Общие услуги пакетной радиосвязи - General Packet Radio Service

Общие услуги пакетной радиосвязи (GPRS) это пакетно ориентированный мобильные данные стандарт на 2G и 3G сотовая связь сети глобальная система мобильной связи (GSM). GPRS был установлен Европейский институт телекоммуникационных стандартов (ETSI) в ответ на более ранний CDPD и i-режим сотовые технологии с коммутацией пакетов. Сейчас он поддерживается Партнерский проект третьего поколения (3GPP).[1][2]

GPRS обычно продается в соответствии с общим объемом данных, переданных в течение платежного цикла, в отличие от цепь переключена данные, которые обычно выставляются за минуту времени соединения, а иногда и с шагом в одну треть. Использование выше GPRS ограничение на объем данных может взиматься за МБ данных, скорость ограничена или запрещена.

GPRS - это лучшее усилие услуга, подразумевающая переменную пропускная способность и задержка которые зависят от количества других пользователей, одновременно использующих сервис, в отличие от коммутация цепи, где некий качество обслуживания (QoS) гарантируется во время соединения. В системах 2G GPRS обеспечивает скорость передачи данных 56–114 кбит / сек.[3] 2G сотовую технологию в сочетании с GPRS иногда описывают как 2,5 г, то есть технология между вторыми (2G ) и третий (3G ) поколения мобильной телефонии.[4] Обеспечивает умеренную скорость передачи данных за счет неиспользуемых множественный доступ с временным разделением (TDMA) каналы, например, в системе GSM. GPRS интегрирован в GSM Release 97 и более новые версии.

Технический обзор

Смотрите также: Базовая сеть GPRS

Базовая сеть GPRS позволяет 2G, 3G и WCDMA мобильные сети передавать IP пакеты во внешние сети, такие как Интернет. Система GPRS является неотъемлемой частью GSM подсистема сетевой коммутации.

Предлагаемые услуги

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 связи (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 многоточечной связи (P2M): многоадресная рассылка многоадресной связи и групповые вызовы многоточечной связи

Если используется SMS через GPRS, может быть достигнута скорость передачи SMS около 30 SMS 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

GPRS поддерживает следующие протоколы:

  • протокол Интернета (IP). На практике встроенная мобильные браузеры использовать IPv4 перед IPv6 широко распространен.
  • Протокол точка-точка (PPP) обычно не поддерживается операторы мобильной связи но если сотовый телефон используется как модем для подключенного компьютера можно использовать PPP для туннелирования IP к телефону. Это позволяет динамически назначать IP-адрес (используя IPCP скорее, чем DHCP ) к мобильному оборудованию.
  • X.25 соединения обычно используются для таких приложений, как беспроводные платежные терминалы, хотя это было удалено из стандарта. X.25 может по-прежнему поддерживаться через PPP или даже через IP, но для этого требуется либо сетевой маршрутизатор для выполнения инкапсуляции или программного обеспечения, встроенного в конечное устройство / терминал; например, пользовательское оборудование (UE).

Когда TCP / IP используется, каждый телефон может иметь один или несколько IP-адреса выделено. GPRS будет хранить и пересылать IP-пакеты на телефон даже во время сдавать. TCP восстанавливает все потерянные пакеты (например, из-за паузы, вызванной радиошумом).

Аппаратное обеспечение

Устройства, поддерживающие GPRS, делятся на три класса:

Класс А
Возможность одновременного подключения к услуге GPRS и услуге GSM (голос, SMS). Такие устройства уже доступны[как? ].
Класс B
Может быть подключен к услуге GPRS и услуге GSM (голос, SMS), но только по одному за раз. Во время службы GSM (голосовой вызов или SMS) служба GPRS приостанавливается и возобновляется автоматически после завершения службы GSM (голосовой вызов или SMS). Большинство мобильных устройств GPRS относятся к классу B.
Класс C
Подключены к услуге GPRS или 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 режим двойной передачи (DTM) особенность. 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 г.[нужна цитата ].

Huawei E220 3G / GPRS модем

USB-модемы 3G / GPRS имеют Терминал -подобный интерфейс поверх USB с V.42bis, и RFC 1144 формата данных. Некоторые модели включают в себя внешний антенна разъем. Доступны модемные карты для портативных ПК или внешние USB-модемы, похожие по форме и размеру на компьютерная мышь, или флешка.

Обращение

Соединение GPRS устанавливается со ссылкой на его имя точки доступа (APN). APN определяет такие услуги, как протокол беспроводного приложения (WAP) доступ, сервис коротких сообщений (SMS), служба обмена мультимедийными сообщениями (MMS), а для Интернет услуги связи, такие как электронное письмо и Всемирная паутина доступ.

Чтобы установить GPRS-соединение для беспроводной модем, пользователь должен указать APN, необязательно имя пользователя и пароль, и очень редко айпи адрес, предоставленный оператором сети.

Модемы и модули GPRS

Модуль GSM или модули GPRS похожи на модемы, но есть одно отличие: модем - это внешнее оборудование, 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 кодирования и скорости

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

  • количество BTS Временные интервалы TDMA, назначенные оператором
  • используемая кодировка канала.
  • максимальные возможности мобильного устройства, выраженные как GPRS мультислотовый класс

Схемы множественного доступа

В методы множественного доступа используются в GSM с GPRS, основаны на дуплекс с частотным разделением (FDD) и TDMA. Во время сеанса пользователю назначается одна пара частотных каналов восходящего и нисходящего каналов. Это сочетается с временной областью статистическое мультиплексирование что позволяет нескольким пользователям совместно использовать один и тот же частотный канал. В пакеты имеют постоянную длину, соответствующую временному интервалу GSM. Ссылка вниз использует первым прибыл - первым обслужен Эквивалент в русском языке: поздний гость гложет и кость планирование пакетов, в то время как восходящий канал использует схему, очень похожую на бронирование ALOHA (Р-АЛОХА). Это означает, что прорезной ALOHA (S-ALOHA) используется для запросов резервирования во время фазы конкуренции, а затем фактические данные передаются с использованием динамический TDMA в порядке очереди.

Кодирование канала

Процесс кодирования канала в GPRS состоит из двух этапов: во-первых, циклический код используется для добавления битов четности, которые также называются последовательностью проверки блока, с последующим кодированием с возможно перфорированной сверточный код.[5] Схемы кодирования с CS-1 по CS-4 определяют количество битов четности, генерируемых циклическим кодом, и частоту 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 проколотый для достижения желаемой кодовой скорости.[5] В схеме кодирования CS-4 сверточное кодирование не применяется.[5] В следующей таблице приведены варианты.

GPRS
Схема кодирования		Битрейт, включая накладные расходы RLC / MAC[а][b]
(кбит / с / слот)		Скорость передачи без учета служебных данных RLC / MAC[c]
(кбит / с / слот)		МодуляцияСкорость кода
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 которой уровень RLC / MAC блок данных протокола (PDU) (называемый радиоблоком) передается. Как показано в TS 44.060, раздел 10.0a.1,[6] 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 ТУ 45.001 таблица 1.[5] - это скорость передачи данных, включая заголовки RLC / MAC, но исключая флаг состояния восходящей линии связи (USF), который является частью заголовка MAC,[7] что дает битрейт на 0,15 кбит / с ниже.
  3. ^ Чистая битовая скорость 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 Базовая приемопередающая станция (BTS), тогда 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 видео вызов может предпочесть HSCSD, особенно когда между конечными точками существует непрерывный поток данных.

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 (КРАЙ)236.859.2 (Класс 8, 10 и MCS-9)4+1
EGPRS (КРАЙ)177.6118,4 (класс 10 и MCS-9)3+2

Класс мультислота

Класс мультислота определяет скорость передачи данных, доступную в Восходящий канал и Нисходящий канал направления. 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 телефоны высокого класса, обычно также поддерживающие UMTS, также поддерживает GPRS /КРАЙ мультислотовый класс 32. 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 восходящей линии связи с максимальным количеством одновременно используемых 6 временных интервалов. Если трафик данных сконцентрирован в направлении нисходящего канала, сеть настроит соединение для работы 5 + 1. Когда по восходящей линии связи передается больше данных, сеть может в любой момент изменить группировку на 4 + 2 или 3 + 3. При наилучших условиях приема, т.е. когда лучший EDGE схема модуляции и кодирования Можно использовать 5 временных интервалов, пропускная способность которых составляет 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

Класс мультислотаНисходящий TSВосходящий ТСАктивный TS
1112
2213
3223
4314
5224
6324
7334
8415
9325
10425
11435
12445
30516
31526
32536
33546
34556

Атрибуты мультислотового класса

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 нисходящей линии связи
  • 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).

Удобство использования

Максимальная скорость GPRS-соединения, предложенная в 2003 году, была аналогична скорости модем подключение в аналоговой проводной телефонной сети, порядка 32–40 кбит / с, в зависимости от используемого телефона. Задержка очень высокий; 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 связи сильно варьируется.

Обычно доступны устройства с улучшением задержки / RTT (например, с помощью функции расширенного режима UL TBF). Кроме того, у определенных 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

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

CELLPAC[10] Протокол, 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 г.[11] предвидеть то, что позже стало известно корнями GPRS. Этот вклад семинара упоминается в 22 патентах США, связанных с GPRS.[12] Системы-преемники GSM / GPRS, такие как W-CDMA (UMTS ) и LTE полагаться на ключевые функции GPRS для мобильного доступа в Интернет, представленные CELLPAC.

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

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ETSI
  2. ^ 3GPP
  3. ^ «Пакетная радиосвязь общего назначения от Qkport». Архивировано из оригинал на 2010-01-28. Получено 2009-12-14.
  4. ^ Поколения мобильных телефонов от В архиве 11 июня 2010 г. Wayback Machine
  5. ^ а б c d е ж Проект партнерства третьего поколения (ноябрь 2014 г.). "3GGP TS45.001: Группа технических спецификаций Сеть радиодоступа GSM / EDGE; Физический уровень на радиотракте; Общее описание". 12.1.0. Получено 2015-12-05.
  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. Получено 2015-12-05.
  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. Получено 2015-12-05.
  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. Получено 2015-12-05.
  9. ^ «Классы GPRS и EDGE Multislot». Архивировано из оригинал на 2010-11-27. Получено 2010-06-21.
  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 Декер, 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 Вальке: «Корни GPRS: первая система для мобильного пакетного глобального доступа в Интернет», IEEE Wireless Communications, октябрь 2013 г., 12–23.

внешняя ссылка