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【中國集群通信網】GPRS的含義及其基本原理

　　GPRS(General Packet Radio Service：通用無線分組業(yè)務)，其實質上是作為第二代移動通信技術GSM向第三代移動通信(3G)的過渡的中間技術。它早在1993年，由英國BT Cellnet公司提出，是GSM hase2+(1997年)規(guī)范實現(xiàn)的內容之一。傳統(tǒng)的GSM網絡僅能以9.6Kbps速率數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，遠不能滿足用戶對高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務需求。而GPRS作為一種構架于傳統(tǒng)GSM網絡之上的新型移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務，在移動用戶和數(shù)據(jù)網絡間提供連接，為移動用戶提供高速無線IP或X.25服務，可提供高達115kbps速率分組數(shù)據(jù)業(yè)務，使得包括圖片、音頻、視頻在內的多媒體業(yè)務通過無線網絡進行實時傳輸成為可能。采用分組交換技術的GPRS，其通信過程無需建立、保持電路，符合數(shù)據(jù)通信突發(fā)性特點，且呼叫建立時間很短。由于各用戶均可同時占用多個無線信道，而同一無線信道亦可多個用戶共享，因此資源利用率顯著提高。此外，數(shù)據(jù)分組發(fā)送、接收時，GPRS根據(jù)實際數(shù)據(jù)流量計費，用戶可始終在線，既大大降低服務成本，又充分享受方便快捷的通信服務。

　　GPRS采用與GSM相同頻段、頻帶寬度、突發(fā)結構、無線調制標準、跳頻規(guī)則、相同TDMA幀結構，因而在GSM基礎上構建GPRS時，GSM系統(tǒng)的絕大部分部件都不需進行硬件改動，只要進行軟件的升級即可。因此，實現(xiàn)GSM升級至GPRS非常容易，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。目前中國移動GPRS網絡已覆蓋全國所有省、直轄市、自治區(qū)，網絡遍及240多個城市。

　　GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網絡資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。GPRS理論帶寬可達171.2Kb/s，實際應用帶寬大約在10?70Kb/s，在此信道上提供TCP/IP連接，包括收發(fā)E-mail、進行Internet瀏覽、即時聊天等應用。

　　GPRS的基本原理是，利用分組業(yè)務傳輸數(shù)據(jù)時，多個用戶可共享一個時隙，一個用戶亦可使用八個時隙。實際傳輸時，數(shù)據(jù)信息被包封到很短的分組里，每個分組含一個報頭，報頭中包括分組始發(fā)地址、目標地址。來自多用戶的分組可交錯傳輸，即按需分配傳輸容量，并在無分組傳輸時釋放容量，有效提高網絡資源利用率。目前，GPRS還僅僅是對GSM的補充，不會取代GSM網絡。

　　GPRS技術的優(yōu)點

　　基于GSM網絡并采用分組交換的GPRS技術的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下五方面。

　　1、可傳輸音視頻

　　由于GPRS可提供高達115kbps速率分組數(shù)據(jù)業(yè)務，因而可通過GPRS無線網絡傳輸包括圖片、音頻、視頻在內的多媒體業(yè)務。 基于GPRS的視頻傳輸突破了僅用于音頻通信的局限，其永遠在線、數(shù)話兼容、按流量計費、快速傳輸數(shù)據(jù)、短消息功能等特點得到更好體現(xiàn)，特別是監(jiān)控指揮中心可根據(jù)需要，隨時獲取監(jiān)控現(xiàn)場圖像并進行實時處置，具有其他傳輸方式無可比擬的優(yōu)越性，因而在很多行業(yè)、部門有著極好的實用價值。

　　2、接入時間短

　　GPRS網絡接入速度快，可提供與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網的無縫連接。這是因為GPRS分組交換接入時間約1秒，能提供快速實時連接，從而大幅度提高遠程監(jiān)控、信用卡核對等的效率，并可使已有的E-mail、網頁瀏覽等操作更便捷、流暢。

　　3、支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議

　　GPRS支持因特網上應用最廣泛的IP協(xié)議和X.25協(xié)議，從而使GPRS能提供Internet和其他分組網絡的全球無線接入。

　　4、資源利用率高

　　因為GPRS引入分組交換的傳輸模式，使原來采用電路交換模式的GSM傳輸數(shù)據(jù)方式發(fā)生根本性變化，這在無線資源稀缺情況下尤為重要。而用戶只在發(fā)送、接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，即多用戶可共享同一無線信道。由于各用戶均可同時占用多個無線信道，而同一無線信道亦可多個用戶共享，因此資源利用率顯著提高。

　　5、覆蓋范圍廣

　　因為現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)，從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋，所以目前中國移動GPRS網絡已覆蓋全國所有省、直轄市、自治區(qū)，網絡遍及240多個城市，其網絡覆蓋率要比CDMA網的覆蓋率要高。

　　GPRS技術的缺點

　　GPRS技術的不足之處。主要表現(xiàn)為以下五方面。

　　1、存在包丟失現(xiàn)象

　　由于分組交換連接比電路交換連接要差，因而GPRS存在包丟失現(xiàn)象。并且，話音和GPRS業(yè)務無法同時使用相同網絡資源，因為提供GPRS使用的時隙數(shù)越多，則提供話音通信網絡的資源越少。此外，話音和GPRS使用相同網絡資源，也勢必會產生相互干擾。

　　2、存在轉接時延

　　由于GPRS分組通過不同方向傳輸數(shù)據(jù)，而最終到達相同目的地，因此各數(shù)據(jù)在通過無線鏈路傳輸過程中可能分組丟失、出錯等，且轉接時延較大。

　　3、調制方式不是最優(yōu)

　　目前，GPRS采用基于高斯濾波最小頻移鍵控GMSK(GaussianFilteredMinimumShiftKeying)的調制技術，存在一些不足，網絡要真正過渡到第三代，則必須采用更先進的調制方式。

　　4、實際速率比理論值低

　　GPRS數(shù)據(jù)傳輸速率，只有在一個用戶占用所有8個時隙時，才能達到理論最大值，并且沒有任何防錯保護。顯然，其傳輸速率受網絡和終端現(xiàn)實條件制約，往往其實際速率比理論值低。GPRS理論上雖可提供高達171.2kbps的傳輸速率，但通常實際上是在35kbps左右。

　　5、傳輸圖像的可靠性、穩(wěn)定性需進一步地改善

　　由于GPRS畢竟是使用公網資源進行視頻信號的傳輸，因而傳輸圖像信號時視頻數(shù)據(jù)需要通過多道關口進行交換，其傳輸機制顯然遠比有線方式復雜，所以傳輸圖像的可靠性、穩(wěn)定性還有待進一步地改善。