Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с GPRS )
Перейти к навигации Перейти к поиску

General Packet Radio Service ( GPRS ) - это пакетно-ориентированный стандарт мобильных данных в глобальной системе мобильной связи (GSM) сотовой сети 2G и 3G . GPRS была создана Европейским институтом стандартов электросвязи (ETSI) в ответ на более ранние технологии сотовой связи CDPD и i-mode с коммутацией пакетов. Сейчас он поддерживается Проектом партнерства третьего поколения (3GPP). [1] [2]

GPRS обычно продается в соответствии с общим объемом данных, переданных в течение цикла выставления счетов, в отличие от данных с коммутацией каналов , которые обычно выставляются за минуту времени соединения, а иногда и с шагом в одну треть. Использование сверх установленного лимита данных GPRS может взиматься за Мб данных, скорость ограничена или запрещена.

GPRS - это лучший сервис, предполагающий переменную пропускную способность и задержку, которые зависят от количества других пользователей, одновременно использующих сервис, в отличие от коммутации каналов , при которой определенное качество обслуживания (QoS) гарантируется во время соединения. В системах 2G GPRS обеспечивает скорость передачи данных 56–114 кбит / с. [3] Сотовая технология 2G в сочетании с GPRS иногда описывается как 2.5G , то есть технология между вторым ( 2G ) и третьим ( 3G ) поколениями мобильной телефонии. [4]Он обеспечивает передачу данных со средней скоростью за счет использования неиспользуемых каналов множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), например, в системе GSM. GPRS интегрирован в GSM Release 97 и более новые версии.

Технический обзор [ править ]

См. Также: Базовая сеть GPRS

Базовая сеть GPRS позволяет мобильным сетям 2G , 3G и WCDMA передавать IP- пакеты во внешние сети, такие как Интернет . Система GPRS является составной частью подсистемы коммутации сети GSM .

Предлагаемые услуги [ править ]

GPRS расширяет возможности передачи данных с коммутацией пакетов GSM и делает возможными следующие услуги:

  • SMS-сообщения и трансляция
  • "Всегда активный" доступ в Интернет
  • Служба мультимедийных сообщений (MMS)
  • Нажми и говори по сотовой сети (PoC)
  • Обмен мгновенными сообщениями и присутствие - беспроводная деревня
  • Интернет-приложения для интеллектуальных устройств через протокол беспроводных приложений (WAP)
  • Услуга точка-точка (P2P): взаимодействие в сети с Интернетом (IP)
  • Услуга точка-многоточка (P2M): многоадресная многоадресная передача и многоточечные групповые вызовы

Если используется SMS через GPRS, скорость передачи SMS может составлять около 30 SMS-сообщений в минуту. Это намного быстрее, чем использование обычных SMS через GSM, скорость передачи которых составляет от 6 до 10 SMS-сообщений в минуту.

Поддерживаемые протоколы [ править ]

GPRS поддерживает следующие протоколы:

  • Интернет-протокол (IP). На практике встроенные мобильные браузеры используют IPv4 до того, как IPv6 получил широкое распространение.
  • Протокол точка-точка (PPP) обычно не поддерживается операторами мобильной связи, но если сотовый телефон используется в качестве модема для подключенного компьютера, PPP может использоваться для туннелирования IP-адреса в телефон. Это позволяет динамически назначать IP-адрес (с использованием IPCP, а не DHCP ) мобильному оборудованию.
  • Соединения X.25 обычно используются для таких приложений, как беспроводные платежные терминалы, хотя они были удалены из стандарта. X.25 по-прежнему может поддерживаться через PPP или даже через IP, но для этого требуется либо сетевой маршрутизатор для выполнения инкапсуляции, либо программное обеспечение, встроенное в конечное устройство / терминал; например, пользовательское оборудование (UE).

Когда используется TCP / IP , каждому телефону может быть назначен один или несколько IP-адресов . GPRS будет хранить и пересылать IP-пакеты на телефон даже во время передачи обслуживания . TCP восстанавливает все потерянные пакеты (например, из-за паузы, вызванной радиошумом).

Оборудование [ править ]

Устройства, поддерживающие GPRS, делятся на три класса:

Класс А
Возможность одновременного подключения к услуге GPRS и услуге GSM (голос, SMS). Такие устройства теперь доступны [по состоянию на? ] .
Класс B
Может быть подключен к услуге GPRS и к услуге GSM (голос, SMS), но только по одному за раз. Во время службы GSM (голосовой вызов или SMS) служба GPRS приостанавливается и автоматически возобновляется после завершения службы GSM (голосовой вызов или SMS). Большинство мобильных устройств GPRS относятся к классу B.
Класс C
Подключены либо к услуге GPRS, либо к услуге GSM (голос, SMS) и должны переключаться вручную между одной услугой и другой.

Поскольку устройство класса A должно обслуживать сети GPRS и GSM вместе, ему фактически необходимы два радиомодуля. Чтобы избежать этого требования к оборудованию, мобильное устройство GPRS может реализовать функцию режима двойной передачи (DTM) . Мобильный телефон с поддержкой DTM может обрабатывать как пакеты GSM, так и пакеты GPRS с сетевой координацией, чтобы гарантировать, что оба типа не передаются одновременно. Такие устройства считаются псевдоклассом A, иногда называемым «простым классом A». Некоторые сети поддерживают DTM с 2007 года [ править ] .

3G / GPRS-модем Huawei E220

USB-модемы 3G / GPRS имеют терминальный интерфейс через USB с форматами данных V.42bis и RFC 1144. Некоторые модели оснащены разъемом для внешней антенны . Доступны модемные карты для портативных компьютеров или внешние USB-модемы, похожие по форме и размеру на компьютерную мышь или флешку .

Обращение [ править ]

Соединение GPRS устанавливается по его имени точки доступа (APN). APN определяет такие службы, как доступ по протоколу беспроводных приложений (WAP), службу коротких сообщений (SMS), службу обмена мультимедийными сообщениями (MMS), а также службы связи в Интернете, такие как электронная почта и доступ к всемирной паутине .

Чтобы установить GPRS-соединение для беспроводного модема , пользователь должен указать APN, необязательно имя пользователя и пароль и очень редко IP-адрес , предоставляемый оператором сети.

Модемы и модули GPRS [ править ]

Модуль GSM или модули GPRS похожи на модемы, но есть одно отличие: модем - это внешняя часть оборудования, тогда как модуль GSM или модуль GPRS могут быть интегрированы в электрическое или электронное оборудование. Это встроенное оборудование. С другой стороны, мобильный телефон GSM - это полноценная встроенная система. Он поставляется со встроенными процессорами, предназначенными для обеспечения функционального интерфейса между пользователем и мобильной сетью.

Схемы и скорость кодирования [ править ]

Скорости выгрузки и загрузки, которые могут быть достигнуты в GPRS, зависят от ряда факторов, таких как:

  • количество временных интервалов TDMA BTS, назначенных оператором
  • используемая кодировка канала.
  • максимальные возможности мобильного устройства, выраженные как мультислотовый класс GPRS

Схемы множественного доступа [ править ]

Эти многочисленные методы доступа , используемые в GSM с GPRS основаны на дуплексной связи с частотным разделением (FDD) и TDMA. Во время сеанса пользователю назначается одна пара частотных каналов восходящей и нисходящей линии связи. Это сочетается со статистическим мультиплексированием во временной области, что позволяет нескольким пользователям совместно использовать один и тот же частотный канал. Эти пакеты имеют постоянную длину, что соответствует временному интервалу GSM. Понижающего ссылка использует первый пришел первый обслужен планирование пакетов, в то время как на линии связи использует схему , очень похожую на резервирования ALOHA (R-ALOHA). Это означает, что щелевое ALOHA(S-ALOHA) используется для запросов резервирования во время фазы конкуренции, а затем фактические данные передаются с использованием динамической TDMA с принципом « первым пришел - первым обслужен».

Кодировка канала [ править ]

Процесс кодирования канала в GPRS состоит из двух этапов: во-первых, циклический код используется для добавления битов четности, которые также называются последовательностью проверки блоков, с последующим кодированием с помощью возможно проколотого сверточного кода . [5] Схемы кодирования с CS-1 по CS-4 определяют количество битов четности, генерируемых циклическим кодом, и скорость исключения сверточного кода. [5] В схемах кодирования от CS-1 до CS-3 сверточный код имеет скорость 1/2, то есть каждый входной бит преобразуется в два кодированных бита. [5] В схемах кодирования CS-2 и CS-3 вывод сверточного кода прокалывается для достижения желаемой кодовой скорости. [5]В схеме кодирования CS-4 сверточное кодирование не применяется. [5] В следующей таблице приведены варианты.


Схема кодирования GPRS		Битрейт, включая накладные расходы RLC / MAC [a] [b]
(кбит / с / слот)		Скорость передачи без учета служебных данных RLC / MAC [c]
(кбит / с / слот)		МодуляцияКодовая скорость
CS-19.208.00ГМСК1/2
CS-213,5512.00ГМСК≈2 / 3
CS-315,7514,40ГМСК≈3 / 4
CS-421,5520.00ГМСК1
  1. ^ Это скорость, с которойпередается блок данных протокола уровня RLC / MAC(PDU) (называемый радиоблоком). Как показано в разделе 10.0a.1 [6] TS 44.060,радиоблок состоит из заголовка MAC, заголовка RLC, блока данных RLC и резервных битов. Блок данных RLC представляет полезную нагрузку, остальное - служебные. Радиоблок кодируется сверточным кодом, указанным для конкретной схемы кодирования, что дает одинаковую скорость передачи данных уровня PHY для всех схем кодирования.
  2. ^ Цитируется в различных источниках, например, в TS 45.001, таблица 1. [5] - это битрейт, включая заголовки RLC / MAC, но исключая флаг состояния восходящей линии связи (USF), который является частью заголовка MAC, [7] дающий битрейт что на 0,15 кбит / с ниже.
  3. ^ Чистый битрейт здесь - это скорость, с которой передается полезная нагрузка уровня RLC / MAC (блок данных RLC). По существу, эта скорость передачи данных исключает служебные данные заголовка из уровней RLC / MAC.

Наименее надежная, но самая быстрая схема кодирования (CS-4) доступна рядом с базовой приемопередающей станцией (BTS), в то время как наиболее надежная схема кодирования (CS-1) используется, когда мобильная станция (MS) находится дальше от BTS.

Используя CS-4, можно достичь пользовательской скорости 20,0 кбит / с на временной интервал. Однако при использовании этой схемы покрытие соты составляет 25% от нормального. CS-1 может достигать скорости пользователя всего 8,0 кбит / с на временной интервал, но имеет 98% нормального покрытия. Новое сетевое оборудование может автоматически изменять скорость передачи в зависимости от мобильного местоположения.

Помимо GPRS, существуют две другие технологии GSM, которые предоставляют услуги передачи данных: данные с коммутацией каналов (CSD) и данные с высокоскоростной коммутацией каналов (HSCSD). В отличие от общего характера GPRS, они вместо этого устанавливают выделенный канал (обычно с поминутной оплатой). Некоторые приложения, такие как видеозвонки, могут предпочесть HSCSD, особенно когда существует непрерывный поток данных между конечными точками.

В следующей таблице приведены некоторые возможные конфигурации GPRS и услуг передачи данных с коммутацией каналов.

ТехнологииСкачать (кбит / с)Загрузить (кбит / с)Выделенные временные интервалы TDMA (DL + UL)
CSD9,69,61 + 1
HSCSD28,814,42 + 1
HSCSD43,214,43 + 1
GPRS85,621.4 (Класс 8 и 10 и CS-4)4 + 1
GPRS64,242,8 (класс 10 и CS-4)3 + 2
EGPRS (EDGE)236,859.2 (Класс 8, 10 и MCS-9)4 + 1
EGPRS (EDGE)177,6118,4 (класс 10 и MCS-9)3 + 2

Класс мультислота [ править ]

Класс мультислота определяет скорость передачи данных, доступную в направлениях Uplink и Downlink . Это значение от 1 до 45, которое сеть использует для распределения радиоканалов в восходящем и нисходящем направлениях. Многослотовые классы со значениями больше 31 называются старшими многослотовыми классами.

Мультислотовое выделение представлено, например, как 5 + 2. Первое число - это количество временных интервалов нисходящей линии связи, а второе - количество временных интервалов восходящей линии связи, выделенных для использования мобильной станцией. Обычно используемым значением является класс 10 для многих мобильных устройств GPRS / EGPRS, который использует максимум 4 временных интервала в направлении нисходящей линии связи и 2 временных интервала в направлении восходящей линии связи. Однако одновременно можно использовать максимум 5 одновременных временных интервалов как в восходящей, так и в нисходящей линии связи. Сеть автоматически настроится на работу 3 + 2 или 4 + 1 в зависимости от характера передачи данных.

Некоторые мобильные устройства высокого класса, обычно также поддерживающие UMTS , также поддерживают мультислотовый класс 32 GPRS / EDGE. Согласно 3GPP TS 45.002 (версия 12), таблица B.1, [8] мобильные станции этого класса поддерживают 5 временных интервалов в нисходящей линии связи и 3 временных интервала. в восходящем канале максимум 6 одновременно используемых временных интервалов. Если трафик данных сконцентрирован в нисходящем направлении, сеть настроит соединение для работы 5 + 1. Когда больше данных передается по восходящей линии связи, сеть может в любой момент изменить группировку на 4 + 2 или 3 + 3. При наилучших условиях приема, то есть при наилучшей схеме модуляции и кодирования EDGE5 временных интервалов могут нести пропускную способность 5 * 59,2 кбит / с = 296 кбит / с. В восходящем направлении 3 временных интервала могут передавать полосу пропускания 3 * 59,2 кбит / с = 177,6 кбит / с. [9]

Классы мультислотов для GPRS / EGPRS [ править ]

Класс мультислотаНисходящий TSВосходящий ТСАктивный TS
1112
2213
3223
4314
5224
6324
7334
8415
9325
10425
11435
12445
30516
31 год526
32536
33546
34556

Атрибуты мультислотового класса [ править ]

Каждый мультислотовый класс идентифицирует следующее:

  • максимальное количество временных интервалов, которые могут быть выделены на восходящей линии связи
  • максимальное количество временных интервалов, которые могут быть выделены на нисходящем канале
  • общее количество временных интервалов, которые сеть может выделить мобильному
  • время, необходимое MS для выполнения измерения уровня сигнала соседней соты и подготовки к передаче
  • время, необходимое MS, чтобы подготовиться к передаче
  • время, необходимое MS для выполнения измерения уровня сигнала соседней соты и подготовки к приему
  • время, необходимое MS, чтобы подготовиться к приему.

Спецификация другого мультислотового класса подробно описана в Приложении B Технической спецификации 3GPP 45.002 (Мультиплексирование и множественный доступ на радиотракте).

Юзабилити [ править ]

Максимальная скорость соединения GPRS, предложенная в 2003 году, была аналогична модемному соединению в аналоговой проводной телефонной сети, около 32–40 кбит / с, в зависимости от используемого телефона. Задержка очень высока; время приема-передачи (RTT) обычно составляет около 600–700 мс и часто достигает 1 с. GPRS обычно имеет более низкий приоритет, чем речь, и поэтому качество соединения сильно различается.

Обычно доступны устройства с улучшением задержки / RTT (например, с помощью функции расширенного режима UL TBF). Кроме того, у некоторых операторов доступны сетевые обновления функций. Благодаря этим усовершенствованиям можно сократить активное время приема-передачи, что приведет к значительному увеличению пропускной способности на уровне приложений.

История GPRS [ править ]

GPRS открылась в 2000 году как услуга передачи данных с коммутацией пакетов, встроенная в сотовую радиосеть GSM с коммутацией каналов . GPRS расширяет возможности фиксированного Интернета за счет подключения мобильных терминалов по всему миру.

Протокол CELLPAC [10] , разработанный в 1991–1993 годах, стал отправной точкой для начала в 1993 году спецификации стандарта GPRS ETSI SMG . В частности, функции CELLPAC Voice & Data, представленные на семинаре ETSI 1993 года [11], предвосхищают то, что позже стало известно как истоки GPRS. Этот вклад семинара упоминается в 22 патентах США, связанных с GPRS. [12] Системы-преемники GSM / GPRS, такие как W-CDMA ( UMTS ) и LTE, полагаются на ключевые функции GPRS для мобильного доступа в Интернет, представленные CELLPAC.

Согласно исследованию истории развития GPRS, [13] Бернхард Вальке и его ученик Питер Деккер являются изобретателями GPRS - первой системы, обеспечивающей всемирный мобильный доступ в Интернет.

См. Также [ править ]

  • Множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA)
  • Повышенная скорость передачи данных для развития GSM (EDGE)
  • Базовая сеть GPRS
  • Высокоскоростной пакетный доступ (HSDPA)
  • Подсистема IP-мультимедиа
  • Список битрейтов устройства
  • Протокол конвергенции, зависящий от подсети (SNDCP)
  • UMTS

Ссылки [ править ]

  1. ^ ETSI
  2. ^ 3GPP
  3. ^ "Общая служба пакетной радиосвязи от Qkport" . Архивировано из оригинала на 2010-01-28 . Проверено 14 декабря 2009 .
  4. ^ Поколения мобильных телефонов из архива 11 июня 2010 г., на Wayback Machine
  5. ^ a b c d e f Партнерский проект третьего поколения (ноябрь 2014 г.). «3GGP TS45.001: Группа технических спецификаций Сеть радиодоступа GSM / EDGE; Физический уровень на радиотракте; Общее описание» . 12.1.0 . Проверено 5 декабря 2015 .
  6. ^ Проект партнерства третьего поколения (июнь 2015 г.). "3GGP TS45.001: Группа технических спецификаций Сеть радиодоступа GSM / EDGE; Мобильная станция (MS) - интерфейс системы базовых станций (BSS); протокол управления радиоканалом / управления доступом к среде передачи (RLC / MAC); раздел 10.0a.1 - Блок GPRS RLC / MAC для передачи данных » . 12.5.0 . Проверено 5 декабря 2015 .
  7. ^ Проект партнерства третьего поколения (июнь 2015 г.). "3GGP TS45.001: Группа технических спецификаций Сеть радиодоступа GSM / EDGE; Мобильная станция (MS) - интерфейс системы базовых станций (BSS); протокол управления радиоканалом / управления доступом к среде передачи (RLC / MAC); раздел 10.2.1 - Нисходящая линия связи Блок данных RLC » . 12.5.0 . Проверено 5 декабря 2015 .
  8. ^ Проект партнерства третьего поколения (март 2015 г.). «3GGP TS45.002: Группа технических спецификаций сети радиодоступа GSM / EDGE; мультиплексирование и множественный доступ на радиотракте (версия 12)» . 12.4.0 . Проверено 5 декабря 2015 .
  9. ^ "Классы GPRS и EDGE Multislot" . Архивировано из оригинала на 2010-11-27 . Проверено 21 июня 2010 .
  10. ^ Бернхард Вальке, Вольф Менде, Георгиос Хацилиадис: «CELLPAC: протокол пакетной радиосвязи, применяемый к сотовой сети мобильной радиосвязи GSM», Труды 41-й конференции IEEE по автомобильным технологиям, май 1991 г., 408-413.
  11. ^ Питер Деккер, Бернхард Вальке: «Общая услуга пакетной радиосвязи, предлагаемая для GSM», Семинар ETSI SMG «GSM в будущей конкурентной среде», Хельсинки, Финляндия, 13 октября 1993 г., стр. 1-20.
  12. ^ Программа «Опубликовать или погибнуть», см. [1], возвращается к поиску П. Декера, Б. Уолка - их наиболее цитируемая статья, которая (после двойного щелчка) раскрывает патенты США, ссылающиеся на эту статью.
  13. ^ Бернхард Уолке: «Корни GPRS: первая система для мобильного пакетного глобального доступа в Интернет», IEEE Wireless Communications, октябрь 2013 г., 12–23.

Внешние ссылки [ править ]

  • Набор команд 3GPP AT для пользовательского оборудования (UE)
  • Информация о безопасности GPRS на Wayback Machine (заархивировано 9 февраля 2008 г.)
  • Бесплатные ресурсы GPRS
  • GSM World, торговая ассоциация операторов сетей GSM и GPRS .
  • Ресурсный центр Palowireless GPRS
  • Схема последовательности подключения GPRS и активации контекста PDP