《GPRS基本原理》課件

GPRS基本原理了解GPRS基礎(chǔ)知識(shí)，掌握無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心原理。byGPRS簡(jiǎn)介通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS代表通用分組無線業(yè)務(wù)，是基于GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。分組數(shù)據(jù)傳輸GPRS使用分組數(shù)據(jù)傳輸，與傳統(tǒng)的電路交換數(shù)據(jù)傳輸不同，它允許數(shù)據(jù)以較小的數(shù)據(jù)包形式傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。支持互聯(lián)網(wǎng)接入GPRS允許用戶通過移動(dòng)設(shè)備訪問互聯(lián)網(wǎng)，使移動(dòng)設(shè)備能夠與互聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。為什么需要GPRS高速數(shù)據(jù)傳輸GPRS提供比傳統(tǒng)語音網(wǎng)絡(luò)更快的網(wǎng)絡(luò)速度，支持更豐富的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。全球覆蓋GPRS可以訪問全球GSM網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)無縫連接。計(jì)費(fèi)靈活GPRS按流量計(jì)費(fèi)，更符合用戶的使用習(xí)慣。GPRS的特點(diǎn)始終在線與傳統(tǒng)GSM語音服務(wù)不同，GPRS可以實(shí)現(xiàn)始終在線的連接，無需每次使用都建立連接。數(shù)據(jù)速率更高相較于傳統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)，GPRS提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，滿足更多數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求。靈活的計(jì)費(fèi)模式GPRS采用流量計(jì)費(fèi)模式，用戶僅按實(shí)際使用的數(shù)據(jù)量付費(fèi)，更加靈活便捷。數(shù)據(jù)傳輸模式1電路交換電路交換建立連接，持續(xù)占用資源，適合語音通信。2分組交換分組交換靈活，數(shù)據(jù)分包傳輸，適合數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)傳輸速率14.4kbpsGPRS1級(jí)28.8kbpsGPRS2級(jí)57.6kbpsGPRS3級(jí)115.2kbpsGPRS4級(jí)GPRS的框架結(jié)構(gòu)GPRS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要分為兩部分：無線部分和核心網(wǎng)絡(luò)部分。無線部分包括基站、移動(dòng)臺(tái)和空中接口，負(fù)責(zé)無線數(shù)據(jù)傳輸。核心網(wǎng)絡(luò)部分主要包括SGSN（歸屬用戶數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)）和GGSN（網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)），負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)路由、計(jì)費(fèi)和安全管理。GPRS中的通道1專用信道用于傳輸控制信令，例如建立連接和數(shù)據(jù)傳輸控制等。2共享信道用于傳輸用戶數(shù)據(jù)，多個(gè)用戶共享同一個(gè)信道。3分組信道用于傳輸數(shù)據(jù)分組，支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速率?；玖鞒?用戶請(qǐng)求發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求2網(wǎng)絡(luò)處理數(shù)據(jù)包路由和轉(zhuǎn)發(fā)3數(shù)據(jù)傳輸通過無線鏈路傳輸數(shù)據(jù)4數(shù)據(jù)接收接收方接收數(shù)據(jù)并處理用戶接入和注冊(cè)接入網(wǎng)絡(luò)用戶開啟移動(dòng)設(shè)備，并在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)。識(shí)別SIM卡設(shè)備識(shí)別SIM卡，并讀取SIM卡信息。連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接至GPRS網(wǎng)絡(luò)，建立與基站的連接。用戶認(rèn)證網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證用戶身份，并分配網(wǎng)絡(luò)資源?？罩薪涌跓o線傳輸GPRS使用無線電波在手機(jī)和基站之間傳輸數(shù)據(jù)。協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)空中接口遵循GSM標(biāo)準(zhǔn)，定義了無線通信的規(guī)范。時(shí)隙分配數(shù)據(jù)傳輸通過時(shí)隙分配，在不同用戶之間共享無線資源。數(shù)據(jù)封裝和傳輸1數(shù)據(jù)分組GPRS將數(shù)據(jù)分成數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸，每個(gè)數(shù)據(jù)包包含數(shù)據(jù)、地址、控制信息等。2數(shù)據(jù)封裝數(shù)據(jù)包被封裝成GPRS協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)，包含GPRS協(xié)議頭和數(shù)據(jù)部分。3數(shù)據(jù)傳輸PDU通過無線鏈路發(fā)送到基站，然后通過核心網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥繕?biāo)接收者。核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)GPRS核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由兩個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)組成：服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)和網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)。SGSN負(fù)責(zé)處理與移動(dòng)臺(tái)之間的無線連接，并提供用戶身份驗(yàn)證和呼叫控制等功能。而GGSN則負(fù)責(zé)與外部IP網(wǎng)絡(luò)的連接，并提供數(shù)據(jù)路由和計(jì)費(fèi)等功能。這些節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作，確保GPRS網(wǎng)絡(luò)能夠正常運(yùn)行。SGSN的功能1用戶管理負(fù)責(zé)用戶認(rèn)證、鑒權(quán)、用戶狀態(tài)管理等功能，例如用戶注冊(cè)、用戶注銷、用戶漫游等。2會(huì)話管理負(fù)責(zé)GPRS會(huì)話的建立、維護(hù)和釋放，包括數(shù)據(jù)連接的建立、數(shù)據(jù)流量監(jiān)控等。3路由管理負(fù)責(zé)GPRS數(shù)據(jù)包的路由，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到GGSN或其他SGSN。4移動(dòng)性管理負(fù)責(zé)用戶的移動(dòng)性管理，例如用戶位置更新、用戶切換等。GGSN的功能網(wǎng)關(guān)功能GGSN作為GPRS網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)與Internet等外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。鑒權(quán)功能GGSN負(fù)責(zé)對(duì)用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證，確保用戶合法接入網(wǎng)絡(luò)。路由功能GGSN負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包路由到正確的目的地，并進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。安全功能GGSN負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩Ｕ?，防止?shù)據(jù)泄露和攻擊。尋呼與呼叫過程1尋呼GPRS網(wǎng)絡(luò)定期向用戶設(shè)備發(fā)送尋呼消息。2呼叫建立用戶設(shè)備接收到尋呼消息后，發(fā)起呼叫請(qǐng)求。3數(shù)據(jù)傳輸呼叫建立成功后，用戶設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。4呼叫釋放數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，呼叫結(jié)束并釋放連接。移動(dòng)性管理跟蹤用戶位置網(wǎng)絡(luò)必須能夠跟蹤用戶的位置，以便將數(shù)據(jù)發(fā)送到正確的位置。切換網(wǎng)絡(luò)當(dāng)用戶從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切換到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須保持連接的連續(xù)性。漫游管理當(dāng)用戶漫游到其他運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須確保服務(wù)和計(jì)費(fèi)的正常進(jìn)行。GPRS的安全措施身份驗(yàn)證確保用戶身份的真實(shí)性。數(shù)據(jù)加密保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。訪問控制限制對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的訪問。連接控制連接建立GPRS網(wǎng)絡(luò)通過信令交互建立連接，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。?shù)據(jù)傳輸GPRS支持多種數(shù)據(jù)傳輸模式，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況選擇合適的傳輸方式。連接釋放當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完成或出現(xiàn)異常時(shí)，GPRS網(wǎng)絡(luò)會(huì)釋放連接，釋放網(wǎng)絡(luò)資源。網(wǎng)絡(luò)資源分配頻譜資源GPRS使用TDMA/TDD技術(shù)分配無線頻譜，以支持多個(gè)用戶同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)速率GPRS網(wǎng)絡(luò)根據(jù)用戶的服務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載動(dòng)態(tài)分配數(shù)據(jù)速率，確保最佳性能。流量控制GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)施流量控制機(jī)制，以防止過度使用網(wǎng)絡(luò)資源和確保公平的資源分配。計(jì)費(fèi)管理流量計(jì)費(fèi)GPRS數(shù)據(jù)流量按實(shí)際使用量計(jì)費(fèi)，計(jì)費(fèi)單位通常為KB或MB。時(shí)長(zhǎng)計(jì)費(fèi)GPRS服務(wù)也可采用時(shí)長(zhǎng)計(jì)費(fèi)方式，例如語音通話或視頻通話。漫游計(jì)費(fèi)漫游用戶在境外使用GPRS服務(wù)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生漫游費(fèi)。信令交互注冊(cè)移動(dòng)設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要進(jìn)行注冊(cè)，告知網(wǎng)絡(luò)其身份和位置。尋呼當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)發(fā)送尋呼信號(hào)，告知設(shè)備有新數(shù)據(jù)需要接收。數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)之間通過信令交互，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和控制。釋放連接當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完畢或設(shè)備離開網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要進(jìn)行連接釋放。協(xié)議棧GPRS協(xié)議棧包含多個(gè)層級(jí)，每個(gè)層級(jí)負(fù)責(zé)特定的功能，它們相互協(xié)作以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。主要協(xié)議包括：物理層：負(fù)責(zé)無線信號(hào)的傳輸和接收數(shù)據(jù)鏈路層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的封裝、解封裝和錯(cuò)誤檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由和尋址傳輸層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的可靠傳輸和流量控制應(yīng)用層：提供各種應(yīng)用程序所需的接口GPRS與EDGE的關(guān)系EDGE是GPRS的升級(jí)EDGE是增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)，是GPRS的升級(jí)版本，它使用更復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)，提高數(shù)據(jù)傳輸速率。速度提升EDGE理論上可以達(dá)到384kbps的峰值速率，比GPRS快得多。兼容性EDGE與GPRS兼容，可以使用相同的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。GPRS的應(yīng)用領(lǐng)域移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)GPRS可以用于提供移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，支持各種移動(dòng)應(yīng)用程序，如網(wǎng)頁瀏覽、電子郵件、即時(shí)通信、社交媒體和在線游戲。無線數(shù)據(jù)傳輸GPRS可以用于傳輸各種數(shù)據(jù)，例如文本消息、圖片、視頻和音頻文件。這使得無線數(shù)據(jù)傳輸更加便捷高效。M2M通信GPRS可以用于機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）通信，例如遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能家居、車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)自動(dòng)化。位置服務(wù)GPRS可以用于提供位置服務(wù)，例如導(dǎo)航、跟蹤和定位。GPRS的優(yōu)勢(shì)靈活性GPRS可以提供多種數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，支持多種數(shù)據(jù)格式，滿足各種用戶的需求。成本效益與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式相比，GPRS更具成本效益，可以降低數(shù)據(jù)傳輸成本。可靠性GPRS提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院屯暾?。擴(kuò)展性GPRS可以很容易地?cái)U(kuò)展，以滿足未來不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸需求。GPRS的挑戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍有限，尤其是在偏遠(yuǎn)地區(qū)或人口密度較低的區(qū)域。數(shù)據(jù)傳輸速率GPRS數(shù)據(jù)傳輸速率相對(duì)較低，無法滿足高帶寬需求的應(yīng)用。安全問題GPRS網(wǎng)絡(luò)存在安全漏洞，容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊和數(shù)據(jù)竊取。發(fā)展趨勢(shì)5G時(shí)代5G技術(shù)為GPRS帶來了更高速率、更低延遲、更高可靠性的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的興起推動(dòng)了對(duì)GPRS連接的需求，為各種設(shè)備提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。云計(jì)算