一、GPRS簡介
GPRS—General Packet Radio Service，GPRS為通用分組無線業務的簡稱，是歐洲電信協會GSM系統中有關分組數據所規定的標準。GPRS具有充分利用現有的網絡、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業務不同的是，GPRS業務將以數據流量計費，而GSM CSD業務則以時間計費，GPRS這一計費方式更適應數據通信的特點。此外，GPRS業務的速度較GSM CSD業務也將有很大提高，GPRS可提供高達115kb／s的傳輸速率(最高值為171.2kb／s),下一代GPRS業務的速度可以達到384Kbit/s。
GPRS一個較大的優勢是能夠充分利用現有的GSM網，可以使運營商在全國范圍內推出此項業務。相信在數年內，通過便攜式電腦，GPRS用戶能以與ISDN用戶一樣快的速度上網瀏覽，同時也使一些對傳輸速率敏感的移動多媒體應用成為可能。
GPRS用戶只有在發送或接收數據期間才占用資源，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，用戶只需按數據通信量付費，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服務而開發的無線通信終端設備。可應用到下列系統集成中：遠程數據監測系統、遠程控制系統、自動售貨系統、無線定位系統、門禁保安系統、物質管理系統等。
二、GPRS特點
GPRS，通用無線分組業務是一種基于GSM系統的無線分組交換技術，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實現數據終端的高速、遠程接入。作為現有GSM網絡向第三代移動通信演變的過渡技術（2.5G），GPRS在許多方面都具有顯著的優勢。
GPRS有下列特點：
1、可充分利用現有資源—中國移動全國范圍的電信網絡－－GSM，方便、快速、低建設成本地為用戶數據終端提供遠程接入網絡的部署；
2、傳輸速率高，GPRS數據傳輸速度可達到57.6Kbps，最高可達到115Kbps—170Kbps，完全可以滿足用戶應用的需求，下一代GPRS業務的速度可以達到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，這將使訪問服務變得非常簡單、快速；
5、按流量計費，GPRS用戶只有在發送或接收數據期間才占用資源，用戶可以一直在線，按照用戶接收和發送數據包的數量來收取費用，沒有數據流量的傳遞時，用戶即使掛在網上也是不收費的。
GPRS業務，具有接入迅速、永遠在線、流量計費等特點，在遠程突發性數據實時傳輸中有不可比擬的優勢，特別適合于頻發小數據量的實時傳輸,因而GPRS業務在某些行業上有特殊的應用。
三、GPRS系統結構
GPRS網是在GSM電話網的基礎上增加以下功能實體構成的： SGSN（服務GPRS支持節點）、GGSN（網關GPRS支持節點）、PTMSC（點對多點服務中心）；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GPRS骨干網互聯；GSM網絡系統要進行軟件更新和增加新的MAP信令和GPRS信令等。GPRS骨干網的邏輯結構如圖1所示。
圖1 GPRS骨干網的邏輯結構圖
GPRS網上增加了一些接口，主要包括：
Gb口：SGSN通過Gb口與基站BSS相聯，為移動臺MS服務。通過邏輯控制協議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之間的協議轉換，即骨干網使用的IP協議轉換成SNDCP和LLC協議，并提供MS鑒權和登記功能。
Gn口：SGSN通過Gn口和GGSN相聯，通過GPRS隧道協議（GTP）建立SGSN和外部數據網（X.25或IP）之間的通道，實現MS和外部數據網的互聯。
Gs口：用于SGSN向MSC/VLR發送地址信息，并從MSC/VLR接收尋呼請求，實現分組型業務和非分組型業務的關聯。
Gr口：HLR保存GPRS用戶數據和路由信息（IMSI、SGSN地址），每個IMSI還包含分組數據協議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GPRS網和外部數據網（PDP）的互聯。GGSN實際上是兩個互聯網網關，GPRS本身屬于IP領域網絡，Gi口支持X.25和IP協議。從PDN網看GGSN，GGSN可看作是一個路由器連到PDN網。GGSN包含用于連接GPRS用戶的路由信息，為外部數據網的PDU送到MS提供通道。通過GGSN與GPRS網互聯的分組數據網PDN，可以是PSPDN網，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，還支持網間的X.75協議連接；也可以是Internet網，基于IP協議，在IP數據報傳輸方式中，GPRS支持TCP/IP頭的壓縮功能。
四、GPRS DTU及系統組網
DSLC GPRS無線數據傳輸系統以中國移動GSM/GPRS網絡為通信平臺，采用GPRS、SMS等承載方式，通過無線數據傳輸終端設備(GPRS DTU)，提供透明數據傳輸通道，滿足行業用戶數據傳輸需求。
系統組網單元
•數據終端設備 (DTU)
提供用于連接用戶設備的RS232/485 串行接口，適用于各種工業應用。
• GPRS-1X網絡
中國移動公司的無線公用數據傳輸網絡，為智能設備提供透明的數據傳輸通道。
•數據中心
命令接收/發起，接收并處理數據終端的數據。
組網方案介紹
• GPRS無線監控系統的組網比較簡單，GPRS DTU可直接與用戶設備通過RS-232或RS-485接口連接。
•數據終端(GPRS DTU)的接入：GPRS用戶可選擇CMNET和APN接入網絡，CMNET通常用于公眾用戶，APN針對行業用戶，通常在一個組內，用戶需設定用戶名和密碼，安全性更好。此外，APN用戶可以申請綁定移動內網的固定IP地址。
•數據中心的組網略微復雜一些。結合GPRS承載網絡的特點，根據GPRS應用領域，我們提供數據中心組網方案多種應用形式供應用開發商參考。組網形式的選擇主要由業務數據量、可靠性要求、數據保密性、網絡狀況決定。
圖1
方案1： GPRS MODEM接入方式 (監控中心作為數據終端綁定固定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；適合總數據帶寬需求不太大的應用，例如使用Polling 傳輸協議的數據采集系統；全部數據在GPRS 網內運行；要求所有GPRS 終端之間可以直接通訊；數據中心的GPRS 數據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 (監控中心經由Internet接入無線網)
企業已有穩定的、永久的連接到Internet 的接入；企業端的路由器端口地址，監控中心IP地址應是公有的，且由為企業提供Internet 連接的ISP 提供，此種方案客戶須先向INTERNET運營商申請公網固定IP。中心用公網固定IP，監控點直接向中心發起連接。或客戶公司有一臺連接Internet的服務器，并且具有公網固定IP，但是考慮到服務器的穩定運行問題，通常不讓在服務器上安裝其他應用軟件，所以GPRS數據中心系統也不能安裝在該服務器上，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定性方面很好，但公網固定IP使用費用比較高。
圖2
方案3：專線接入方式見圖1 (監控中心經DDN專線接入無線網)
此種方案適于企業沒有接入Internet 或企業對安全方面考慮較高，適合金融、
證券、工業監控等行業使用；企業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專網系統DTU終端上網登錄監控服務器的工作過程為：
1 GPRS DTU發出GPRS網絡發出登錄請求
2 請求中包括由移動公司為GPRS專網系統專門分配的專網APN
3 據請求中的APN，GGSN向DNS服務器發出查詢請求
4 找到與企業用戶的系統服務器平臺連接GGSN
5 并將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN
6 GGSN將用戶認證信息（包括手機號碼、用戶賬號、密碼等）通過專線送至企業Radius進行認證；Radius認證服務器看到手機號等認證信息，確認是合法用戶發來的請求
7 向DHCP服13 務器請求分配用戶地址
8 Radius認證通過后，由Radius向GGSN發送攜帶用戶地址的確認信息
9 用戶得到IP地址后，就可以攜帶數據包，對GPRS 專網系統信息查詢和業務處理平臺進行訪問
方案4: 動態IP的解決方案
對于沒有固定IP的應用系統，組網方式同“固定IP接入”。解決問題的關鍵在數據中心端，目前有兩種解決方案：
1．短信發送IP
當數據中心的IP地址發生改變，中心端可通過短信的方式通知終端設備當前的最新IP地址并通知其連接。短信發送可以采用通過Internet或USB接口的GPRS modem。
2．動態域名解析
在使用動態DNS方式時，首先有幾件事項要先準備。
第一是Domain Name，需要申請一組三級域名或二級域名。
第二是需要到網域管理中心來指定動態DNS服務。
當準備工作完成后，即會從網域管理中心得到一個Client軟件，用來維護動態IP與Domain Name，當數據中心的計算機開機后，即可從ISP處取得動態IP，再透過Client軟件與DDNS 服務器聯機并刷新域名與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，所有點都采用內網固定IP
此種方案客戶的數據中心通過一條APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯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專網的SIM卡開通該專用APN。得到專用APN后，給所有監控點及中心分配APN專網內部固定IP。見圖二。
圖3
此種方案在實時性、安全型和穩定性方面都很好，適用于安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環境。
方案6: 中心采用移動APN專網固定IP見圖4
此種方案客戶先與移動申請APN專網業務，移動為客戶分配專用的APN，客戶可以申請綁定移動內網的固定IP地址。中心用無線MODEM撥號上網，得到其內網固定IP；監控點直接向中心發起連接。中心和監控點都具有移動內網固定IP，減少中間環節，穩定性增強；且所有數據都在移動GPRS的APN內網傳輸，無需經過公網，安全性增強。見圖三。
圖4
此種方案無需負擔專線月租費用，性價比合理，適合總數據帶寬需求不太大的應用。推薦小型客戶使用。
五. GPRS DTU的應用
GPRS DTU可提供以下幾類應用：
•運輸業：車輛及智能調度。
•金融、證券和商業：無線POS、無線ATM、自動售貨機、流動銀行等。
•實時發布股市動態、天氣預報、交通信息等。
•公共安全業：隨時隨地接入遠程數據庫。
•遙測、遙感、遙控：如氣象、水文系統收集數據，對災害進行遙測和告警，遠程操作。
•提供VPN業務，使企業員工能夠隨時隨地與總部保持聯系，降低公司建設自己的廣域網的成本。
•提供以GPRS承載業務為基礎的網絡應用業務和基于WAP的各種應用。
•通過手提電話或電腦,可檢查自動售賣機內的貨存和營業額。
•自動售賣機的手提電話付款。
•監視器的錯誤狀況，液體水平，溫度...
•監視冷庫溫度,濕度。內置溫度探針(-25°/+100°)。
• GSM天文臺,廣泛應用在飛翔和航海俱樂部。
•監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給8個不同的電話號碼。
•可以遙控商業及住宅的防盜警報。
•可以遙控暖氣和冷卻系統。
•可以應用在汽車的防盜警報。
•機房監控和遠程維護管理系統
銀行儲蓄點機房監控
通信行業遠端無人值守站機房監控和遠程維護（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）監控
•移動車輛監控調度系統
公安、110、交警車輛監控調度
銀行運鈔車、郵政運輸車監控調度
出租車管理調度
公交車輛調度和指示
集團車輛監控調度
•移動性數據查詢系統
移動性證卷交易和信息查詢
公安移動性數據（身份證、犯罪檔案等）查詢
交警移動性數據（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據查詢
•無線接入系統
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
•城市公用事業實時監控維護系統
煤氣調壓站實時數據采集和自動控制
自來水、污水管網實時監控和維護
熱力系統實時監控和維護
電力系統城市中壓電網實時監控和自動補償
