A. GSM网络的工作原理

1 分组数据路由及传输

GPRS传输协议平台如图3所示。

图3 GPRS传输协议平台

LLC(Logical Link Control)协议基于HDLC(高级数据链路控制规程)协议，LLC帧包含帧头、临时地址字段、可变长度信息字段和帧检测序列，为MS和SGSN之间提供高可靠的逻辑链路，可传输确认帧和非确认帧，对中断帧可检测重发，支持点对点和点对多点数据传输。利用同一个物理信道实现网络和多个MS之间传输信息，LLC层允许信息传送有不同优先级。

SNDCP(SubNetwork Dependent Convergence Protocol)协议属于网络层协议，从移动台MS到SGSN，数据分组被分成几个子网相关的收敛数据单元，SNDCP协议执行用户数据的分段处理、用户数据的压缩、TCP/IP头的压缩和加密功能。

BSSGP(Base SubSystem GPRS Protocol)协议支持基站和SGSN之间传送路由信息和QoS信息，及执行SGSN和BSC(基站控制器)之间信令管理和分组确认功能。Network Service(NS)网络服务层用来传输BSSGP PDUs，它是基于BSS和SGSN间的帧中继连接，可以采用直联方式，也可经过帧中继网络进行连接。

GTP(GPRS Tunnelling Protocol)协议在GPRS骨干网中在GSNs之间(如SGSN和GGSN)提供协议信道，所有的PTP分组数据协议的PDUs应由GTP协议进行封装。

TCP/UDP，其中TCP是承载需要可靠数据链路(如X.25)的GPRS骨干网的GTP PDUs的协议，而UDP是承载不需可靠数据链路 (如IP)的GPRS骨干网的GPT PDUs的协议。TCP提供流量控制和保护GTP PDUs避免数据丢失和崩溃功能，而UDP仅提供避免GTP PDUs崩溃的功能。

IP是GPRS骨干网协议，用于用户数据和控制信令的路由协议，GPRS第一阶段采用Ipv4，最终要采用Ipv6协议。

L1bis，L1，L2底层协议，在GPRS规范中没有明确规定，各厂商的解决方法可能不同。

在MS和SGSN之间，由SNDCP/LLC协议来路由转发分组数据单元PDU，通过TLLI/NSAPI标识来唯一识别特定用户的PDU。在 SGSN和GGSN之间，利用GTP头中的TID和IP头中的GSN地址来唯一标识特定用户的PDU传输隧道。GPRS中的分组数据传输主要分为MS- PDN、MS-MS两种类型。图5描述了分组数据的路由传输方式。

（1）MS-PDN分组路由传输

当MS在归属网络中时，分组数据路由方式，如图5中“1”所示。由MS发出的PDU通过SNDCP/LLC协议传输到SGSN，SGSN通过 GPRS内部骨干网，采用GTP协议，将PDU以隧道方式路由传输到GGSN，由GGSN互联PDN网，将PDU最终转发给TE。

当MS在拜访网络中时，根据PDP地址由归属网络分配，还是由拜访网络分配，分为两种方式。当由拜访网络分配时，其路由过程类似于MS在归属网络中的情况。当PDP地址由归属网络分配时，其路由过程如图5中“2”所示。MS发出的PDU需通过BG网关转发回归属网络的GGSN，由归属网络的 GGSN接入外部PDN。这两种方式各有优缺点，前者效率较高，可避免PDU跨GPRS骨干网络传输，大大减少GPRS骨干网互联的带宽需求，但要求不同网络运营者和PDU业务提供者达成相关漫游协议，增加了网络建设的复杂性。后者实现简单，当漫游用户较少时，不失为一种快捷方便的实现方式。

（2）MS-MS分组路由传输

MS-MS分组路由传输根据两个MS是否属于同一GPRS内部骨干网分为两种情况。当两个MS属于同一GGSN时，其路由传输方式如图5中 “3”所示。MS1发出的PDU送达GGSN后，GGSN发现目的地址在GGSN内，又将该PDU封装后发给MS2所在的SGSN，从而到达MS2。

当两个MS属于两个不同的GPRS骨干网时，根据GGSN之间是否存在路由，又分为两种路由传输方式。当GGSN之间存在路由时，如图5中 “4”所示，MS1发出PDU到达GGSN，GGSN发现与目的地址对应的GGSN之间有GPRS可达路由，则将PDU经PLMN间骨干网送往目的 GGSN，进而转发给MS2。如没有GPRS可达路由，则如图中“5”所示，将PDU经由外部PDN发往目的GGSN。

图4 GPRS分组数据路由传输方式

2．信令协议平台

GPRS信令协议平台由控制协议以及支持传输协议平台组成，主要实现如下功能：

控制GPRS网接入连接，如与GPRS网连接和断开；

控制网络接入连接的建立，如分组数据协议PDP(X.25或IP)地址激活；

为了支持用户的移动性，控制建立网络连接的路径；

当用户的需求改变时，控制网络资源的分配。

GPRS中主要有如下信令协议平台：

MS-SGSN之间的信令协议平台。其中GMM/SM(GPRS Mobility Management and Session Management)协议支持移动管理功能，如GPRS连接、断开、安全管理、路由更新、位置更新、PDP文本激活和去激活等。

SGSN-HLR之间的信令协议平台，采用标准的MAP信令，支持SGSN和HLR之间的信令交换，是在GSM网的基础上，为GPRS的移动性管理增加的新功能。

SGSN-MSC/VLR之间的信令协议平台如图8所示，BSSAP+协议是BSSAP协议的子集，支持SGSN-MSC/VLR之间的信令，实现MSC和SGSN之间的互操作。

GSN-GSN之间的信令协议平台如图9所示，GTP协议为GPRS骨干网中的SGSN和GGSN之间及SGSN之间的用户数据和信令信息提供隧道。

在GPRS中还有其它一些信令，如：SGSN-EIR之间的MAP信令，SGSN-SMS-SC之间的MAP信令等。

GPRS业务处理流程

GPRS的业务处理流程主要由移动性管理流程和PDP激活/去激活处理流程实现。GPRS移动性管理流程主要有附着、分离、位置管理等处理流程，每个处理流程中通常会加入登记、鉴权、IMEI校验、加密等接入控制与安全管理功能。PDP激活/去激活处理流程都分为MS发起和网络发起的两种处理流程。

四、GPRS业务及应用
1．业务特点及种类

GPRS网为移动数据用户主要提供突发性数据业务，能快速建立连接，无建链时延。GPRS特别适用于频繁传送小数据量的应用和非频繁传送大量数据。GPRS能提供的PTP（点对点）和PTM（点对多点）数据业务外，还能支持补充业务和短消息业务。

GPRS网提供的承载业务：

（1）点对点无连接网络业务(PTP-CLNS)

PTP-CLNS属于数据报类型业务，各个数据分组彼此互相独立，用户之间的信息传输不需要端到端的呼叫建立程序，分组的传送没有逻辑连接，分组的交付没有确认保护，主要支持突发非交互式应用业务，是由IP协议支持的业务。

（2）点对点面向连接的数据业务(PTP-CONS)

PTP-CONS属于虚电路型业务，它为两个用户或多个用户之间传送多路数据分组建立逻辑虚电路(PVC或SVC)。PTP-CONS业务要求有建立连接、数据传送和连接释放工作程序。PTP-CONS支持突发事件处理和交互式应用业务，是面向连接网络协议，如X.25协议支持的业务，在无线接口，利用确认方式提高可靠性。

（3）点对多点数据业务(PTM)

GPRS提供的点对多点业务可根据某个业务请求者要求，把信息送给多个用户，又可细分为点对多点多信道广播业务(PTM-M)、点对多点群呼业务(PTM-G)、IP广播业务(IP-M).

（4）其它业务

包括GPRS补充业务、GSM短消息业务、匿名的接入业务和各种GPRS电信业务。

2．GPRS应用

GPRS应用主要分为面向个人用户的横向应用和面向集团用户的纵向应用两种。

对于横向应用，GPRS可提供网上冲浪、E-mail、文件传输、数据库查询、增强型短消息等业务。

对于纵向应用，GPRS可提供以下几类应用：

运输业：车辆及智能调度；

金融、证券和商业：无线POS、无线ATM、自动售货机、流动银行等；

PTM业务更可完美支持股市动态、天气预报、交通信息的实时发布；

公共安全业：随时随地接入远程数据库；

遥测、遥感、遥控：如气象、水文系统收集数据，对灾害进行遥测和告警，远程操作；

提供VPN业务，使企业员工能够随时随地与总部保持联系，降低公司建设自己的广域网的成本；

另外，还能提供种类繁多、功能强大的以GPRS承载业务为基础的网络应用业务和基于WAP的各种应用。

对GPRS应用举两个例子进行分析。如图6所示为GPRS手机与GPS联合提供车辆的实时调度、监控和管理，GPS探测到的车辆当前位置信息，由GPRS手机通过GPRS网络实时地传输到车辆调度中心，车辆调度中心的指示、命令也可以通知PTP或PTM方式发送给一个或多个驾驶员，完全可以取代现有的无线集群指挥调度系统，具有成本低廉、覆盖范围广、无需专人维护的优点。

图5 GPRS应用举例—车辆定位及智能调度

图7所示为采用远程拨号方式接入VPN虚拟网，使用第二层隧道协议L2TP。移动用户接入提供VPN功能的GGSN，GGSN首先通过自己的 Radius服务器对输入的公司名进行认证，然后启动到公司总部路由器的L2TP隧道协商，由总部和GGSN的Radius服务器对TID进行认证，通过后就建立起GGSN和公司总部路由器之间隧道连接。此时用户的PPP包可以直达公司总部路由器，由公司总部路由器通过公司的Radius服务器完成对用户级的认证，通过后，就建立起GPRS手机到达公司总部路由器的PPP链路，从而真正实现移动办公业务。

图6 GPRS应用举例—移动VPN业务

B. 几种网络通讯协议(WIFI,WAPI,GSM,GPRS,CDMA)概述 详细

GPRS 是手机上网的一种方式。也就是从 2G 升级到 2.5G 网络的标志。WCDMA 3G 网络的标准之一，在欧洲已经是很成熟的手机网络了。但是在中国还处于起步阶段。中国的 3G 网络有自己研发的 TDS-WCDMA 移动现在已经开始试运行了。电信会将现有的小灵通和C 网升级成CDMA2000 的3G 网络，日本使用的。联通最后会选择在欧洲成熟的WCDMA.EDGE 手机上网的一种新兴方式。速度比GPRS 快。效率更高。但是只是在2.5G 网络升级到3G 网络的一个过度产品。HSDPA (High-Speed Downlink packet access)表示高速下行分组接入技术。也是在升级成3G 网络的过度产品。 1、如果你的手机上注明支持 GSM/GPRS/EDGE/WCDMA 那么你的手机就支持 3G，如果没有写 WCDMA ，就不能使用3G 网络 2、兼容一般是指几种软件之间、硬件之间、软硬件之间的相互配合程度，比如说你的手机支持 GSM/GPRS/EDGE，说明你的手机和这些网络兼容，但和 wcdma 不兼容，另外一般都是向下兼容，比如wcdma(3G)可以兼容gsm,但gsm 不能兼容wcdma 3、电话、短信和Edge 没有关系，电话短信在移动业务中属于电路域业务(cs);gprs 和edge 上网属于分组域业务(ps)，两种业务都有各自的设备处理，关系不大 4、不能说wcdma 的信号就比gsm 好，信号好坏主要看移动基站的无线资源、基站发射功率等，简单来说你离移动的铁塔基站越近，并且所在地人越少，你的 手机信号就会越好，wcdma 相比 gsm，对用户感知来说，电话短信没什么变化，电路域主要增加了视频通话，分组域提高了上网速度。你的手机如果没写支持 wcdma,就不能使用 wcdma 的业务，edge 手机也不能实现。 什么是WIFI WIFI 全称Wireless Fidelity，又称802.11b 标准，它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11Mbps，另外它的有效距离也很长，同时也与已有的各种 802.11 DSSS 设备兼容。今夏最流行的笔记本电脑技术——迅驰技术就是基于该标准的，无线上网已经成为现实 Wi-Fi 是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。 Wi-Fi 是一个无线网路通信技术的品牌，由 Wi-Fi 联盟(Wi-Fi Alliance)所持有。目的是改善基于 IEEE 802.11 标准的无线网路产品之间的互通性。现时一般人会把 Wi-Fi 及 IEEE 802.11 混为一谈。甚至把Wi-Fi 等同于无线网际网路。 什么是WAPI WAPI 是WLAN Authentication and Privacy Infrastructure 的英文缩写。它像红外线、蓝牙、GPRS、CDMA1X 等协议一样，是无线传输协议的一种，只不过跟它们不同的是它是无线局 域网(WLAN)中的一种传输协议而已，它与现行的802.11B 传输协议比较相近。那么，为什么制定传输协 议的标准呢？我们知道，不同的传输协议将数据 包在两台以上的电子设备间进行传输所用的原理和实现的手段是不同的，它们多数都不兼容，如果不制定无线传输协议的标准的话，无线电子设备的通用性就会受到 很大的限制，例如，你的笔记本电脑在A 地方也许可以无线上网，但去到了B 地方，可能就会由于传输协议不统一而无法实现无线上网了，而如果所有的无线产品都 使用同一种传输协议的话，那么，你的笔记本电脑无论走到哪里，只要有WLAN 信号的地方都可以轻松实现无线上网了。 什么是GSM？ 全 球移动通讯系统（Global system for Mobile communications）的英文缩写。2G 的主流技术，数据速率为9.6kb/s。 什么是GPRS？ 通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文缩写。是一种基于 GSM 系统的无线分组交换技术。是2.5G 的主流技术。理论最高数据速率为171.2kb/s。 什 么是CDMA CDMA 是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple I Access)，它是在数字技术的分支——扩频通信技术上发展起来的。CDMA 是为现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换、国际漫游等 要求而设计的一种移动通讯技术。 CDMA 技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随 机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数 据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。 CDMA 移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率复用等几种技术结合而成，含有频域、时域和码域三维 信号处理的一种协作，因此它具有抗干扰性好，抗多径衰落，保密安全性高，同频率可在多个小区内重复使用，容量和质量之间可做权衡取舍等属性。这些属性使 CDMA 比其它系统有很大的优势。 什么是3G 3G 即为英文 3rd Generation 的缩写，代表着第三代移动通信技术。手机自问世至今，经历了第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA 等数字手机 （2G），而当前通信运营商和终端产品制造商倡导的 3G 是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、语音、视频流 等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为手机融入多媒体元素提供强大的支持。 第三代通信网络的主要目标定位于实时视频、高速多媒体和移动Internet 访问业务。利用先进的空中接口技术、核心包分组技术，再加上对频谱的高 效利用，是可以实现上述业务的。虽然 高速数据传输能力是第三代无线网络的关键特征之一，但其真正优势是扩大高质量话音业务容量。当前第二代网络所能支持的 高质量话音业务容量的拓展速度已不能满足客户对其需求的增长。高数据容量可使移动用户与Internet 更加贴近。除了增加一定的技术复杂性外，基于 ATM 或 IP 技术的网络通信将会极大降低话音、数据业务的成本。 3G 技术的标准：国际电信联盟（ITU）早在2000 年5 月即确定了W-CDMA、CDMA2000 和TD-SCDMA 三个主流3G 标准。 * W-CDMA：即Wideband CDMA，意为宽频分码多重存取，是由GSM 网发展出来的3G 技术规范，其支持者主要是以GSM 系统为主的欧洲厂商，包括欧美的爱立信、诺基亚、朗讯、北电 以及日本的 NTT、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的 GSM 网络上，对于系统提供商而言可以较方便地过渡，而GSM 系统相当普及的亚洲对这 套新技术的接受度会比较高。 因此，W-CDMA 具有先天的市场优势。目前 W-CDMA 手机已有多种产品面世，但国内还没有完善的3G 网络可以应用。 * CDMA2000：由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、朗讯和韩国三星都已参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套标准是从窄频CDMA2000 1X 数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMA2000 1X 结构直接升级到CDMA2000 3X（3G），建设成本低廉。但目前使用CDMA 的地区只有日、韩和北美，中国联通正是也应用了该模式过渡的，CDMA2000 的支持者不如 W-CDMA 多。不过CDMA2000 的研发技求却是目前各标准中进度最快的，许多3G 手机也已率先面世。 * TD-SCDMA：全称Time Division-Synchronous CDMA，该标准是由我国大唐电信公司提出的3G 标准。该标准将智能无线、同步CDMA 和软件无线电等当今国际领先技术融于其中。由于中国国内庞大的市 场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA 标准，对于中国通信事业实为一大机遇。 由于3G 商用需要相当浩大的工程，所牵扯的层面多且复杂，要从目前的2G 迈向3G 不可能一下就衔接得上，因而2.5G 的手机就应运而生，目前已经进 行商业应用的2.5G 移动通信技术可以认为是从2G 迈向3G 的衔接性技术，同时也就衍生了HSCSD、WAP、EDGE、蓝牙 (Bluetoot)、 EPOC 等技术都是2.5G 技术。 2.5G 包括了CDMA2000 1X 和GPRS，在国内也就有了中国联通和中国移动两大对立阵营，可以说两个阵营都为各自的标准逐步迈向3G。 CDMA 就是Code Division Multiple Access（码分多址访问技术）。也就是说，由于通信运营商为了向尽可能多的用户提 供服务，因此就需要让多个用户共用同一个频带。此时，就可以通过利用叫做伪随机噪声 码(Pseudo noise Code，PN 码)的特殊符号，来区分 每位用户的通话信道。CDMA2000 1x 被称为2.5 代移动通信技术，可以认为是CDMA2000 3X （3G）的过渡阶段。 CDMA2000 3x 与 CDMA2000 1x 的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高，而CDMA2000 1x 只 使用1 个频带，因而就叫“1x”。目前中国联通正在采用这一方案向3G 过渡，并已建成了CDMA2000 1x 网络。 GPRS 是General Packet Radio Service（通用分组无线服务）的简称，它是在现有的GSM 网络基础上开通的一种新型的 高速分组数据传输技术。相对于原来的GSM 以拨号接入的电路交换数据传送方式，GPRS 是分组交换技术，具有“永远在线”、“自如切换”、“高速传输”等 优点。它能使移动数据通讯服务更强大，更便捷。目前中国移动正在采用这一方案向3G 过渡，并已将原有的GSM 网络升级为GPRS 网络，通过其完善的GSM 网为用户提供全方位的GPRS 服务。 EDGE 是Enhanced Data rate for GSM Evolution（增强数据速率的GSM 演进）的简称，是速度更高的GPRS 后续技术。EDGE 完全以目前的GSM 标准为架构，不但能够将GPRS 的功 能发挥到极限，还可以透过目前的无线网络提供宽频多媒体的服务。可以应用在诸如无线多媒体、电子邮件、网络信息娱乐以及电视会议上。让我们初步体验3G 技 术的魅力。目前诺基亚6220 及后继机型率先支持此项技术。