GPRS.pdf

GPRS

General Packet Radio Service (GPRS) technologia komunikacyjna stosowana w

sieciach GSM do pakietowego przesyłania danych . Oferowana w praktyce prędkość transmisji rzędu 3080 kb /s

umoŜliwia korzystanie z Internetu lub z transmisji strumieniowej audio/wideo. UŜytkownik płaci w niej za

faktycznie wysłaną lub odebraną ilość bajtów , a nie za czas, w którym połączenie było aktywne. GPRS

nazywane jest często technologią 2.5 G, poniewaŜ stanowi element ewolucji GSM (jako telefonii komórkowej

drugiej generacji) do sieci w standardzie 3G .

Istnieje teŜ pojęcie "Sieć GPRS" . Mówi się o niej w kontekście infrastruktury telekomunikacyjnej , która

umoŜliwia transmisję pakietową. Składa się ona ze stacji bazowych uŜywanych w klasycznej sieci GSM do

transmisji głosu i z niezaleŜnie rozbudowywanej sieci szkieletowej, która łączy sieć radiową z zewnętrznymi

sieciami IP lub X.25 oraz z innymi sieciami komórkowymi .

Specyfikacja GPRS jest rozwijana jako część standardu GSM przez konsorcjum standaryzacyjne 3GPP .

Podstawy

Podstawowe załoŜenia związane z technologią GPRS zawarto w specyfikacji 3GPP. [1]

Technologia ma umoŜliwiać przesyłanie danych pomiędzy dwoma punktami ( PointToPoint ) lub

rozsyłanie ich do większej ilości odbiorców ( PointToMultipoint ).

Do transmisji danych pomiędzy telefonem komórkowym a siecią operatorzy mogą wykorzystywać

istniejącą sieć radiową uŜywaną do transmisji głosu w systemie GSM.

Wewnątrz sieci GSM, centrale ( MSC ) uŜywane do komutowania połączeń głosowych nie będą

angaŜowane w przesyłanie danych, powstanie niezaleŜna sieć, której elementy będą odpowiedzialne

za komutację pakietów i za kontakt z zewnętrznymi sieciami (w tym z Internetem).

Elastyczność w kształtowaniu taryf: sprzedaŜ usług korzystających z transmisji GPRS moŜe bazować

na naliczaniu opłat za ilość odebranych i przesłanych danych, na stałej, periodycznej opłacie, moŜe równieŜ

być zaleŜna od źródła, z którego pobierane są dane .

GPRS na tle innych technologii uŜywanych w GSM do przesyłania danych

Sieć radiowa w GSM jest zbudowana na podstawie systemu stacji bazowych , których waŜnymi elementami

są anteny obsługujące kilka częstotliwości , na których moŜe odbywać się komunikacja pomiędzy siecią

a telefonami komórkowymi . Transmisja na kaŜdej z częstotliwości podzielona jest na 8 szczelin

czasowych ( ang. time slot ). Jedna rozmowa zajmuje zazwyczaj jedną szczelinę czasową do transmisji danych z

telefonu komórkowego do stacji bazowej i jedną do transmisji w przeciwnym kierunku.

Pierwsza z technologii słuŜących do przesyłania danych w GSM Circuit Switched Data ( CSD ), polegała na

zajęciu takiej pary szczelin czasowych jak w przypadku zwykłej rozmowy. Zamiast cyfrowej informacji, która

mogła być zinterpretowana jako dźwięk, były przesyłane zwykłe dane o prędkości transmisji 9,6 kb/s. Po

wprowadzeniu technologii High Speed Circuit Switched Data ( HSCSD ), zwiększono prędkość transmisji do

14,4 kb/s w jednej szczelinie czasowej. Dodatkowo moŜna było zaalokować aŜ do 4 szczelin czasowych dla

transmisji ze stacji bazowej w kierunku telefonu, co dawało teoretycznie transfer 57,6 kb/s. Rozwiązania te

miały jednak podstawową wadę: szczelina czasowa, która mogła być przeznaczona na rozmowę była zajęta cały

czas podczas połączenia, takŜe wtedy, gdy nie były przesyłane Ŝadne dane, co było nieefektywnym i

kosztownym rozwiązaniem: na przykład podczas przeglądania stron WWW , przez większość czasu uŜytkownik

zapoznając się z treścią, nie przesyła ani nie odbiera Ŝadnych danych.

GPRS równieŜ umoŜliwia przesyłanie danych w kilku szczelinach czasowych (w obecnych implementacjach

maksymalnie mogą być uŜyte cztery szczeliny). Jednak największą zaletą tej technologii jest fakt, Ŝe uŜytkownik

nie zajmuje kanałów cały czas, a tylko w momencie przesyłania lub odbierania danych. Dzięki współdzieleniu

kanałów przez wielu uŜytkowników następuje znaczna optymalizacja dostępnych zasobów sieci radiowej,

a abonent płaci tylko za faktycznie przesłane i odebrane dane, a nie za cały czas połączenia wykonanego za

pomocą transmisji GPRS.

Następca GPRS, technologia EDGE uŜywa tej samej sieci szkieletowej (ang. Core Network ), ale umoŜliwia

szybszy transfer danych, dzięki ulepszonemu systemowi kodowania uŜytemu w sieci radiowej (ang. Radio

Access Network ).

GPRS jako element ewolucji sieci komórkowych

GPRS nazywany jest technologią 2.5 G. Operatorzy sieci GSM (które uwaŜane są za sieci komórkowe drugiej

generacji ) wdraŜają ją, aby móc zaoferować swoim abonentom moŜliwość pakietowej transmisji danych.

Stworzona w tym celu sieć szkieletowa (ang. Core Network ), składająca się z elementów SGSN , GGSN i

wewnętrznej sieci IP (zobacz rozdział Architektura ), moŜe posłuŜyć do obsługi abonentów w sieciach 3G , które

będą sukcesywnie zastępować tradycyjne sieci GSM (oczywiście konieczne będzie jej przeskalowanie ze

względu na zwiększony transfer danych).

Zastosowania [ edytuj ]

Na bazie technologii GPRS operatorzy mogą dostarczać abonentom dodatkowe usługi jedną z

najpopularniejszych jest moŜliwość korzystania z zasobów Internetu, korporacyjnych sieci LAN lub portali

oferowanych przez operatora (np. Era Omnix ). Coraz bardziej popularna staje się emisja programów

telewizyjnych: np. amerykański kanał sportowy ESPN oferuje abonentom naleŜącego do niego operatora

niektóre swoje programy oraz skróty z najciekawszych wydarzeń sportowych. Polska stacja TVN za

pośrednictwem operatora Orange udostępnia kolejne odcinki serialu Magda M. . GPRS oferuje teŜ usługi

przenoszenia (ang. bearer service ) dla przeglądania stron WAP oraz dla wysyłanych MMS ów i SMS ów (choć

te ostatnie zazwyczaj przesyłane są za pomocą standardowych technologii GSM).

Architektura [ edytuj ]

Elementy sieci GPRS [ edytuj ]

Elementy istniejące w klasycznej sieci GSM:

PoniŜszy opis uwzględnia tylko niektóre elementy sieci GSM, w kontekście

zaimplementowanej w nich obsługi GPRS. W celu zapoznania się z dokładniejszym

opisem sieci GSM przeczytaj artykuł Architektura sieci GSM

Stacja bazowa do transmisji GPRS uŜywane są stacje bazowe wykorzystywane w klasycznej sieci

GSM. NaleŜy tylko dokonać aktualizacji oprogramowania stacji bazowej (zwykle robi się to zdalnie z

poziomu Kontrolera Stacji Bazowych ), co umoŜliwi jej obsługę nowych rodzajów kanałów radiowych oraz

nowego sposobu kodowania sygnału.

BSC Base Station Controller (Kontroler Stacji Bazowych) to element sieci GSM kontrolujący

zazwyczaj od kilkudziesięciu do kilkuset stacji bazowych. Obecnie BSC dostarczane są z softwarem

obsługującym zarówno klasyczną transmisję głosu w GSM jak i transmisję danych GPRS. Podczas

wdraŜania technologii GPRS, dokonuje się konfiguracji samych kontrolerów i obsługujących ten rodzaj

transmisji stacji bazowych, dodatkowo w BSC umieszczany jest specjalny hardware Packet Control

Unit (PCU), który odpowiedzialny jest za obsługę ruchu pakietowego. Niektórzy dostawcy oferują Package

Control Unit jako osobny element sieci, moŜe on być

podłączony wtedy do kilku BSC.

Location Area (LA) obszar składający

się zwykle z kilkudziesięciu lub kilkuset

komórek sieci GSM. KaŜda z nich podczas

definicji otrzymuje ten sam

parametr Location Area Indentity (LAI) .

Za pomocą tego parametru VLR

przechowuje informacje o połoŜeniu

Abonenta.

MSC/VLR Mobile Switching Centre to

centrale telefoniczne biorące udział w zestawianiu

połączeń głosowych w GSM. Z kaŜdym MSC

związany jest Visitor Location Register , baza danych,

która przechowuje między innymi połoŜenie

abonenta w postaci Location Area (LA, zobacz

tabelkę obok). Sieć GSM moŜe być skonfigurowana

tak, aby pomiędzy MSC a siecią szkieletową GPRS był ustanowiony interfejs wykorzystywany do

powiadamiania abonenta o nadchodzących rozmowach, w momencie, gdy dokonuje transmisji pakietowej.

HLR Home Location Register to baza danych przechowująca informacje o abonentach mających

subskrypcję w danej sieci. Część informacji związana jest z subskrypcją funkcjonalności GPRS [2] : IMSI,

MSISDN, adres SGSN ( SS7 i IP ), które kontroluje obszar, na którym znajduje się abonent, sposób

naliczania opłat za transmisję (np. prepaid, abonament, taryfa płaska), informacja czy SMS y mają być

przesyłane za pomocą GPRS, QoS , informację o usługach związanych z technologią GPRS bazujących na

platformie sieci inteligentnych i inne.

SCP Service Control Point to główny element platformy związanej z sieciami inteligentnymi [3] . MoŜe

być na nim umieszczony na przykład serwis, który zarządza naliczaniem opłat za korzystanie z transmisji

GPRS uŜytkownikom rozliczającym się w systemie Prepaid .

Elementy dodane podczas implementacji GPRS:

SGSN Serving GPRS Support Node jest

Routing Area (RA) obszar składający

się zwykle z kilkudziesięciu lub kilkuset

komórek sieci GSM. KaŜda z tych

komórek podczas definicji otrzymuje ten

sam parametr Routing Area Identity (RAI) .

Za pomocą tego parametru SGSN

przechowuje informacje o połoŜeniu

Abonenta (który akurat nie ma otwartej

sesji GPRS).

elementem sieci GPRS odpowiedzialnym za

zarządzanie terminalami będącymi na

kontrolowanym przez siebie terenie. Teren ten

podzielony jest na Routing Area (zobacz tabelkę

obok). Jeśli terminal zmieni połoŜenie i znajdzie się

w innym Routing Area , fakt ten zostanie odnotowany

w SGSN. Element ten jest teŜ odpowiedzialny

za uwierzytelnianie terminala włączającego się do sieci. Podczas transmisji uczestniczy w przesyłaniu

pakietów (w obie strony) pomiędzy terminalem a siecią GPRS. Liczba SGSN w sieci zaleŜy od ruchu

pakietowego generowanego przez abonentów.

GGSN Gateway GPRS Support Node jest elementem sieci działającym jak router łączący sieć GPRS i

zewnętrzną sieć (np. Internet lub sieć LAN uŜytkownika). Gdy uŜytkownik terminala chce skorzystać z

zasobów zewnętrznej sieci, GGSN przydziela mu numer IP (z własnej puli numerów lub dostarczony przez

serwer z zewnętrznej sieci), dodatkowo na czas sesji aktywuje tzw. PDP context [2] , który zawiera numer

IMSI terminala, przydzielony mu numer IP oraz adres IP SGSN, które kontroluje obszar, na którym

znajduje się uŜytkownik. PDP context będzie przydatny podczas routowania pakietów przychodzących z

zewnętrznej sieci.

PCU Packet Control Unit jest odpowiedzialny za prawidłową obsługę ruchu pakietowego w radiowej

części sieci. Przydziela terminalom GPRS kanały radiowe ( zobacz rozdział Interfejs radiowy ), buforuje dane

przesłane przez SGSN, forwarduje je do odpowiedniej stacji bazowej dodając informację, która umoŜliwi

terminalowi zidentyfikowanie 'swoich' danych. PCU moŜe być (w zaleŜności od dostawcy)

zaimplementowany jako dodatkowy hardware w BSC bądź jako niezaleŜny element sieci obsługujący jedno

lub więcej BSC.

Integracja sieci GSM i GPRS [ edytuj ]

Sieci GSM powstały przede wszystkim w celu zbudowania systemu związanego z obsługą połączeń głosowych .

GPRS formalnie jest technologią stosowaną w GSM do pakietowego przesyłania danych, jednak mówi się teŜ

o sieci GPRS w kontekście infrastruktury sieciowej, która obsługuje ten rodzaj transmisji.

Sieci GSM i GPRS korzystają ze wspólnej sieci radiowej. System stacji bazowych i połączonych z nimi

Kontrolerów Stacji Bazowych obsługuje oba rodzaje transmisji (w przypadku GPRS, uŜywane jest dodatkowy

hardware Package Control Unit). Cyfrowy sygnał wysyłany z telefonów dociera poprzez stacje bazowe do ich

kontrolera, gdzie jest rozdzielany: sygnał związany z połączeniami głosowymi jest przesyłany do sieci

szkieletowej stworzonej na bazie central MSC, a ruch pakietowy przesyłany jest do sieci szkieletowej GPRS.

Oba rodzaje sieci korzystają teŜ ze wspólnych baz danych HLR, które przechowują informacje o abonentach

danego operatora. UŜytkownicy systemu prepaid są rozliczani za oba rodzaje transmisji za pomocą jednej

aplikacji (hostowanej na serwerze SCP) i bazy danych przechowującej informacje o dostępnych środkach.

Oba rodzaje sieci szkieletowych rozwijane są niezaleŜnie. Liczba tworzących je węzłów związana jest z ilością

połączeń głosowych i natęŜeniem ruchu pakietowego generowanymi na danym obszarze. Sieć GSM moŜe być

skonfigurowana jednak tak, aby istniał interfejs pomiędzy elementami MSC i SGSN. Telefony obsługujące oba

rodzaje transmisji nie są w stanie dokonywać tego jednocześnie. Gdy zostanie ustanowiona transmisja GPRS,

rozmowa nie moŜe być w tym czasie zestawiona, ale jeśli akurat ktoś zadzwoni, MSC kontrolujące obszar, na

którym jest abonent, poinformuje o tym SGSN odpowiedzialne za transmisję pakietową i informacja ta dotrze do

uŜytkownika. Transmisja będzie mogła być zawieszona na czas rozmowy (taka konfiguracja sieci jest

opcjonalna).

Pomimo Ŝe oba rodzaje sieci szkieletowych są niezaleŜne, obszary kontrolowanych przez nie komórek

(ang. cells ) są ze sobą powiązane. KaŜde MSC moŜe kontrolować kilka Location Area, kaŜde SGSN moŜe

kontrolować kilka Routing Area. KaŜde Routing Area musi być całkowicie zawarte w pewnym Location Area.

Kiedy telefon komórkowy z moŜliwością transmisji GPRS włącza się do sieci, jego połoŜenie w postaci

Location Area jest zapisywane w VLR związanym z MSC, na którego obszarze abonent się znajduje, a Routing

Area jest zapisywane w odpowiednim SGSN. Jeśli podczas przemieszczania się, jeden lub oba parametry (LA i

RA) się zmienią, odpowiednia informacja zostanie przesłana do VLR i (lub) SGSN.

Scenariusze [ edytuj ]

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: