2001年 l0月第3l卷第5期 四川通信技术 21
GPRS的技术与应用
徐济仁，崔 剑，董红星
(台肥电子工程学院通信与通抗原理教研室，安徽 台肥 230037)
摘 要：简要介绍了GPRS的技术特点、优势和GPRS的应用与市场前景，井对 GPRS的发展作了展望。
关键词：GPRS；分组交换；协议
中雷分类号：TNgI9．72 文献标识谒：B 文章编号：1009—5373(2001)05一(]O21—04
一
、引言
GPRs(General Packet radio Service)是通用分组无
线业务的简称，GPRS技术简称蓝牙技术。蓝牙是一
个短距离声音和数据交流规范，蓝牙取自于丹麦蓝
牙国王海罗得二世，他出生于大约公元 940年。在
现代，蓝牙更多的含义是有关当今那些北欧海盗及
他们对市场统治地位的需求。蓝牙无线技术是由
“蓝牙特别兴趣集团”(the Bluetooth Special Interest
Group)对外公布的一项短距离通讯协议。“蓝牙特
别兴趣集团”由电信业、计算机业和网络业的领导厂
商组成 他们是爱立信、IBM、英特尔、诺基亚、东芝、
3Com、朗讯、摩托罗拉和微软等9家厂商。
蓝牙无线技术是历史上发展最快的技术。事实
上，它将成为被数以百万计的移动电话、个人电脑、
笔记本电脑以及众多电子设备采纳的标准。蓝牙技
术所致力实现的就是通过小型、廉价而且易于集成
于各类不同设备的无线技术，为移动用户和商业用
户提供无缝业务。
蓝牙无线技术是一种用于替代便携或固定电子
设备上使用的电缆或连接的短距离无线点连接技
术。它的主要特点可以概括为：功能强大、使用方
便、功耗低和成本低。蓝牙设备使用全球通行的、无
需申请许可的2．45 GHz频段，在支持 3个话音的同
时还支持高达 723．2 kb／s的数据传输速率。调频收
发机被用于抗干扰 、抗衰减。蓝牙协议结台了电路
交换与分组交换技术。蓝牙运用短距离的无线波，
此无线波可以运行于 2．45 GHz ISM自由波上，这波
存在于全球范围内，这对旅行于各地的商人来说是
一 个福音。蓝牙设备的范围总体上是 1O一 到1O m
收稿日期：2001一叫一09
之问。但如果要增加电量 ，可能还会更远些 ，在协议
中也允许使用更大天线、更高功率的基站，使得有效
通信范围扩大到 100 m左右。那些配备有蓝牙设备
的东西将能达到让软硬件在多种品牌机上进行有意
义沟通的基本水平，并根据需要扩展它们的供应能
力。
蓝牙系统可提供一个点到多点的连接，而且该
频道可被多个蓝牙设备共享。两个或更多的频道共
享设备构成了一个微网(pienet)。在微网中，一个蓝
牙设备充当主设备，其他设备则作为附属设备。一
个微网里可有 7个附属设备被激活，更多的设备处
于“待机状态”与主设备保持连接。
多个覆盖范围相互交叉的微网构成了一个扩散
网(scattemet)，但对于每个微网而言．只能有一个主
设备。
有了蓝牙协议，各种设备之间无需通过重新启
动或者复杂的软件安装配置过程就可以建立连接。
现在已有了一些蓝牙设备 ．这一技术带来的利
益所形成的市场将会快速地扩大。2 4 GHz的频率
并不能在世界范围内实现，所以到一些国家旅游将
会使你的设备无法派上用场。它的频率在你正在应
用的无绳电话和你 的标准无线聊天器的频率范围
内。从长远来看，蓝牙设备很可能变得很普通。
开启通用分组无线业务 GPRS，作为迈向第3代
个人多媒体业务的重要里程碑，将使移动通信与数
据网络台二为一，将 I P业务引人广阔的移动市场
二、GPRS结构与功能
GPRS是一种基于分组交换传输数据的高效率
方式。GPRS是 GSM phase 2+技术，它首次在 GSM
网络中引人分组交换模式 将无线数据通信和数据
网络的融合向前推进了一大步。
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四川通信技术 第5期
1．GPRS网络结构
GPRS网络是基于现有的 GSM网络来实现的。
在现有的 GSM网络中需要增加一些节点，如 CAXSN
(Gateway GPRS supp0ItiJ】g Node，网关 GPRS支持节
点)和 SGSN(Servi GSN，服务 GPRS支持节点)。
GSN是 GPRS网络中最重要的网络节点。GSN具有
移动路由管理功能，它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，它
既可以是一种类似于路由器的独立设备，也可以与
GSM中的 MSC集成在一起。GSN有两种类型：一种
为SGSN(Serving GSN，服务 GSN)，另一种为 GGSN
(Gateway GSN，网关GSN)。SGSN的主要作用是记录
移动台的当前位置信息，并且在移动台和 GGSN之
间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN主要是
起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如
ISDN、PSPDN和 LAN等。有的文献中，把GGSN称为
GPRS路由器。CW．SN可以把GSM网中的GPRS分组
数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包
传送到远端的 TCP／~或 x．25网络。另外，有的厂
商提出了GR(GSM Register，GPRS数据库)的概念。
GR类似于GSM中的HLR，是GPRS业务数据库。它
可以独立存在，也可以和HLR共存，由服务器或程
控交换机实现。GR这个名称在 ETSI的建议中没有
专门提及。
GPRS网络结构中还引人了下列新的网络接口：
Gn，GSN主干网接口，用于各种 GSN之间。
Gb，BSS和 sGsN之间的接口。
Gr，SC,SN和 阻 之问的接口。
cp，不同的 GSM网络(不同的PIJCIN)之间的接
口
Gs，SGSN和 MSC之问的接口。
2 GPRS业务与功能
GPRS是一种新的 GSM数据业务，它可以给移
动用户提供无线分组数据接人服务。GPRS主要是
在移动用户和远端的数据网络 (如支持 TCP／~、
x 25等网络)之)阃提供一种连接，从而给移动用户
提供高速无线口和无线x．25业务。
GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共
享某些固定的信道资源。如果把空中接口上的
TDKb,~中的8个时隙都用来传送数据，那么数据速
率最高可达 164 kb／s。GSM空中接口的信道资源既
可以被话音占用，也可以被 GPRS数据业务占用。
当然在信道充足的条件下，可以把一些信道定义为
GPRS专用信道。
要实现 GPRS网络，需要在传统的 GSM网络中
引人新的网络接口和通信协议。目前的 GPRS网络
引人 了 GSN(GPRS Suworti~g Node，GPRS支持 节
点)。移动台则必须是 GPRS移动台或 GPRS／GSM
双模移动台。
根据欧洲 ETSI的 GSM 2+阶段的建议，GPRS
分为两个发展阶段，即 Phase 1和 Phase 2。GPRS的
Phase l阶段能支持下列功能和业务：
(1)TCP／~和x．25业务；
(2)全新GPRS空中接口加密技术；
(3)GPRs附加业务；
(4)增强型的短信业务(E—sMs)；
(5)GPRs分组数据计费功能，即根据数据量计
费。
上述功能中最为显著的是 TCP／~ 和 x．25功
能。GPRS的主要应用集中于“移动办公室”领域，移
动办公室应可支持任何基于Intemet的传统应用，如
文件传输、个人管理器、电子邮件的发送和接收以及
利用因特网在 Intemet上冲浪等。
三、GPRS的技术优势
1．资源利用率高
在 GSM网络中，GPRS首先引入了分组交换传
输模式，使原来采用电路交换模式的GSM传输数据
方式发生了根本性的变化，这在无线资源稀缺的情
况下显得尤为重要。对于电路交换模式，在整个连
接期内，用户无论是否传送数据都将独自占有无线
信道，在会话期闻，许多应用往往有不少空闲时段．
如上 Intemet浏览，收发E．mail等等。对于分组交换
模式，用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，
这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，‘
从而提高了资源的利用率。GPRS用户的计费以通
信的数据量为主要依据，体现了“得到多少、支付多
少”的原则 实际上，cPRs用户可能连接的时间长
达数小时，却只需支付相对低廉的连接费用。
2．传输速率高
GPRS可提供高达 115 I~b／s的传输速率(最高值
为 l71．2 kh／s，不包括 FEC)，这意味着在数年内，通
过便携式电脑，GPRS用户能以与 ISDN用户一样快
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第5期 徐济仁，崔 剑，董红星：GPRS的技术与应用
的速度上网浏览，同时也使一些对传输速率敏感的
移动多媒体应用成为可能。
3．接入时间短
分组交换接人时间缩短为少于 1秒，能提供快
速即时的连接，可大幅度提高一些事务(如信用卡核
对、远程监控等)的效率，并可使已有的 Intemet应用
(如 E-mail、网页浏览等)操作更加便捷、流畅。
4支持 IP协议和 X．25协议．推动移动和数据网络
的融合
GPRS支持 Intemet上应用最广泛的 TP协议和
x．25协议。越来越多的公司将 Intemet作为职员访
问公司 Intranet的媒介，因此支持 I P协议显得尤为
重要。由于存在大量的分组数据 网(PDN)，支持
x 25协议可使己存在的 X．25应用能在 GSM网络
上继续使用。由于GSM网络覆盖面广，所以 GPRS
能提供 Intemet和其它分组网络的全球性无线接人。
可以认为，GPRs加强了这种趋势，即移动和数据网
络的融合。
四、GPRS的应用与市场 ’
1．全球移动数据业务小荷才露尖尖角
我们来分析一下国外移动通信市场：日本 M
DoCoMo公司从 1999年就开始涉足多媒体服务领
域，开始为用户提供更好的因特网服务和其它正在
发展的数据通信业务；新加坡电话公司最近也引进
了一个系统，使用户可以使用他们的手机在股票市
场进行交易；新加坡另一家电信公司 M I也不甘寂
寞，与第一花旗银行合作推出了功能全面的移动电
话银行服务网络，使顾客能够用手机办理银行转帐
业务 由此可见，国外移动通信运营商已关注这一
焦点，并迅速将数据业务投入商用，GPRS将成为
GSM网络向第 3代移动通信演进中必然的中间环
节。世界许多 GSM运营商正在考虑将其网络升级
到GPRS，如德国的T-MOBILE、荷兰的 TEl,FORT、英
国的 ONE 2 ONE。香港电讯移动通信在 1999年 5
月就发展 GPRS与制造商签署了谅解备忘录，商用
GPRS服务预计于 2000年开始提供。
2．全球 GPRS市场即将诞生
第3代业务将在今天的GSM网络基础上构建。
使用GPRS，甚至可以在获得第3代许可之前就开始
开发高速多媒体业务市场。GSM高速数据业务首
先进入市场，将意味着运营商能够吸引并稳固早期
用户(主要是企业用户)。GPRS的服务成本很可能
随着市场的扩大而迅速下降。一两年内，无线访问
将与固定线路在成本和传输速率方面展开激烈竞
争。普通消费者将能够使用 GPRS在家实现对互联
网的无线访问，利用 GPRS服务，用户将始终处于连
线和在线状态，访问服务变得非常简单快速。
GPRS为运营商提供了开辟全新市场以及从前
无能为力的市场能力。通过部署 GPRS，运营商可以
开辟新型市场和收入来源。分组交换使他们能够有
效地使用现有的网络容量。GPRS将支持开展创新
服务来吸引新的客户，提高客户忠诚度并降低处理
成本。GPRS一个较大的优势就在于此，因为它使用
的是现有的 GSM网，可以一举在全国范围的 GSM
网基础上推出。在今后的 l2个月中，人们将看到
GPRS技术在全球的 GSM网络中广泛部署，全球性
GPRS市场即将诞生。
五、展望
蓝牙技术在电信业、计算机业、家电业有极其广
阔和诱人的应用前景，它也将对未来无线移动数据
通信业务产生巨大的推动作用。虽然蓝牙技术有突
飞猛进的发展，但是，它仍然有不少应用技术细节问
题需要解决，仍然是一项发展中的技术。例如，为了
防止语音和数据信息误被截收，用户必须事先为自
己应用的各种设备设定某个共同的频率，即不同的
用户有不同的频率，这样才能保证无线连接时不发
生误传。蓝牙标准还无法跨越硬件兼容性，从而会
用到运行在蓝牙技术之上的软件，另外 ，蓝牙技术本
身能否解决好安全问题，也是蓝牙能否获得成功的
关键因素。
Intemet和移动通信的迅速发展，使人们对电脑
以外的各种数据源和网络服务的需求正在增长。蓝
牙作为一个全球开放性无线应用标准，通过把各种
语音和数据设备用无线链路连接起来，使人们能够
随时随地实现个人区域内语音和数据通信的交换与
传输，随着技术的发展和完善，蓝牙必将对人们的生
活和工作产生重大影响。
参考文献：
[1] Rail Stcir,raetz and Klara Nsh~tedt Muld]n~dia computing．
conynudcstlon and applications[M]北京：清华大学出版
社．1997
[2] Aedrew s1 m亦 Computer I|eh h[M]北京：清华大
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四川通信技术 2001年10月第31卷第5期
ATM．PON自愈环——保护结构与生存能力
全弘林
(四川省绵阳广益通信有限公司，绵阳 621006)
摘 要：介绍了ArM无源光纤网络的一种备份保护方式——APoN自愈环，对比SDH自愈环，分析了APO．~自禽环
的拓扑结构特点、保护转换原理与机制、备份配置的灵活性以及系统维持生存的能力。
关键词：双重ATM-FON系统；备份保护结构；部分双重配置；APON自愈环；生存性
中圈分类号：'rN915．63 文棘标识码：A 文章编号：1009—5373(2001)05一OO24—03
在有源光网络中，典型的点到多点备份保护结
构是SDH自愈环，它能提高网络系统的可靠性和生
存能力。无源光网络同样可以构成 自愈环，如图 1
所示。这是一种典型的APON全双重配置系统，实
际上是 loON链状网的一种特例，等效于一种折叠式
的总线结构。
无源光网络 APON自愈环与传统的 SDH自愈
环比较，从保护工作原理到性能特征都有很大的区
别。图1为用ATM PON构建的一个 1点到6点全
业务接人 AP( 自愈环系统。本文以此例开头，对
APON自愈环作一个较为全面的分析介绍。
一
、ATM～PON自愈环的配置与网络拓扑
如图 1所示，它的 0LT和每一个 0NU均配置双
收稿 日期：2001．08 10
图 1 APON 自环典 型配置 蛄构
份光线路传输板，ODN的所有光通道均为双倍光纤
及双倍无源分光器，显然它属于 ITU．T G983推荐的
ATM．PON保护类型C：全双重配置系统。
ATM．PON自愈环网络拓扑结构的主要特点是：
一 根主用光纤，沿顺时针方向，通过多级分光器，连
接 0LT和各远端站点 ONU的主用光收发板。另一
根备用光纤(一般是同缆分纤)，沿逆时针方向，通过
学出版社，1997
3 LittleTDC andGhafoorA．Synehrotlieafion and stora~ Mul-
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niquesjn B-ISDR【C：．ICCf2，1992，1，beiji愕．
GPRS Tehnology and its Application
XU Ji—ten，CUI Jia，DONG Hong-xing
(Hefel Electrmfic En College，Hefei 230037．China)
Abstract：]his paper introduces technological(：ha cte sdcs and advantages of GPRS in brief．presents the application
andmarket ofGPRS in detail andforseesits development．
Key WOlf fGPRS；sub—group exc~ lge；agreement
维普资讯
