前位置信息，

并且在移动台和SGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。 GGSN通过配置一

个PDP地址被分组数据网接入。它存储属于这个节点的GPRS业务用户的路由信

息，并根据该信息将PDU利用隧道技术发送到MS的当前的业务接入点，即SGSN。

GGSN可以经Gc接口从HLR查询该移动用户当前的地址

六、 GPRS网络安全

GPRS系统中即包含无线设备、又包含网络设备，因而安全防护涉及两个方

面。GPRS系统采取了完善的安全防护措施，以保证从用户身份到用户数据、从

接口到系统本身部分的安全。对于用户身份的认证和保密，在无线部分采用鉴权

机制予以进行，并通过临时身份识别号保证用户身份的安全；在数据部分采用

AAA机制予以用户身份鉴权。对于用户数据的安全性和完整性，无线接口采用

gprs加密算法保证MS到SGSN之间的安全性，而在网络部分则采用APN保证用

户到企业网数据的安全。对于接口上数据的安全，无线部分通过GPRS加密算法

予以保证，IP接口则通过正确的系统配置和防火墙过滤机制来抵御非法入侵和

数据修改。

六、 GPRS的主要特点

(1) GPRS采用分组交换技术，高效传输高速或低速数据和信令，优化了对

网络资源和无线资源的利用。

(2) 定义了新的GPRS无线信道，且分配方式十分灵活：每个TDMA帧可分配1

到8个无线接口时隙。时隙能为活动用户所共享，且向上链路和向下链路的分配

是独立的。

(3) 支持中、高速率数据传输，可提供9.05 ---171.2kbit/s的数据传输速率

(每用户)。GPRS采用了与GSM不同的信道编码方案，定义了CS-1、CS-2、CS-3

和CS-4四种编码方案。

(4) GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。

(5) GPRS支持基于标准数据通信协议的应用，可以和IP网、X.25网互联互通。

支持特定的点到点和点到多点服务，以实现一些特殊应用如远程信息处理。GPRS

也允许短消息业务(SMS)经GPRS无线信道传输。

(6) GPRS的设计使得它既能支持间歇的爆发式数据传输，又能支持偶尔的大

量数据的传输。它支持四种不同的QoS级别。GPRS能在0.5 ---1秒之内恢复数

据的重新传输。GPRS的计费一般以数据传输量为依据。

(7) GPRS的安全功能同现有的GSM安全功能一样。身份认证和加密功能由SGSN

来执行。其中的密码设置程序的算法、密钥和标准与目前GSM中的一样，不过

GPRS使用的密码算法是专为分组数据传输所优化过的。

(8) GPRS的核心网络层采用IP技术，底层款可使用多种传输技术，很方便地

实现与高速发展的IP网无缝连接。

(9)

GPRS的用户一开机，就始终附着在GPRS网络上，每次使用时只需一个激活的过

程，一般只需要2-3秒的时间马上就能登录至互联网，而固定拨号方式接入互联网需要拨号、

验证用户名密码、登录服务器等过程，至少需要10--15秒甚至更长的时间。

(10)、GPRS由于使用了“分组”的技术，用户上网可以免受断线的痛苦，因

为GPRS是“永远在线”，就是只要用户的GPRS手机处于开机状态，就随时与移

动GPRS网络保持联系。

(11)、GPRS采用分组交换的技术，无线网络的传输速率达到了

56Kbps--114Kbps， 当利用GPRS手机上WAP网站时，页面打开速度明显加快，

几乎没有延时。而在利用GPRS手机+笔记本上互联网时，当网络业务量不高时，

40～600Kbps的速度可轻易达到，夜间速度更快，较之GSM所提供的9.6Kbps理

论速度有了明显的提高。这个速度与用固定电话+56.6Kbps MODEM拨号上网的速

度已经比较接近，这对于无线网络而言这种传输速率已经相当不错了。

(12)、按量计费

GPRS技术是一种面向非连接的技术，用户只有在真正收发数据时才需要

保持与网络的连接，因此大大提高了无线资源的利用率。同时向

“alwaysonline”的手机上网目标迈进了一步，使用了GPRS后，数据实现分组

发送和接受，这同时意味着用户总是在线且按流量计费，迅速降低了服务成本

。

七、 GPRS的功能

GPRS是一组新的GSM承载业务，是以分组模式在PLMN和与外部网络互通

的内部网上传输。在有GPRS承载业务支持的标准化网络协议的基础上，GPRS网

络管理可以提供(或支持)一系列的交互式电信业务。

1. 承载业务

支持在用户与网络接入点之间的数据传输的性能。提供点对点业务、点对多点

业务两种承载业务。

a. 点对点业务(PT P)

点对点业务在两个用户之间提供一个或多个分组的传输。由业务请求者启动，被接收者接

收。

b. 点对多点业务(PTM)

点对多点业务是将单一信息传送到多个用户。GPRS PTM业务能够提供一个用户

将数据发送给具有单一业务需求的多个用户的能力。包括有三种PTM业务：

点对多点广播(PTM-M)业务---是将信息发送给当前位于某一地区的所有用户

的业务。

点对多点群呼(PTM-G)业务---是将信息发送给当前位于某一区域的特定用户

子群的业务。

IP多点传播(IP-M)业务---是定义为IP协议序列一部分的业务。

2. 用户终端业务

GPRS支持电信业务，提供完全的通信业务能力，包括终端设备能力。用户

终端业务可以分为基于PTP的用户终端业务和基于PTM的用户终端业务。如表2

所示。

3. 附加业务

GSM第2阶段附加业务支持所有的GPRS基本业务PTP-CONS、PTP-CLNS、IP-M和

PTM-G的CFU(无条件呼叫转送)。GSM第2阶段附加业务不适用于PTM-M。随着运

营公司年内若干移动数据业务在小范围内的试运营，运营商将会积累一些可贵的

运营经验，并培养出一大批潜在的用户，这将为移动数据业务今后的发展奠定一

个良好的基础。

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