Что такое GPRS?
Категории: Техника » Смартфоны
Одним из существенных недостатков сетей сотовой связи стандарта GSM на сегодняшний день является низкая скорость передачи данных (максимум 9.6 кбит/с).
Да и сама организация этого процесса далека от совершенства - для передачи данных абоненту выделяется один голосовой канал, а биллинг осуществляется исходя из времени соединения (причем по тарифам, мало отличающимся от речевых).Категории и теги: Техника » Смартфоны » GSM, Телефону, GPRS, Сетей, Сотовой, SGSN, Мобильному, Передачи, Канал.
Для высокоскоростной передачи данных посредством существующих GSM-сетей и была
разработана GPRS (General Packet Radio Service - услуга пакетной передачи данных
по радиоканалу). Необходимо отметить, что кроме повышения скорости (максимум
составляет 171.2 кбит/с, но об этом чуть ниже), новая система предполагает иную
схему оплаты услуги передачи данных - при использовании GPRS расчеты будут производиться
пропорционально объему переданной информации, а не времени, проведенному online.
К тому же, введение GPRS будет способствовать более бережливому и рациональному
распределению радиочастотного ресурса: особо не вдаваясь в технические тонкости
можно сказать, что "пакеты" данных предполагается передавать одновременно
по многим каналам (именно в одновременном использовании нескольких каналов и
заключается выигрыш в скорости) в паузах между передачей речи. И только в паузах
- голосовой трафик имеет безусловный приоритет перед данными, так что скорость
передачи информации определяется не только возможностями сетевого и абонентского
оборудования, но и загрузкой сети. Подчеркну, что в GPRS ни один канал не занимается
под передачу данных целиком - и это основное качественное отличие новой технологии
от используемых ныне.
GPRS изнутри.
Доработку GSM-сети для предоставления услуг высокоскоростной передачи данных
GPRS можно условно разделить на две формы - программную и аппаратную. Если говорить
о программном обеспечении, то оно нуждается в замене или обновлении практически
всюду - начиная с реестров HLR-VLR и заканчивая базовыми станциями BTS. В частности,
вводится режим многопользовательского доступа к временным кадрам каналов GSM,
а в HLR, например, появляется новый параметр Mobile Station Multislot Capability
(количество каналов, с которыми одновременно может работать мобильный телефон
абонента, но об этом ниже).
Ядро системы GPRS (GPRS Core Network) состоит (см. рис.) из двух основных блоков
- SGSN (Serving GPRS Support Node - узел поддержки GPRS) и GGPRS (Gateway GPRS
Support Node - шлюзовой узел GPRS). Остановимся на их функциях более подробно.
SGSN является, грубо говоря, мозгом рассматриваемой системы. В некотором роде
SGSN можно назвать аналогом MSC - коммутатора сети GSM. SGSN контролирует доставку
пакетов данных пользователям, взаимодействует с реестром собственных абонентов
сети HLR, проверяя, разрешены ли запрашиваемые пользователями услуги, ведет
мониторинг находящихся online пользователей, организует регистрацию абонентов
вновь "проявившихся" в зоне действия сети и т.п. Так же как и MSC,
SGSN, в системе может быть и не один - в этом случае каждый узел отвечает за
свой участок сети. Например, SGSN производства компании Motorola имеет следующие
характеристики: каждый узел поддерживает передачу до 2000 пакетов в секунду,
одновременно контролирует до 10000 находящихся online пользователей. Всего же
в системе может быть до 18 SGSN Motorola.
Предназначение GGSN можно понять из его названия - грубо говоря, это шлюз между
сотовой сетью (вернее, ее частью для передачи данных GPRS) и внешними информационными
магистралями (Internet, корпоративными интранет-сетями, другими GPRS системами
и так далее). Основной задачей GGSN, таким образом, является роутинг (маршрутизация)
данных, идущих от и к абоненту через SGSN. Вторичными функциями GGSN является
адресация данных, динамическая выдача IP-адресов, а также отслеживание информации
о внешних сетях и собственных абонентах (в том числе тарификация услуг).
Внутри ядра GPRS-системы (между SGSN и GGSN) данные передаются с помощью специального
туннельного протокола GTP (GPRS Tunneling Protocol).
Еще одной составной частью системы GPRS является PCU (Packet Control Unit -
устройство контроля пакетной передачи). PCU стыкуется с контроллером базовых
станций BSC и отвечает за направление трафика данных непосредственно от BSC
к SGSN.
За управление и контроль GPRS-системы отвечает OMC-R/G (Operation and Maintenance
Center - Radio/GSN - центр управления и обслуживания радио/узла GPRS: на рис.
не показан). Это, так сказать, интерфейс между системой и обслуживающим ее персоналом.
Прежде чем приступить к работе с GPRS, мобильная станция, так же как и в обычном
случае передачи голоса, должна зарегистрироваться в системе. Как уже было сказано,
регистрацией (а, точнее, "прикреплением" (attachment) к сети) пользователей
занимается SGSN. В случае успешного прохождения всех процедур (проверки доступности
запрашиваемой услуги и копирования необходимых данных о пользователе из HLR
в SGSN) абоненту выдается P-TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity
- временный номер мобильного абонента для пакетной передачи данных), аналогичный
TMSI, который назначается мобильному телефону для передачи голоса (кстати, если
абонентский терминал относится к классу А (см. ниже), то ему при регистрации
выделяется как TMSI, так и P-TMSI).
Для быстрой маршрутизации информации к мобильному абоненту GPRS-система нуждается
в данных о его месторасположении относительно сети, причем с большей точностью,
нежели в случае передачи голосового трафика (напомню, HLR и VLR хранят номер
Location Area (LA), в которой находится абонент). Но представьте себе, как возрастет
служебный трафик в сотовой сети и расход энергии мобильным аппаратом, если телефон
будет информировать систему каждый раз при переходе от одной соты к другой!
Чтобы найти разумный компромисс между объемом сигнального трафика в сети GPRS
и необходимостью знать с высокой точностью местонахождение абонента принято
деление терминалов на три класса:
- IACMS (неработающий). Телефон отключен или находится вне зоны действия сети.
Очевидно, что система не отслеживает перемещение подобных абонентов.
- STANDBY (режим ожидания). Аппарат зарегистрирован (прикреплен) в GPRS-системе,
но уже долгое время (определяемое специальным таймером) не работает с передачей
данных. Местоположение STANDBY-абонентов известно с точностью до RA (Routing
Area - область маршрутизации). RA мельче, чем LA (каждая LA разбивается на несколько
RA, но, тем не менее, RA крупнее, чем сота, и состоит из нескольких элементарных
ячеек).
- READY (готовность). Абонентский терминал зарегистрирован в системе и находится
в активной работе. Координаты телефонов, находящихся в режиме READY, известны
системе (а, точнее, SGSN) с точностью до соты.
Согласно этой идеологии, терминалы, находящиеся в STANDBY-режиме, при переходе
из одного RA в другой посылают SGSN специальный сигнал о смене области маршрутизации
(routing area update request). Если новая и старая RA контролируется одним SGSN,
то смена RA приводит лишь к корректировке записи в SGSN. Если же абонент переходит
в зону действия нового SGSN, то новый SGSN запрашивает у старого информацию
о пользователе, а MSC, VLR, HLR и вовлеченные в работу GGSN ставятся в известность
о смене SGSN. Когда телефон, работающий с GPRS-системой, перемещается в другую
LA, то SGSN отправляет соответствующему VLR сообщение о необходимости смены
записи о местонахождении абонента.
Следует отметить такой важный параметр, как QoS (Quality of Service - качество
сервиса). Очевидно, что видеоконференция в режиме реального времени и отправка
сообщения электронной почты предъявляют разные требования. Поэтому в GPRS существует
несколько классов QoS, подразделяющихся по следующим признакам:
- необходимому приоритету (существует высокий, средний и низкий приоритет данных);
- надежности (разделение на три класса по количеству возможных ошибок разного
рода, потерянных пакетов и т.п.);
- задержкам (задержки информации вне GPRS-сети в расчет не принимаются);
- количественным характеристикам (пиковое и среднее значение скорости).
Класс QoS выбирается индивидуально для каждой новой сессии передачи данных.
Кроме QoS, в характеристику сессии передачи данных входит тип протокола (PDP
type - Packet Data Protocol type); PDP-адрес, выданный мобильной станции (выдача
адресов бывает как статической, так и динамической); а также адрес GGSN, с которым
идет работа. "Профиль" сессии (в англоязычной литературе принято обозначение
"PDP context") записывается в телефон, а также в обслуживающие его
SGSN и GGSN. Одновременно может поддерживаться несколько профилей передачи данных
для каждого пользователя.
Вообще говоря, пакетная передача данных предусматривает два режима "соединений":
- PTP (Point-To-Point - точка-точка);
- PTM (Point-To-Multipoint - точка-многоточие). А PTM делиться в сою очередь
на:
1) PTM-M (PTM-Multicast) - передача необходимой информации всем пользователям,
находящимся в определенной географической зоне;
2) PTM-G (PTM-Group Call) - данные направляются определенной группе пользователей.
GPRS снаружи - абонентские устройства.
Поговорим теперь о клиентском оборудовании GPRS. К сожалению или к счастью,
но для работы с системой пакетной передачи данных необходимо иметь специальный
телефон, совместимый с GPRS. Говоря более строго, GPRS-терминалы подразделяются
на три класса:
- устройства класса А способны одновременно работать как с
передачей голоса (режим коммутации каналов (circuit switched), так и с передачей
данных (режим коммутации пакетов (packet switched).Речь идет об одновременной
работе в разных режимах;
- устройства класса В могут осуществлять либо передачу голоса,
либо передачу данных;
- устройства класса С поддерживают только передачу данных и
не могут быть использованы для голосовой связи
Следует заметить, что максимальная скорость передачи данных определяется, в
первую очередь, количеством каналов. Один канал обеспечивает передачу данных
со скоростью до 13.4 кбит/с.
Категория: Техника » Смартфоны
| 14-08-2005, 19:19 | Просмотров: 11 775 | Комментарии (1)