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北京f | f 电入学硕1 一研究生论文 摘要 移动网络中增值业务性能的研究 摘要 随着信息技术的飞速发展，互联网技术和移动通信技术已经成为 这个领域两支突飞猛进的支柱产业。它们的发展正在改变着人们获取 信息的方式，从而改变了人们的生活方式。其中移动增值业务也得到 快速发展，常见的移动增值业务包括短消息业务( s m s ) 、多媒体短信 业务( m m s ) 、w a p 浏览等业务。 由于移动网络技术迅速发展，移动增值业务发展前景广阔，运营 商之间的竞争便更加激烈，不断提高已有业务质量以及开发和部署新 业务成为运营商工作的重心。因此为达到用户满意的服务质量，对移 动网络中的增值业务性能进行测试就显得尤为重要。 为了改善现有测试工作的不足，本文主要设计了移动网络增值业 务性能自动测试系统，用以实现对常见移动增值业务性能的测试，并 通过测试结果及时发现移动网络中存在的问题和需要改进的地方。 文章首先通过对移动网络和增值业务相关概念的介绍，提出对移 动增值业务进行测试的必要性，然后详细描述了g p r s 网络、w a p 协议以及基于g p r s 网络的w a p 应用，在此基础上重点探讨了该测 试系统的设计方案和实现流程，尤其是短消息模块的设计与实现，最 后对全文进行总结。 在系统设计和实现期间本人主要的工作是：首先是全面阅读了 w a p 论坛( h t t p ：w w w w a p f o r u m o o m ) 和开放移动联盟( o m a ，o p e n m o b i l e a l l i a n c e ) 中关于w a p 协议的内容，重点研究了w a p 协议中 w s p 、w t p 、w d p 层的协议内容以及在多媒体消息收发流程中的应 用。然后逐步掌握a t 命令，特别是收发短消息和读写电话本等操作， 在此基础上完成了对短消息收发模块和一些对s i m 卡操作程序的开 发与设计。最后对整个系统中的不足之处加以改进。 关键词：移动网络增值业务w a ps m sm m s 塑! ! 坠! ! p e r f o r m a n c er e s e a r c ho f 、，a l u ea d d e ds e r v i c ei r lm o b i l en e t w o r k s a bs t r a c t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , i n t e r n e ta n d m o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yh a v eb e e nb a c k b o n ei n d u s t r i e s t h e i r d e v e l o p m e n ti si n f l e c t i n gt h ew a yp e o p l eg e t t i n gt h ei n f o r m a t i o na n dt h e 1 i f ep e o p l el i v e v a l u ea d d e ds e r v i c eh a sd e v e l o p e df a s t ，s m s 、m m s 、 何搿pb r o w s e ra r eo u rf a m i l i a rv a l u ea d d e ds e r v i c e s b e c a u s eo ft h ef a s td e v e l o p m e n to fm o b i l en e t w o r k sa n dw i d e f o r e g r o u n do fm o b i l ev a l u ea d d e ds e l w i c e t h ec o m p e t i t i o na m o n g t e l e c o m m u n i c a t i o n s o p e r a t o r s b e c o m e sm o r ef u r i o u s l y , t e l e c o m s o p e r a t o r sp a ym o r ea t t e m i o nt oi m p r o v i n gt h eq u a l i t i e so fs e r v i c e sa n d e x p l o r i n gn e ws e r v i c e s ，s ot h ep e r f o r m a n c et e s t i n go fv a l u ea d d e d s e r v i c ei nm o b i l en e t w o r k si s e s p e c i a l l yi m p o r t a n t t om e e tt h e r e q u i r e m e n to f u s e r s f o ri m p r o v i n gt h et e s t i n gs y s t e mi nb e i n g ，t h ed i s s e r t a t i o nd e s i g n e da t ) e r f o r m a n c et e s t i n gs y s t e mo fv a l u ea d d e ds e r v i c ei nm o b i l en e t w o r k s t ot e s tt h ep e r f o r m a n c e a n df r o mt h ei s s u ew ec a nd i s c o v e rt l l ep r o b l e m o fm o b i l en e t w o r k sa n dh o wt oi m p r o v e t h ea r t i c l ef i r s t l yg i v e ss o m ek n o w l e d g eo fm o b i l en e t w o r k sa n d v a l u ea d d e ds e r v i c e ，a n dt h e ni n d i c a t e st h ei m p o r t a n c eo ft h et e s to f v a l u ea d d e ds e r v i c e ，s e c o n d l yi td e s c r i b e sg p r sn e t w o r k sa n dw a p p r o t o c o l sa n d 啪a p p l i c a t i o nb a s e do ng p r sp a r t i c u l a r l y l a s tb u tn o t l e a s ti tg i v e sad e t a i l e dp r e s e n t a t i o no ft h ed e s i g na n di m p l e m e n to ft h e t e s ts y s t e m ，e s p e c i a l l yt h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o no fs m sm o d u l e ，a n da s u m m a r ya tt h ee n d d u r i n gt h es e s s i o no fs y s t e md e s i g na n di m p l e m e n tt h em a i nw o r ki n t h i st h e s i si n c l u d e s ：f i r s t l yih a v er e a dal o to f 脚p r o t o c o l si n 啪 f o r u m ( h t t p ：w w w w a p f o r u m c o m ) a n do m a ( o p e nm o b i l e a l l i a n c e ) ， a b s t r a c t 一 e s p e c i a l l yw s p 、w t p 、w d pl a y e r sa n dt h ea p p l i c a t i o n i nm m sf l o w , a n d t h e nim a s t e r e da tc o m m a n d st oo p e r a t o rs m sf l o wa n dr e a d i n g & w r i t i n gp h o n eb o o k ，if i n i s h e dt h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o no f s m sm o d u l e a n dt h eo p e r a t i o nt os i m c a r d ，a tl a s tii m p r o v e dt h ew h o l es y s t 。m k e yw o r d s ：m o b i l en e t w o r k s v a l u ea d d e ds e r v i c e w a p s m sm m s 2 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处 本人签名： 碡廷 本人承担一切相关责任。 日期：型：2s 缓 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：叠壤 导师签名 日期：2 翌：111 望 日期：立递d ：型：兰 ， 北京邮电大学颂士刊f 究生论文第一章绪论 1 ，1 课题背景及意义 第一章绪论 近些年来，移动通信发展十分迅速，移动电话的迅速普及使得移动电话用户 己经不再仅仅满足于随时随地的话音业务，适合市场需求的移动增值业务显示出 了巨大的市场发展潜力。移动增值业务的发展很大程度上受限于移动网络的承载 能力，随着作为2 5 代移动通信主流技术的g p r s 和c d m a 2 0 0 0l x 商用网络的 建设，移动数据承载能力有了明显的提高，同时移动终端的功能和性能也在不断 快速发展，这都为丰富多彩的移动增值业务发展提供了广阔的空间。 由于移动网络迅速发展引起的运营商之间的激烈竞争使得运营商把很大精 力放在提高业务质量以及开发和部署新业务上。目前从国际上来看，曰本、韩国 的移动增值业务发展比较快，市场反应也比较好，进入了一个良性循环的阶段， 在移动通信领域处于比较领先的地位。在国内，中国移动的“移动梦网”、 “m z o n e ”、“百宝箱”、“彩信”和中国联通公司的“互动视界”、“彩e - 、“神奇宝典”、 “定位之星”、“联通在信”等业务，以时尚的品牌形象尤其受到年轻人的喜爱。 所以对增值业务性能的测试就显得十分重要，进行性能测试主要是为了验证 增值业务在移动网络中运行的可靠性，正确性和效率。本文提出的移动网络增 值业务测试系统就是对基于g s m 网络的第2 代和基于g p r s 技术的第2 5 代移 动通信系统中的部分增值业务进行测试，其中包括对短消息( s m s ) 、多媒体信 息( m m s ) 的收发成功率和时延，w a p 浏览等增值业务的成功率和时延进行 测试和统计。 1 2 移动网络技术发展概述 自从2 0 多年前移动网络的概念第一次被提出来，移动网络就开始改变着人 类的生活方式，它所带来的灵活性和便利性极大地激发了科学家、厂商和用户的 想象力，随着无线网络技术的发展，我们能够以前所未有的方式接入无线和有线 网络，传送的信息也从开始的语音、文本等数据向多媒体数据转变。移动网络主 要包括两类：移动通信网络和无线局域网。它们代表了2 l 世纪通信网络技术的 发展方向。本文将重点介绍移动通信网络技术。 北京【 | | i 电大学预：l q f f 究生论文第一章绪论 移动通信网络以手机作为最主要接入设备，网络建设一般采用蜂窝式解决方 案。到目前为止，移动通信网络按照其发展可以分为第一代、第二代和第三代移 动通信技术。第一代移动通信技术基于模拟的f d m a 技术，已经基本被淘汰。 随着移动通信技术的发展，又出现了2 g 、2 5 g 、3 g ，甚至4 g 移动通信技术。 2 g 移动通信网络主要指g s m 技术。g s m 综合了语音和数据业务，不仅提 供移动电话服务，还提供了一系列其他用户终端、承载和补充业务；2 5 g 移动 通信网络主要指g p r s 移动通信技术。通用分组无线( g e n e r a l p a c k e t r a d i os e r v i c e ， g p r s ) 覆盖在g s m 的物理和网络层之上，是一种基于g s m 系统的无线分组交 换技术。在g s m 通信的发展过程中，g p r s 是移动业务和分组业务结合的第一 步，也是采用g s m 技术体制的第二代移动通信技术向第三代移动通信技术发展 的重要里程碑；相对第一代模拟制式手机( 1 g ) 和第二代g s m 、t d m a 等数字手 机( 2 g ) ，第三代手机一般地讲，是指将无线通信与i n t e r n e t 等多媒体通信结合的 新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频等多种媒体形式，提供包括 网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络 必须能够支持不同的数据传输速率，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够 分别支持至少2 m b p s 、3 8 4 k b p s 以及1 4 4 k b p s 的传输速率。第三代移动通信系统 主要是基于c d m a 技术。 在移动通信从2 g 向3 g 演进过程中出现很多承载数据的方式。目前各种移 动互联网的技术解决方案主要包括以下两种： 1 、承载层方案 ( 1 ) 局域网：w l a n ( 无线局域网) 、b l u e t o o t h ( 蓝牙) 、w a t m ( 无线 a t m ) 特点是通信的成本和可靠陛优势明显，但通信的范围不广。 ( 2 ) 广域网：c d p d ( c e l l u l a rd i g i t a lp a c k e td a t a ：蜂窝数字分组数据叫唤网 络) 、g s m ( g l o b es y s t e m f o r m o b i l e c o m m u n i c a t i o n ：全球移动通信系统) 、h s c s d ( h i g hs p e e dc i r c u i ts w i t c h e dd a t a ：高速电路交换数据) 、g p r s ( g e n e r a lp a c k e t r a d i os e r v i c e ：通用分组无线业务) 、e d g e ( e n h a n c e dd a t ar a t e sf o rg s m e v o l u t i o n ：改进数据率g s m 服务) 。特点是通信范围广，从目前的技术实现分 析，g p r s 可行性最高，最符合中国现状。 2 、应用层：i - m o d e 和w a p i m o d e ( i n f 0 1 1 2 1 a t i o nm o d e ) 和w a p ( w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c o l ：无线 应用协议) 都是很好的应用层解决方案，但i - m o d e 是由日本电报电话公司移 动通信公司( n t td o c o m o ) 于1 9 9 9 年2 月推出的移动互联网技术，只适用于 日制移动通信网，而w a p 更适用于2 g 和3 g 移动网络。所以，简单、易于实现 北京邮电大学硕士研究生论文第一章绪论 且功能不断演进增强的无线应用协议w a p 和通用分组无线业务g p r s 从众多的 技术种类中脱颖而出，成为近期移动互联网市场的主要应用。 1 3 论文组织结构 本文共分为六章 第一章首先对所选题目的原因和背景做了概述，并对移动网络和增值业务的 相关知识做了综合论述。 第二章对g p r s 网络结构作了详细介绍，并分析了基于g p r s 的w a p 应用。 第三章详细介绍了w a p 协议，包括原理和体系结构以及w a p l x 与w a p 2 0 的区别。 第四章对增值业务性能测试系统功能进行介绍，还包括对g s m 网络上短消 息和g p r s 网络的多媒体信息结构和原理的阐述。 第五章介绍了系统中短消息业务模块的实现。 第六章对全文进行总结和未来测试软件趋势的展望。 北京邮电大学硕= 匕研究生论文第二章g p r s 技术介绍 第二章g p r s 技术介绍 由于g p r s 网络是在现有g s m 网络的基础上实现，是对对原有g s m 网络 的基站子系统以及网络子系统的设备及功能进行了改进和增强，所以有必要先简 要介绍一下g s m 系统。 2 1 g s m 系统简介 211a s m 蜂窝移动通信系统组成 g s m 蜂窝移动通信系统主要是由网络和交换子系统( n s s ) 、基站子系统 ( b s s ) 和移动台( m s ) 三大部分组成，如图2 1 所示。其中n s s 与b s s 之问的 接口为“a ，接口，b s s 与m s 之间的接口为“u m ”接口。 l 二卜 田 图2 - 1 蜂窝移动通信系统的组成 g s m 系统框图如图2 2 ，a 接口往右是n s s 系统，它包括有移动业务交换 中心( m s c ) 、访问位置寄存器( v l r ) 、归属位黄寄存器( h l r ) 、鉴权中心( a u c ) 和移动设备识别寄存器( e i r ) ，a 接口往左u m 接口之间是b s s 系统，它包括 有基站控制器( b s c ) 和基站收发信台( b t s ) 。u m 接口往左是移动台部分( m s ) ， 其中包括移动终端( m s ) 和客户识别卡( s i m ) 。 在g s m 网上还配有短消息业务中心( s c ) ，即可开放点对点的短消息业务， 类似数字寻呼业务，实现全国联网，又可开放广播式公共信息业务。另外配有语 音信箱，可开放语音留言业务，当移动被叫客户暂不能接通时，可接到语音信箱 留言，提高网路接通率，给运营部门增加收入。 歹 古池 北京邮电大学硕：匕研究生论文第二二章g p r s 技术介绍 m s ：移动台 b s c ：基站控制器 m s c ：移动业务交换中心 a u c ：鉴权中心 e i r ：设备识别寄存器 b t s ：基站收发信台 o m c ：操作维护中心 h l r ：归属位置寄存器 v l r ：访问位置寄存器 s c ：短消息中心 图2 - 2g s m 系统框图 21 2g s m 系统子系统介绍 1 、网络和交换子系统( n s s ) 主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、 安全性管理所需的数据库功能。n s s 由一系列功能实体所构成，各功能实体 介绍如下： m s c ：是g s m 系统的核心，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和 完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它 可完成网路接口、公共信道信令系统和计费等功能，还可完成b s s 、m s c 之间 的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等。另外，为了建立至移动台的呼 叫路由，每个m s 、还应能完成入口m s c ( g m s c ) 的功能，即查询位置信息的 功能。 v l r ：是一个数据库，是存储m s c 为了处理所管辖区域中m s ( 统称拜访客 户) 的来话、去话呼叫所需检索的信息，例如客户的号码，所处位置区域的识别， 向客户提供的服务等参数。 h l r ：也是一个数据库，是存储管理部门用于移动客户管理的数据。每个移 动客户都应在其归属位置寄存器( h l r ) 注册登记，它主要存储两类信息：一是 有关客户的参数；二是有关客户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫 路由，例如m s c 、v l r 地址等。 北京邮屯大学硕士研究生论文第二章g p r s 技术介绍 a u c ：用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参 数( 随机号码r a n d ，符合响应s r e s ，密钥k c ) 的功能实体。 e i r ：也是一个数据库，存储有关移动台设备参数。主要完成对移动设备的 识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。 2 ，基站予系统( b s s ) 系统是在一定的无线覆盖区中由m s c 控制，与m s 进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。功 能实体可分为基站控制器( b s c ) 和基站收发信台( b t s ) 。 b s c ：具有对一个或多个b t s 进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的 管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。 b t s ：无线接口设备，它完全由b s c 控制，主要负责无线传输，完成无线与 有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。 3 、移动台( m s ) 就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端( m s ) 和客户识别卡( s i m ) 。 移动终端就是“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制 和解调、信息发射和接收。 s i m 卡就是“身份卡”，它类似于我们现在所用的i c 卡，因此也称作智能卡， 存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息， 以防止非法客户进入网路。s i m 卡还存储与网路和客户有关的管理数据，只有插 入s i m 后移动终端才能接入进网，但s i m 卡本身不是代金卡。 4 、操作维护子系统( o m c ) 主要是对整个g s m 网路进行管理和监控。通 过它实现对g s m 网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。 2 2g p r s 系统概述 g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 是通用分组无线业务的简称，是一种基 于g s m 的移动分组数据业务，是g s mp h a s e 2 1 规范实现的内容之一，能提供 比现有g s m 网9 6 k b i t s 更高的数据率，面向用户提供高速无线i p 和x 2 5 服务。 通俗地讲，g p r s 是一项高速数据处理的技术，方法是以“分组”的形式传送资 料到用户手上。由于使用了“分组”技术，用户上网可以免受断线的痛苦。g p r s 和g s m 一样，采用f d m a ( 频分多址) 和t d m a ( 时分多址) 的频率复用方式。 临近小区之间的频道复用采用f d m a 方式，每个频道内采用t d m a 方式。一个 t d m a 帧分为8 个时隙，每个时隙对应一个无线物理信道。g s m 中每个正在进 行通话的用户必须独占一个时隙，而且只能占用一个时隙。而在g p r s 中，8 个 时隙中的每一个都可以被多个用户共享，而且每个用户最多可以占用全部8 跳信 道进行数据传输，采用c s 。4 编码方案时( 每信道1 4 4 k b i t s 的净传输速率) ，如 6 北京邮f ：u 大学硕士研究生论文笫二章g p r s 技术介绍 果用户占用全部8 条信道进行传输，可实现1 1 5 2 k b i t s 的“净数据传输速率”。 在g s m 系统的基础上构建g p r s 系统时，g s m 系统中的绝大部分部件都不需要 作硬件改动，只需作软件升级。 e t s i 指定了g s m 9 0 0 ( 上行频率：8 8 0 一9 1 5 m h z 、下行频率：9 2 5 - - 9 6 0 m h z ) 、 1 8 0 0 ( 上行频率：1 7 l o 1 7 8 5 m h z 、下行频率：1 8 0 5 1 8 8 0 m h z ) 和1 9 0 0 ( 上 行频率：1 8 5 0 一1 9 1 0 m h z 、下行频率：1 9 3 0 1 9 9 0 m h z ) 三个工作频段用于g s m ， 其中g s m 9 0 0 频段还有g l ( e g s m ) 频段( 上行频率：8 8 0 一8 9 0 m h z 、下行频率： 9 2 5 - - 9 3 5 m h z ) 和p 频段( 上行频率：8 9 0 9 1 5 m h z 、下行频率：9 3 5 - - 9 6 0 m h z ) 。 相应地，g p r s 也工作于这三个频段，包括g s m 9 0 0 的g 1 频段和p 频段，当然， g p r s 可以限制每个小区只工作于p 频段。 22 1g p r s 网络总体结构及网络实体 1 、g p r s 网络总体结构 g p r s 网络的实现是在现有g s m 网络的基础上，对原有g s m 网络的基站子 系统以及网络子系统的设备及功能进行了改进和增强。构成g p r s 系统的方法 是： ( 1 ) 在g s m 系统中引入3 个主要组件 g p r s 服务支持结点( s g s n ，s e r v i n gg p r ss u p p o s i n gn o d e ) g p r s 网关支持结点( g g s n ，g a t e w a yg p r ss u p p o r t n o d e ) 分组控制单元( p c u ) ( 2 ) 对g s m 的相关部件进行软件升级包括： 对h l r 和v l r 的功能进行了扩展，使之可以支持g p r s 用户数据和路由 信息，以实现对g p r s 的移动性管理和路由管理。 增强了基站子系统的功能，以支持用户分组数据的传送；增加了业务信道 和控制信道的种类，以支持g p r s 的多种业务。 其系统结构如图2 3 所示。 舟鲍空囊韭彝誓疆、 图2 - 3g p r s 系统结构 图中，g p r s 蜂窝电话与g s m 基站通信，但与电路交换式数据呼叫不同， g p r s 分组是从基站发送到g p r s 服务支持节点( s g s n ) ，而不是通过移动交换中 北京邮电大学硕士研究生论文 第二章g p r s 技术介绍 心( m s c ) 连接到语音网络上。s g s n 与g p r s 网关支持节点( g g s n ) 进行通信； g g s n 对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如因特网或x 2 5 网络。 来自因特网标识有移动台地址的i p 包，由g g s n 接收，再转发到s g s n ，继而 传送到移动台上。s g s n 和g g s n 的作用将在g p r s 网络实体中进行阐述。 图2 - 4 给出了g p r s 网络结构的接入与参考点的简图。 图2 - 4g p r s 总体结构及接入接口和参考点 g g s n 到外部分组网络是通过g i 参考点连通的，而其他g p r s 网络是通过 g p 接1 3 连通的。另外，从m s 端到g p r s 网络有两个接入点，u m 接口用于无 线通信接入而r 参考点用于信息的产生或接收。移动终端m t ( 例如手机) 通过u m 接1 3 接入g p r sp l m n ，r 则是m t 和t e ( 如笔记本电脑) 之间的参考点。这里的 m s 由t e 和m t 两部分组成，它们通过r 参考点组成一个整体，另外，m s 也 可单独由一个移动终端( m t ) 组成。 对于一个支持g p r s 的公共陆地移动网络( p l m n ) ，当它运行g p r s 业务时 可能涉及到任何其他网络，这时就产生了网络互通的需求。g p r s 网络通过g i 参考点和c r p 接口实现同其他网络的互通。 对于具有g p r s 业务功能的移动终端，它本身具有g s m 和g p r s 业务运营 商提供的地址，这样，分组公共数据网的终端利用数据网识别码即可向g p r s 终 端直接发送数据。另外g p r s 支持与基于i p 的网络互通，当在t c p 连接中使用 数据报时，g p r s 提供t c p i p 报头的压缩功能。 由于g p r s 是g s m 系统中提供分组业务的一种方式，所以它能广泛应用于 i p 域。其移动终端通过g s m 网络提供的寻址方案和运营商的具体网间互通协议 实现全球网间通信。 2 、g p r s 网络主要实体 g p r s 网络主要实体包括g p r s 支持节点、g p r s 骨干网、本地位置寄存器 h l r 、短消息业务网关移动交换中，g ( s m s g m s c ) n 短消息业务互通移动交换中 , l , ( s m s i w m s c ) 、移动台、移动交换中, g , ( m s c ) 拜访位置寄存器( v l r ) 、分组 数据网络( p d n ) 等。 嘞、，、善 ：|；|也j | | 拉ir夏一 北京邮电大学硕士研究生论文 笫二章g p r s 技术介绍 ( 1 ) g p r s 支持节点( g s n ) g p r s 的支持节点g s n 是g p r s 网络中最重要的网络节点，包含了支持 g p r s 所需的功能。g s n 具有移动路由管理功能，可以连接各种类型的数据网络， 并可以连到g p r s 寄存器。g s n 可咀完成移动台和各种数据网络之间的数据传 送和格式转换。g s n 是一种类似于路由器的独立设备，也与g s m 中的m s c 集 成在一起。在一个g s m 网络中允许存在多个g s n 。g s n 有两种类型：s g s n 和 g g s n 。 s g s n ( g p r s 业务支持节点，s e r v i n gg p r ss u p p o gn o d e ) ：是为移动终 端( m s ) 提供业务的节点( 即g b 接口由s g s n 支持) 。它的作用等同于g s m 网络 中的m s c v l r ，主要功能是对移动终端进行鉴权和移动性管理，在激活g p r s 业务时，s g s n 建立起一个移动性管理环境，包含关于这个移动终端( m s ) 的移动 性和安全性方面的信息。s g s n 的主要作用就是记录移动台的当前位置信息，并 且在移动台和s g s n 之间完成移动分组数据的发送和接收。 g g s n ( g p r s 网关支持节点，g a t e w a yg p r ss u r p p o r t n o d e ) 是连接g p r s 网络与外部数据网络的节点。通过配置一个p d p 地址被分组数据网接入。对于 外部数据网路来说，它就是一个路由器，它存储属于这个节点的g p r s 业务用户 的路由信息，并根据该信息将p d u 利用隧道技术发送到m s 的当前的业务接入 点，即s g s n 。g g s n 可以经g c 接口从h l r 查询该移动用户当前的地址信息。 g g s n 主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如i s d n 和l a n 等。另外，g g s n 也又被称作g p r s 路由器。g g s n 可以把g s m 网中的g p r s 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t c p i p 或 x 5 网络。另外g g s n 还可具有地址分配、计费、防火墙功能。 s g s n 与g g s n 的功能既可以由一个物理节点全部实现，也可以在不同的物 理节点上分别实现。它们都应有i p 路由功能，并能与i p 路由器相连。当s g s n 与g g s n 位于不同的p l m n 时，通过g p 接1 2 1 互联。s g s n 可以通过任意g s 接 口向m s c v l r 发送定位信息，并可以经g s 接口接收来自m s c v l r 的寻呼请 求。 ( 2 ) g p r s 骨干网络 g p r s 骨干网络是基于i p 的网络，提供g p r s 内部和g p r s 之间的通信。 g p r s 中有内部p l m n 骨干网和外部p l m n 骨干网两种。 内部p l m n 骨干网是指位于同一个p l m n 上的并与多个g s n 互联的i p 网。 外部p l m n 骨干网是指位于不同的p l m n 上的并与g s n 和内部p l m n 骨干网 互联的i p 网，如图2 5 所示。 北京邮电太学硕士研究生论文第二章g p r s 技术介绍 图2 - 5 内部p l 抓骨干网和外鄙p l m n 骨干网 在g p r s 网络内部，同一个运营商之间的s g s n 和g g s n 之间可以相互通 信，接口标准为g n ，它们之间的信令和数据传输都是在同一传输平台中进行的， 所利用的传输平台可以在a t m 、以太网、d d n 、i s d n 、帧中继等现有传输网中 选择；不同运营商之间的s g s n 和g g s n 也可以互相通信，接口标准是g p 。g p r s 骨干网采用自己的内部专用i p 网络，以确保网络安全和g p r s 网络的性能。 在g p r s 网络之间，骨干网是基于i p 的网络，如i m e m e t ，或者使用租用线 路互联的口专用网络。移动网之间的骨干网类型和实施由运营商的漫游协议来 决定，e t s i 没有定义。 专用i p 网络使用内部i p 地址，外部网络无法对其进行访问，所有的g p r s 骨干网络互联，组成一个大的专用网络，这时内部地址必须要统筹安排。 g p r s 骨干网中，几个比较重要的元素为： i ) 、边界网关( b g ) ：准确地说，边界网关在g p r s 标准中并没有定义，而 是由移动运营商达成的有关协议。边界网关包括防火墙( 加密特性在漫游协议中 定义) ，一台路由器( 用于选择网络类型) ，以及保证运营商之间互连互通所需的 一些特殊功能。 北京邮电大学硕士研究生论文第二章g p r s 技术介绍 2 ) 、域名系统( d n s ) ：域名系统主要用于i p 网络，它的作用时提供逻辑域 名( 如：w w w e t s i ，o r g c n ) 和i p 地址之间的映射。在g p r s 网络中，d n s 用于 提供逻辑接入点名和g g s ni p 地址之间的映射。 3 ) 、计费网关( c h a r g eg a t e w a y ) ：计费网关收集来自s g s n 和g g s n 的计 费信息，并将计费信息送往运营商的计费系统。 ( 3 ) 本地位置寄存器饵l r ) 在t i l r 中有g p r s 用户数据和路由信息。从s g s n 经g n 接口或g g s n 经 g c 接口均都可访问h l r ，对于漫游的m s 来说，h l r 可能位于另一个不同的 p l m n 中，而不是当前的p l m n 中。 ( 4 ) 消息业务网关移动交换中心( s m s g m s c ) 和短消息业务互通移动交 换中心( s m s - - i w m s c ) s m s g m s c 和s m s i w m s c 经g d 接口连接到s g s n 上，这样就能让g p r s m s 通过g p r s 无线信道收发短消息( s m ) 。 ( 5 ) g p r s 移动台 g p r sm s 能以三个运行模式中的一个进行操作，其操作模式的选定由m s 所申请的服务所决定：即仅有g p r s 服务，同时具有g p r s 和其他g s m 服务， 或依据m s 的实际性能同时运行g p r s 和其他g s m 服务。 a 类( c l a s s a ) 操作模式：m s 申请有g p r s 和其他g s m 服务，而且m s 能 同时运行g p r s 和其他g s m 服务。 b 类( c l a s s b ) 操作模式：一个m s 可同时监测g p r s 和其他g s m 业务的控 制信道，但同一时刻只能运行一种业务。 c 类( c l a s s c 1 操作模式：m s 只能应用于g p r s 服务。 ( 6 ) 移动交换中，b ( m s c ) 和拜访位置寄存器l r ) 在需要g p r s 网络与其他g s m 业务进行配合时选用g s 接口，如利用g p r s 网络实现电路交换业务的寻呼，g p r s 网络与g s m 网络联合进行位置更新，以 及g p r s 网络的s g s n 节点接收m s c v l r 发来的寻呼请求等。同时m s c p c l r 存储m s ( 此m s 同时接入g p r s 业务和g s m 电路业务) 的i m s i 以及m s 相连接 的s g s n 号码。 ( 7 ) 分组数据网络( p d n ) p d n 提供分组数据业务的外部网络。移动终端通过g p r s 接入不同的p d n 时，采用不同的分组数据协议地址。 2 2 2g p r s 逻辑体系结构 北京邮电犬学硕士研究生论文第二章g p r s 技术介绍 从逻辑上来说，g p r s 通过在g s m 网络结构中增添s g s n 和g g s n 两个新 的网络节点来实现。由于增加了这两个网络节点，需要命名新的接口。图2 - 6 说 明了g p r s 逻辑体系结构。表2 一l 给出了g p r s 体系结构中的接口及参考点。 图2 - 6g p r s 逻辑体系结构一览 表2 10 p r s 4 , 拳系结构中的接口及参考点 接口或参考点 说明 r 非i s d n 终端与移动终端之间的参考点 g bs g s n 与b s s 之间的接口 g cg g s n 与h l r 之间的接口 g ds m s g m s c 之间的接口，s m s i w m s c 与 s g s n 之间的接口 g i g p r s 与外部分组数据之间的参考点 g n同一g s m 网络中两个g s n 之间的接口 c - p不同g s m 网络中两个g s n 之间的接口 g rs g s n 与h l r 之间的接口 g ss g s n 与m s c v l r 之间的接口 g fs g s n 与e i r 之间的接口 u m m s 与g p r s 固定网部分之间的无线接口 除了这些接口和参考点之外，g p r s 还新增加了分组控制单元i f , c u ，p a c k e t c o n t r o lu n i t ) j f l g b 接1 5 单元( g b i u ，g bi n t e r f a c eu n i t ) 。其中p c u 使b s s 提供数 北京邮电大学硕士研究生论文第二章g p r s 技术介绍 据功能、控制无线接口、使多个用户使用相同的无线资源。g b i u 提供从b s s 到。 s g s n 的标准接口。可以和p c u 合并在同一个物理实体中。 由于g p r s 在g s m 网络中引入了两个g p r s 支持节点和新的接口及单元， 会对g s m 网络设备产生以下的影响。 h l r 现有软件需更新，以支持g c 、g r 接口； m s c 现有软件需更新，以支持g s 接口； 在b s c 中引入p c u ，并且软件需要升级： b t s 配合b c f 进行相应的软件升级。 2 2 3g p r s 特点及优缺点 1 、g p r s 的主要特点 g p r s 业务的特点可以概括为：实时在线、按量计费、快捷登录、高速传输 和自如切换，其中g p r s 一个最“招人”的特点就是”永远在线”，g p r s 采用的是 分组交换技术，不需要像m o d e m 那样拨号连接，用户只有在发送或接收数据时 才占用资源。g p r s 手机以传输资料量计费，而不是以传送的时间计费，所以就 算遇上网络塞车，也不会白白花钱，对消费者来说更为合算。 其他一些特点还包括： ( 1 ) g p r s 采用分组交换技术，高效传输高速或低速数据和信令，优化了对 网络资源和无线资源的利用。 ( 2 ) 定义了新的g p r s 无线信道，且分配方式十分灵活：每个t d m a 帧可 分配1 到8 个无线接口时隙。时隙能为活动用户所共享，且向上链路和向下链路 的分配是独立的。 ( 3 ) 支持中、高速率数据传输，可提供9 0 5 1 7 1 2 k b i t s 的数据传输速率( 每 用户) 。g p r s 采用了与g s m 不同的信道编码方案，定义了c s 1 、c s 2 、c s 一3 和c s 4 四种编码方案。 ( 4 ) g p r s 网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。 ( 5 ) g p r s 支持基于标准数据通信协议的应用，可以和i p 网、x 2 5 网互联 互通。支持特定的点到点和点到多点服务，以实现一些特殊应用如远程信息处理。 g p r s 也允许短消息业务( s m s ) 经g p r s 无线信道传输。 ( 6 ) g p