通用封包無線服務


通用封包無線服務 (简体)

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通用封包無線服務技術(General Packet Radio Service,縮寫:GPRS)是GSM行動電話用戶可用的一種移動數據業務。 它經常被描述成「2.5G」,也就是說這項技術位於第二代(2G)和第三代(3G)移動通訊技術之間。它通過利用GSM網路中未使用的TDMA通道,提供中速的數據傳遞。最初有人想通過擴展GPRS來覆蓋其他標準,只是這些網路都正在轉而使用GSM標準,這樣GSM就成了GPRS唯一能夠使用的網路。GPRS在Release 97之後被集成進GSM標準,起先它是由ETSI標準化的,但是當前已經移交3GPP負責。

目錄

GPRS原理

GPRS 區別于舊的電路交換(or CSD)連接,連接在Release 97之前(GSM電話功能還沒怎麼開發)就已經包含進GSM標準中。在舊有系統中一個數據連接要創建並保持一個電路連接,在整個連接過程中這條電路被獨佔直到連接被拆除。 GPRS 基於封包交換,也就是說多個用戶可以共享一個相同的傳輸通道,每個用戶只有在傳輸數據的時候才會佔用通道。這就意味著所有的可用頻寬可以立即分配給當前發送數據的用戶,這樣更多的間隙發送或者接受數據的用戶可以共享頻寬。 WEB瀏覽,收發電子郵件和即時消息都是共享頻寬的間歇傳輸數據的服務。

通常GPRS數據的計費是不是按照電路交換方式的秒,而是千位元組KB。電路交換方式下,即使網路上沒有數據傳輸,其他用戶也不能使用空閒的通道。

GPRS最初支持(理論上)網際網路協議IP,點到點協議PPPX.25連接。後者典型的應用是無線付費終端,儘管它已經作為標準需求被去除。X.25依然可以通過PPP甚至是IP得到支持, 但是這樣做既不需要重新封裝也不用集成什麼到終端里。

GPRS速度和屬性

基於GPRS的報文數據交換使用未使用的細胞網路頻寬傳輸數據。 而作為專門為電話系統設計的語音通道(或者數據通道)一旦被報文數據交換使用,將降低可用頻寬,其結果是如果在一個忙碌的電話域內,報文傳輸速度極慢。理論上報文數據交換速度是大約170千位元/秒,而實際速度是30-70千位元/秒。在GPRS的射頻部分的改進,取名為EDGE技術,將支持從20至200千位元/秒的更高速度傳輸。最大數據速率取決於同分時配到的TDMA幀的時槽。因此,數據速率越高,糾錯可靠性就越低。一般來說,連接速度隨著與距離的增加迅速下降。在人口密集的高網路密度城區這倒不是什麼大問題,但是在人口比較少的郊區這就真是問題了。

GPRS class 8 也就是平常所說的4+1。這表示4個時槽用於下行流量,1個時槽用於上行流量。 This profile is appropriate for 這樣做是為了優化象WEB瀏覽器這樣的大部分是下載流量的應用。如果用戶閱讀郵件量大於他發送的量,這個也適用。一般來說GPRS手機默認使用 Class 8 來傳輸。

GPRS class 10也就是4+2。4個時槽下行,2個時槽上行。不過同時使用的時槽不能超過5個。 這個方案適用於雙向數據差不多相等的情況下,例如即時消息.

其他存在的級別,包括GPRS class 6 (3+2) 和GPRS class 4 (3+1),只有老設備才使用。有些個別設備能夠做到 4+4 (四個時槽用於上行和下行,最多5個同時工作).這隻是工業應用,超過2個上行時槽電磁輻射就會對人體產生一定的影響。.

傳輸速率還依賴於通道編碼。最佳編碼方案(CS-4)適用於在基站附近的時候,最差編碼方案(CS-1)用於離基站比較遠的地方。.

使用CS-4 有可能達到每時槽22.8kbps的速度。但是如果使用這個方案先有網路只能覆蓋一般情況的25%的區域。. CS-1能達到9.05 kbit/s 每時槽的速率而且可以覆蓋98%的正常區域。

每一個時間片(timeslot)傳輸一個RLC楨,使用CS4最高達21.4Kbps,但通常情況下使用CS2比較多,RLC層速率為13.4Kbps,折算到IP層11.32Kbps。 從協議封裝來計算開銷,上行傳輸的要大於下行的,這意味著同樣一個時槽,上行的IP層可獲得頻寬要比下行的小一些,例如同樣的CS2編碼方式,上行的IP頻寬只有約10.15Kbps。

種類 下載速率(RLC) 上傳速率
GPRS 4+1 85.6 Kbps 21.4Kbps(class 8 & 10)
GPRS 3+2 64.2 Kbps 42.8Kbps(class 10)
CSD 9.6 Kbps 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,因為在行動電話網路中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報文數據交換基於數據包。 當使用TCP/IP協議時,每個電話分配到有一個或多個IP地址。 當電話切換扇區或者基站時,GPRS要暫時存儲轉發數據包到電話里。當因為無線電雜訊干擾導致傳輸暫停和丟包可以由TCP來處理,這將導致臨時的傳輸速率調整。

GPRS服務

GPRS提升GSM的數據服務性能:

  • 點到點 (P2P) 服務: 連接 (IP protocols)IP網路 and X.25網路。
  • 多播 (P2MP)服務 : 一點到多點的組播和多方通話。
  • 簡訊服務 (SMS): 發送SMS。
  • 多媒體短訊(MMS): 發送攜帶語音和圖像信息的短消息。
  • 網際網路服務提供商服務: 提供網際網路內容服務。
  • 郵件服務通過POP3或者IMAP協議檢查閱讀發送電子郵件
  • 匿名服務: 匿名訪問預定服務
  • 未來功能: 靈活加入新的功能,例如更大容量,更多用戶,新的資源和無線網路。

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、細胞數據交換、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網際網路 (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(中國移動通訊)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。

GPRS預付費數據服務一般比較貴, 局限在WAPMMS

GPRS最大連接速度跟模擬電話網路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,在迴路測試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,這是因為在行動通訊所用的無線介面傳遞的封包數據會遺失或損壞導致封包數據要一再重傳所致。

GPRS的移動終端

GPRS的移動終端(Mobile Station,MS) 分為三類。

第一個類別是A類終端,MS可以同時傳送GSM語音與傳送GPRS數據。

第二個類別是B類終端,MS可以同時以GSM和GPRS方式在網路登記。MS可以自動轉換使用GPRS服務或是GSM服務,但不能同時傳送語音與傳送數據。所以當MS在傳送資料的時,若收到來電呼叫,會暫停傳送資料,接聽電話後在繼續傳送數據。

第三個類別是C類終端,功能是只能傳送GPRS數據。此類終端例如用於筆記本電腦的PCMCIA GPRS上網卡。

外部連結

參看







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