GPRS 數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度和心跳包間隔性能分析?

田錦

（金陵科技學(xué)院江蘇省信息分析工程實(shí)驗(yàn)室，南京211169）

GPRS 數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度和心跳包間隔性能分析?

田錦

（金陵科技學(xué)院江蘇省信息分析工程實(shí)驗(yàn)室，南京211169）

分析了車(chē)載GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y點(diǎn)，在南京地區(qū)建立GPRS網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試結(jié)果表明：為確保高速率移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院透咝?，在GPRS網(wǎng)絡(luò)中使用TCP協(xié)議時(shí)，心跳包間隔最大9min；使用UDP協(xié)議時(shí)，心跳包間隔最大4min；數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度小于500 byte。該試驗(yàn)為實(shí)際工程應(yīng)用中的參數(shù)設(shè)置提供了依據(jù)。

智能交通；GPRS；心跳包；數(shù)據(jù)分包；傳輸協(xié)議；性能分析

1 引言

智能交通（ITS）系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)理論模型的研究，將信息技術(shù)、通信技術(shù)、電子控制技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)等有效地應(yīng)用于交通運(yùn)輸系統(tǒng)，從而建立起大范圍內(nèi)發(fā)揮作用的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。伴隨著IPv6、3G、傳感技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，智能交通正伴隨著物聯(lián)網(wǎng)在向“新一代智能交通發(fā)展”。城市公共交通是智能交通的重要領(lǐng)域，也是發(fā)展較快的一個(gè)領(lǐng)域。

GPRS是第二代移動(dòng)通信技術(shù)向第三代移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)過(guò)程中的一種通信技術(shù)，被稱(chēng)為第2.5代通信技術(shù)［1］。雖然現(xiàn)在第三代移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)商用，但是目前GSM／GPRS網(wǎng)絡(luò)仍然是全球應(yīng)用最廣泛、用戶數(shù)最多的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，電信運(yùn)營(yíng)商仍然需要一張可靠的、低成本的、覆蓋廣的基礎(chǔ)語(yǔ)音和中低速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，以滿足最重要的移動(dòng)話音溝通需求和中低速的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。此外，GPRS具有覆蓋范圍廣、支持TCP／IP協(xié)議、永遠(yuǎn)在線和按流量計(jì)費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合嵌入式技術(shù)開(kāi)發(fā)的具有GPRS數(shù)據(jù)通信功能的車(chē)載移動(dòng)數(shù)據(jù)終端，在諸如車(chē)輛位置管理、物流管理、移動(dòng)售票以及金融業(yè)務(wù)的辦理與開(kāi)通等行業(yè)中具有無(wú)可比擬的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)［2-4］。

GPRS終端安裝在公交車(chē)上，車(chē)輛在城市內(nèi)行駛。借助GPRS移動(dòng)通信鏈路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)業(yè)務(wù)包括GPS位置坐標(biāo)、固定短語(yǔ)、短消息、調(diào)度命令、公交IC卡刷卡數(shù)據(jù)、車(chē)內(nèi)廣告、車(chē)內(nèi)照片、到站數(shù)據(jù)、電子站牌數(shù)據(jù)、員工通知、其他運(yùn)行信息等。其數(shù)據(jù)特點(diǎn)如下：

（1）數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求較強(qiáng)，如GPS位置坐標(biāo)、公交IC卡刷卡數(shù)據(jù)等要求時(shí)效性好；

（2）數(shù)據(jù)長(zhǎng)度參差不齊，有的數(shù)據(jù)塊非常大，有的數(shù)據(jù)塊小得如同一個(gè)短消息；

（3）數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要求較高，如公交IC卡刷卡數(shù)據(jù)要求不能出差錯(cuò)，否則經(jīng)濟(jì)損失將會(huì)很大。

基于GPRS的車(chē)載數(shù)據(jù)傳輸面臨幾個(gè)困難：一是帶寬有限造成通信擁擠和掉線；二是小區(qū)切換造成數(shù)據(jù)延遲和出錯(cuò)；三是終端IP地址變換要求使用心跳包維護(hù)終端地址信息。

圍繞GPRS展開(kāi)的研究相當(dāng)廣泛，主要研究?jī)?nèi)容涉及：GPRS通信技術(shù)的相關(guān)理論介紹與分析；GPRS無(wú)線傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；GPRS數(shù)據(jù)終端的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)；GPRS通信中協(xié)議的研究和GPRS網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化等。但是對(duì)于車(chē)載GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)通信中，面向具體應(yīng)用場(chǎng)景數(shù)據(jù)終端的參數(shù)設(shè)置方面研究較少，而這些參數(shù)的設(shè)置對(duì)數(shù)據(jù)傳輸性能的好壞有很大影響。數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度和心跳包間隔對(duì)車(chē)載環(huán)境下GPRS的性能影響較大。為此，本文研究車(chē)載移動(dòng)環(huán)境下GPRS數(shù)據(jù)傳輸時(shí)心跳包間隔時(shí)間的設(shè)計(jì)和基于數(shù)據(jù)分包的數(shù)據(jù)流控制技術(shù)，這對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用中保障移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的可靠性和高效性有很大幫助，可為系統(tǒng)參數(shù)的具體設(shè)置提供良好的依據(jù)。

2 GPRS系統(tǒng)中的傳輸協(xié)議

在實(shí)際應(yīng)用中，GPRS數(shù)據(jù)傳輸速率速率比理論值要低得多，要達(dá)到理論上的最大值172.2 kbit／s，就要求一個(gè)用戶占用所有8個(gè)時(shí)隙并且沒(méi)有任何防錯(cuò)保護(hù)，這顯然是不太可能的。GPRS在無(wú)線信道上實(shí)現(xiàn)了分組交換，空中資源可以為多個(gè)用戶共享，共享是以犧牲帶寬為代價(jià)的，因此吞吐率的降低有可能是在線用戶數(shù)多造成的。另外，不同終端類(lèi)型支持的GPRS上下行時(shí)隙數(shù)的能力也不同，GPRS用戶的有限帶寬因此也會(huì)受到嚴(yán)重的限制。同時(shí)總體來(lái)看，無(wú)論哪種GPRS終端其上下行最多同時(shí)占用的時(shí)隙都沒(méi)有超過(guò)4個(gè)時(shí)隙，加之網(wǎng)上可采用的無(wú)線傳輸?shù)木幋a方式為“CS1”和“CS2”，使得用戶使用GPRS的理論值也只有13.4×4=53.6 kbit／s，這也影響GPRS上網(wǎng)速率的進(jìn)一步提升［5］。

在實(shí)際雙頻網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于GPRS手機(jī)可能會(huì)頻繁地發(fā)生路由區(qū)更新和小區(qū)重選。對(duì)比GSM，GPRS在READY模式下數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中發(fā)生小區(qū)重選時(shí)，將停止數(shù)據(jù)傳輸，之后要進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳，如果是基站控制器（Base Station Controller，BSC）內(nèi)部的小區(qū)重選，數(shù)據(jù)需從BSC傳給新的基站系統(tǒng)GPRS協(xié)議虛連接標(biāo)示（BSSGPRSProtocol Virtual Connection Identifier，BVCI）；如果是BSC間的小區(qū)重選，數(shù)據(jù)需從老BSC中的BVCI中清除，由GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)（Service GPRS Support Node，SGSN）重新傳給新BSC的BVCI，造成較大的停頓。頻繁小區(qū)重選造成更嚴(yán)重的數(shù)據(jù)重傳甚至不可恢復(fù)的中斷。因此，對(duì)GPRS應(yīng)用來(lái)說(shuō)，希望盡量減少重選次數(shù)。此外，如果小區(qū)采用混合廣播控制信道／獨(dú)立專(zhuān)用控制信道（Broadcast Control Channel／Stand-Alone Dedicated Control Channel，BCCH／SDCCH），會(huì)使得移動(dòng)臺(tái)（Mobile Station，MS）耗費(fèi)更多的時(shí)間讀取相鄰小區(qū)的信息，造成更長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸停頓。路由區(qū)域更新會(huì)造成時(shí)間更長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸停頓，同樣出現(xiàn)數(shù)據(jù)重傳和吞吐率下降的現(xiàn)象。根據(jù)測(cè)試統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，下載一個(gè)2 Mbyte大的文件，在一般情況下，如果發(fā)生3次路由區(qū)更新，則平均速率會(huì)降低約12%。

IP包組成中8位協(xié)議可選擇TCP方式或UDP方式，8位TTL為T(mén)ime To Live，指數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的存活時(shí)間。

相對(duì)于IP數(shù)據(jù)包，UDP數(shù)據(jù)包的組成比較簡(jiǎn)單，主要包含所要發(fā)送的數(shù)據(jù)信息即數(shù)據(jù)段，其中最后的UDP校驗(yàn)與IP數(shù)據(jù)包中的IP校驗(yàn)方式一樣，但與點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議（Point-to-point Protocol，PPP）中的幀校驗(yàn)序列（Frame Sequence Check，F(xiàn)SC）校驗(yàn)方式不同。FSC校驗(yàn)屬于循環(huán)冗余校驗(yàn)（Cyclic Redundancy Check，CRC）16位校驗(yàn)方式的一種，而IP校驗(yàn)和UDP校驗(yàn)是相對(duì)簡(jiǎn)單的反碼求和的校驗(yàn)機(jī)制。并且，對(duì)于IP及UDP校驗(yàn)而言需要將數(shù)據(jù)包需要校驗(yàn)部分的16位轉(zhuǎn)換為32位進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)好之后再轉(zhuǎn)換為16位。

網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層雖然屬于IP及UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的功能，但此兩者都是建立在數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)上的，因此在發(fā)送UDP／IP包的時(shí)候仍然不能擺脫對(duì)PPP協(xié)議的依賴(lài)。

IP／X.25層的用戶數(shù)據(jù)增加了分組頭后首先送到SNDCP層，在SNDCP層分為多個(gè)幀，幀信息在LLC層附加了幀頭和FCS之后，每幀進(jìn)一步分塊送到無(wú)線鏈路控制（Radio Link Control，RLC）／MAC層，在RLC／MAC層附加了塊頭和塊校驗(yàn)序列及必要的尾比特后進(jìn)行卷積編碼和突發(fā)脈沖形成，卷積編碼后生成了的456 bit數(shù)據(jù)，在20ms時(shí)間內(nèi)傳輸。

3 GPRS數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)技術(shù)研究

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

（1）GPRS數(shù)據(jù)終端的實(shí)現(xiàn)。結(jié)合當(dāng)前熱點(diǎn)的嵌入式技術(shù)，采用ARM9系列的微處理器AT91SAM9260作為GPRS數(shù)據(jù)終端的微處理器，采用SIMCOM公司的GPRS通信模塊SIM300C作為無(wú)線接入模塊，其中GPRS模塊和微處理器之間通過(guò)三線串口協(xié)議進(jìn)行通信。通過(guò)相關(guān)硬件電路設(shè)計(jì)、嵌入式Linux系統(tǒng)的移植以及GPRS模塊應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，完成GPRS數(shù)據(jù)終端的研制。

（2）一張開(kāi)通GPRS功能（CMNET業(yè)務(wù)）的手機(jī)卡（SIM卡）；一個(gè)公網(wǎng)的IP地址；TCP／UDP網(wǎng)絡(luò)調(diào)試軟件。目前GPRS的業(yè)務(wù)有CMWAP和CMNET業(yè)務(wù)兩個(gè)種類(lèi)：CMWAP業(yè)務(wù)一般用于網(wǎng)頁(yè)瀏覽，通過(guò)CMWAP方式時(shí)，即通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)關(guān)的HTTP代理訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，只允許HTTP連接請(qǐng)求通過(guò)；CMNET允許直接接入互聯(lián)網(wǎng)，允許基于TCP和UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。公網(wǎng)IP地址可以通過(guò)電信的寬帶撥號(hào)獲得。

3.2 建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

帶有CPU和嵌入式操作系統(tǒng)的目標(biāo)板與GPRS模塊構(gòu)成GPRS傳輸終端。開(kāi)發(fā)和調(diào)試服務(wù)器將程序調(diào)試好后，通過(guò)串口下載到目標(biāo)板中。目標(biāo)板中的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS無(wú)線鏈路，經(jīng)由路由器到達(dá)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。建立的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖Fig.1 Experiment system sketchmap

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的公網(wǎng)IP地址是通過(guò)電信寬帶撥號(hào)獲得?？紤]到公網(wǎng)IP地址缺乏，但為了使開(kāi)發(fā)服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器都能上網(wǎng)，因此把實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心服務(wù)器連接在路由器上，所以在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前還需要對(duì)路由器進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，把對(duì)路由器WAN口一個(gè)協(xié)議端口的訪問(wèn)重定向到了內(nèi)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

心跳間隔時(shí)間和數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度是GPRS系統(tǒng)中兩個(gè)重要參數(shù)。不同廠家或者不同行業(yè)應(yīng)用的GPRS數(shù)據(jù)終端在個(gè)別細(xì)節(jié)上可能有所不同（比如心跳重發(fā)次數(shù)等），使用軟硬件平臺(tái)在南京市進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量。

（1）心跳包間隔時(shí)間研究

對(duì)于GPRS系統(tǒng)而言，心跳機(jī)制以及IP地址和端口管理機(jī)制是GPRS系統(tǒng)兩大必需的功能機(jī)制，這是由GPRS運(yùn)行特點(diǎn)決定的。心跳功能是指GPRS數(shù)據(jù)終端每隔一定時(shí)間，發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)包到數(shù)據(jù)中心，這個(gè)數(shù)據(jù)包就是心跳包。它的主要功能可以概括為以下兩點(diǎn)：一是防止掉線，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商當(dāng)發(fā)現(xiàn)GPRS數(shù)據(jù)終端在一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有傳輸數(shù)據(jù)時(shí)就會(huì)把它踢下線；二是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程主動(dòng)在線監(jiān)測(cè)。GPRS數(shù)據(jù)終端訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，都必須依靠GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)（Gateway GPRS Support Node，GGSN）單元為其產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（Network Address Translation，NAT）映射，每個(gè)映射均有一個(gè)生存時(shí)間，因此需要GPRS數(shù)據(jù)終端定時(shí)發(fā)一些心跳包來(lái)保持住該NAT映射狀態(tài)。

發(fā)送心跳包的時(shí)間間隔是重要的網(wǎng)絡(luò)使用參數(shù)。心跳間隔時(shí)間設(shè)置過(guò)短，發(fā)送心跳包就越頻繁，由此產(chǎn)生的流量引起的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)負(fù)荷量也就越高。心跳間隔時(shí)間設(shè)置過(guò)長(zhǎng)，可能無(wú)法達(dá)到發(fā)送心跳包的目的，維持?jǐn)?shù)據(jù)通信鏈路，最終無(wú)法保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ趯?shí)際的工程應(yīng)用中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)心跳間隔時(shí)間一般設(shè)置為30 s到幾分鐘不等。在利用GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，一般采用TCP和UDP兩種通信協(xié)議，因此分別研究采用TCP和UDP協(xié)議通信時(shí)心跳間隔時(shí)間設(shè)計(jì)問(wèn)題。

TCP是面向連接的通信協(xié)議，心跳間隔時(shí)間的設(shè)置主要考慮網(wǎng)絡(luò)是否會(huì)把GPRS數(shù)據(jù)終端踢下線，不同的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間間隔下，GPRS數(shù)據(jù)終端在線率的測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 TCP通信在不同時(shí)間間隔下的終端在線率Table 1 Terminal online rate on TCP communications in different interval

而對(duì)于UDP通信，它是一種無(wú)連接的通信協(xié)議，它的通信端口號(hào)每隔一段時(shí)間會(huì)自動(dòng)加1，所以心跳間隔時(shí)間的設(shè)置主要不是考慮它是否掉線，而是考率如何維持住原先的通信端口，以便數(shù)據(jù)中心能夠主動(dòng)發(fā)起到GPRS數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)傳輸。不同的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間間隔下，端口變化率的測(cè)試結(jié)果如表2所示。

由上述的研究結(jié)果可以看出，對(duì)于TCP通信，心跳間隔時(shí)間設(shè)置為9min及小于9min時(shí)，心跳包接收次數(shù)等于發(fā)送次數(shù)，即在線次數(shù)等于實(shí)驗(yàn)次數(shù)，GPRS終端都沒(méi)有掉線，因此心跳最大間隔時(shí)間可以設(shè)置為9min。對(duì)于UDP通信，心跳間隔時(shí)間設(shè)置為4.5min及大于4.5min時(shí)，GPRS終端UDP端口變化次數(shù)等于心跳包發(fā)送次數(shù)；心跳間隔時(shí)間設(shè)置為4min及以下時(shí)，端口沒(méi)有變化。因此如果要在服務(wù)器端隨時(shí)主動(dòng)地發(fā)起與GPRS終端的通信，心跳最大間隔時(shí)間可以設(shè)置為4min。若只考慮成本，心跳間隔時(shí)間應(yīng)設(shè)置為最大，但在實(shí)際的工程中考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸罂梢栽O(shè)置得相對(duì)保守一點(diǎn)。

（2）數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度研究

GPRS通信適合短時(shí)間內(nèi)的大數(shù)據(jù)量傳輸，因此在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)使用GPRS來(lái)傳輸圖像或視頻等多媒體數(shù)據(jù)。但是GPRS通信模塊內(nèi)嵌TCP／IP協(xié)議棧的緩存區(qū)有限，若寫(xiě)入串口數(shù)據(jù)速率遠(yuǎn)高于GPRS傳輸速率，由于緩存區(qū)溢出，系統(tǒng)將會(huì)丟失數(shù)據(jù)。因此，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，必須進(jìn)行流控制。主要的流控制方法有兩種：硬件握手法［6］和數(shù)據(jù)分包法。數(shù)據(jù)分包法是指在終端傳輸文件時(shí)，先將文件分成若干個(gè)小數(shù)據(jù)包，逐個(gè)寫(xiě)入串口，然后由GPRS模塊發(fā)送。在GPRS通信中，過(guò)大的數(shù)據(jù)包會(huì)增加傳輸時(shí)延并且數(shù)據(jù)容易丟失；過(guò)小的數(shù)據(jù)分包，網(wǎng)絡(luò)吞吐量和發(fā)送效率又會(huì)大大降低。數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度的選擇主要受網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷量的影響。研究數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度對(duì)傳輸性能的影響需要研究網(wǎng)絡(luò)關(guān)于時(shí)間的負(fù)荷量。據(jù)相關(guān)監(jiān)測(cè)表明，在GSM／GPRS系統(tǒng)中，每天不同的時(shí)間段業(yè)務(wù)負(fù)荷不盡相同，網(wǎng)絡(luò)性能也會(huì)有較大差別［7］，如圖2所示。

圖2 不同時(shí)段下的GSM／GPRS網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)負(fù)荷Fig.2 GSM／GPRSnetwork services payload in different period

為避免不同時(shí)間段下網(wǎng)絡(luò)性能差別而給研究結(jié)果帶來(lái)的干擾，采取分時(shí)間段進(jìn)行研究，主要選取上午10：00～12：00，下午15：00～17：00以及晚上23：00～凌晨1：00 3個(gè)時(shí)間段，其中12：00時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)負(fù)荷量最大。丟包率是衡量數(shù)據(jù)傳輸性能好壞的指標(biāo)。由于TCP具有傳輸確認(rèn)和重傳機(jī)制，不便于直接顯示丟包率指標(biāo)，所以研究UDP協(xié)議下數(shù)據(jù)傳輸?shù)膩G包率。在3個(gè)時(shí)間段，采用不同的數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度傳輸一個(gè)60 kbyte大小的文件，其丟包率如圖3所示。

圖3 3個(gè)時(shí)間段下丟包率和數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度的關(guān)系Fig.3 Loss packet rate changeswith data packetization in three time periods

從圖中可以看出，在每一個(gè)時(shí)間段，它們的變化趨勢(shì)都是一樣的，即隨著數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度的增大，丟包率都會(huì)有比較明顯的增加，數(shù)據(jù)傳輸性能明顯降低。同時(shí)，從圖中也可以看出，在不同的時(shí)間段即在不同的網(wǎng)絡(luò)狀況下，數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度對(duì)數(shù)據(jù)傳輸性能的影響不甚相同。隨著數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度的增大，3個(gè)時(shí)間段下的丟包率的差別也在變大。在10：00～12：00和15：00～17：00兩個(gè)時(shí)間段，當(dāng)分包長(zhǎng)度為600 byte時(shí)，丟包率低于5%；當(dāng)分包長(zhǎng)度為800 byte時(shí)，丟包率大于5%，這時(shí)服務(wù)質(zhì)量不能滿足要求。所以，在10：00～12：00和15：00～17：00兩個(gè)時(shí)間段，分包長(zhǎng)度一般小于500 byte能夠保證服務(wù)質(zhì)量。

一般來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度越大，吞吐量和發(fā)送效率會(huì)好一些。但在實(shí)際的工程應(yīng)用中，應(yīng)用層中加入了確認(rèn)和重傳機(jī)制，如果丟失的數(shù)據(jù)包需要重發(fā)，就需要大量的開(kāi)銷(xiāo)，最后實(shí)際結(jié)果并不一定達(dá)到最優(yōu)。因此，在網(wǎng)絡(luò)狀況較好、丟包率不是太大時(shí)，可以設(shè)置數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度大一點(diǎn)，提高吞吐量和發(fā)送效率；而在網(wǎng)絡(luò)狀況較差時(shí)，可以把數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度設(shè)置得小一點(diǎn)，以便能夠達(dá)到一個(gè)較佳的發(fā)送效率。在實(shí)際的工程應(yīng)用中可根據(jù)行業(yè)應(yīng)用的實(shí)際需要，找到一個(gè)合適的平衡點(diǎn)，合理設(shè)置數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度，使數(shù)據(jù)的傳輸性能最佳。

GPRS通信受網(wǎng)絡(luò)的影響比較大，各個(gè)地方的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量也有差別。網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的優(yōu)劣以及各地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信參數(shù)的不同配置都會(huì)使心跳包間隔時(shí)間和分包長(zhǎng)度的測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)差異。

4 結(jié)束語(yǔ)

GPRS數(shù)據(jù)通信中心跳機(jī)制和分包長(zhǎng)度技術(shù)是基本而重要的通信參數(shù)。測(cè)試研究表明：使用TCP協(xié)議通信，心跳時(shí)間間隔設(shè)置為9 min以下，系統(tǒng)在線性能較好；使用UDP協(xié)議通信，心跳時(shí)間間隔設(shè)置為4min以下，系統(tǒng)端口維護(hù)性能較好。考慮不同時(shí)間段的業(yè)務(wù)負(fù)荷，在任何時(shí)間段，分包長(zhǎng)度為500 byte時(shí)，丟包率低于5%，完全能夠保證服務(wù)質(zhì)量。該研究結(jié)果填補(bǔ)了業(yè)界在該領(lǐng)域定量研究的空白，可廣泛應(yīng)用于GPRS數(shù)據(jù)傳輸中，使GPRS數(shù)據(jù)傳輸配置更具體化，為工程實(shí)踐提供了依據(jù)。為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀況，進(jìn)一步提高GPRS數(shù)據(jù)傳輸性能，在后續(xù)的研究中，參考已有研究成果［8］，研究一種自適應(yīng)改變數(shù)據(jù)分包長(zhǎng)度的算法，還可以利用“分包短、傳輸快、心跳包少”的原理，研究心跳包發(fā)送間隔與分包長(zhǎng)度聯(lián)合優(yōu)化策略。

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Performance Analysis on GPRS Data Packetization Size and Heartbeat-packets Interval

TIAN Jin
（Jiangsu Province Information Analysis Engineering Laboratory，Jinling Institute of Technology，Nanjing 211169，China）

The difficulties of data transmission by GPRSare analysed，and a test system for GPRSnetwork is established in Nanjing，China.The experiment results show in order to reliably and efficiently transmitmobile high data rate，the interval time between heartbeat-packets is atmost 9 minutes when using TCP；atmost 4 minuteswhen using UDP；and data packetization is atmost500 bytes size.The experiment provides a valuable foundation to set the communication parameter in practical engineering applications.

ITS；GPRS；heartbeat-packets；data packetization；transmission protocol；performance analysis

Doctor Foundation of Jinling Institute of Technology（No.40610035）

the B.S.degree in Electrical and Electronic Physics from Xuzhou Normal University，and the M.S.degree from Southeast University in 1996，and the Ph.D.degree from NationalMobile Communications Research Laboratory，Southeast University，in 1988，1996 and 2009，respectively.He is now a senior engineer.His research interests include cognitive radio，wide band wirelessaccess technologies，pervasive heterogeneousnetwork communication theory in 4thmobile communication，and system and theory of Intelligent Transport System.

1001-893X（2012）04-0576-05

2011-09-05；

2012-02-17

金陵科技學(xué)院博士基金資助項(xiàng)目（40610035）

TN929.5

A

10.3969／j.issn.1001-893x.2012.04.031

田錦（1963—），男，四川江安人，1988年于徐州師范大學(xué)獲電子與電氣物理專(zhuān)業(yè)學(xué)士學(xué)位，1996年于東南大學(xué)獲光電子技術(shù)與光纖通信系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位，2009年于東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獲通信與信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)移動(dòng)通信方向博士學(xué)位，現(xiàn)為高級(jí)通信工程師，主要研究方向?yàn)檎J(rèn)知無(wú)線電技術(shù)、寬帶無(wú)線接入技術(shù)、第四代移動(dòng)通信泛在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信理論、智能交通系統(tǒng)與理論。

Email：tj.tech＠jit.edu.cn

TIAN Jin was born in Jiang′an，Sichuan Province，in 1963.He