黑龙江移动通信公司 薛 锐
摘 要: 本文简要介绍了GPRS系统中无线网络的组网、网络结构,以及无线资源的分配和使用情况。同时通过与GSM系统的对比,阐述了GPRS系统在无线网络技术方面的发展。
关键词: GPRS系统 GSM系统 无线网络在信息技术发展日新月异的今天,移动数据通信、移动多媒体通信开始逐渐取代话音业务而成为移动通信的主流业务,实现移动通信网与Internet的完美融合,是移动通信今后发展的方向。使用分组技术的GPRS系统,在无线组网中充分利用现有GSM系统的设备资源、保护了GSM的投资,而且与GSM共用频率和基站,是GSM系统实现向3G时代跨跃的重要途径之一。
一、GPRS基站子系统(BSS)的组网
为使网络能够支持GPRS业务,基站子系统（BSS）中需要增加新的硬件设备：PCU（Packet Control Unit）－－分组控制单元PCU的功能主要有：将数据业务从GSM话音业务中分离出来,传送到SGSN；对外提供Gb接口,在帧中继上建立起到SGSN的BSSGP协议。
根据PCU的位置的不同。
PCU为BSC的嵌入式设备；PCU作为一个独立的功能实体,一个物理实体(包含多个PCU单元)有可能和多个BSC相连。从不影响现有GSM系统架构、组网灵活的角度出发,PCU作为一个独立的物理实体是一个更好的解决方案。在这种情况下,PCU可以根据运营商的选择进行灵活配置,既可以与BSC共址,也可以独立设置,还可以放置在SGSN侧。PCU和BSC可以一一对应,也可以一个PCU对应多个BSC。
为保证原有A接口和Abis的传输利用率, 在采用结构B和C的PCU方式时, PCU可提供电路业务的交叉连接功能, 以便分组业务与电路业务复用A接口PCM。
二、GPRS系统的无线网络结构
GPRS系统的蜂窝网络主要由以下7个地理区域组成：
●GPRS服务区（SA）
指MS能够获得GPRS服务的地理区域,也就是在一个GPRS网络内MS能够发送和接收数据的区域,一个SA可以由一个或多个PLMN组成。
●公共陆地移动网(PLMN)
是由一个网络运营商提供的GPRS服务区域,一个PLMN可以由一个或多个SGSN路由区域组成。
●SGSN服务区
是指由一个SGSN提供的网络服务区域,即终端的登记区域。一个SGSN服务区可以由一个或多个SGSN路由区组成,可以包含一个或多个BSC控制区。一个SGSN服务区并不需要与一个MSC/VLR服务区相同。
●SGSN路由区（RA）
是位置更新区（LA）的一个子集,在SGSN路由区,MS移动时不需要更新SGSN。一个SGSN能够控制处理多个路由区。
●位置更新区（LA）
MS移动时不需要更新VLR的区域,一个LA可以包含一个或多个基站小区。
●BSC控制区
由一个BSC控制的一个或多个小区组成的无线覆盖区域,BSC控制区的边界与LA区域的区界不需要一致。
●基站小区
GPRS服务区中的最小单元,也是一个移动蜂窝网的基本单元,由一个BTS覆盖。
三、GPRS系统的无线资源
1、GPRS中的逻辑信道
MS和BTS之间需要传送用户数据和控制信令等大量的信息,不同种类的信息需要在不同的信道上进行传送,将物理信道按其承载的不同种类的信息分成许多组,就称为逻辑（功能）信道。这些逻辑信道按照一定的规则映射到物理信道上。GPRS系统定义了新的用于分组数据传输的逻辑信道椃肿槭菪诺溃≒DCH）, PDCH信道共有3组7个信道。
PBCCH是GPRS的广播信道,向小区内所有GPRS终端发送系统信息；PRACH用于MS发起分组传送或响应寻呼信息,MS在这个信道上发送的接入突发（Access Burst）具有较长的保护时间,BSS收到接入突发后就分配给每个终端一个时间提前量；PAGCH用于分组传送建立期间、开始传送分组之前对MS发送资源分配消息；PPCH用于在下行链路开始分组传送前寻呼MS,并给手机请求一个或多个PDTCH。
PACCH用于给指定的MS传送相关信令信息,在分配PDTCH或进一步分配PACCH时,它也携带资源分配信息和再分配信息,一个PACCH与分配给MS的一个或多个PDTCH结合使用；PTCCH用于GPRS手机的定时同步。
PDTCH用于数据的传送,一个MS可以并行使用一个以上的PDTCH（多时隙工作）来传送分组数据。
2、逻辑信道的分配
PDCH信道可以有两种不同方式的分配：专用PDCH,固定地服务于GPRS,只能用于分组数据业务,不可以用于电路交换业务。需求PDCH,是临时的动态GPRS来源,当接入的电路交换出现拥塞时会释放给电路交换用户使用。在爱立信GPRS系统中,网络管理者可以在每个小区中指定0至8个专用PDCH。在一个小区中设置多少个需求PDCH没有物理上的限制,而只取决于电路交换话务的多少。在一个没有任何电路交换话务的小区甚至将所有信道都用于GPRS话务也是可能的。
在业务量不大的情况下,GPRS可以与电路业务共用BCCH、CCCH。随着分组数据业务量的增大,逐步引入PBCCH,PCCCH。GPRS逻辑信道可以按以下3种方式组合到物理信道上：
PBCCH+PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCH
PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCH
PDTCH+PACCH+PTCCH
四、GPRS系统与GSM系统无线网络的比较
1、相关性
① GPRS系统是在GSM系统的基础上建立起来,它遵循GSM Phase2+定义的面向分组数据服务的标准。
② GPRS采用与GSM相同的频段、相同的频带宽度、相同的突发结构、相同的无线调制标准、相同的跳频规则以及相同的TDMA帧结构。
③ 在无线接口,GPRS采用与GSM相同的物理信道。
2、相异性
①GPRS无线接口由不对称的、独立的上行和下行信道组成,上行和下行PDCH信道是相互独立的信道资源,在一个确定的TDMA时隙里,PDCH上行信道可以传送从一个MS来的数据,而PDCH下行信道可以发送数据一个MS。
②GPRS采用与GSM不同的信道编码方案,定义了CS-1(9.05kb/s)、CS-2(13.4kb/s)、CS-3(15.6kb/s)、CS-4(21.4kb/s) 四种编码方案,可以根据不同的信道传输质量进行选择使用。
③在电路交换网络中,MS把测量到的数据发送给网络,由网络决定何时切换；而在分组交换网络中,MS自己决定何时进行分组信道重选。
④需要定义新型的MS来支持GPRS服务。MS一般由两部分组成：移动终端MT和终端设备TE。MT是具有TE接口、含有GPRS功能软件的移动终端,可看作是一个MODEM,把TE连接到GPRS系统。TE是GPRS系统用来发送和接收终端用户分组数据的部件。
3、发展性
①GPRS系统在无线资源分配上非常灵活。能够在电路交换通话的间隙动态地分配信道,提高整个频谱的利用率。一个信道可以分配给多个GPRS用户同时共享,多个信道又可以同时分配给一个用户使用,只有在数据通信时才占用物理信道资源。
②如果一则消息含有大量的数据时,可以被分成多个分组,不同的分组可以通过不同的信道发送,这些分组都到达目的地后被重新组合起来,恢复成原有消息。
③与GSM系统物理信道与逻辑信道的一一对应不同,在GPRS系统中,一个物理信道既可以定义为一个逻辑信道,也可以定义为一个逻辑信道的一部分。
④基站子系统BSS提供无线资源的动态分配。当GPRS业务繁忙且电路交换业务空闲时,BSS将一定数量的TCH信道转换为PDTCH；当GPRS业务空闲时,BSS将一定数量的PDCH转换为TCH,使运营者能够根据需要分配电路和分组业务的无线资源,保证了采用了GPRS的GSM网络能同时提供话音和数据业务。
⑤GPRS的分组数据功能并不对GSM系统支持的电路交换服务产生影响,系统提供电路交换和分组交换共同寻呼、组合位置区域LA更新/路由区域RA更新等服务,保证了GPRS与GSM的兼容与共存。
结束语
综上所述,GPRS系统中的无线网络较GSM更为高效与灵活。我们相信,GPRS作为一种顺应GSM移动通信市场和Internet迅猛发展与日益融合而兴起的技术,将引导人们进入高速信息时代。
摘自《无线产品世界》
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