1、SIM卡
SIM卡即Subscriber Identification Module ，也稱為用戶身份識別卡、智能卡，GSM數字移動電話機必須裝上此卡方能使用。在電腦芯片上存儲了數字移動電話客戶的信息，加密的密鑰以及用戶的電話簿等內容，可供GSM網絡客戶身份進行鑒別，並對客戶通話時的語音信息進行加密。
SIM卡主要用於GSM網絡、W-CDMA網絡和TD-SCDMA網絡，但是兼容的模塊也可以用於IDEN電話。有人把CDMA2000和cdmaOne的RUIM卡和UIM卡，也稱作SIM卡，雖然兩者作用類似，並遵守了一樣的所有機械、電氣標准和部分軟件標准，但是上層應用並不一定兼容。
2018年，聯通正式在上海、天津、廣州、深圳、鄭州、長沙6座城市率先啟動“eSIM一號雙終端”業務的辦理。“eSIM一號多終端”意味着可穿戴設備可以和用戶手機共享號碼，無需實體SIM卡。
SIM卡在GSM系統中的應用，使卡和手機分離，SIM卡唯一標識一個客戶。一張SIM卡可以插入任何一部GSM手機中使用，而使用手機所產生的通信費則自己記錄在該SIM卡所唯一標識的客戶帳上。
2、GPRS
2.1．概述
GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線服務技術的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數據業務，屬於第二代和第三代之間的移動通信中的數據傳輸技術，通常稱為2.5G。GPRS可說是GSM的延續。
GPRS是介於2G和3G之間的技術，也被稱為2.5G。它后面還有個弟弟EDGE，被稱為2.75G。它們為實現從GSM向3G的平滑過渡奠定了基礎。
GPRS是GSM Phase2.1規范實現的內容之一，能提供比現有GSM網9.6kbit/s更高的數據率。GPRS采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發結構、無線調制標准、跳頻規則以及相同的TDMA幀結構。因此，在GSM系統的基礎上構建GPRS系統時，GSM系統中的絕大部分部件都不需要作硬件改動，只需作軟件升級。
GPRS無線傳輸系統的應用范圍非常廣泛，幾乎可以涵蓋所有的中低業務和低速率的數據傳輸，尤其適合突發的小流量數據傳輸業務。
有了GPRS，用戶的呼叫建立時間大大縮短，幾乎可以做到“永遠在線”。此外， GPRS是以營運商傳輸的數據量而不是連接時間為基准來計費，從而令每個用戶的服務成本更低。
構成GPRS系統的方法是：
（1） 在GSM系統中引入3個主要組件
GPRS服務支持結點（SGSN， Serving GPRS Supporting Node）、GPRS網關支持結點（GGSN， Gateway GPRS Support Node）、分組控制單元（PCU）
（2） 對GSM的相關部件進行軟件升級
ETSI指定了GSM900、1800和1900三個工作頻段用於GSM，其中GSM900頻段還有G1（E-GSM）頻段和P頻段。相應地，GPRS也工作於這三個頻段，包括GSM900的G1頻段和P頻段，當然，GPRS可以限制每個小區只工作於P頻段。如表1.1所示了GSM和GPRS的工作頻段。
900MHz頻段 G1頻段上行頻率（原E－GSM） 880 --- 890MHz P頻段上行頻率 890 --- 915MHz G1頻段下行頻率（原E－GSM） 925 --- 935MHz P頻段下行頻率 935 --- 960MHz 雙工間隔 45MHz 載頻間隔 200kHz 1800MHz頻段 上行頻率 1710 ---1785MHz 下行頻率 1805 ---1880MHz 雙工間隔 95MHz 載頻間隔 200kHz 1900MHz頻段 上行頻率 1850 ---1910MHz 下行頻率 1930 ---1990MHz 雙工間隔 80MHz 載頻間隔 200kHz
現有的GSM移動台（MS），不能直接在GPRS中使用，需要按GPRS標准進行改造（包括硬件和軟件）才可以用於GPRS系統。GPRS定義了3類MS：
A類可同時工作於GPRS和GSM；
B類可在GPRS和GSM之間自動切換工作；
C類可在GPRS和GSM之間人工切換工作。
GPRS被認為是2G向3G演進的重要一步，不僅被GSM支持，同時也被北美的IS-136支持。
2.2、 基本工作原理
GPRS是在原有的基於電路交換（CSD）方式的GSM網絡上引入兩個新的網絡節點： GPRS服務支持節點(SGSN)和網關支持節點（GGSN）。SGSN和MSC在同一等級水平，並跟蹤單個MS的存儲單元實現安全功能和接入控制，並通過幀中繼連接到基站系統。GGSN支持與外部分組交換網的互通，並經由基於IP的GPRS骨干網和SGSN連通。
GPRS終端通過接口從客戶系統取得數據，處理后的GPRS分組數據發送到GSM基站。分組數據經SGSN封裝后，SGSN通過GPRS骨干網與網關支持接點GGSN進行通信。GGSN對分組數據進行相應的處理，再發送到目的網絡，如Internet或X.25網絡。
若分組數據是發送到另一個GPRS終端，則數據由GPRS骨干網發送到SGSN，再經BSS發送到GPRS終端。
2.3 、GPRS的主要特點
GPRS采用分組交換技術，高效傳輸高速或低速數據和信令，優化了對網絡資源和無線資源的利用。
定義了新的GPRS無線信道，且分配方式十分靈活：每個TDMA幀可分配1到8個無線接口時隙。時隙能為活動用戶所共享，且向上鏈路和向下鏈路的分配是獨立的。
支持中、高速率數據傳輸，可提供9.05 ---171.2kbit/s的數據傳輸速率（每用戶）。GPRS采用了與GSM不同的信道編碼方案，定義了CS-1、CS-2、CS-3和CS-4四種編碼方案。
GPRS網絡接入速度快，提供了與現有數據網的無縫連接。
GPRS支持基於標准數據通信協議的應用，可以和IP網、X.25網互聯互通。支持特定的點到點和點到多點服務，以實現一些特殊應用如遠程信息處理。GPRS也允許短消息業務（SMS）經GPRS無線信道傳輸。 （錄入編輯：電路圖電路網www.dltdl.com）
GPRS的設計使得它既能支持間歇的爆發式數據傳輸，又能支持偶爾的大量數據的傳輸。它支持四種不同的QoS級別。GPRS能在0.5 ---1秒之內恢復數據的重新傳輸。GPRS的計費一般以數據傳輸量為依據。
在GSM PLMN中，GPRS引入兩個新的網絡節點：一個是GPRS服務支持節點（SGSN），它和MSC在同一等級水平，並跟蹤單個MS的存儲單元，實現安全功能和接入控制。節點SGSN通過幀中繼連接到基站系統。另一個是GPRS網關支持節點GGSN，GGSN支持與外部分組交換網的互通，並經由基於IP的GPRS骨干網和SGSN連通。
GPRS的安全功能同現有的GSM安全功能一樣。身份認證和加密功能由SGSN來執行。其中的密碼設置程序的算法、密鑰和標准與目前GSM中的一樣，不過GPRS使用的密碼算法是專為分組數據傳輸所優化過的。GPRS移動設備（ME）可通過SIM訪問GPRS業務，不管這個SIM是否具備GPRS功能。
蜂窩選擇可由一個MS自動進行，或者基站系統指示MS選擇某一特定的蜂窩。MS在重選擇另一個蜂窩或蜂窩組（即一個路由區）時會通知網絡。
為了訪問GPRS業務，MS會首先執行GPRS接入過程，以將它的存在告知網絡。在MS和SGSN之間建立一個邏輯鏈路，使得MS可進行如下操作：接收基於GPRS的的SMS服務、經由SGSN的尋呼、GPRS數據到來通知。
為了收發GPRS數據，MS會激活它所想用的分組數據地址。這個操作使MS可被相應的GGGSN所識別，從而能開始與外部數據網絡的互通。
用戶數據在MS和外部數據網絡之間透明地傳輸，它使用的方法是封裝和隧道技術：數據包用特定的GPRS協議信息打包並在MS和GGSN之間傳輸。這種透明的傳輸方法縮減了GPRS PLMN對外部數據協議解釋的需求，而且易於在將來引入新的互通協議。用戶數據能夠壓縮，並有重傳協議保護，因此數據傳輸高效且可靠。
G PRS可以實現基於數據流量、業務類型及服務質量等級（QoS）的計費功能，計費方式更加合理，用戶使用更加方便。
GPRS的核心網絡層采用IP技術，底層款可使用多種傳輸技術，很方便地實現與高速發展的IP網無縫連接。
2.4、GPRS的分類
GPRS網絡中存在兩種DNS。一種是GGSN同外部網絡之間的DNS，主要功能是對外部網絡的域名進行解析，作用等同於因特網上的普通DNS。另一種是GPRS骨干網上的DNS，主要功能是在PDP上下文激活過程中根據確定的APN(Access Point Name，接入點名稱)解析出GGSN的IP地址，並且在SGSN間的路由區更新過程中，根據原路由區號碼，解析出原SGSN的IP地址。
常見的GPRS模塊分為3種：
（1）GPRS DTU(GPRS數傳單元，常稱為GPRS透傳模塊)
GPRS DTU內部封裝了完善的TCP/IP等協議棧，可為無線傳輸提供透明的TCP/IP通道。在軟件設計上，它封裝了協議棧內容並且具有嵌入式操作系統，硬件上可看作是嵌入式PC加無線接入部分的結合，用窗口進行數據通信。主要應用於工業領域，而GPRS modem通常要完成類似的功能必須借助於PC機的軟件進行預數據處理。這種形式的應用通常需要一個PC接一個GPRS Modem來連接到外部的數據網。GPRS DTU的四個核心功能：
1）、內部集成TCP/IP協議棧
2）、提供串口數據雙向轉換功能
3）、支持自動心跳，保持終端設備永久在線(DTU包含上電自動撥號，采用心跳包保持永久在線-當長時間沒有數據通信時，移動網關將斷開DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數據中心在連接被斷開之前發送一個小數據包，以保持連接不被斷開。支持斷線自動重連、自動重撥號等功能)。
4）、支持參數配置，永久保存。將數據中心的IP地址及端口號，串口的波特率等保存在FLASH或EEPROM中。一旦上電，就自動按照設置好的參數進行工作。
較為高級的GPRS DTU還提供一些擴展功能，主要包括：支持數據中心域名解析、支持遠程參數配置/遠程固件升級、支持遠程短信/電話喚醒、支持本地串口固件升級、提供短信通道、提供DTU在線/離線電平指示等。
（2）GPRS/GSM Modem(純的GPRS/GSM調制解調器，常稱為GPRS貓)
GPRS Modem是接入GPRS分組網的一個物理通道，它本身不具有操作系統，必須依附於計算機(在功能上類似於有線Modem)，在計算機操作系統之上才能進行PPP撥號連接，通常是與PC結合使用，實現撥號上網。在工作方式上，GPRS DTU與GPRS Modem最大的區別就是GPRS DTU內部CPU在主動進行控制撥號和處理TCP/IP協議包，而GPRS Modem則是被動的，需要外部設備來進行撥號和進行TCP/IP協議包處理。
（3）帶TCP/IP協議棧的GPRS Modem(將GPRS/GSM modem和TCP/IP協議棧封裝在一起，內部有CPU，FLASH，RAM，控制單元等硬件，和DTU功能類似)
如果是要求數據長期可靠傳輸，那么應當采用GPRS DTU，通過GPRS網絡平台實現與監控中心端的數據通信。如果使用GPRS Modem則只能采用普通撥號方式上網，由於這種撥號方式是針對普通用戶的上網業務設計的，而不是針對數據可靠收發應用來設計的，因此不適合於可靠的數據傳輸;而且通常斷線后並不進行自動重撥。因此，在需要數據長期可靠傳輸的領域，都應選擇使用GPRS DTU。如果只是用於無線上網，則可以選擇GPRS Modem。
帶TCP/IP協議棧的GPRS Modem與GPRS DTU的差別在於，它在操作上和普通的GPRS Modem很相似，即：所有對模塊的操作只能用AT命令，尤其是發送和接收數據都要通過專用的AT命令。如果嵌入式系統采用的CPU是資源有限的單片機，建議使用GPRS DTU或自帶協議棧的GPRS Modem，否則要實現自己的TCP/IP協議，非常麻煩。如果是使用帶有操作系統WinCE或嵌入式Linux的嵌入式系統，可以采用GPRS/GSM Modem，這樣成本會比較低。
2.5、 GPRS的業務
GPRS是一組新的GSM承載業務，是以分組模式在PLMN和與外部網絡互通的內部網上傳輸。在有GPRS承載業務支持的標准化網絡協議的基礎上，GPRS網絡管理可以提供（或支持）一系列的交互式電信業務。
（1）承載業務
支持在用戶與網絡接入點之間的數據傳輸的性能。提供點對點業務、點對多點業務兩種承載業務。
a. 點對點業務（PTP）
點對點業務在兩個用戶之間提供一個或多個分組的傳輸。由業務請求者啟動，被接收者接收。包括兩種點到點業務：
b. 點對多點業務（PTM）
點對多點業務是將單一信息傳送到多個用戶。GPRS PTM業務能夠提供一個用戶將數據發送給具有單一業務需求的多個用戶的能力。包括有三種PTM業務：
點對多點廣播（PTM-M）業務---是將信息發送給當前位於某一地區的所有用戶的業務。
點對多點群呼（PTM-G）業務---是將信息發送給當前位於某一區域的特定用戶子群的業務。
IP多點傳播（IP-M）業務---是定義為IP協議序列一部分的業務。
（2）用戶終端業務
GPRS支持電信業務，提供完全的通信業務能力，包括終端設備能力。用戶終端業務可以分為基於PTP的用戶終端業務和基於PTM的用戶終端業務。
基於PTP的用戶終端業務 會話 報文傳送 檢索 遙信 基於PTM的用戶終端業務 分配 調度 會議 預定發送 地區選路
（3） 附加業務
GSM第2階段附加業務支持所有的GPRS基本業務PTP-CONS、PTP-CLNS、IP-M和PTM-G的CFU（無條件呼叫轉送）。GSM第2階段附加業務不適用於PTM-M。如表1-2所示。
簡稱 名稱 CLIP 主叫線路識別表示 CLIR 主叫線路識別限制 CoLP 連接線路識別表示 CoLR 連接線路識別限制 CFU 無條件呼叫轉移 CFB 移動用戶遇忙呼叫轉移 CFNRy 無應答呼叫轉移 CFNRc 無法到達的移動用戶呼叫轉移 CW 呼叫等待 HOLD 呼叫保持 MPTY 多用戶業務 CUG 封閉式的用戶群 AoCI 資費信息通知 BAOC 禁止所有呼叫 BOIC 禁止國際呼出 BAIC 禁止所有呼入 （錄入編輯：電路圖電路網www.dltdl.com）
2.6、GPRS業務的具體應用
GPRS業務主要有以下應用：
（1） 信息業務
傳送給移動電話用戶的信息內容廣泛，如股票價格、體育新聞、天氣預報、航班信息、新聞標題、娛樂、交通信息等等。
（2） 交談
人們更加喜歡直接進行交談，而不是通過枯燥的數據進行交流。目前因特網聊天組是因特網上非常流行的應用。有共同興趣和愛好的人們已經開始使用非話音移動業務進行交談和討論。由於GPRS與因特網的協同作用，GPRS將允許移動用戶完全參與到現有的因特網聊天組中，而不需要建立屬於移動用戶自己的討論組。因此，GPRS在這方面具有很大的優勢。
（3） 網頁瀏覽
移動用戶使用電路交換數據進行網頁瀏覽無法獲得持久的應用。由於電路交換傳輸速率比較低，因此數據從因特網服務器到瀏覽器需要很長的一段時間。因此GPRS更適合於因特網瀏覽。
（4） 文件共享及協同性工作
移動數據使文件共享和遠程協同性工作變得更加便利。這就可以使在不同地方工作的人們可以同時使用相同的文件工作。
（5） 分派工作
非話音移動業務能夠用來給外出的員工分派新的任務並與他們保持聯系。同時業務工程師或銷售人員還可以利用它使總部及時了解用戶需求的完成情況。
（6） 企業E-mail
在一些企業中，往往由於工作的緣故需要大量員工離開自己的辦公桌，因此通過擴展員工辦公室里的PC上的企業E-mail系統使員工與辦公室保持聯系就非常重要。GPRS能力的擴展，可使移動終端接轉PC機上的E-mail，擴大企業E-mail應用范圍。
（7） 因特網E-mail
因特網E-mail可以轉變成為一種信息不能存儲的網關業務，或能夠存儲信息的信箱業務。在網關管業務的情況下，無線mail平台將信息從SMTP轉化成SMS，然后發送到SMS中心。
（8） 交通工具定位
該應用綜合了無線定位系統，該系統告訴人們所處的位置，並且利用短消息業務轉告其他人其所處的位置。任何一個具有GPS接收器的人都可以接收他們的衛星定位信息以確定他們的位置。且對被盜車輛進行跟蹤等功能。
（9） 靜態圖像
例如照片、圖片、明信片、賀卡和演講稿等靜態圖像能在移動網絡上發送和接收。使用GPRS可以將圖像從與一個GPRS無線設備相連接的數字相機直接傳送到因特網站點或其他接收設備，並且可以實時打印。