Технология GPRS
Технология GPRS (General Packet Radio Service)
И.В. Попов
GPRS - это радио-сервис, основанный на пакетной коммутации, который дает возможность постоянного - "always on" - соединения, вытесняя трудоемкое и отнимающее много времени соединение через dial-up.
Необходимость решения для доступа из сотовых сетей в интернет и локальные корпоративные сети обсуждалась в течение многих лет. Широкое распространение такого рода технологий замедлялось из-за проблем с покрытием, стоимостью, эксплуатационными качествами и безопасным удаленным доступом в корпоративных сетях. Запуск основанного на GSM-сетях сервиса GPRS (General Packet Radio Service) имеет потенциал для изменения этой ситуации и обеспечения соединения "в любое время и в любом месте".
GPRS - это радио-сервис, основанный на пакетной коммутации, который дает возможность постоянного - "always on" - соединения, вытесняя трудоемкое и отнимающее много времени соединение через dial-up. Данный сервис обеспечивает также реальную пропускную способность свыше 40 кбит/с - это примерно те же скорости, что и в случае хороших наземных соединениях через модем. В целом, GPRS (General Packet Radio Service) является очередной ступенью от GSM к сотовым сетям третьего поколения - 3G. GPRS предлагает более быструю передачу данных через сети GSM со скоростями от 9.6 до 115 кбит/с. Эта новая технология создает пользователям возможность производить телефонные звонки и передавать данные одновременно. (Например, если вы имеете мобильный телефон, поддерживающий функцию GPRS, вы имеете возможность одновременно разговаривать по телефону и получать сообщения по электронной почте).
Наиболее привлекательным аспектом технологии GPRS для поставщиков услуг, помимо снижения стоимости эксплуатации, является простота управления при ее использовании, а также новые биллинговые возможности, ставшие доступными после перехода от коммутируемой к пакетной передаче данных. Клиенты также получают от внедрения этой технологии свои преимущества, поскольку она дает им множество усовершенствованных сервисов от провайдера, наряду с совершенно новыми.
Технология GPRS продвинула мобильные
системы на шаг вперед, сделав более
удобным и доступным
Улучшенная функциональность
и эффективность GPRS ведет к снижению
стоимости коммерческого
Основные вехи
После того, как этот еще относительно новый сервис впервые был представлен на рынке и прежде чем он, наконец, устоялся, можно выделить несколько стадий его «становления». Внедрение сервиса GPRS включает стандартизацию, развитие инфраструктуры, испытания сетей, заключение контрактов, развертывание сети, готовность терминалов, разработка приложений и т.п. Вот эти основные вехи внедрения GPRS: Date Milestone
1999 - 2000, полностью Операторы
сетей заключают контракты на
тестирование и коммерческий
запуск инфраструктуры GPRS.
Лето 2000 Стало возможным первое тестирование сервисов GPRS. Типовые скорости передачи данных - 28 кбит/с.Например, T-Mobil планирует тестирование GPRS на Expo2000 в Ганновере летом 2000 года
Начало 2001 Терминалы GPRS стали доступными в коммерческих количествах
Весь 2001 Сетевые операторы запустили сервисы GPRS в коммерческое использование и развернули сеть GPRS. Первые пользователи начинают регулярно использовать сервисы GPRS для неголосовых мобильных коммуникаций
2001/2 Типовые скорости - 56 кбит/с.
Новые специализированные
2002 Типовые скорости - 112 кбит/с.Фаза 2 GPRS/ EDGE начинает осуществляться на практике
2002 Поддержка GPRS в новых моделях мобильных телефонов GSM становиться обычным явлением, а использование этого сервиса достигает критической массы. (Эквивалентной статусу SMS в 1999 году)
2002/3 3GSM работает в коммерческих масштабах
Как и сам стандарт GSM, сервис GPRS развивался фазами. Во время первой фазы ожидалось, что коммерческое использование сервиса начнется в 2000/2001 гг. Поддерживается решение GPRS по принципу «точка-точка» (пересылка информации отдельному пользователю GPRS), но не «точка-мультиточка» (пересылка одной и той же информации одновременно нескольким пользователям GPRS). Фаза 2 GPRS еще не является полностью определенной, но как ожидается, будут поддерживаться более высокие скорости передачи данных путем внедрения новых уже существующих технологий, таких как EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), в дополнение к поддержке решения «точка-мультиточка».
Как работает GPRS?
GPRS - это стандарт ETSI (European Telecommunications Standards Institute) для пакетной коммутации в системах GSM. В настоящее время по всему миру наиболее широко распространены сети на основе GSM и их называют сетями второго поколения (2G). Технология GSM использует вариацию TDMA (time division multiple access) и является наиболее широко используемой из трех основных цифровых беспроводных технологий (TDMA, GSM и CDMA).
GSM оцифровывает и сжимает
данные, затем пересылает их по
каналу с двумя другими
GPRS является т.н. накладывающейся
технологией, распространяемой
GPRS использует радиополосу шириной в 200 кГц, и она делится на восемь каналов. Общая емкость каналов составляет 271 кбит/с, но каждый из этих каналов способен передавать потоки данных в 14.4 кбит/с. Теоретически возможна скорость в 115 кбит/с, но в реальных условиях она используется крайне редко или вообще не используется. Средняя скорость в 48 кбит/с является наиболее вероятной оценкой, поскольку точки доступа поделены между множественными пользователями, причем диапазон или расположение приемника будут также зависеть от имеющейся в наличии ширины полосы. Этот результат гораздо лучше, чем могут предложить существующие устройства мобильных коммуникаций, дающие всего 9.6 кбит/с. Другим важным аспектом интернет-связи через GPRS - и это первое такого рода внедрение для широкополосной сети - является то, что соединение с интернет непрерывно (всегда «он-лайн»), и в то же время ему не приходится подтягивать ресурсы из точек доступа в то время, когда оно не используется, потому что данные передаются только тогда, когда в этом есть необходимость. Приемник запрашивает информацию, и устройство подтягивает в этот момент радио-ресурсы, а затем снова находится в нерабочем состоянии, пока не начинает принимать запрошенную информацию. Радио-полосы распределяются динамическим образом, в зависимости от типа контента - одновременно несколько или даже больше, в зависимости от того, передается ли текстовое сообщение или «живое» видео. Когда пользователь включает устройство, поддерживающее GPRS, обычно оно автоматически ищет канал GPRS в данной местности. Если соответствующий канал найден, устройство будет пытаться соединиться с сетью.
Сеть GPRS:
Сеть GPRS - наложенная сеть, располагающаяся поверх инфраструктур GSM. Ключевые компоненты сети GPRS включают:
• PCU- Блок управления пакетами, дающий возможность станциям GSM пересылать и получать пакеты при GPRS коммуникациях.
• SGSN - Часть инфраструктуры
GSM, ответственная за отсылку и
получение пакетов от абонентов
в своем районе обслуживания. Этот
блок также производит авторизацию,
контактируя с сервером и проверяя
информацию о пользователе. Кроме
того, он отслеживает маршрут
• GGSN - Компонент сети GSM, ответственный за взаимодействие с интернет и другими общественными сетями, передающими данные и голос. Компонент хранит маршрутизирующую базу данных, базу данных с адресами и фильтрующую базу данных.
• GTP - Туннелирующий протокол GPRS, основанный на протоколах TCP/IP, инкапсулирующий пакеты IP и X.25, приходящие из узлов SGSN в GGSN.
Когда пользователь GPRS делает
звонок, устройство GPRS контактирует со
станцией GSM, которая в свою очередь
обращается к станции SGSN, которая
взаимодействует с другими
Когда мобильный пользователь
посылает данные, узел SGSN направляет пакеты
на соответствующий узел GGSN. GGSN затем
направляет данные в соответствии с
текущим "контекстом", устанавливаемым
для данной сессии. В обратном направлении,
пакеты, предназначенные для
Преимущества GPRS
GPRS обеспечивает более высокие скорости передачи данных, постоянное соединение - "всегда онлайн", устойчивость соединения, широкую поддержку приложений и сильные механизмы безопасности.
Увеличение скорости передачи данных
GPRS в настоящее время
Постоянное соединение
Постоянное соединение - "всегда онлайн" - устраняет задержки по времени, характерные для dial-up соединения, связанные с установлением нового соединения с сетью всякий раз, когда требуется отсылать и получать данные. Информация может передаваться конечному пользователю в режиме реального времени. GPRS позволяет провайдерам осуществлять биллинговый учет попакетно, а не поминутно, давая таким образом возможность предоставлять пользователям более эффективные по стоимости сервисы.
Устойчивость соединения
GPRS улучшила целостность передачи
данных путем применения ряда
механизмов. Во-первых, пользовательские
данные кодируются с некоторой
избыточностью, что улучшает
Широкая поддержка приложений
Подобно сети интернет, GPRS основан на пакетной коммутации данных. Это означает, что все собственные IP приложения могут быть реализованы в рамках GPRS - такие как e-mail, Web-доступ, мгновенная передача сообщений и передача файлов. Кроме того, его более высокие скорости передачи данных дают возможность GPRS осуществлять работу приложений, требующих большей ширины полосы (таких как мультимедийный веб-контент), которые не идут в условиях более медленных GSM dial-up соединений. GPRS более-менее хорошо подходит для приложений, основанных на Wireless Application Protocol (WAP). WAP достиг широкого распространения в новом поколении мобильных телефонов, поддерживающих микробраузеры.
Безопасность
GPRS строится на проверенной на практике модели аутентификации и авторизации, используемой GSM. При инициации сессии пользователя аутентифицируют, используя секретную информацию, содержащуюся на смарт-карте, называемой «модуль идентификации абонента» (Subscriber Identity Module, SIM). Аутентификационные данные посылаются на узел сети HLR и там подтверждаются. GPRS дает возможность дополнительной аутентификации путем использования таких протоколов как RADIUS - перед тем, как абонентам будет разрешен доступ в интернет или корпоративную сеть данных. GPRS поддерживает шифрование пользовательских данных при передаче через беспроводный интерфейс с мобильного терминала на SGSN. Кроме того, может иметь место высокоуровневое сквозное шифрование VPN (Virtual Private Network), когда пользователь подсоединяется к частной корпоративной сети. Итак, если разделить эти преимущества на те, что касаются пользователей и поставщиков услуг, то получаем следующую картину:
Для поставщиков услуг:
• Новый рынок и возрастание прибыли при переходе к предложению новых мультимедийных и контент-сервисов для клиентов.
• Многие клиенты с большей вероятностью захотят приобрести мобильный телефон с функцией GPRS, нежели покупать новый персональный компьютер, поскольку моделей телефонов на рынке существует гораздо больше, чем ПК.
• GPRS позволяет снизить
• Новые возможности
Для клиентов:
• Сервисы QoS становятся доступными в качестве продаваемого продукта. Теперь, когда технология GPRS представила первое приложение с коммутацией пакетов для абонентов мобильной связи, поставщики услуг могут использовать обычные технологии для внедрения сервисных приложений в условиях традиционных IP сетей.
• Скорость гораздо выше, по сравнению с существующими сейчас скоростями GMS, и будет продолжать расти, что является очевидным преимуществом для пользователей. Скорости увеличатся в пять раз, а в некоторых случаях, и более.
• Низкая стоимость (зависящая от объема передаваемых данных);
• Постоянное соединение;
• Приложения, которые могут работать в многозадачном режиме (одновременно и текст, и голос, и видео).
Ограничения GPRS
Уже совершенно понятно, что GPRS является важным новым сервисом для мобильных устройств, не просто дающим возможность передачи данных, а существенно улучшающим спектральную эффективность, емкость и функциональность, по сравнению с используемыми до сих пор неголосовыми мобильными сервисами. Однако важно отметить, что GPRS имеет и некоторые ограничения, которые описаны ниже:
Ограниченная емкость соты
GPRS оказывает существенное
влияние на существующую
Реальные скорости гораздо ниже
Достижение теоретически максимальной скорости передачи данных через GPRS - 172.2 кбит/с потребовало бы, чтобы отдельный пользователь использовал все восемь тайм-слотов без какой-либо защиты от ошибок. Ясно, что на практике достаточно маловероятно, чтобы оператор сети позволил использовать все тайм-слоты одному пользователю GPRS. Кроме того, «первое поколение» GPRS-терминалов жестко лимитировано на поддержку всего одного, двух или трех тайм-слотов. Поэтому ширина полосы, доступная пользователю GPRS, так же жестко лимитирована. По этой причине теоретические максимальные скорости GPRS не могут быть достигнуты в реальных сетях и на реальных терминалах. Реальность такова, что мобильные сети, вероятно, всегда будут иметь более низкие скорости передачи данных, по сравнению с фиксированными сетями. Результат: Относительно высокие скорости передачи данных через мобильные устройства могут не быть доступными индивидуальным пользователям мобильных сервисов , пока не появились возможности существенного повышения скоростей на сетях GSM Evolution (EDGE) или Universal Mobile Telephone System (3GSM).
Неоптимальная модуляция
GPRS основан на технологии модуляции, известной как GMSK (Gaussian minimum-shift keying). Сети EDGE основаны на новой модуляционной схеме, допускающей гораздо более высокие скорости передачи данных через воздушный интерфейс - это называют модуляцией 8 PSK (eight-phase-shift keying). Поскольку 8 PSK также будет использоваться в 3GSM, сетевым операторам потребуется учесть этот момент на некоторой стадии перехода к сетям мобильной связи третьего поколения. Результат: Необходимость EDGE.
Задержки передачи
Пакеты GPRS посылаются по всем направлениям, чтобы в итоге достичь одного и того же пункта назначения. Это создает опасность того, что один или несколько таких пакетов потеряются или будут повреждены во время передачи данных по радиосвязи. Стандарты GPRS учитывают это неотъемлемое свойство беспроводных пакетных технологий, закладывая в свои стратегии задачи сохранения целостности данных и ретрансмиссии. Однако в результате этой подстраховки могут происходить задержки передачи. Вследствие этого приложения, требующие высокого качества передачи видеоизображений, могут выполняться на должном уровне при использовании HSCSD (High Speed Circuit Switched Data, высокоскоростная коммутация каналов данных). HSCSD - это просто коммутация каналов данных, при которой отдельный пользователь может использовать до четырех разных каналов одновременно. Из-за принципа сквозной связи между отправителем и получателем, задержки передачи менее вероятны. Результат: Необходимость HSCSD.
Где применяется GPRS
Неголосовые мобильные сервисы, такие как SMS и GPRS, лежат в основе широкого спектра корпоративных и потребительских приложений. Данный раздел описывает те из них, что относятся непосредственно к GPRS. В прошлые десятилетия мобильные приложения, подобные GPRS, использовались исключительно военными, медицинскими, правительственными и транспортными организациями, но не было ни стандартов, ни провайдеров, позволяющих широко распространить данные технологии, чтобы сделать их доступными для обычных людей. И только относительно недавно абоненты начали со все возрастающей активностью пользоваться GPRS, поскольку технология стала гораздо дешевле и доступней. Кроме того, абоненты мобильных систем всегда хотели иметь возможность использовать те же приложения, которыми они пользуются, когда работают на персональных компьютерах. Предпринималось множество попыток, с привлечением различных технологий, для того, чтобы предложить пользователям мобильной связи те же возможности, что и интернет, при помощи существующих технологий, но проблема состояла в том, чтобы минимизировать весь контент, а также трансформировать его таким образом, чтобы сделать его совместимым с параметрами устройства и используемой полосы. В условиях постоянной миниатюризации электроники многие новые мобильные устройства становятся быстрее, эффективнее и более похожими на персональные компьютеры. С усовершенствованием аппаратной части будет предложено множество приложений. Приложения, используемые в домашних условиях очень важны, однако приложения для бизнеса, похоже, совершат настоящий прорыв в этой технологии. Многие аналитики предупреждают, что к 2002-2003 почти половину повседневных бизнес-операций можно будет производить при помощи мобильных устройств.
• Текст - Текстовые приложения
для нового поколения мобильных
устройств будут значительно
отличаться от своих предшественников.
Поскольку устройства будут функционировать
с использованием IP, они не будут
нуждаться в специальных
• Картинки - В условиях повышения
разрешающей способности
• Звук - Новые устройства смогут использовать не только новые аудио-возможности, но и услуги передачи звука через интернет. Устройства также можно настроить на отправку и получение звуковых фрагментов в реальном времени. И не вызывает сомнения, что со временем интерфейс голосовых команд будет доступен для любых простых команд. Такого рода технология уже доступна сегодня в самых дорогих автомобилях и самых продвинутых сотовых телефонах. GPS и сервисы дорожных карт также являются сегодня весьма привлекательными для пользователей сервисами. В Японии почти все автомобили оборудованы стандартной опцией для DVD GPS системы. Несмотря на многочисленные попытки улучшения качества голосовой связи в мобильных сетях, таких как Enhanced Full Rate (EFR), требуемого качества они по-прежнему не предоставляют. Существует ряд обычных в практике, например, журналистов или полицейских ситуаций, когда необходимо фиксировать разговоры с людьми или радиосообщения при помощи портативных микрофонов профессионального качества связи и посылать эту информацию на радиостанцию или в отделение полиции. Если просто оставить мобильный телефон включенным или надиктовать на мобильный телефон нужную информацию, это не даст достаточного качества звука для анализа и перезаписи голоса, когда точная идентификация голоса важна. Поскольку даже короткие голосовые фрагменты занимают значительный объем в виде файлов, GPRS или другие высокоскоростные мобильные сервисы передачи данных в подобных случаях насущно необходимы.
• Видео - Так же, как и
с передачей звука, пользователи
имеют возможность работать с
живым видео. В качестве запоминающих
устройств, процессоры становятся миниатюрнее,
а скорости доступа повышаются, что
является существенным моментом при
использовании сотовых

- Технология Internet, ее принципы работы. Протокол ТСР/IP и его основные свойства
- Технология ISASMELT™ для вторичного переработки свинца
- Технология Multitouch
- Технология OLED
- Технология «RD-Agent+CL-systems»
- Технология SCADA
- Технология SONET/SDH
- Технологическое оборудование складов
- Технологическое оборудование, швейные машинки
- Технологичность. Производственная и эксплуатационная технологичность. Показатели технологичности
- Технология 4G
- Технология 8 сынып қыз балаларға арналған. Тағам дайындау технологиясы
- Технология Bluetooth
- Технология Ethernet