Ogólna usługa pakietowego radia

Sony Ericsson K310a wyświetla stronę główną Wikipedii przez Internet GPRS.

General Packet Radio Service ( GPRS ) to zorientowany pakietowo standard danych mobilnych w globalnym systemie komunikacji mobilnej (GSM) sieci komórkowej 2G i 3G . GPRS został ustanowiony przez Europejski Instytut Norm Telekomunikacyjnych (ETSI) w odpowiedzi na wcześniejsze technologie komórkowe CDPD i i-mode z komutacją pakietów. Obecnie jest utrzymywany przez projekt partnerski trzeciej generacji (3GPP).

GPRS jest zwykle sprzedawany na podstawie całkowitej ilości danych przesłanych podczas cyklu rozliczeniowego, w przeciwieństwie do danych z komutacją łączy , które są zwykle rozliczane za minutę czasu połączenia, a czasami co jedną trzecią minuty. Użycie przekraczające limit danych w pakiecie GPRS może podlegać opłacie za MB danych, może być ograniczone lub zabronione.

GPRS jest usługą typu best-effort , co wiąże się ze zmienną przepustowością i opóźnieniem , które zależą od liczby innych użytkowników współużytkujących usługę jednocześnie, w przeciwieństwie do komutacji obwodów , gdzie podczas połączenia gwarantowana jest pewna jakość usług (QoS). W systemach 2G GPRS zapewnia szybkość transmisji danych na poziomie 56-114 kbit /s. Technologia komórkowa 2G połączona z GPRS jest czasami opisywana jako 2.5G , czyli technologia pomiędzy drugą ( 2G ) a trzecią ( 3G ) generacją telefonii komórkowej. Zapewnia umiarkowaną prędkość transmisji danych, wykorzystując niewykorzystywane wielodostępu z podziałem czasu (TDMA) np. w systemie GSM. GPRS jest zintegrowany z GSM Release 97 i nowszymi wersjami.

Przegląd techniczny

Zobacz też: Sieć szkieletowa GPRS

Sieć rdzeniowa GPRS umożliwia sieciom komórkowym 2G , 3G i WCDMA przesyłanie pakietów IP do sieci zewnętrznych, takich jak Internet . System GPRS jest integralną częścią podsystemu komutacji sieci GSM .

Oferowane usługi

GPRS rozszerza możliwości transmisji danych z komutacją pakietów GSM i umożliwia następujące usługi:

  • Wysyłanie i nadawanie wiadomości SMS
  • „Zawsze włączony” dostęp do Internetu
  • Usługa wiadomości multimedialnych (MMS)
  • Push-to-talk przez sieć komórkową (PoC)
  • Wiadomości błyskawiczne i obecność — bezprzewodowa wioska
  • Aplikacje internetowe dla urządzeń inteligentnych za pośrednictwem protokołu aplikacji bezprzewodowych (WAP)
  • Usługa punkt-punkt (P2P): połączenie międzysieciowe z Internetem (IP)
  • Usługa punkt-wielopunkt (P2M): multiemisja punkt-wielopunkt i połączenia grupowe punkt-wielopunkt

W przypadku wykorzystania SMS przez GPRS można osiągnąć prędkość transmisji SMS około 30 wiadomości SMS na minutę. Jest to znacznie szybsze niż przy użyciu zwykłego SMS przez GSM, którego prędkość transmisji SMS wynosi około 6 do 10 wiadomości SMS na minutę.

Obsługiwane protokoły

GPRS obsługuje następujące protokoły:

W przypadku korzystania z protokołu TCP/IP każdy telefon może mieć przydzielony jeden lub więcej adresów IP . GPRS będzie przechowywać i przekazywać pakiety IP do telefonu nawet podczas przekazywania . TCP przywraca wszelkie utracone pakiety (np. z powodu pauzy wywołanej szumem radiowym).

Sprzęt komputerowy

Urządzenia obsługujące GPRS są pogrupowane w trzy klasy:

Klasa A
Możliwość jednoczesnego podłączenia do usługi GPRS i usługi GSM (głos, SMS). Takie urządzenia są już dostępne [ od? ] .
Klasa B
Może być podłączony do usługi GPRS i usługi GSM (głos, SMS), ale przy użyciu tylko jednej na raz. Podczas usługi GSM (połączenie głosowe lub SMS) usługa GPRS jest zawieszana i wznawiana automatycznie po zakończeniu usługi GSM (połączenie głosowe lub SMS). Większość urządzeń mobilnych GPRS to urządzenia klasy B.
Klasa C
Są podłączone do usługi GPRS lub usługi GSM (głos, SMS) i muszą być przełączane ręcznie między jedną usługą a drugą.

Ponieważ urządzenie klasy A musi jednocześnie obsługiwać sieci GPRS i GSM, faktycznie potrzebuje dwóch radiotelefonów. Aby uniknąć tego wymagania sprzętowego, urządzenie mobilne GPRS może zaimplementować trybu podwójnego transferu (DTM) . Telefon komórkowy obsługujący DTM może obsługiwać zarówno pakiety GSM, jak i pakiety GPRS z koordynacją sieci, aby zapewnić, że oba typy nie są przesyłane w tym samym czasie. Takie urządzenia są uważane za pseudo-klasę A, czasami określane jako „prosta klasa A”. Niektóre sieci obsługują DTM od 2007 roku [ potrzebne źródło ] .

Huawei E220 3G/GPRS

  Modemy USB 3G/GPRS mają podobny do terminala interfejs przez USB z formatami danych V.42bis i RFC 1144 . Niektóre modele zawierają złącze anteny zewnętrznej . Dostępne są karty modemowe do laptopów lub zewnętrzne modemy USB, które kształtem i rozmiarem przypominają mysz komputerową lub pendrive .

Adresowanie

Połączenie GPRS jest nawiązywane na podstawie nazwy punktu dostępu (APN). APN definiuje usługi, takie jak protokołu aplikacji bezprzewodowych (WAP), usługa krótkich wiadomości (SMS), usługa wiadomości multimedialnych (MMS) oraz usługi komunikacji internetowej , takie jak poczta elektroniczna i dostęp do sieci World Wide Web .

Aby zestawić połączenie GPRS dla modemu bezprzewodowego , użytkownik musi podać APN, opcjonalnie nazwę użytkownika i hasło oraz bardzo rzadko adres IP , nadane przez operatora sieci.

Modemy i moduły GPRS

Moduł GSM lub moduły GPRS są podobne do modemów, ale z jedną różnicą: modem jest zewnętrznym elementem wyposażenia, natomiast moduł GSM lub moduł GPRS można zintegrować z urządzeniem elektrycznym lub elektronicznym. Jest to wbudowany element sprzętu. Z drugiej strony telefon komórkowy GSM jest sam w sobie kompletnym systemem wbudowanym. Jest wyposażony w wbudowane procesory przeznaczone do zapewnienia funkcjonalnego interfejsu między użytkownikiem a siecią komórkową.

Schematy i prędkości kodowania

Prędkości wysyłania i pobierania, które można osiągnąć w GPRS, zależą od wielu czynników, takich jak:

  • liczba szczelin czasowych BTS TDMA przydzielonych przez operatora
  • używane kodowanie kanału.
  • maksymalna wydajność urządzenia mobilnego wyrażona jako klasa wieloszczelinowa GPRS

Wiele schematów dostępu

Metody wielodostępu używane w GSM z GPRS są oparte na dupleksie z podziałem częstotliwości (FDD) i TDMA. Podczas sesji użytkownik jest przypisywany do jednej pary kanałów częstotliwości łącza w górę i łącza w dół. Jest to połączone z multipleksowaniem statystycznym w dziedzinie czasu , co umożliwia kilku użytkownikom współdzielenie tego samego kanału częstotliwości. Pakiety mają stałą długość, odpowiadającą szczelinie czasowej GSM. Łącze w dół wykorzystuje według kolejności zgłoszeń , podczas gdy łącze w górę wykorzystuje schemat bardzo podobny do rezerwacji ALOHA (R-ALOHA). Oznacza to, że szczelinowe ALOHA (S-ALOHA) jest używane do zapytań o rezerwację podczas fazy rywalizacji, a następnie rzeczywiste dane są przesyłane przy użyciu dynamicznego TDMA z kolejnością zgłoszeń.

Kodowanie kanałów

Proces kodowania kanału w GPRS składa się z dwóch etapów: najpierw kod cykliczny jest używany do dodawania bitów parzystości, które są również określane jako sekwencja kontrolna bloku, po czym następuje kodowanie z prawdopodobnie przebitym kodem splotowym . Schematy kodowania od CS-1 do CS-4 określają liczbę bitów parzystości generowanych przez kod cykliczny i szybkość przebijania kodu splotowego. W schematach kodowania od CS-1 do CS-3 kod splotowy ma szybkość 1/2, tj. każdy bit wejściowy jest konwertowany na dwa zakodowane bity. W schematach kodowania CS-2 i CS-3 dane wyjściowe kodu splotowego są przebijane w celu uzyskania pożądanej szybkości kodowania. W schemacie kodowania CS-4 nie stosuje się kodowania splotowego. Poniższa tabela podsumowuje opcje.

Schemat kodowania GPRS

Szybkość transmisji, w tym narzut RLC/MAC (kbit/s/slot)
Szybkość transmisji z wyłączeniem narzutu RLC/MAC (kbit/s/slot) 		Modulacja Szybkość kodowania
CS-1 9.20 8.00 GMSK 1/2
CS-2 13.55 12.00 GMSK ≈2/3
CS-3 15.75 14.40 GMSK ≈3/4
CS-4 21.55 20.00 GMSK 1

Najmniej niezawodny, ale najszybszy schemat kodowania (CS-4) jest dostępny w pobliżu stacji nadawczo-odbiorczej (BTS), podczas gdy najbardziej niezawodny schemat kodowania (CS-1) jest używany, gdy stacja mobilna (MS) znajduje się dalej od BTS.

Wykorzystując CS-4 możliwe jest osiągnięcie prędkości użytkownika 20,0 kbit/s na szczelinę czasową. Jednak przy użyciu tego schematu zasięg komórek wynosi 25% normy. CS-1 może osiągnąć prędkość użytkownika wynoszącą zaledwie 8,0 kbit/s na szczelinę czasową, ale ma 98% normalnego pokrycia. Nowsze urządzenia sieciowe mogą automatycznie dostosowywać prędkość transferu w zależności od lokalizacji mobilnej.

Oprócz GPRS istnieją dwie inne technologie GSM, które zapewniają usługi transmisji danych: przesyłanie danych z komutacją obwodów (CSD) i przesyłanie danych z komutacją łączy (HSCSD). W przeciwieństwie do wspólnego charakteru GPRS, zamiast tego ustanawiają dedykowany obwód (zwykle rozliczany za minutę). Niektóre aplikacje, takie jak połączenia wideo, mogą preferować HSCSD, zwłaszcza w przypadku ciągłego przepływu danych między punktami końcowymi.

W poniższej tabeli podsumowano niektóre możliwe konfiguracje usług GPRS i komutacji łączy.

Technologia Pobierz (kbit/s) Przesyłanie (kbit/s) Przydzielone szczeliny czasowe TDMA (DL+UL)
CSD 9.6 9.6 1+1
HSCSD 28,8 14.4 2+1
HSCSD 43,2 14.4 3+1
GPRS 85,6 21,4 (klasa 8 i 10 oraz CS-4) 4+1
GPRS 64,2 42,8 (klasa 10 i CS-4) 3+2
EGPRS (krawędź) 236,8 59,2 (klasa 8, 10 i MCS-9) 4+1
EGPRS (krawędź) 177,6 118,4 (klasa 10 i MCS-9) 3+2

Klasa wieloszczelinowa

Klasa multislotu określa prędkość transferu danych dostępnych w kierunkach Uplink i Downlink . Jest to wartość z przedziału od 1 do 45, której sieć używa do przydzielania kanałów radiowych w kierunku łącza w górę i łącza w dół. Klasa wieloszczelinowa z wartościami większymi niż 31 jest określana jako wysokie klasy wieloszczelinowe.

Alokacja wieloszczelinowa jest reprezentowana na przykład jako 5+2. Pierwsza liczba to liczba szczelin czasowych łącza nadawczego, a druga to liczba szczelin czasowych łącza zwrotnego przydzielonych do wykorzystania przez stację ruchomą. Powszechnie używaną wartością jest klasa 10 dla wielu telefonów komórkowych GPRS/EGPRS, która wykorzystuje maksymalnie 4 szczeliny czasowe w kierunku łącza w dół i 2 szczeliny czasowe w kierunku łącza w górę. Jednak jednocześnie można wykorzystać maksymalnie 5 jednoczesnych szczelin czasowych zarówno w łączu w górę, jak iw łączu w dół. Sieć zostanie automatycznie skonfigurowana do pracy w trybie 3+2 lub 4+1, w zależności od charakteru przesyłania danych.

Niektóre wysokiej klasy telefony komórkowe, zwykle obsługujące również UMTS , obsługują również GPRS/ EDGE multislot klasy 32. Zgodnie z 3GPP TS 45.002 (wersja 12), tabela B.1, stacje mobilne tej klasy obsługują 5 szczelin czasowych w łączu w dół i 3 szczeliny w łączu w górę z maksymalnie 6 jednocześnie wykorzystywanych szczelin czasowych. Jeśli ruch danych jest skoncentrowany w kierunku łącza w dół, sieć skonfiguruje połączenie do operacji 5+1. Gdy w uplinku przesyłanych jest więcej danych, sieć może w dowolnym momencie zmienić konstelację na 4+2 lub 3+3. można zastosować najlepszą modulację i schemat kodowania EDGE, 5 szczelin czasowych może przenosić szerokość pasma 5*59,2 kbit/s = 296 kbit/s. W kierunku łącza w górę, 3 szczeliny czasowe mogą przenosić przepustowość 3*59,2 kbit/s = 177,6 kbit/s.

Klasy wieloszczelinowe dla GPRS/EGPRS

Klasa wieloszczelinowa Łącze w dół TS Łącze nadrzędne TS Aktywny TS
1 1 1 2
2 2 1 3
3 2 2 3
4 3 1 4
5 2 2 4
6 3 2 4
7 3 3 4
8 4 1 5
9 3 2 5
10 4 2 5
11 4 3 5
12 4 4 5
30 5 1 6
31 5 2 6
32 5 3 6
33 5 4 6
34 5 5 6

Atrybuty klasy multislot

Każda klasa multislot identyfikuje następujące elementy:

  • maksymalna liczba szczelin czasowych, które można przydzielić łączu w górę
  • maksymalna liczba szczelin czasowych, które mogą być przydzielone łączu w dół
  • całkowita liczba szczelin czasowych, które sieć może przydzielić komórce
  • czas potrzebny, aby MS wykonał pomiar poziomu sygnału sąsiedniej komórki i przygotował się do transmisji
  • czas potrzebny MS na przygotowanie się do transmisji
  • czas potrzebny, aby MS wykonał pomiar poziomu sygnału sąsiedniej komórki i przygotował się do odbioru
  • czas potrzebny państwu członkowskiemu na przygotowanie się do odbioru.

Różna specyfikacja klas multislotów jest szczegółowo opisana w załączniku B specyfikacji technicznej 3GPP 45.002 (multipleksowanie i wielokrotny dostęp na ścieżce radiowej)

Użyteczność

Maksymalna prędkość łącza GPRS oferowanego w 2003 roku była zbliżona do łącza modemowego w analogowej przewodowej sieci telefonicznej i wynosiła w zależności od używanego telefonu około 32–40 kbit/s. Opóźnienie jest bardzo duże; czas podróży w obie strony (RTT) wynosi zwykle około 600–700 ms i często osiąga 1 s. GPRS ma zazwyczaj niższy priorytet niż mowa, dlatego jakość połączenia jest bardzo różna.

Urządzenia z ulepszeniami latencji/RTT (na przykład dzięki rozszerzonej funkcji trybu UL TBF) są ogólnie dostępne. Ponadto u niektórych operatorów dostępne są aktualizacje sieciowe funkcji. Dzięki tym ulepszeniom można skrócić aktywny czas przesyłania w obie strony, co skutkuje znacznym wzrostem prędkości przepustowości na poziomie aplikacji.

Historia GPRS-u

GPRS został otwarty w 2000 roku jako usługa transmisji danych z komutacją pakietów wbudowana w komórkową sieć radiową GSM z komutacją kanałów . GPRS rozszerza zasięg stacjonarnego Internetu poprzez łączenie terminali mobilnych na całym świecie.

Protokół CELLPAC opracowany w latach 1991-1993 był punktem wyjścia do rozpoczęcia w 1993 specyfikacji standardu GPRS przez ETSI SMG . Zwłaszcza funkcje CELLPAC Voice & Data wprowadzone w 1993 r. w warsztatach ETSI przewidywały to, co później uznano za korzenie GPRS. Ten wkład w warsztaty jest wymieniony w 22 amerykańskich patentach związanych z GPRS. Systemy będące następcami GSM/GPRS, takie jak W-CDMA ( UMTS ) i LTE , opierają się na kluczowych funkcjach GPRS dla mobilnego dostępu do Internetu, wprowadzonych przez firmę CELLPAC.

Według badań dotyczących historii rozwoju GPRS, Bernhard Walke i jego uczeń Peter Decker są wynalazcami GPRS — pierwszego systemu zapewniającego światowy mobilny dostęp do Internetu.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=General_Packet_Radio_Service&oldid=1126012754 ”