Технология GPRS

Технология общей службы передачи данных по радиоканалу (General Packet Radio Servise, GPRS) реализует и поддерживает протокол пакетной передачи информации в рамках сети сотовой связи GSM. Суть услуги заключается в организации постоянного подключения через GSM/GPRS-телефон к сети Интернет или серверам (сервисам) оператора. Для работы в сети можно использовать стационарный компьютер, ноутбук или электронный органайзер. При этом появляется возможность просматривать HTML-страницы, перекачивать файлы, работать с электронной почтой и любыми другими ресурсами интернета. Пользователи GSM/GPRS получают доступ к интернету в полном объеме, как при проводном соединении. Оплачивается только объем посланной/полученной информации, а не эфирное время.

До появления GPRS в сотовых сетях для передачи или приема данных абонентом занимался целый канал на время от установления соединения до его разрыва, которое оплачивалось вне зависимости от его загрузки. В GPRS максимально возможная скорость передачи данных составляет 171,2 кбит/с, что в 12 раз быстрее передачи данных в обычных сетях GSM (9,6 кбит/с). Передача данных в GSM организована таким образом, что абоненту выделяется канал, используемый системой для передачи голоса, посредством модема, встроенного в мобильный терминал. При этом в промежутках между передачей данных канал остается занятым. При использовании системы GPRS информация собирается в пакеты и передается, заполняя «пустоты» (не используемые в данный момент голосовые каналы), которые всегда есть в промежутках между разговорами абонентов. Использование одновременно нескольких голосовых каналов обеспечивает высокие скорости передачи данных. В этом и заключается принципиальное отличие режима пакетной передачи данных. В результате у абонента появляется возможность передавать данные и более эффективно использовать ресурсы сети. Появление GPRS позволило ввести принципиально новые услуги, которые не были доступны в сетях GSM. Прежде всего это мобильный доступ к ресурсам интернета с удовлетворяющей потребителя скоростью, мгновенным соединением и с очень выгодной системой тарификации. Например, при просмотре с помощью системы GPRS страницы в интернете можно изучать содержимое столько, сколько необходимо, поскольку оплата производится только за принятую информацию, а не за время нахождения в сети. При введении повременной оплаты на фиксированных телефонных линиях тарифы на доступ в интернет с мобильного GSM/GPRS-телефона оказываются еще более конкурентоспособны.

Технология GPRS позволила быстро передавать и получать большие объемы данных, видеоизображения, музыкальные файлы стандарта mp3 (MPEGI/IILayer3) и другую мультимедийную информацию. Для тех абонентов, кто уже оценил удобство использования телефонов с Web - браузером, внедрение технологии GPRS означает практически мгновенную загрузку Web - страниц на экране телефона и более выгодную систему тарификации. Для корпоративных пользователей система GPRS является отличным инструментом для обеспечения безопасного и быстрого доступа сотрудников к корпоративным сетям предприятий, к почтовым, информационным серверам, удаленным базам данных. При этом появилась возможность получать доступ к корпоративным сетям, даже если абонент находится в сети другого GSM оператора, с которым организован GPRS-роуминг.

Технология GPRS может применяться в системах телеметрии, т.к. устройство может быть все время подключено, не занимая при этом отдельный канал. Такая услуга может быть востребована службами охраны, банками для подключения банкоматов и в других областях.

На структурном уровне систему GSM/GPRS можно разделить на 2 части: подсистему базовых станций GSM и ядро сети GPRS (GPRS Core Network) (рис. 13.9). В подсистему базовых станций входят все контроллеры и базовые станции системы GSM, которые поддерживают пакетную передачу данных на программном и аппаратном уровне. Ядро сети GPRS включает в себя совершенно новые сетевые элементы, предназначенные для обработки пакетов данных и обеспечения связи с интернетом.

Основным сетевым элементом является пакетный коммутатор SGSN (Serving GPRS Support Node). Данный сетевой элемент берет на себя все функции обработки пакетной информации и преобразования кадров GSM в форматы, используемые протоколами TCP/IP глобальной компьютерной сети Интернет. Пакетный коммутатор призван разгрузить GSM коммутатор, обеспечивая обработку пакетной информации, оставляя обычному коммутатору лишь голосовой трафик.

Вторым важным сетевым элементом является GPRS-шлюз (Gateway GPRS Support Node, GGSN). Он обеспечивает связь системы GPRS с пакетными сетями передачи данных (интернет, интранет, X.25 и др.) и содержит всю необходимую информацию о сетях, куда абоненты GPRS могут получать доступ, а также параметры соединения.

Кроме упомянутых элементов, в GPRS входят: сервер доменных имен (Domain Naming Sistem, DNS) –распределенный механизм имен/адресов, используемых в сети интернет; шлюз для связи с системой тарификации (Charging Gateway); пограничный шлюз (Border Gateway) и другие вспомогательные элементы.

Следует отметить широкие возможности масштабирования системы GPRS. При быстром увеличении количества абонентов, пользующихся услугой пакетной передачи данных возможно увеличение емкости системы GPRS за счет расширения или установки дополнительных пакетных коммутаторов SGSN. При увеличении суммарного объема данных, передаваемых абонентами (при несущественном увеличении числа абонентов), возможна установка дополнительных GPRS-шлюзов, которые обеспечат большую суммарную пропускную способность всей системы, а также расширение системы базовых станций. Таким образом, наращивая систему GPRS, оператор сможет обеспечивать высокое качество услуг, основанных на пакетной передаче данных.

Для того чтобы использовать возможность передачи данных посредством системы GPRS, требуются специальные абонентские терминалы (MT), поддерживающие работу в режиме GPRS. Стандартами определены три класса GSM/GPRS абонентских терминалов:

q класс А; терминал позволяет осуществлять одновременно голосовое соединение и работу в режиме GPRS;

q класс В (сотовые телефоны); терминал поддерживает голосовое соединения и передачу данных в пакетном режиме, но эти режимы используются не одновременно (во время передачи данных через GPRS абонент не может передавать и принимать голосовые звонки и наоборот);

q класс С; терминал обеспечивает только передачу данных в пакетном режиме.

Предпочтительными являются терминалы класса B, которые поддерживают различные скорости приема и передачи информации. Терминалы класса В с поддержкой GPRS можно использовать в качестве модема для передачи данных и доступа к интернету, для приема и передачи SMS (при этом стандартное ограничение на длину короткого сообщения − 160 символов будет снято), а также для скоростного доступа к Web-серверам с экрана своего мобильного телефона.

В сетях GSM, поддерживающих GPRS, предусмотрен поэтапный путь наращивания скорости передачи данных. Скорость приема и передачи информации, которую может обеспечить мобильный терминал, зависит от количества каналов, которые терминал поддерживает на прием и передачу. Один канал поддерживает передачу информации с максимальной скоростью 13,4 кбит/с. Таким образом, количество каналов, которые поддерживает конкретная модель терминала, определяет максимальные возможные скорости, на которых возможна передача и прием информации.

Рис. 13.9. Структура сети GPRS/GSM

Абонентские терминалы GSM/GPRS поддерживают от 2 до 4 каналов для приема информации и до 2 каналов для передачи, что позволяет получить максимальную скорость приема до 53,6 кбит/с и передачи до 26.8 кбит/с.

При использовании системы пакетной передачи абонент получает и отправляет данные с переменной скоростью, которая определяется условиями распространения сигнала и наличием свободных каналов в пределах заданной соты. Выделение каналов производится, исходя из приоритета голосовых каналов, т.е. система автоматически выделяет под пакетную передачу каналы, не занятые передачей голоса. Таким образом, реальная скорость приема и передачи зависит от загруженности голосовых каналов в пределах каждой конкретной соты.