通用分组无线服务
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General Packet Radio Service (GPRS)通用分组无线服务 是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。 它经常被描述成 "2.5G",也就是说这项技术位于第二代 (2G)和第三代(3G)移动通讯技术之间。它通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道,提供中速的数据传递。最初有人想通过扩展GPRS来覆盖其他标准,只是这些网络都正在转而使用GSM标准,这样GSM就成了GPRS唯一能够使用的网络。GPRS在Release 97之后被集成进GSM标准,起先它是由ETSI标准化的,但是当前已经移交3GPP负责。
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[编辑] GPRS原理
GPRS 区别于旧的 电路交换 (or CSD) 连接,连接在Release 97之前(GSM电话功能还没怎么开发)就已经包含进GSM标准中。在旧有系统中一个数据连接要创建并保持一个电路连接,在整个连接过程中这条电路被独占直到连接被拆除。 GPRS 基于报文交换,也就是说多个用户可以共享一个相同的传输通道,每个用户只有在传输数据的时候才会占用信道。这就意味着所有的可用带宽可以立即分配给当前发送数据的用户,这样更多的间隙发送或者接受数据的用户可以共享带宽。 WEB浏览,收发电子邮件和即时消息都是共享带宽的间歇传输数据的服务。
通常GPRS数据的计费是不是按照电路交换方式的秒,而是千字节KB。电路交换方式下,即使网络上没有数据传输,其他用户也不能使用空闲的信道。
GPRS最初支持(理论上)互联网协议IP,点到点协议PPP和X.25连接。后者典型的应用是无线付费终端,尽管它已经作为标准需求被去除。X.25依然可以通过PPP甚至是IP得到支持, 但是这样做既不需要重新封装也不用集成什么到终端里。
[编辑] GPRS速度和属性
基于GPRS的报文数据交换使用未使用的蜂窝网络带宽传输数据。 而作为专门为电话系统设计的语音信道(或者数据信道)一旦被报文数据交换使用,将降低可用带宽,其结果是如果在一个忙碌的电话域内,报文传输速度极慢。理论上报文数据交换速度是大约170千比特/秒,而实际速度是30-70千比特/秒。在GPRS的射频部分的改进,取名为EDGE技术,将支持从20至200千比特/秒的更高速度传输。最大数据速率取决于同时分配到的TDMA帧的时隙。因此,数据速率越高,纠错可靠性就越低。一般来说,连接速度随着与距离的增加迅速下降。在人口密集的高网络密度城区这倒不是什么大问题,但是在人口比较少的郊区这就真是问题了。
GPRS class 8 也就是平常所说的4+1。这表示4个时隙用于下行流量,1个时隙用于上行流量。 This profile is appropriate for 这样做是为了优化象WEB浏览器这样的大部分是下载流量的应用。如果用户阅读邮件量大于他发送的量,这个也适用。一般来说GPRS手机默认使用 Class 8 来传输。
GPRS class 10也就是4+2。4个时隙下行,2个时隙上行。不过同时使用的时隙不能超过5个。 这个方案适用于双向数据差不多相等的情况下,例如即时消息.
其他存在的级别,包括GPRS class 6 (3+2) 和GPRS class 4 (3+1),只有老设备才使用。有些个别设备能够做到 4+4 (四个时隙用于上行和下行,最多5个同时工作).这只是工业应用,超过2个上行时隙电磁辐射就会对人体产生一定的影响。.
传输速率还依赖于信道编码。最佳编码方案(CD-4)适用于在基站附近的时候,最差编码方案(CD-1)用于离基站比较远的地方。.
使用CS-4 有可能达到21,4 kbps每时隙的速度。但是如果使用这个方案先有网络只能覆盖一般情况的25%的区域。. CS-1能达到9.05 kbit/s 每时隙的速率而且可以覆盖98%的正常区域。
每一个时间片可以达到最高14.4Kbps的速率。
下载 上传 GPRS 4+1 57.6 Kbps 14.4Kbps(class 8 & 10) GPRS 3+2 43.2 Kbps 28.8Kbps(class 10) CSD 9.6 Kbpsk 9.6Kbps HSCSD 28.8 Kbps 14.4Kbps (2+1) HSCSD 43.2 Kbps 14.4Kbps (3+1)
注意!CSD及HSCSD這類服務通常都按使用時間來計費,就像通話時間般。假如要長時進行下載檔案的動作,則會比GPRS優勝,因為在流動電話網絡中CSD]及HSCSD的優先次序都會比GPRS為高,較少有數據傳輸中斷的情況出現。
GPRS报文数据交换基于数据包。 当使用TCP/IP协议时,每个电话分配到有一个或多个IP地址。 当电话切换扇区或者基站时,GPRS要暂时存储转发数据包到电话里。当因为无线电噪声干扰导致传输暂停和丢包可以由TCP来处理,这将导致临时的传输速率调整。
[编辑] GPRS服务
GPRS提升GSM的数据服务性能:
- 点到点 (P2P) 服务: 连接 (IP protocols)IP网络 and X.25网络。
- 多播 (P2MP)服务 : 一点到多点的组播和多方通话。
- 短信服务 (SMS): 发送SMS。
- 彩信服务MMS: 发送携带语音和图像信息的短消息。
- 因特网服务提供商服务: 提供互联网内容服务。
- 邮件服务通过POP3或者IMAP协议检查阅读发送电子邮件
- 匿名服务: 匿名访问预定服务
- 未来功能: 灵活加入新的功能,例如更大容量,更多用户,新的资源和无线网络。
[编辑] 現實中的GPRS
運營商已經給GPRS制定了相對便宜的價格(相對於舊的GSM數據通訊、蜂窩數據交換、高速電路交換數據)在很多地方例如芬蘭,多數運營商不支持包價收費訪問互聯網 (但是美國的T-Mobile是一個著名的例外), 取而代之的是按照數據流量,通常以100KB或者1KB(中國移動通信)作為計費單位。
典型的費率比較高昂,在美國T-Mobile提供每月20美元無限量GPRS使用的服務。 其他運營商象AT&T Wireless也提供包月。Orange (英國)提供88英鎊每月1GB流量套餐。中國運營商中國移動通信的費率提供多種選擇方式,比如神州行用戶可以選擇15元人民幣包月GPRS上網(這相當便宜)而動感地帶用戶可以選擇包月限定流量,或者不繳納月租費而以每KB0.03元人民幣計費。
GPRS最大連接速度跟模擬電話網絡上的調製解調器一樣大約4-5 kB/s (依賴於電話)。 延遲比較高,在回路測試ping中,典型的要大約600-700毫秒,往返時間經常達到 1 秒 。 GPRS的實際性能十分普遍的低於理論值,而且連接質量很不穩定,很易受到影響產生大幅波動。
[编辑] GPRS的Mobile Station
GPRS的Mobile Station (MS) 分為三類, 第一個類別是Class-A mode of operation,主要的功能是MS可以同時傳送voice(GSM service, Cs domain)與傳送data(GPRS service, PS domain);MS需要有一個duplexer以支援上述功能。
第二個類別是Class-B mode of operation,Supports simultaneous GPRS attach and GSM attach,but not simultaneous use of both services。MS可以自動轉換使用GPRS服務或是GSM服務,但不能同時傳送voice與傳送data。所以當MS在傳送資料的時,會收到(CS domain)來電話的呼叫,會暫停傳送資料,接聽電話後在繼續傳送date。
第三個類別是Class-C mode of operation,功能是只能傳送(PS - domain serice).
這是規範裡面所寫的3種分類,但是由於目前市面上的手機功能要求越來越高,因此大多數的手機都已經到了Class-A的等級了。
[编辑] 外部链接
- GPRS附加和 PDP激活时序图(PDF文档)