張建國　劉建業(yè)

1GPRS技術(shù)及業(yè)務(wù)應(yīng)用簡介

到目前為止，移動(dòng)通信的發(fā)展還是圍繞話音業(yè)務(wù)在進(jìn)行的，對非話音通信的需求仍處于初期階段，但正穩(wěn)步上升。根據(jù)預(yù)測今后每年全球GSM網(wǎng)上傳送的移動(dòng)數(shù)據(jù)量將實(shí)現(xiàn)40％～50％的增長，到2005年，移動(dòng)用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量將占總的移動(dòng)業(yè)務(wù)量的20％～30％。Internet網(wǎng)上業(yè)務(wù)的大量出現(xiàn)，如天氣預(yù)報(bào)、新聞、股票交易、電子商務(wù)等，尤其是WAP(無線應(yīng)用協(xié)議)業(yè)務(wù)的推出，使人們感覺到現(xiàn)在的GSM方式支持的數(shù)據(jù)速率已成為手機(jī)上網(wǎng)的“瓶頸”，這給GPRS(通用分組無線業(yè)務(wù))的發(fā)展帶來了良好的市場機(jī)遇。

GSM網(wǎng)未來的發(fā)展方向?qū)⑹窃贕SM以話音為基礎(chǔ)的運(yùn)營模式上，以終端客戶為核心，把具有增值意義的業(yè)務(wù)和應(yīng)用加到GSM上來。在應(yīng)用方面，將主要包括6種重要的應(yīng)用：簡單的信息、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查詢、信息接入、高質(zhì)量的多媒體、廣播業(yè)務(wù)及縱向的應(yīng)用等，其中80％～90％都可以在現(xiàn)在的GSM網(wǎng)和GPRS上實(shí)現(xiàn)。

GSM對話音業(yè)務(wù)提供了很好的支持，但不適合數(shù)據(jù)應(yīng)用的開展，而把包交換引入GSM所形成的GPRS則可以適應(yīng)移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，其突出的特點(diǎn)是多個(gè)用戶可以共享一個(gè)信道，可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。另外，GPRS可以按照用戶的需要來提供帶寬，大幅度提高了數(shù)據(jù)傳輸速率。

1.1GPRS業(yè)務(wù)分類

GPRS網(wǎng)為移動(dòng)數(shù)據(jù)用戶主要提供突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，能快速建立連接，無建鏈時(shí)延。GPRS特別適用于頻繁傳送小數(shù)據(jù)量的應(yīng)用和非頻繁傳送大量數(shù)據(jù)。GPRS除能提供PTP(點(diǎn)對點(diǎn))和PTM(點(diǎn)對多點(diǎn))數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，還能支持補(bǔ)充業(yè)務(wù)和短信息業(yè)務(wù)。GPRS網(wǎng)提供的承載業(yè)務(wù)主要有點(diǎn)對點(diǎn)無連接網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對多點(diǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。

(1)點(diǎn)對點(diǎn)無連接網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)(PTP－CLNS)

PTP－CLNS屬于數(shù)據(jù)報(bào)類型業(yè)務(wù)，各個(gè)數(shù)據(jù)分組彼此互相獨(dú)立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認(rèn)保護(hù)。PTP－CLNS主要支持突發(fā)非交互式應(yīng)用業(yè)務(wù)，是由IP協(xié)議支持的業(yè)務(wù)。

(2)點(diǎn)對點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(PTP－CONS)

PTP－CONS屬于虛電路型業(yè)務(wù)，它為兩個(gè)用戶或多個(gè)用戶之間傳送多路數(shù)據(jù)分組建立邏輯虛電路。PTP－CONS業(yè)務(wù)要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放工作程序。PTP－CONS支持突發(fā)事件處理和交互式應(yīng)用業(yè)務(wù)，是面向連接網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(如X.25協(xié)議)支持的業(yè)務(wù)。PTP－CONS在無線接口處利用確認(rèn)方式提高可靠性。

(3)點(diǎn)對多點(diǎn)(PTM)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

GPRS提供的點(diǎn)對多點(diǎn)業(yè)務(wù)可根據(jù)某個(gè)業(yè)務(wù)請求者的要求，把信息傳送給多個(gè)用戶，PTM又分為點(diǎn)對多點(diǎn)多信道廣播業(yè)務(wù)(PTM－M)、點(diǎn)對多點(diǎn)群呼業(yè)務(wù)(PTM－G)和IP廣播業(yè)務(wù)(IP－M)。

(4)其它業(yè)務(wù)

GPRS網(wǎng)提供的承載業(yè)務(wù)還包括GPRS補(bǔ)充業(yè)務(wù)、GSM短消息業(yè)務(wù)、匿名的接入業(yè)務(wù)和各種GPRS電信業(yè)務(wù)。

1.2GPRS應(yīng)用

GPRS應(yīng)用主要分為面向個(gè)人用戶的橫向應(yīng)用和面向集團(tuán)用戶的縱向應(yīng)用兩種。對于橫向應(yīng)用，GPRS可提供網(wǎng)上沖浪、Email、文件傳輸、數(shù)據(jù)庫查詢、增強(qiáng)型短消息等業(yè)務(wù)。

對于縱向應(yīng)用，GPRS可提供以下幾類應(yīng)用：

用于運(yùn)輸業(yè)中的車輛管理以及智能調(diào)度；

用于金融、證券和商業(yè)中的MPOS(移動(dòng)電子收款機(jī)系統(tǒng))、無線ATM(自動(dòng)柜員機(jī))、自動(dòng)售貨機(jī)和流動(dòng)銀行等；

股市動(dòng)態(tài)、天氣預(yù)報(bào)、交通信息傳播中用于實(shí)時(shí)PTM業(yè)務(wù)發(fā)布；

公共安全業(yè)中用于隨時(shí)隨地接入遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫；

氣象、水文系統(tǒng)中用于收集數(shù)據(jù)，對災(zāi)害進(jìn)行遙測和告警以及進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作；

用于提供VPN(虛擬專用網(wǎng))業(yè)務(wù)，使企業(yè)員工能夠隨時(shí)隨地與總部保持聯(lián)系，降低公司建設(shè)自己的廣域網(wǎng)的成本；

用于種類繁多、功能強(qiáng)大的以GPRS承載業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)。

2GPRS業(yè)務(wù)解決方案介紹

GPRS作為GSM分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，很大程度上拓展了GSM無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)空間，以下將從橫向和縱向應(yīng)用兩個(gè)方面對Internet接入、WAP、專網(wǎng)接入、終端安裝業(yè)務(wù)、專線接入、GPRS短消息等主要應(yīng)用的解決方案分別進(jìn)行闡述。

2.1GPRS橫向(面向個(gè)人)應(yīng)用業(yè)務(wù)解決方案

對于橫向應(yīng)用，GPRS可提供網(wǎng)上沖浪、Email、文件傳輸、數(shù)據(jù)庫查詢、增強(qiáng)型短消息等公共業(yè)務(wù)解決方案。

2.1.1Internet接入業(yè)務(wù)

這是GPRS最普遍的一種應(yīng)用，即，手機(jī)＋筆記本接入Internet。手機(jī)＋筆記本接入Internet業(yè)務(wù)的用戶地址可以分配公有地址或私有地址，從節(jié)約公有地址角度出發(fā)，應(yīng)建議采用私有地址。實(shí)現(xiàn)方式是手機(jī)接入經(jīng)RADIUS(遠(yuǎn)程撥號(hào)用戶認(rèn)證)授權(quán)后，由GGSN(網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn))分配私有地址，該私有地址通過NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換后接入IP網(wǎng)絡(luò)。在Internet接入方式上GGSN接入Internet有透明和非透明兩種方式，如果移動(dòng)運(yùn)營商作為GPRS運(yùn)營商的同時(shí)，直接作為ISP(Internet服務(wù)提供商)提供Internet接入服務(wù)，建議采用透明方式，用戶接入因特網(wǎng)無須進(jìn)行認(rèn)證，由移動(dòng)用戶鑒權(quán)替代，這樣可加快用戶接入速度，減少RADIUS服務(wù)器的投資；采用非透明方式接入，GGSN接入Internet要通過RADIUS進(jìn)行用戶認(rèn)證。

2.1.2GPRS承載WAP業(yè)務(wù)

GPRS是承載WAP的最佳選擇。在GSM系統(tǒng)中，WAP承載主要有3種方式：短消息、電路型數(shù)據(jù)、GPRS。與GPRS相比，前兩種方式有一定的局限性。短消息承載長度有極大的局限性，只有160個(gè)字節(jié)，不能適應(yīng)WAP業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量逐步增加需求，短消息對于QoS(服務(wù)質(zhì)量)方面缺乏保證，接續(xù)時(shí)間過長；電路型數(shù)據(jù)承載方式為9.6kbit/s電路方式，帶寬有局限性，數(shù)據(jù)單用戶開展業(yè)務(wù)對系統(tǒng)資源的占用比較多，接入時(shí)間過長；GPRS承載WAP有很多優(yōu)勢，如GPRS本身基于分組方式，系統(tǒng)資源占用少，接續(xù)速度快，時(shí)時(shí)在線，而且單用戶帶寬有保證。

在用戶IP地址分配上，WAP業(yè)務(wù)的用戶地址經(jīng)RADIUS授權(quán)后由GGSN分配使用私有地址。

在與WAP網(wǎng)關(guān)連接方案上，由于WAP網(wǎng)關(guān)建設(shè)一般采用私有IP地址段，而GGSN設(shè)備地址采用合法IP地址，所以GGSN和WAP網(wǎng)關(guān)之間必須建立隧道，才能進(jìn)行連接，目前可采用GRE(通用路由封裝)隧道方式。GGSN需能夠根據(jù)特別的APN(接入點(diǎn)名)配置GRE隧道，并進(jìn)行相應(yīng)處理。WAP網(wǎng)關(guān)需具有GRE功能，并且能夠根據(jù)用戶的私有IP地址判斷GGSN地址，進(jìn)行相應(yīng)隧道封裝處理。

2.1.3基于PDA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

基于PDA(個(gè)人數(shù)字助理)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的解決方案以及對網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的影響等同于PC＋手機(jī)上線方式，即普通Internet接入方式。

2.1.4基于手機(jī)終端安裝數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

這是一種在GPRS終端內(nèi)置的特定的Internet應(yīng)用，通過手機(jī)內(nèi)置的應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)，無須外接PC。應(yīng)用包括POP3(郵局協(xié)議3)Email和IM(及時(shí)消息)等，從長遠(yuǎn)看基于終端的應(yīng)用會(huì)進(jìn)一步增加。WAP也可以看作是一種基于終端的業(yè)務(wù)。

基于終端安裝的業(yè)務(wù)類型有：(1)Email應(yīng)用。手機(jī)內(nèi)置Email收發(fā)軟件，可像普通PCEmail軟件一樣設(shè)置POP3地址、用戶名及密碼。激活PDP(分組數(shù)據(jù)協(xié)議)后，直接點(diǎn)擊對應(yīng)功能鍵，即可隨時(shí)隨地進(jìn)行郵件收發(fā)操作，它是GPRS吸收用戶的一種重要應(yīng)用，但對終端有特別要求，且需建設(shè)POP3服務(wù)器。(2)IM應(yīng)用，類似于Internet上的ICQ(網(wǎng)上尋呼機(jī))應(yīng)用。IM用戶向服務(wù)提供商登記注冊后，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)交流，而由于GPRS可以基于流量計(jì)費(fèi)的特性，用戶只需支付較少的費(fèi)用就可以隨時(shí)隨地進(jìn)行交流，是一種非常理想的實(shí)時(shí)聊天工具。

基于終端安裝的業(yè)務(wù)對GPRS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生特別的影響，只需能夠接入Internet網(wǎng)絡(luò)，由終端和應(yīng)用服務(wù)器完成對應(yīng)功能。計(jì)費(fèi)等同于Internet接入計(jì)費(fèi)方式。

2.1.5GPRS短消息業(yè)務(wù)

圖1所示為GSM系統(tǒng)中與短消息有關(guān)的實(shí)體網(wǎng)絡(luò)圖。MS(移動(dòng)臺(tái))和SC(消息中心)之間可以通過MSC(移動(dòng)交換機(jī))，A接口，也可以通過SGSN(服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn))，Gb接口，發(fā)送短消息。兩者相比較，通過Gb口傳送短消息占用的空中資源相對較少因而對用戶更具吸引力。A接口與Gb接口、D接口與Gd接口消息流類似。MS選擇通過MSC或SGSN發(fā)送短消息，發(fā)往MS的短消息由HLR(歸屬位置寄存器)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和MS的特性決定選擇SGSN或MSC傳送。短消息中心通過IW/GMSC與SGSN連接，接口為Gd口。

圖中：1表示SMS－GMSC/SMS－IWMSC與SC之間的接口，無標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；2表示C接口；3表示E接口(MSC與SMS－IWMSC/SMS－GMSC之間)或Gd接口(SGSN與SMS－IWMSC/SMS－GMSC之間)；4表示B接口，SGSN與VLR之間在短消息功能中不需要此接口；5表示A接口(MSC與MS之間)或Gb接口(SGSN與MS之間)。

MS發(fā)出的短消息由MSC或SGSN接收，再通過MAP信令送給MS指定的IWMSC(短消息中心短消息接收網(wǎng)關(guān))，最后由IWMSC通過內(nèi)部協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)到SC。SC對MS發(fā)來的消息進(jìn)行具體處理，如果是發(fā)給某個(gè)MS的短消息，則把此條消息存儲(chǔ)到消息庫中。SC要把消息庫中的消息傳遞給某個(gè)MS時(shí)，首先把短消息傳給相連的GMSC(短消息路由網(wǎng)關(guān))，由GMSC到HLR中查找路由后，將短消息發(fā)送給HLR指定的MSC或SGSN，最后通過MSC或SGSN將短消息發(fā)送給MS。與SGSN有關(guān)的接口包括Gb接口和Gd接口。

SMSoverGPRS與原有SMS主要區(qū)別為原有SMS是在無線口上通過MM(移動(dòng)性管理)子層，使用SACCH(隨機(jī)接入信道)或SDCCH(專用控制信道)進(jìn)行傳遞，SMSoverGPRS使用PDTCH(分組業(yè)務(wù)信道)進(jìn)行收發(fā)。原有SMS在A接口通過SCCP進(jìn)行承載，SMSoverGPRS使用Gb口進(jìn)行承載，減少了SCCP鏈路需求。

2.2GPRS縱向(面向集團(tuán))應(yīng)用業(yè)務(wù)解決方案

對于縱向應(yīng)用，GPRS可提供專網(wǎng)接入、專線接入等面向集團(tuán)用戶的專用業(yè)務(wù)解決方案。

2.2.1專網(wǎng)接入業(yè)務(wù)

(1)專網(wǎng)VPN業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方式

采用VPDN(虛擬專用撥號(hào)網(wǎng))技術(shù)實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)接入業(yè)務(wù)方案時(shí)，MS采用PPP(點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議)方式接入VPN虛擬網(wǎng)，使用L2TP(第二層隧道協(xié)議)。移動(dòng)用戶接入提供VPN功能的GGSN，GGSN通過輸入的公司名或主、被叫號(hào)碼從RADIUS服務(wù)器獲取建立隧道的相關(guān)信息，然后啟動(dòng)到企業(yè)網(wǎng)關(guān)的L2TP隧道進(jìn)行協(xié)商，建立起GGSN和企業(yè)網(wǎng)關(guān)之間的隧道連接。此時(shí)用戶的PPP包可以直達(dá)企業(yè)網(wǎng)關(guān)，由企業(yè)網(wǎng)關(guān)通過公司的RADIUS服務(wù)器完成用戶級的認(rèn)證，通過后，就建立起GRPS手機(jī)到達(dá)企業(yè)網(wǎng)關(guān)的PPP鏈路，從而真正實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公業(yè)務(wù)。

(2)實(shí)現(xiàn)VPN功能時(shí)各實(shí)體功能

GGSN功能為：GGSN作為L2TP接入集中器，為企業(yè)網(wǎng)關(guān)提供代理認(rèn)證，與企業(yè)網(wǎng)關(guān)之間建立L2TP隧道，與企業(yè)網(wǎng)關(guān)之間建立L2TP會(huì)話。

企業(yè)網(wǎng)關(guān)功能為：與GGSN之間建立L2TP隧道，與GGSN之間建立L2TP會(huì)話。

運(yùn)營商RADIUS服務(wù)器的功能有：對移動(dòng)用戶提供的公司名認(rèn)證，為GGSN提供企業(yè)網(wǎng)關(guān)的IP地址，為GGSN提供隧道類型(L2TP、PPTP、L2F)，提供其它與隧道有關(guān)的信息(如對應(yīng)于該隧道GGSN名和企業(yè)網(wǎng)關(guān)名等)。

企業(yè)RADIUS服務(wù)器的功能為：對移動(dòng)用戶身份進(jìn)行認(rèn)證、授權(quán)。

(3)用戶認(rèn)證實(shí)現(xiàn)方式

企業(yè)網(wǎng)關(guān)認(rèn)證：用戶認(rèn)證信息以PPP數(shù)據(jù)包的形式透明穿過GGSN到達(dá)企業(yè)網(wǎng)關(guān)。企業(yè)網(wǎng)關(guān)從企業(yè)RADIUS服務(wù)器查找用戶的合法信息，對用戶進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)。

GGSN代理認(rèn)證：當(dāng)GGSN與企業(yè)網(wǎng)關(guān)之間存在某種信任關(guān)系時(shí)，GGSN可對企業(yè)用戶進(jìn)行代理認(rèn)證。此時(shí)，GGSN讀取用戶認(rèn)證PPP數(shù)據(jù)包，通過運(yùn)營商的RADIUS服務(wù)器對用戶認(rèn)證請求進(jìn)行確認(rèn)，給用戶分配權(quán)限，此時(shí)企業(yè)網(wǎng)關(guān)無需設(shè)立RADIUS服務(wù)器。

(4)專網(wǎng)接入業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的影響

專網(wǎng)接入業(yè)務(wù)需要手機(jī)采用PPP方式接入PDN網(wǎng)。GGSN的Gi接口上必須具有L2TP功能。由于進(jìn)行隧道和會(huì)話處理，對GGSN設(shè)備的處理能力會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

2.2.2專線接入業(yè)務(wù)

(1)專線接入業(yè)務(wù)方案描述

專線接入GGSN時(shí)(無須參與認(rèn)證，采用透明接入方式)，GPRS網(wǎng)絡(luò)僅僅作為承載通道，將數(shù)據(jù)包透明發(fā)往業(yè)務(wù)處理中心，用戶接入業(yè)務(wù)中心權(quán)限的認(rèn)證由MS與業(yè)務(wù)中心進(jìn)行。該業(yè)務(wù)需用特定的APN(接入點(diǎn)名)進(jìn)行區(qū)分，以決定連接方式及是否認(rèn)證。

專線接入業(yè)務(wù)主要應(yīng)用于集團(tuán)用戶，如MPOS、高速公路流量統(tǒng)計(jì)、環(huán)境監(jiān)測等。

(2)GGSN與業(yè)務(wù)處理中心連接方案

GGSN與業(yè)務(wù)處理中心連接方案有：

通過專用線路(DDN專線等)不經(jīng)過ISP(Internet服務(wù)提供商)直接接入業(yè)務(wù)中心；

通過ISP直接連接業(yè)務(wù)中心，不采用VPN方式；

通過ISP連接，采用VPN方式接入業(yè)務(wù)中心。

對于1、3兩種方式，可以采用靜態(tài)私有IP地址，無需NAT進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，方便用戶使用，節(jié)省合法IP地址空間。對于方式2，地址分配方式同接入Internet業(yè)務(wù)。

3總結(jié)

固定互聯(lián)網(wǎng)中的業(yè)務(wù)在GPRS中幾乎全部可以開展，但由于移動(dòng)用戶具有移動(dòng)性及位置信息，GPRS應(yīng)用遠(yuǎn)比固定互聯(lián)網(wǎng)豐富多彩。以上所列幾種業(yè)務(wù)解決方案，僅是GPRS近期可以開展的應(yīng)用中的一部分，隨著GPRS網(wǎng)絡(luò)在中國商用化進(jìn)程的開展，相信將會(huì)開發(fā)出更多豐富多彩、引人入勝的業(yè)務(wù)，把更多的用戶吸引到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的大潮中來?！?/p>

參考文獻(xiàn)

1 3G. TS 23.920 (V1.0.0). 2001. Evolution of the GSM platform towards UMTS

2 3G. TS 23.922 (V1.0.0). 2001. Architecture for an all IP network

(收稿日期：2001－09－25)

作者簡介

張建國，重慶大學(xué)畢業(yè)。深圳市中興通訊股份有限公司移動(dòng)事業(yè)部移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品部系統(tǒng)部高級工程師。從事GSM系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的研究工作。

劉建業(yè)，南京航天航空大學(xué)碩士畢業(yè)。深圳市中興通訊股份有限公司移動(dòng)事業(yè)部移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品部總工程師。從事GSM系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的研究和開發(fā)工作。