什麼是 GPRS ?

 


目前最流行的無線通訊當屬 GSM 行動電話通訊系統,在有線通訊上則為當紅的網際網路,儘管如今這兩種網路皆蓬勃發展,但是因為 GSM 網路的連線是以電路交換 ( Circuit-Switch ) 方式,而網際網路上的資料傳遞則以封包交換 ( Packet-Switch ) 的方式,不同的交換架構,導致彼此間的網路幾乎都是獨立運作,並不互相連接。

GPRS
這種技術標準的制定與發展後,改變這兩種網路互相獨立的現況。GPRS ( General Packet Radio Service ) 這種服務是在現有的 GSM 網路上,加上幾個數據交換節點,因為數據交換節點具有處理封包的功能,所以使得 GSM 網路能夠和網際網路互相連接,GSM 網路無線傳輸的便利與網際網路資訊的豐富都能彼此共享。

GPRS 標準的制定

 

 

回顧當初 GSM 標準制定時,是由歐洲的 ETSI 協會 ( European Telecommunication Standard Institute ) 訂定標準規範 ( Recommendation ),並將標準規範分成許多完成的階段 ( Phase )。為將 GSM 標準制定分工,在 ETSI 組織下分成許多委員會 SMG ( Special Mobile Group ),各委員會負責相關部分的 GSM 標準制定。 同樣的,目前 GPRS 標準也是由 ETSI 下的一個委員會所負責制定,並分成兩個標準階段,第一階段已經於 2000 / Q1 制定完成,第二階段則尚在討論當中。每個階段要完成的標準制定舉例如下:

階段一 ( Phase 1 )

  1. GSM 網路和 IP 網路進行單點對單點的資料 ( Data ) 傳輸。
  2. 定義 GPRS 服務所需要的辨識碼 ( ID ) ,就同 GSM 網路有 IMEIIMSI 等各種辨識碼。
  3. GPRS 在傳輸資料時,加強資料封包安全性的特殊演算法 ( Algorithm )
  4. 以傳遞的封包資料量來收費的方式。
  5. GSM 網路上的簡訊服務 ( SMS ) 可以利用 GPRS 網路來傳送。

階段二 ( Phase 2 )

  1. GSM 網路與網際網路的連線,可以是單點對單點 ( point-to-point ) 傳輸及單點對多點 ( point-to-multipoint ) 傳輸,如此則電子郵件即可同時發送給很多不同的收件者。
  2. 定義出當 GPRS 網路要傳送聲音,影像,或多媒體等服務時,因不同的服務所需要的連線速率與延遲,即連線的連線品質 ( Quality of Service )
  3. 在許多架設有 GPRS 網路的國家間,做到國際漫遊 ( Roaming ) 的功能。

 

GPRS 在全世界的發展時程

 

 

除了標準的制定有階段性外,在 GSM 網路上發展的 GPRS 服務,也是採用漸進式的發展步驟,如此則電信營運業者 ( Network Operator ) 、設備及手機廠商、應用軟體系統業者都能共同研究發展,達到將 GPRS 普及的目的。這些步驟包括電信營運業者取得 GPRS 的營運執照、將 GSM 網路升級至 GPRS 網路、對 GPRS 網路進行測試,市面上要有手機能支援 GPRS 的功能,以及系統業者提供更多的 GPRS 應用服務。

2000 年以前,GPRS 的發展只停留於電信營運業者發展實驗性 GPRS 網路及取得商業化合約的階段。而根據專家的預估 ( 參考自 www.mobilegprs.com ),未來 GPRS 的發展可分為以下的幾個時程:

2000

電信營運業者開始將 GPRS 的設備架設上至目前的 GSM 網路,並進行實驗性的 GPRS 服務測試,此時手機與基地台的連線速率預估約 24 Kbps

2001

具有基本功能的 GPRS 手機將上市,不僅能夠用語音通話,還能支援 GPRS 的封包資料傳輸。

電信營運業者正式推出 GPRS 商業化服務,手機能透過基地台同時傳輸語音與封包資料。

手機來傳送封包資料 ( Data ) 的方便功能,預估短時間內會吸引大量的使用者,網路上傳輸封包資料的應用服務,也會逐漸蓬勃發展。例如更多樣化的 GPRS 應用服務、更快的通訊速率、更廣泛的 GPRS 服務區域與更大網路容量,以及大螢幕並有網路瀏覽器的多功能手機,都將使 GPRS 服務更為普及。

此時手機與基地台的連線速率預估最快約為 56 Kbps

 

2002

隨著 GPRS 的應用服務與使用者快速成長,GPRS 網路可能將面臨擁塞與飽和,電信營運業者會開始規劃將 GPRS 升級至第三代行動通訊。

此時手機與基地台的連線速率預估約為 112 Kbps

 

 

GPRS 網路的系統架構

 

 

既然利用現有的 GSM 網路就可以升級至 GPRS GPRS 網路的架構與運作必定相似於 GSM 網路系統。要了解 GPRS 網路,必須先熟悉目前 GSM 網路如何運作。 GSM 的網路架構如圖,當手機撥號時,訊號的傳遞是先連上 BTS,再繼續傳到 BSC 以及 MSCMSC 主要是做各個網路間交換的功能,將傳送進來的撥號信號交換到另一個 MSC 或公眾有線電話 PSTN ,來進行整個連線的建立。 GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架構上,再增加兩個新的網路設備節點,分別為Serving GPRS Support Node ( SGSN ) 以及 Gateway GPRS Support Node ( GGSN ) SGSN GGSN 具有封包 Packet 的處理與傳送功能。

 

GPRS 網路應用為手機使用者帶來的方便與服務

 

GPRS手機和基地台間的傳輸速率,理論上來說,最高可達到 160 Kbps。比起現在 GSM 用來傳輸資料 ( Data ) 9.6 Kbps 速率,可說是大幅提高。 160 Kbps 速率也比目前最常用的撥接數據機速率 56 Kbps 還快,個人電腦都能利用 56 Kbp 的速率來瀏覽網際網路上的文字及圖片,可以預見未來 GPRS 手機必定也能同時傳送聲音、圖片、文字等多媒體資訊。


GPRS
手機隨時都和基地台相連線
若是你公司網路是租用專線,當你將個人電腦登錄上公司的網路 ( LAN ) 後,你的個人電腦就隨時和網際網路保持相連。同樣的, GPRS 手機也具有同樣的功能,當你的朋友傳送一封電子郵件給你時,你能夠從 GPRS 手機上,立刻知道你有一封新的郵件。不同於現在的 GSM WAP 手機,需要撥接上基地台後才能使用。這種功能也就是為什麼 GPRS 稱為 " Always Connected " 的原因。


依照資料傳輸量來計費
由於 GPRS 手機隨時和基地台間保持連線,所以 GPRS 服務的收費方式必定有別於目前 GSM 網路以通話時間來計費。其實 GPRS 的收費方式,全世界的網路業者仍在討論中,儘管目前收費方式尚不明確,但諸多討論中都傾向以資料傳輸量來收費。

GGSN
GPRS
新增加的節點 GGSN 中,第一個 G 是指 Gateway,代表 GGSN GPRS 與外界網路( IP ) 的一個閘道,所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路,或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上。

SGSN
GSM 網路中,一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域,位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路。 GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN ,會佈設在網路內的各個服務區域內, SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者,若是使用者傳送的是屬於封包的資料,經由 BSC 的判斷,會將封包的資料傳給 SGSN SGSN 做封包的交換與傳輸。 GPRS 網路的系統架構對原有 GSM 的網路設備,例如 BTSBSCMSC / VLR、以及 HLR 等,都仍然能繼續使用,只要適當的將設備內軟體功能提升,例如 BSC 內要加入 PCU ( Packet Control Unit ) 的功能。 GGSN SGSN 既然是能夠做封包的交換傳輸,所以彼此之間就直接採用 IP 的這種封包傳輸通訊協定。

 

 

未來 GPRS 能夠提供的應用與服務

 

透過 GPRS 應用將 GSM 網路和電腦網際網路相互連接,電腦和手機彼GPRS 未來的應用此間能互相通訊後,可以預見的是未來 GPRS 上的應用是相當多樣化的。不僅能夠更加普及與加速目前的 WAP 發展,還能開發出更多有潛在的應用服務。想像現在網際網路上所有應用,都能透過 GPRS 無線傳輸的功能,傳送到可以隨身攜帶的手機上。朝這個方向思考,對未來 GPRS 能夠提供的應用,就有一個清楚的輪廓。


延伸 WAP 的應用
現在各個電信業者極力推廣的 WAP ( Wireless Application Protocol ) 服務,可以透過手機上網來傳輸資料 ( Data )。但 WAP 仍是利用 GSM 網路系統來傳輸,類似短訊 SMS ( Short Message Service ) 的功能,速率只有 9.6 Kbit / s。所以 WAP 能夠傳輸的資料量是相當有限的,在應用上也是偏重在獲得一些即時性的資訊,如新聞標題快報、股市金融行情、查詢氣象、訂購商品等。WAP 現在提供的應用,為未來 GPRS 的服務,指引出一個發展方向。

未來 GPRS 發展後,傳輸速率的大幅增加,延伸了 WAP 的應用,WAP 能夠傳送的資訊將不再只是簡單的文字與圖形。目前網際網路上最常使用到的 WWW ( World Wide Web ) 瀏覽功能,都可能利用 GPRS 傳輸到手機上。所有現在 WAP 提供的內容與服務,都將更加豐富。


改變各公司企業的經營型態
自從網際網路普及後,很多公司都採用封閉式的網際網路作為總公司與分公司間的內部企業網路,稱為 Intranet。如果各公司間的 Intranet 網路也將 GPRS 電信網路包含進來後,則手機也能連線上公司內部網路來下載檔案或是讀取電子郵件。如此不管是待在公司內或外出的人員,公司重要的資訊可以隨時通知到每個人,公司人員也可以視職務需要,更方便的外出工作。各公司企業都會因 GPRS 的便利而調整內部的運作模式。

而如今網際網路上的的電子商務,儘管尚未十分普遍,但已獲得相當的重視與熱烈的討論。由於手機可隨身攜帶的這種方便性,更適合電子商務的發展。 GPRS 普及後,預估將有更多的公司利用電子商務,進行商品交易、音樂付費下載、銀行轉帳等商業行為。


提供個人日常生活更多的方便
還記的電視廣告上利用手機來查詢星座、氣象等畫面嗎? GPRS 為個人生活所帶來方便,更不僅於此。例如你可以輕易傳送電子郵件與檔案,當你到國外旅遊時,你可以拍下當地風景,即刻傳送給你的朋友。登山旅遊者可以從手機上下載地圖來辨識方向,到一個陌生地方,可以用手機查詢交通運輸資訊與餐館旅遊服務訊息。有了一部 GPRS 手機,你可以隨時隨地得到你要的資訊。


GPRS
網路是通往第三代行動通訊網路的階梯
GPRS
網路的發展,可說是為現在的 GSM 網路升級至未來的第三代行動通訊網路,提供了絕佳的發展平台。因為未來第三代行動通訊的目標在於能夠傳送聲音、影像等多媒體資訊,而且可以處理大量的封包資料。所以運用 GPRS 的技術,不僅有些技術規格會和第三代行動通訊相似, GPRS 的應用服務和第三代行動通訊也是互通的。因此,所有的相關業者都可以藉著 GPRS 網路,培養自己的技術與人員,預先有充分的準備與經驗,取得未來在第三代行動電話時代經營的領先實力。

 

以上文章轉自http://www.ericsson.com.tw/ericsson/technology/t0206.htm

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