GPRS工作原理以及其通信协议Word下载.docx
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GGSN把收到的消息进行解装处理,转换为可在公用数据网中传送的格式(如PSPDN的PDU),最终送给公用数据网的用户。
为了提高传输效率,并保证数据传输的安全,可以对空中接口上的数据做压缩和加密处理。
在第二种情况中,一个公用数据网用户传送数据到移动终端时,首先通过数据网的标准协议建立数据网和GGSN之间的路由。
数据网用户发出的数据单元(如PSPDN中的PDU),通过建立好的路由把数据单元PDU送给GGSN。
而GGSN再把PDU送给移动终端所在的SGSN上,GSN把PDU封装成SNDC数据单元,再经过LLC层处理为LLC帧单元,最终通过空中接口送给移动终端。
第三种情况是一个数据网用户传送数据给一个正在漫游的移动用户。
这种情况下的数据传送必须要经过归属地的GGSN,然后送到移动用户A。
GPRS的英文全称是:
“GeneralPacketRadioService”(译作“通用分组无线服务”),它是利用“包交换”(Packet-Switched)的概念发展起来的一套无线传输方式。
所谓“包交换”就是将Data封装成许多独立的封包,再将这些封包一一传送出去,形式上有点类似邮局中的寄包裹。
其作用在于只有当有资料需要传送时才会占用频宽,而且可以以传输的资料量计价,这对广大用户来说是较合理的计费方式,因为像Internet这类的数据传输大多数的时间频宽是闲置的。
GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的。
在现有的GSM网络中需增加一些节点,如GGSN(GatewayGPRSSupportingNode,GPRS网关支持节点)和SGSN(ServingGSN,GPRS服务支持节点),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可以完成移动终端(即手机)和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。
GSN可以是一种类似于路由器的独立设备,也可以与GSM中的MSC(MobileSwitchingCenter,移动交换中心,将本网和其它网络连接起来)集成在一起。
GSN有两种类型:
一种为SGSN(ServingGSN,服务GSN),另一种为GGSN(GatewayGSN,网关GSN),SGSN的主要作用是记录移动终端的当前位置信息,并且在移动终端和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(综合业务数字网)、PSPDN(分组交换公用数据网)和LAN(局域网)等。
国外有些资料甚至将GGSN称为GPRS路由器。
GGSN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/IP或X.25网络。
GPRS网不但具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线和按流量计费等优点,而且其本身就是一个分组型数据网,支持TCP/IP协议,可以直接与Internet互通。
因此,GPRS在无线上网、环境监测便携型、交通监控、移动办公等行业中具有无可比拟的性价比优势。
GPRS的主要特点
相对原来GSM的电路交换数据传送方式,GPRS采用分组交换技术。
由于使用“分组”技术,用户上网可以免受掉线的麻烦。
此外,使用GPRS上网的方法与WAP不同,用WAP上网就如在家中上网,先“拨号连接”,而上网后便不能同时使用该电话线,但GPRS则较优越,下载资料和通话可以同时进行。
从技术上来说,声音的传送(即通话)继续使用GSM,而数据的传送则使用GPRS,就把移动电话的应用提升到一个更高层次,而且不需重新组网,十分经济。
GPRS的用途十分广泛,包括通过手机发送及接收电子邮件、在Internet上浏览等。
使用GPRS,数据可实现分组发送和接受,这意味着用户总是在线且按流量计费,降低了服务成本。
GPRS的最大优势在于数据传输速度不是WAP所能比拟的。
目前的GSM移动通信网的传输速度为每秒9.6K字节,GPRS手机在今年初推出时已达到56Kbps的传输速度,到现在更是达到了115Kbps(此速度是常用56kmodem理想速率的两倍)。
除了速度上的优势,GPRS还有“永远在线”的特点,即用户随时与网络保持联系。
举个例子,用户访问Internet时,点击一个超级链接,手机就在无线信道上发送和接受数据,主页下载到本地后,没有数据传送,手机就进入一种“准休眠”状态,手机释放所用的无线频道给其它用户使用,这时网络与用户之间还保持一种逻辑上的连接,当用户再次点击,手机立即向网络请求无线频道用来传送数据,而不像普通拨号上网那样断线后还得重新拨号才能上网。
GPRS的协议模型
Um接口是GSM的空中接口。
Um接口上的通信协议有5层,自下而上依次为物理层、MAC(MediaAccessControl)层、LLG(LogicalLinkControl)层、SNDC层和网络层。
Um接口的物理层为射频接口部分,而物理链路层则负责提供空中接口的各种逻辑信道。
GSM空中接口的载频带宽为200KHZ,一个载频分为8个物理信道。
如果8个物理信道都分配为传送GPRS数据,则原始数据速率可达200Kbps。
考虑前向纠错码的开销,则最终的数据速率可达164kbps左右;
MAC为媒质访问控制层。
MAC的主要作用是定义和分配空中接口的GPRS逻辑信道,使得这些信道能被不同的移动终端共享;
LLG层为逻辑链路控制层。
它是一种基于高速数据链路规程HDLG的无线链路协议;
SNDC被称为子网依赖结合层。
它的主要作用是完成传送数据的分组、打包,确定TCP/IP地址和加密方式;
网络层的协议目前主要是Phasel阶段提供的TCP/IP和L25协议。
TCP/IP和X.25协议对于传统的GSM网络设备(如:
BSS、NSS等设备)是透明的。
GPRS的应用范围
GPRS是在现有GSM网络上开通的一种新型的分组数据传输业务,在有GPRS承载业务支持的标准化网络协议的基础上,GPRS可以提供系列交互式业务服务:
1、点对点面向连接的数据业务。
为两个用户或者多个用户之间发送多分组的业务,该业务要求有建立连接、数据传送以及连接释放等工作程序。
2、单点对多点业务。
根据某个业务请求者的要求,把单一信息传送给多个用户。
该业务又可以分为点对多点多信道广播业务、点对多点群呼业务和IP多点传播业务。
3、点对点无连接型网络业务。
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,是由IP协议支持的业务。
GPRS除了提供点对点、点对多点的数据业务外,还能支持用户终端业务、补充业务、GSM短消息业务和各种GPRS电信业务。
GPRSDTU(数据传输终端)的INERNET接入技术
GPRSDTU(数据传输终端)的INERNET接入技术,通过点对点协议建立通信链路,将集成有GPPS模块的DTU采集处理后的数据经UDP/IP封包,采用TCP/IP协议进行远程无线数据传输。
所以我们必须了解ppp协议和UDP/IP、TCP/IP协议,下面介绍了3种协议
(一)ppp协议
1.1PPP协议简介
PPP提供了一种在点对点的链路上封装多协议数据报(IP、IPX和AppleTalk)的标准方法。
它不仅能支持IP地址的动态分配和管理;
同步(面向位的同步数据块的传送)或异步(起始位+数据位+奇偶校验位+停止位)物理层的传输;
网络层协议的复用;
链路的配置、质量检测和纠错;
而且还支持多种配置参数选项的协商。
PPP协议主要包括三部分:
LCP(LinkControlProtocol)链路控制协议、NCP(NetworkControlProtocol)和PPP的扩展协议(如MultilinkProtocol,)。
随着网络技术的不断发展,网络带宽已不在是瓶颈,所以PPP扩展协议的应用也就越来越少,因此往往人们在叙述PPP协议时经常会忘记它的存在。
而且大部分网络教材上会将PPP的认证也作为PPP协议的一个主要部分,实际上这是一个错误概念的引导。
PPP协议默认是不进行认证配置参数选项的协商,它只作为一个可选的参数,当点对点线路的两端需要进行认证时才需配置。
当然在实际应用中这个过程是不可忽略的,例如我们使用计算机上网时,需要通过PPP协议与NAS设备互连,在整个协议的协商过程中,我们需要输入用户名和密码。
因此当别人说PPP协议主要包括LCP、认证和NCP协议三个部分时,你不要认为他的说法有误,而只是不够准确罢了。
1.2总结
PPP协议由于自身诸多的优点取代了SLIP协议,从而成为目前被广泛使用的数据链路层协议
SLIP协议归咎其其简单数据包的封装方式,使其仅能在点对点的链路上封装单一的网络层协议(IP协议)
PPP协议包括LCP协议、NCP协议和PPP扩展协议
RFC1661文档中说明了PPP协议缺省是不进行PAP和CHAP认证
第二章PPP协议的三组件
2.1PPP协议的组件
首先简单介绍一下PPP协议的三组件:
PPP协议的封装方式、LCP协议的协商过程和NCP协议的协商过程,然后再结合具体的LCP和NCP数据报的封装格式和两个阶段实际数据报文的交换过程,进一步理解PPP的LCP和NCP协商阶段的具体内容。
2.1.1PPP协议的封装
我们知道ISO参考模型共分七层,自下而上分别是物理层、数据链路层、网
络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
通常我们会依据协议所完成的
功能将它与这七层进行对照,PPP协议就属于数据链路层协议。
4
我们在提及PPP协议的报文封装格式时,不可不先提一下HDLC协议。
HDLC也是最常用的数据链路层协议,它是从SDLC协议衍进过来的,许多常用的数据链路层协议的封装方式都是基于HDLC的封装格式的,同样PPP协议也不例外,它也采用了HDLC的定界帧格式。
下图为PPP数据帧的
封装格式:
以下为对PPP数据帧封装格式的一点说明:
每一个PPP数据帧均是以一个标志字节起始和结束的,该字节为0x7E。
紧接在起始标志字节后的一个字节是地址域,该字节为0xFF。
我们熟知网络是分层的,且对等层之间进行相互通信,而下层为上层提供服务。
当对等层进行通信时首先需获知对方的地址,而对不同的网络,在数据链路层则表现为需要知道对方的MAC地址、X.121地址、ATM地址等;
在网络层则表现为需要知道对方的IP地址、IPX地址等;
而在传输层则需要道对方的协议端口号。
例如如果两个以太网上的主机希望能够通信的话,首先发送端需获知对端的MAC地址。
但由于PPP协议是被运用在点对点的链路上的特殊性,它不像广播或多点访问的网络一样,因为点对点的链路就可以唯一标示对方,因此使用PPP协议互连的通信设备
的两端无须知道对方的数据链路层地址,所以该字节已无任何意义,按照协议的规定将该字节填充为全1的广播地址。
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