2)BTS--基站收发台,可视为复杂的无线调制器,BSS每个分配的主要部分有几个信道。(GSM)
3)RBS--Radio Base Station,无线基站:RBS它是基站内所有设备的总称GSM规范对应的主要部分是BTS,它由BSC来控制,用来提供移动台与系统的无线接口,它是CME20系统中的无线设备主要由无线收发信机组成。
4)BSC--基站控制器,其功能是作为无线电设备与MSC直接控制和通信的接口BTS。(GSM)
5)GPRS--GeneralPacketRadioService,无线电业务一般分组。GPRS是一种新的GSM它可以为移动用户提供无线分组数据接入服务。GPRS主要在移动用户和远端数据网络(如支持)TCP/IP、X.为移动用户提供高速无线IP和无线X.25业务。GPRS多个用户可以通过分组交换技术共享一些固定的信道资源。在空气接口上TDMA帧中的8个间隙用于传输数据,因此最高数据速率可达164kb/s。GSM空中接口的信道资源可以被语音或语音占用GPRS占用数据业务。当然,在信道充足的情况下,可以定义一些信道GPRS专用信道。一些沿海城市已经开始试运营。
6)GSM--Pan-Europeandigitalcellularlandmobiletelecommunicationsystem,泛欧数字蜂窝移动通信系统。1982年,欧洲邮电行政大会(CEPT)设立的"移动通信专用组(GroupSpecialMobile)即GSM以数字技术开发全欧统为特征的数字蜂窝移动通信系统 第一,蜂窝系统取代了欧洲各种模拟蜂窝系统,后来又被称为"全球移动通信系统 (GlobalSystemforMobileCommunication)。1989年制订了GSM标准;1991年GSM该系统在欧洲正式出现,网络开通运行,现已广泛应用于世界各地。该系统的发射频段基台为935~960MHz,移动台为890-915MHz,双工间隔45MHz,射频载波间隔200kHz,语音编码采用规则脉冲激励长期预测编码(REP-LPC)算法;社区半径0.5~35km,频谱效率与用户容量比较TACS,NMT模拟蜂窝移动通信系统要高。我国大部分都采用这种技术。1991年又更名为SMG:特别移动组。SMG1-SMG4分别对应以前的GSM1-GSM4,而SMG5是致力与GSM1992年建立了通用移动电信系统SMG6.负责起草操作和维护规范。
7)GSN--GPRS Support Node,一个GSN它支持网络节点GSM核心网中对GPRS使用GSN都应该有一个Gn并支持接口GPRS隧道协议。GSN网关有两个关键变种(gateway)和业务(service)GPRS支撑节点。
8)IMEI--国际移动设备识别码。(GSM)
9)IMSI--国际移动用户识别码。存储在用户中SIM卡内,和GSM在系统存储器中,系统可以识别任何唯一的移动平台。(GSM)
10)MSC--移动交换中心应用于数字蜂窝系统,移动用户,PSTN通过其他移动交换中和移动用户MTS产生联结。
11)SN--Serial Number缩写,有时也叫SerialNo,也就是说,产品序列号是为了验证产品的合法身份而引入的概念,用于保护用户的合法权益,享受合法服务。
12)HLR--归属位置寄存器。(GSM)
13)VLR--拜访位置寄存器。(GSM)
14)ISDN--综合业务数字网。
15)OPERATOR--运营者。
16)PDP-- Packet Data Protocol,分组数据协议,是外部PDN网与GPRS接口所用的网络协议。
17)PDN--Pubic Data Network,公用数据网,一种由电信运营商组建的广域网,提供接入广域网的服务与技术,为用户提供高质量数据传输服务。
18)PSPDN--公用分组交换数据网。
19)SMS--short message services--短消息业务。
20)SIM--用户识别码。
21)X.25--分组交换网内的一种通信协议。1976年批准,并多次修改,一般用于ISDN的分组交换中。包括三个层:物理层,链路层,分组层。对应于OSI模型的最低三层。
图1 GPRS的原理结构图
GPRS网络引入了分组交换和分组传输的概念,使得GSM网络对数据业务的支持上得到了加强,它是通过在GSM网络上增加GGSN和SGSN来实现的,GGSN和SGSN分别表示GPRS网关支持节点和GPRS服务支持节点。
GPRS网络分为无线接入和核心网络两个部分,无线接入部分是在移动台(MS)与基站子系统(BSS)之间传输数据,核心网络在BSS与标准数据通信网边界网关之间中继传输数据。按GSM规范提出的基本结构,BSS由两个基本部分组成:通过无连接口与移动台一侧相连的基站收、发信机(BTS)和与交换机一侧相连的基站控制器(BSC)。
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。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。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。
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网络的工作原理体现在它的分组数据路由传输和传输协议模式上,用户通讯数据通过串行或无线方式连接到GPRS终端上,然后GPRS终端与GSM基站通信,这种方式与电路交换式数据呼叫不同,GPRS分组是从基站发送到GPRS服务支持节点(SGSN),而不是通过移动交换中心(MSC)连接到语音网络上。因此,SGSN与GPRS网关支持节点(GGSN)进行通信,GGSN对分组数据进行相应的处理后,再发送到目的网络,如Internet或X.25网络。
如图 1 所示,其具体的数据传输流程分为四步:
第一步:用户设备通过串行接口向GPRS终端传输数据;
第二步:经过处理后的GPRS分组数据发送到GSM基站;
第三步:分组数据经GSM基站的SGSN封装后,然后发送到GPRS骨干网;
第四步:在GPRS网关支持节点GGSN对SGSN分组数据进行相应的处理后,再发送到目的网络移动台(MS),和GPRS 之间的分层传输协议模型主要由GTP LLC和RLC协议构成,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层、 LLC层、SNDC层和网络层,RLC/MAC为无线链路控制、媒质接入控制层,LLC层为逻辑链路控制层,GTP是将用户数据及信令用隧道技术在GPRS网络GSN节点之间传送。
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 Medium Access Control)层、LLC(Logical Link Control)层、SNDC(Sub network Dependant Convergence)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20OkHz,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20Okb/s。考虑前向纠错码的开销,则最终的数据速率可达164kb/s左右。
MAC为媒质接入控制层。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台共享。GPRS的逻辑信道共有3类,分别是公共控制信道、分组业务信道和GPRS广播信道。公共控制信道用来传送数据通信的控制信令,具体又分为寻呼和应答等信道。分组业务信道用来传送分组数据。广播信道则是用来给移动台发送网络信息。
LLC层为逻辑链路控制层。它是一种基于高速数据链路规程HDLC的无线链路协议。LLC层负责在高层SNDC层的SNDC数据单元上形成LLC地址、帧字段,从而生成完整的LLC帧。另外,LLC可以实现一点对多点的寻址和数据帧的重发控制。
BSS中的LLR层是逻辑链路传递层。这一层负责转送MS和SGSN之间的LLC帧。LLR层对于SNDC数据单元来说是透明的,即不负责处理SNDC数据。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。在SNDC层,移动台和SGSN之间传送的数据被分割为一个或多个SNDC数据包单元。SNDC数据包单元生成后被放置到LLC帧内。
网络层的协议目前主要是Phase 1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和NSS等设备)是透明的。
在GPRS网络传输中,常用的有两种传输协议,即TCP和用户数据报协议UDP它们都是使用 IP 作为网络层协议,每组数据都通过端系统和每个中间路由器中的 IP层在互联网中进行传输TCP主要负责把应用程序交给它的数据分成合适的小块然后再交给下面的网络层 确认接收到的分组 设置发送最后确认分组的超时时钟等,是为两台主机提供高可靠性的数据通信。
UDP协议与TCP协议最大的不同表现在数据传输的可靠性上,UDP协议是一种不可靠的或最尽力的协议,它本身不提供可靠的数据传输,但并不意味着在UDP协议之上就不能有可靠的数据传输 在网络传输中使用UDP协议的应用程序要负责实施重传 过滤多余信息等等 如果一个UDP包在传输过程中丢失或者损坏,需要引起发送数据的应用程序注意才行TCP协议和UDP协议各有优势,工业监控系统中究竟是采用 TCP协议还是 UDP协议,可以根据实际条件和技术水平来综合考虑。