一、GPRS簡介
 GPRS—General Packet Radio Service，GPRS為通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，是歐洲電信協(xié)會GSM系統(tǒng)中有關(guān)分組數(shù)據(jù)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。GPRS具有充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)、資源利用率高、始終在線、傳輸速率高、資費合理等特點。
 與GSM CSD業(yè)務(wù)不同的是，GPRS業(yè)務(wù)將以數(shù)據(jù)流量計費，而GSM CSD業(yè)務(wù)則以時間計費，GPRS這一計費方式更適應(yīng)數(shù)據(jù)通信的特點。此外，GPRS業(yè)務(wù)的速度較GSM CSD業(yè)務(wù)也將有很大提高，GPRS可提供高達115kb／s的傳輸速率(最高值為171.2kb／s),下一代GPRS業(yè)務(wù)的速度可以達到384Kbit/s。
 GPRS一個較大的優(yōu)勢是能夠充分利用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)，可以使運營商在全國范圍內(nèi)推出此項業(yè)務(wù)。相信在數(shù)年內(nèi)，通過便攜式電腦，GPRS用戶能以與ISDN用戶一樣快的速度上網(wǎng)瀏覽，同時也使一些對傳輸速率敏感的移動多媒體應(yīng)用成為可能。
 GPRS用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，這意味著多個用戶可高效率地共享同一無線信道，從而提高了資源的利用率。同時，用戶只需按數(shù)據(jù)通信量付費，而無需對整個鏈路占用期間付費。實際上，GPRS用戶可能連接的時間長達數(shù)小時，卻只需支付相對低廉的連接費用，可使用戶的使用費用大大降低。
 GPRS通信模塊就是為使用GPRS服務(wù)而開發(fā)的無線通信終端設(shè)備。可應(yīng)用到下列系統(tǒng)集成中： 遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)、遠程控制系統(tǒng)、自動售貨系統(tǒng)、無線定位系統(tǒng)、門禁保安系統(tǒng)、物質(zhì)管理系統(tǒng)等。
 
 二、GPRS特點
 GPRS，通用無線分組業(yè)務(wù)是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接。GPRS充分利用共享無線信道，采用IP Over PPP實現(xiàn)數(shù)據(jù)終端的高速、遠程接入。作為現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)向第三代移動通信演變的過渡技術(shù)（2.5G），GPRS在許多方面都具有顯著的優(yōu)勢。
 GPRS有下列特點：
 1、可充分利用現(xiàn)有資源—中國移動全國范圍的電信網(wǎng)絡(luò)--GSM，方便、快速、低建設(shè)成本地為用戶數(shù)據(jù)終端提供遠程接入網(wǎng)絡(luò)的部署；
 2、傳輸速率高，GPRS數(shù)據(jù)傳輸速度可達到57.6Kbps，最高可達到115Kbps—170Kbps，完全可以滿足用戶應(yīng)用的需求，下一代GPRS業(yè)務(wù)的速度可以達到384Kbit/s；
 3、接入時間短，GPRS接入等待時間短，可快速建立連接，平均為兩秒；
 4、提供實時在線功能 “alwaysonline”，用戶將始終處于連線和在線狀態(tài)，這將使訪問服務(wù)變得非常簡單、快速；
 5、按流量計費，GPRS用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，用戶可以一直在線，按照用戶接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用，沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時，用戶即使掛在網(wǎng)上也是不收費的。
 GPRS業(yè)務(wù)，具有接入迅速、永遠在線、流量計費等特點，在遠程突發(fā)性數(shù)據(jù)實時傳輸中有不可比擬的優(yōu)勢，特別適合于頻發(fā)小數(shù)據(jù)量的實時傳輸,因而GPRS業(yè)務(wù)在某些行業(yè)上有特殊的應(yīng)用。
 
 三、GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
 GPRS網(wǎng)是在GSM電話網(wǎng)的基礎(chǔ)上增加以下功能實體構(gòu)成的： SGSN（服務(wù)GPRS支持節(jié)點）、GGSN（網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點）、PTMSC（點對多點服務(wù)中心）；共用GSM基站但基站要進行軟件更新；采用新的GPRS移動臺；GPRS要增加新的移動性管理程序；通過路由器實現(xiàn)GPRS骨干網(wǎng)互聯(lián)；GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要進行軟件更新和增加新的MAP信令和GPRS信令等。GPRS骨干網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。
 
 　　　　　　　圖1 GPRS骨干網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)圖
 
 GPRS網(wǎng)上增加了一些接口，主要包括：
 Gb口：SGSN通過Gb口與基站BSS相聯(lián)，為移動臺MS服務(wù)。通過邏輯控制協(xié)議LLC，建立SGSN與MS之間的連接，提供移動性管理（位置跟蹤）和安全管理功能。SGSN完成MS和SGSN之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，即骨干網(wǎng)使用的IP協(xié)議轉(zhuǎn)換成SNDCP和LLC協(xié)議，并提供MS鑒權(quán)和登記功能。
 Gn口：SGSN通過Gn口和GGSN相聯(lián)，通過GPRS隧道協(xié)議（GTP）建立SGSN和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)（X.25或IP）之間的通道，實現(xiàn)MS和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)的互聯(lián)。
 Gs口：用于SGSN向MSC/VLR發(fā)送地址信息，并從MSC/VLR接收尋呼請求，實現(xiàn)分組型業(yè)務(wù)和非分組型業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)。
 Gr口：HLR保存GPRS用戶數(shù)據(jù)和路由信息（IMSI、SGSN地址），每個IMSI還包含分組數(shù)據(jù)協(xié)議PDP信息，包括PDP類型（X.25或IP）、PDP地址及其QoS等級以及路由信息。
 Gi口：GGSN通過Gi口實現(xiàn)GPRS網(wǎng)和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDP）的互聯(lián)。GGSN實際上是兩個互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，GPRS本身屬于IP領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)，Gi口支持X.25和IP協(xié)議。從PDN網(wǎng)看GGSN，GGSN可看作是一個路由器連到PDN網(wǎng)。GGSN包含用于連接GPRS用戶的路由信息，為外部數(shù)據(jù)網(wǎng)的PDU送到MS提供通道。通過GGSN與GPRS網(wǎng)互聯(lián)的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN，可以是PSPDN網(wǎng)，這時，GPRS支持ITU-T X.121和ITU-T E.164編號方案，提供X.25虛電路及對X.25快速選擇，還支持網(wǎng)間的X.75協(xié)議連接；也可以是Internet網(wǎng)，基于IP協(xié)議，在IP數(shù)據(jù)報傳輸方式中，GPRS支持TCP/IP頭的壓縮功能。
 
 四、GPRS DTU及系統(tǒng)組網(wǎng)
 DSLC GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以中國移動GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)為通信平臺，采用GPRS、SMS等承載方式，通過無線數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)備(GPRS DTU)，提供透明數(shù)據(jù)傳輸通道，滿足行業(yè)用戶數(shù)據(jù)傳輸需求。 
 
 系統(tǒng)組網(wǎng)單元
 ? 數(shù)據(jù)終端設(shè)備 (DTU)
 提供用于連接用戶設(shè)備的RS232/485 串行接口，適用于各種工業(yè)應(yīng)用。
 ? GPRS-1X網(wǎng)絡(luò)
 中國移動公司的無線公用數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，為智能設(shè)備提供透明的數(shù)據(jù)傳輸通道。
 ? 數(shù)據(jù)中心
 命令接收/發(fā)起，接收并處理數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)。
 
 組網(wǎng)方案介紹
 ? GPRS無線監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)比較簡單，GPRS DTU可直接與用戶設(shè)備通過RS-232或RS-485接口連接。
 ? 數(shù)據(jù)終端(GPRS DTU)的接入：GPRS用戶可選擇CMNET和APN接入網(wǎng)絡(luò)，CMNET通常用于公眾用戶，APN針對行業(yè)用戶，通常在一個組內(nèi)，用戶需設(shè)定用戶名和密碼，安全性更好。此外，APN用戶可以申請綁定移動內(nèi)網(wǎng)的固定IP地址。
 ? 數(shù)據(jù)中心的組網(wǎng)略微復(fù)雜一些。結(jié)合GPRS承載網(wǎng)絡(luò)的特點，根據(jù)GPRS應(yīng)用領(lǐng)域，我們提供數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)方案多種應(yīng)用形式供應(yīng)用開發(fā)商參考。組網(wǎng)形式的選擇主要由業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量、可靠性要求、數(shù)據(jù)保密性、網(wǎng)絡(luò)狀況決定。
 
   　圖1
 方案1： GPRS MODEM接入方式 (監(jiān)控中心作為數(shù)據(jù)終端綁定固定IP地址)
 此種方案適用于沒有接入Internet、而且對安全要求極高的企業(yè)；適合總數(shù)據(jù)帶寬需求不太大的應(yīng)用，例如使用Polling 傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；全部數(shù)據(jù)在GPRS 網(wǎng)內(nèi)運行；要求所有GPRS 終端之間可以直接通訊；數(shù)據(jù)中心的GPRS 數(shù)據(jù)終端接入點邦定固定IP 地址。(即至少提供一個邦定固定IP地址的SIM 卡)
 
 
 方案2： Internet接入方式見圖2 (監(jiān)控中心經(jīng)由Internet接入無線網(wǎng))
 企業(yè)已有穩(wěn)定的、永久的連接到Internet 的接入；企業(yè)端的路由器端口地址，監(jiān)控中心IP地址應(yīng)是公有的，且由為企業(yè)提供Internet 連接的ISP 提供， 此種方案客戶須先向INTERNET運營商申請公網(wǎng)固定IP。中心用公網(wǎng)固定IP，監(jiān)控點直接向中心發(fā)起連接。或客戶公司有一臺連接Internet的服務(wù)器，并且具有公網(wǎng)固定IP，但是考慮到服務(wù)器的穩(wěn)定運行問題，通常不讓在服務(wù)器上安裝其他應(yīng)用軟件，所以GPRS數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)也不能安裝在該服務(wù)器上，可以用NAT端口映射的方法來解決這個問題。
 此種方案在實時性和穩(wěn)定性方面很好，但公網(wǎng)固定IP使用費用比較高。
 
  　　　圖2
 方案3：專線接入方式 見圖1 (監(jiān)控中心經(jīng)DDN專線接入無線網(wǎng))
 此種方案適于企業(yè)沒有接入Internet 或企業(yè)對安全方面考慮較高，適合金融、
 證券、工業(yè)監(jiān)控等行業(yè)使用；企業(yè)通過專線接入中國移動的路由器，用戶端的接入路由器必須提供公有的IP 地址。
 GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)DTU終端上網(wǎng)登錄監(jiān)控服務(wù)器的工作過程為：
 1 GPRS DTU發(fā)出GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)出登錄請求
 2 請求中包括由移動公司為GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)專門分配的專網(wǎng)APN
 3 據(jù)請求中的APN，GGSN向DNS服務(wù)器發(fā)出查詢請求
 4 找到與企業(yè)用戶的系統(tǒng)服務(wù)器平臺連接GGSN
 5 并將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN
 6 GGSN將用戶認(rèn)證信息（包括手機號碼、用戶賬號、密碼等）通過專線送至企業(yè)Radius進行認(rèn)證；Radius認(rèn)證服務(wù)器看到手機號等認(rèn)證信息，確認(rèn)是合法用戶發(fā)來的請求
 7 向DHCP服13 務(wù)器請求分配用戶地址
 8 Radius認(rèn)證通過后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認(rèn)信息
 9 用戶得到IP地址后，就可以攜帶數(shù)據(jù)包，對GPRS 專網(wǎng)系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務(wù)處理平臺進行訪問
 
 方案4: 動態(tài)IP的解決方案
 對于沒有固定IP的應(yīng)用系統(tǒng)，組網(wǎng)方式同“固定IP接入”。解決問題的關(guān)鍵在數(shù)據(jù)中心端，目前有兩種解決方案：
 1． 短信發(fā)送IP 
 當(dāng)數(shù)據(jù)中心的IP地址發(fā)生改變，中心端可通過短信的方式通知終端設(shè)備當(dāng)前的最新IP地址并通知其連接。短信發(fā)送可以采用通過Internet或USB接口的GPRS modem。
 2． 動態(tài)域名解析
 在使用動態(tài)DNS方式時，首先有幾件事項要先準(zhǔn)備。
 第一是Domain Name，需要申請一組三級域名或二級域名。
 第二是需要到網(wǎng)域管理中心來指定動態(tài)DNS服務(wù)。
 當(dāng)準(zhǔn)備工作完成后，即會從網(wǎng)域管理中心得到一個Client軟件，用來維護動態(tài)IP與Domain Name，當(dāng)數(shù)據(jù)中心的計算機開機后，即可從ISP處取得動態(tài)IP，再透過Client軟件與DDNS 服務(wù)器聯(lián)機并刷新域名與IP對照，GPRS終端可通過DNS的方式來進行Domain Name 的正反解譯，而后建立連接。
 
 方案5: 中心采用專線接入見圖3， 所有點都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP
 此種方案客戶的數(shù)據(jù)中心通過一條APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，并用防火墻進行隔離，在防火墻上進行IP地址和端口過濾。移動為客戶分配專用的APN，用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡開通該專用APN。得到專用APN后，給所有監(jiān)控點及中心分配APN專網(wǎng)內(nèi)部固定IP。見圖二。
 
 　　　　　　　　　　　　圖3
 此種方案在實時性、安全型和穩(wěn)定性方面都很好，適用于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實時性要求較高的應(yīng)用環(huán)境。
 
 方案6: 中心采用移動APN專網(wǎng)固定IP見圖4
 此種方案客戶先與移動申請APN專網(wǎng)業(yè)務(wù)，移動為客戶分配專用的APN，客戶可以申請綁定移動內(nèi)網(wǎng)的固定IP地址。中心用無線MODEM撥號上網(wǎng)，得到其內(nèi)網(wǎng)固定IP；監(jiān)控點直接向中心發(fā)起連接。中心和監(jiān)控點都具有移動內(nèi)網(wǎng)固定IP，減少中間環(huán)節(jié)，穩(wěn)定性增強；且所有數(shù)據(jù)都在移動GPRS的APN內(nèi)網(wǎng)傳輸，無需經(jīng)過公網(wǎng)，安全性增強。見圖三。
 
 　　　　　　　　　　　　圖4
 此種方案無需負擔(dān)專線月租費用，性價比合理，適合總數(shù)據(jù)帶寬需求不太大的應(yīng)用。推薦小型客戶使用。
 
 五. GPRS DTU的應(yīng)用
 GPRS DTU可提供以下幾類應(yīng)用：
 ? 運輸業(yè)：車輛及智能調(diào)度。
 ? 金融、證券和商業(yè)：無線POS、無線ATM、自動售貨機、流動銀行等。
 ? 實時發(fā)布股市動態(tài)、天氣預(yù)報、交通信息等。
 ? 公共安全業(yè)：隨時隨地接入遠程數(shù)據(jù)庫。
 ? 遙測、遙感、遙控：如氣象、水文系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)，對災(zāi)害進行遙測和告警，遠程操作。
 ? 提供VPN業(yè)務(wù)，使企業(yè)員工能夠隨時隨地與總部保持聯(lián)系，降低公司建設(shè)自己的廣域網(wǎng)的成本。
 ? 提供以GPRS承載業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)和基于WAP的各種應(yīng)用。
 ? 通過手提電話或電腦,可檢查自動售賣機內(nèi)的貨存和營業(yè)額。
 ? 自動售賣機的手提電話付款。
 ? 監(jiān)視器的錯誤狀況，液體水平，溫度...
 ? 監(jiān)視冷庫溫度,濕度。內(nèi)置溫度探針(-25°/+100°)。
 ? GSM天文臺,廣泛應(yīng)用在飛翔和航海俱樂部。
 ? 監(jiān)視老人及行動不便的人。它可以將警報通過語音或短訊同時發(fā)給8個不同的電話號碼。
 ? 可以遙控商業(yè)及住宅的防盜警報。
 ? 可以遙控暖氣和冷卻系統(tǒng)。
 ? 可以應(yīng)用在汽車的防盜警報。
 ? 機房監(jiān)控和遠程維護管理系統(tǒng)
 銀行儲蓄點機房監(jiān)控
 通信行業(yè)遠端無人值守站機房監(jiān)控和遠程維護（如移動通信基站、微波站、光纖中繼站等）
 其他無人值守點（如倉庫、辦公樓等）監(jiān)控
 ? 移動車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)
 公安、110、交警車輛監(jiān)控調(diào)度
 銀行運鈔車、郵政運輸車監(jiān)控調(diào)度
 出租車管理調(diào)度
 公交車輛調(diào)度和指示
 集團車輛監(jiān)控調(diào)度
 ? 移動性數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)
 移動性證卷交易和信息查詢
 公安移動性數(shù)據(jù)（身份證、犯罪檔案等）查詢
 交警移動性數(shù)據(jù)（車輛、司機檔案等）查詢
 通信維護人員線路資料查詢
 其他外勤人員移動性數(shù)據(jù)查詢
 ? 無線接入系統(tǒng)
 無線固定電話接入（WLL）
 無線IC卡
 無線磁卡電話
 火車、汽車、輪船等移動載體付費電話
 ? 城市公用事業(yè)實時監(jiān)控維護系統(tǒng)
 煤氣調(diào)壓站實時數(shù)據(jù)采集和自動控制
 自來水、污水管網(wǎng)實時監(jiān)控和維護
 熱力系統(tǒng)實時監(jiān)控和維護
 電力系統(tǒng)城市中壓電網(wǎng)實時監(jiān)控和自動補償