无线通信中的GPRS架构


无线通信

无线通信是在没有安装电缆和线缆的情况下发送语音和其他形式数据的过程。早期阶段的无线发射机使用无线电通信系统,后来发射机内部使用调制技术,利用电磁信号通过网络发送语音、数据文件、视频或其他媒体信号。

无线网络将网络设备连接到笔记本电脑、平板电脑、移动电话和其他支持设备,以访问互联网连接,从而消除了物理电缆的布线。在蜂窝网络中发明4G标准之后,用户主要使用无线应用来提高速度和性能,但这些因素可能会根据设备支持的网络范围而有所不同。无线技术的演进已从简单的54 Mbps数据传输速率发展到许多千兆字节。

从早期版本开始支持蜂窝网络的两个标准是GSM(全球移动通信系统)、CDMA(码分多址),以及后来的GPRS(通用分组无线业务),其工作架构基于GSM。

GPRS和GSM

通用分组无线业务 (GPRS) 使用GSM的架构通过网络传输数据包,数据传输速率从9.6到171 kbps,并且允许多个用户同时共享同一个接口。GSM系统在多个用户同时访问资源时,无法提供便捷的访问和性能,这使得GPRS系统能够提供端到端的包交换服务。

GPRS中包含增强的安全服务,以确保身份验证和机密性,并在数据包传输过程中添加密码算法。GSM使用电路交换方法发送数据包,数据传输速率为14.4Kbps,而GPRS使用包交换服务,数据速率为57.6Kbps。当2G、3G或下一代网络想要发送数据以及其他媒体信息以处理传输过程中的包交换数据时,GSM架构中添加了两个额外的实体,并为无线通信目的定义了新的接口。

GPRS架构

添加到现有GSM架构中的新网络元素是服务GPRS支持节点 (SGSN)、网关GPRS支持节点 (GGSN) 和分组控制单元 (PCU)。

SGSN

它的工作方式类似于GSM网络系统的移动交换中心。它在网络中扩展了以下列出的服务,PCU确定数据的路由,是发送到电路交换网络还是分组交换网络。要建立数据连接或呼叫,GPRS需要通过网络区域的基站 (BS) 激活SGSN。

  • 通过实施数据压缩方法,可以减小通过信道传输的数据单元的大小。

  • 当连接到外部网络时,实际数据的路由由SGSN节点完成,然后连接到相应的GGSN。

  • 它提供身份验证、安全性和会话管理。

  • 它支持移动性管理,因为用户是无线连接的,并且从一个地方移动到另一个地方,这可能会从一个SGSN节点更改为另一个SGSN节点。

  • 位置寄存器位于SGSN内,用于存储本地信息(访问者位置)和所有使用已向特定SGSN注册的GPRS系统的用户的用户配置文件详细信息。

  • 计费功能包含呼叫详细记录 (CDR) 信息,网络服务提供商需要此信息才能向客户发送发票详细信息。

  • 网关功能支持CDR数据的临时存储和传输,用于计费系统。

SGSN的性能和最大保持容量由参数定义,例如同时最大用户数、最大吞吐量和支持的分组数据控制的数量。

GGSN

它充当GPRS和外部数据分组网络之间的互连单元。它具有路由信息,并根据同一GPRS网络将数据包从外部IP路由到相应的SSGN。它还将数据包从用户端路由到外部IP网络地址。它进行地址转换,并通过封装方法将数据发送到目标地址。它充当流量过滤器,用于控制从外部网络收集的数据信息。

PCU

它是一块硬件,内部或外部连接到基站控制器 (BSC),靠近SGSN。它用于分离GSM和GPRS流量系统,它是GPRS架构中的核心单元。它用于对用户端的分组交换和电路交换流量进行分类,并将其发送到相应的GSM和GPRS网络。

网络升级

当网络需要新的升级时,网络运营商将考虑运营和支出成本。当必须部署GPRS系统时,这可能不会给购买者或网络运营商带来更多成本,因为它是在网络中添加了几个网络节点SGSN和GGSN的扩展GSM架构。

必须对基站进行更改,在每个BSC节点中包含PCU单元。BTS(基站收发台)中使用的软件需要升级,并且可以由运营商远程完成。

结论

GPRS架构支持电路交换和分组服务,以通过网络传输数据。当GPRS用于无线通信设备时,数据传输速率明显高于GSM,因为它支持多个用户同时发送和广播多媒体数据。

更新于:2023年5月3日

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