GPRS技术及其行业应用

GPRS技术及其行业应用

张昭

南京欣网通信科技股份有限公司 江苏 南京 210032

摘要：简述GPRS网络应用在行业中的优势，组网方案，组网原理等。本文主要介绍了VPN隧道模式的组网原理和网络配置方法，以实例的形式详细描述了移动网络和行业用户网络中的数据配置过程。

关键词：GPRS 行业应用；GRE VPN APN；路由器；防火墙

前言

随着GPRS业务的发展，特别是PC和无线GPRS接入模块的使用，GPRS行业的应用也得到了很大的发展，如手机银行、移动证券、无线态度、抄表业务、定位业务等。建立GPRS行业应用，行业客户成员可以随时随地通过PC和GPRS通信终端接入本集团客户的内部计算机网络，使用专有接入点名称（APN）并输入其用户名和密码，激活GPRS功能接入集团客户的内部网络。

1 GPRS技术原理

1.1 GPRS网络简介

GPRS是数据包交换的标准技术。它具有随时随地在线的特点，允许用户随时在线。 它不收取在线时间的费用，而是收取多少数据流，GPRS分组服务的成本远远低于电路交换服务操作。 由于信道是共享的，数据包是在需要时生成的，因此用户的成本是合理的，因为它肯定比专用连接更低的资源效率。

1.2 GPRS 网络在行业应用中的优势

传统行业对通信和数据交换的需求已经从一种固定的、有时限的模式转变为一种不受地理、时间限制的模式，它已经成为一种必然的趋势，有线已经成为一种必然的趋势。 与传统有线传输和其他无线传输方式相比，GPRS在行业应用中具有以下优势：

（1）无线移动：无线传输摆脱了有线传输对线路和网络的限制，只能通过SIM卡和相应的终端访问系统，减少了应用的延长期和成本，扩大了行业的应用范围。

（2）实时在线：激活将始终保持在线状态，避免频繁拨号接入重连，节省接入时间，提高行业应用效率。

（3）按量计费：仅当通信流量产生，且月包率不限，适合传输需求较大的行业应用，节省了行业应用的通信成本。

（4）快捷登录：接入网络只需3~5s，适合于一些要求业务处理重复率高、间隔短的行业应用。

（5）高速传输：理论传输速率可达171.2kbit/s，目前支持约40kbit/s的传输速率，通过网络优化升级可达80kbit/s的水平，宽带宽丰富了行业应用的各类服务。

（6）网络成熟：网络覆盖是GPRS的一大优势，工业应用中的边缘和偏远地区已经实现了覆盖，这是GPRS的重要基本优势。

2 基于GPRS的应用

一般来说，GPRS应用主要分为横向应用和纵向应用。 横向主要面向个人用户，而纵向应用主要面向单位或群体用户。 横向应用主要是GPRS网络提供的个人互联网公网连接浏览（即手机访问），文件传输，数据库查询，增强短信等服务。 横向应用几乎不需要用户设置，只要打开GPRS功能就可以直接进行。 而面向行业领域的垂直应用，由于行业之间的差异，在GPRS应用中需要自行设计。

2.1组网方案

基于GPRS的无线数据传输技术有两种应用模式。 第一种模式是关于无线网关方面的，而另一种模式是关于客户端/服务器应用程序的。 无线数据传输在实践中的应用一般更多地采用第二种模式。 结合第二模型介绍了几种常用的组网方法。 GPRS网络无线数据传输系统可以多种方式应用，不同的用户可以根据自己的实际需求和预期功能进行选择。 不同的网络模式互联网用户数据中心接入形成以下四种常见的网络方案：

（１）客户直接向电信或网通等运营商申请，并使用IP固定、合法地址和端口号。

（２）用户数据中心没有合法的IP地址，但连接的路由器有固定的合法地址。

（３）用户数据中心使用动态IP地址。 这种方法的一个特点是，在每个链路断开后，第二个连接被分配给与先前连接不同的IP地址。 用户数据中心没有固定的全局IP地址。

（４）监控中心通过专线接入无线网络。 与方案的实时性，安全性，稳定性相比有了很大的提高，适合行业的网络质量和安全要求，如金融系统可以采用这种方式。 是其他因素下最好的组网方式。 但缺点是有线连接价格昂贵。

2.2组网应用实践

GPRS网络可以应用于广泛的领域，几乎所有的行业。 但每个行业的实际需求和应用环境的复杂性有很大的不同，因此每个行业都会有自己独特的功能需求和组网方法。 例如，GPRS通信技术在配电网中的应用：

2.2.1 GPRS 技术概述

GPRS是在现有GSM系统上开发的一种新型承载服务，旨在为GSM用户提供分组形式的数据服务。 GPRS采用与GSM相同的无线调制标准，相同的频带，相同的突发结构，相同的跳频规则，相同的TDMA帧结构。 这种新的分组数据信道与当前电路交换的语音服务信道非常相似。 因此，现有的基站子系统(BS S)可以从一开始就提供全面的GPRS覆盖。

2.2.2 GPRS 网络结构

GPRS网络是在以下功能实体的基础上增加的：业务GPRS支持节点(SGSN)、网关GPRS支持节点(GGSN)和点对多点服务中心(PTMSC)。

2.2.3 GPRS 协议模型

移动站(MS和SGSN)之间的GPRS分层协议模型如图2.2所示。 um接口是GSM空中接口。 Um接口上的通信协议有五层，依次为物理层、MAC层、逻辑链路控制层、SNDC层和网络层。

2.2.4 GPRS 数据传输

在能够发送或接收数据之前，必须为移动站激活PDP前后关系（数据地址），使用PDP前后关系来实现对网络的GPRS路由。

在连接SGSN并激活前后关系PDP后，由外部分组数据网络(PDN)知道移动站，并能够将信息从网络发送和接收到网络。 现在，移动站上的用户应用程序将生成IP和X.25分组。包括源地址、目标地址和信息。

数据向移动台传输过程类似于数据从移动台传输，如图所示。

图 GPRS 数据流向 MS 示意图

①来自外部网络的分组到达GGSN。GGSN查表去测定移动台的特定的SGSN地址和TID，该移动台是分组的期望接收者；

②SGSN产生IP数据报(分组)，数据报分组包含作为源地址的GGSNIP地址、作为目的地址的SGSNIP和原始的IP分组及TID分组；

③SGSN把TID和SGSN映射为表中相应的TLLI和NSAPI值。在该点，SGSN知道移动台在哪里和它必须把分组送给哪个网络应用；

④SGSN取得原始的IP分组，加入包含NSAPI和TLLI的分组头，把它传送到移动台得SNDCP层去掉分组头，把分组送到相关的网络应用层。

3总结

网络的数据配置可能根据网络中不同的网络和不同的设备而不同，但配置思想基本相同。 随着4G网络规模的扩大和技术的提高，其在工业领域的应用将逐步推广。 更与3G网络不同，行业用户中3G无线传输模块应更换为4个传输模块，原有设备可用于数据卡、网络组成等。 由于3G/4G在核心网络中的兼容性，不需要对网络的配置进行任何更改。 随着未来4G时代带宽和数据速率的大幅提升，行业应用将有更广泛的应用范围和更大的挖掘潜力。 在了解网络基本配置的前提下，需要根据不同的应用和组网情况开发基于接口的图形化管理终端，简化网络配置和维护流程，方便用户使用和维护。

参考文献

[1] 王凤阁.配电自动化系统在郑州试点区域的规划及应用研究[D].华北电力大学

[2] 叶泓灏.大同供电公司城区高级配电自动化系统的建设方案研究[D].华北电力大学

[3] 朱育兰.株洲城区配电自动化系统的规划及建设方案研究[D].湖南大学