stringtranslate.com

Служба пакетной радиосвязи общего пользования

General Packet Radio Service ( GPRS ), также называемый 2.5G , [a] является стандартом мобильной передачи данных в глобальной системе мобильной связи (GSM) сотовой сети 2G . [1] Сети и мобильные устройства с GPRS начали развертываться примерно в 2001 году. [2] На момент внедрения он впервые предлагал [b] бесшовную мобильную передачу данных с использованием пакетных данных для «постоянно активного» соединения (устраняя необходимость «дозвона»), [3] обеспечивая улучшенный доступ в Интернет для веб-сайтов , электронной почты , WAP- сервисов и службы мультимедийных сообщений (MMS). [4]

GPRS обеспечивает теоретическую скорость передачи данных 56–114  кбит /с — [5] быстрее, чем старый CSD — и использует неиспользуемые каналы множественного доступа с временным разделением (TDMA) в системе GSM для эффективности. GPRS — это услуга с наилучшими усилиями , подразумевающая переменную пропускную способность и задержку , которые зависят от количества других пользователей, одновременно пользующихся услугой, в отличие от коммутации каналов , где во время соединения гарантируется определенное качество обслуживания (QoS). В отличие от старых данных с коммутацией каналов, GPRS продавался в соответствии с общим объемом переданных данных, а не временем, проведенным в сети, [6] что теперь является стандартом. На смену GPRS пришел EDGE (2.75G), который обеспечил улучшенную производительность.

Sony Ericsson K310a, показывающий домашнюю страницу Wikipedia через Интернет с использованием GPRS-соединения

GPRS был создан Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI) в ответ на более ранние технологии сотовой связи с коммутацией пакетов CDPD и i-mode и интегрирован в GSM Release 97 и более новые версии. В настоящее время он поддерживается Проектом партнерства третьего поколения (3GPP). [7] [8]

Технический обзор

Базовая сеть GPRS позволяет мобильным сетям 2G , 3G и WCDMA передавать IP-пакеты во внешние сети, такие как Интернет . Система GPRS является интегрированной частью подсистемы коммутации сети GSM . [9] [10] [11]

Предлагаемые услуги

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

При использовании SMS через GPRS может быть достигнута скорость передачи SMS около 30 SMS-сообщений в минуту. Это намного быстрее, чем при использовании обычного SMS через GSM, скорость передачи SMS которого составляет около 6-10 SMS-сообщений в минуту.

Частоты

Поскольку стандарт GPRS является расширением возможностей GSM, сервис работает на частотах сотовой связи 2G и 3G GSM. [10] [12] Устройства GPRS обычно могут использовать (одну или несколько) частот в пределах одного из диапазонов частот, поддерживаемых радио (850, 900, 1800, 1900 МГц). В зависимости от устройства, местоположения и предполагаемого использования могут быть введены правила, ограничивающие или явно указывающие разрешенные диапазоны частот. [12] [13] [14]

GSM-850 и GSM-1900 используются в Соединенных Штатах, Канаде и многих других странах Америки. GSM-900 и GSM-1800 используются в: Европе, на Ближнем Востоке, в Африке и в большинстве стран Азии. В Южной Америке эти диапазоны используются в Коста-Рике (GSM-1800), Бразилии (GSM-850, 900 и 1800), Гватемале (GSM-850, GSM-900 и 1900), Сальвадоре (GSM-850, GSM-900 и 1900). Существует более полная запись о присвоении частот международным службам сотовой связи

Поддерживаемые протоколы

GPRS поддерживает следующие протоколы:

При использовании 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 любые потерянные пакеты (например, из-за паузы, вызванной радиопомехами).

Аппаратное обеспечение

Устройства, поддерживающие GPRS, делятся на три класса:

Класс А
Может быть подключен к услуге GPRS и услуге GSM (голос, SMS) одновременно. Такие устройства уже доступны [ начиная с? ] .
Класс Б
Может быть подключен к услуге GPRS и услуге GSM (голос, SMS), но использовать только одну за раз. Во время услуги GSM (голосовой вызов или SMS) услуга GPRS приостанавливается и возобновляется автоматически после завершения услуги GSM (голосовой вызов или SMS). Большинство мобильных устройств GPRS относятся к классу B.
Класс С
Подключены либо к услуге GPRS, либо к услуге GSM (голосовая связь, SMS) и должны вручную переключаться между одной услугой и другой.

Поскольку устройство класса A должно обслуживать сети GPRS и GSM вместе, ему фактически нужны два радиомодуля. Чтобы избежать этого аппаратного требования, мобильное устройство GPRS может реализовать функцию режима двойной передачи (DTM) . Мобильное устройство 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 называемыми «простым классом A». Некоторые сети поддерживают DTM с 2007 года [ требуется цитата ] .

3G/GPRS-модем Huawei E220

USB 3G/GPRS модемы имеют интерфейс типа терминала через USB с форматами данных V.42bis и RFC  1144. Некоторые модели включают разъем для внешней антенны . Доступны карты модема для ноутбуков или внешние USB модемы, похожие по форме и размеру на компьютерную мышь или флешку .

Адресация

GPRS-соединение устанавливается путем ссылки на имя точки доступа (APN). APN определяет такие услуги, как доступ по протоколу беспроводных приложений (WAP), служба коротких сообщений (SMS), служба мультимедийных сообщений (MMS), а также для услуг интернет -коммуникаций, таких как электронная почта и доступ к Всемирной паутине .

Чтобы настроить GPRS-соединение для беспроводного модема , пользователь должен указать APN, при необходимости имя пользователя и пароль, а также очень редко IP-адрес , предоставленный оператором сети.

GPRS-модемы и модули

GSM-модуль или GPRS-модули похожи на модемы, но есть одно отличие: модем — это внешнее устройство, тогда как GSM-модуль или GPRS-модуль может быть интегрирован в электрическое или электронное оборудование. Это встроенное устройство. С другой стороны, мобильный телефон GSM — это полностью встроенная система. Он поставляется со встроенными процессорами, предназначенными для предоставления функционального интерфейса между пользователем и мобильной сетью.

Схемы и скорости кодирования

Скорость загрузки и выгрузки, которая может быть достигнута в GPRS, зависит от ряда факторов, таких как:

Схемы множественного доступа

Методы множественного доступа, используемые в GSM с GPRS, основаны на дуплексе 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. Пакеты имеют постоянную длину, соответствующую временному интервалу GSM. Нисходящая линия связи использует планирование пакетов по принципу «первым пришел — первым обслужен» , в то время как восходящая линия связи использует схему, очень похожую на резервирование ALOHA (R-ALOHA). Это означает, что слотированный ALOHA (S-ALOHA) используется для запросов на резервирование во время фазы конкуренции, а затем фактические данные передаются с использованием динамического TDMA с принципом «первым пришел — первым обслужен».

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, за которым следует кодирование с помощью возможно проколотого сверточного кода . [15] Схемы кодирования CS-1 - CS-4 определяют количество бит четности, генерируемых циклическим кодом, и скорость прокалывания сверточного кода. [15] В схемах кодирования CS-1 - CS-3 сверточный код имеет скорость 1/2, т. е. каждый входной бит преобразуется в два кодированных бита. [15] В схемах кодирования CS-2 и CS-3 выход сверточного кода прокалывается для достижения желаемой скорости кодирования. [15] В схеме кодирования CS-4 сверточное кодирование не применяется. [15] В следующей таблице обобщены параметры.

  1. ^ Сотовую технологию 2G в сочетании с GPRS иногда называют 2.5G, то есть технологией между вторым (2G) и третьим (3G) поколениями мобильной телефонии.
  2. ^ Впервые в сетях GSM
  3. ^ Это скорость, с которой передается блок данных протокола уровня RLC/MAC (называемый радиоблоком). Как показано в разделе 10.0a.1 TS 44.060, [16] радиоблок состоит из заголовка MAC, заголовка RLC, блока данных RLC и запасных битов. Блок данных RLC представляет собой полезную нагрузку, остальное — служебные данные. Радиоблок кодируется сверточным кодом, указанным для конкретной схемы кодирования, что обеспечивает одинаковую скорость передачи данных физического уровня для всех схем кодирования.
  4. ^ Цитируется в различных источниках, например, в TS 45.001, таблица 1. [15] — это битрейт, включающий заголовки RLC/MAC, но исключающий флаг состояния восходящей линии связи (USF), который является частью заголовка MAC, [17] что дает битрейт на 0,15 кбит/с ниже.
  5. ^ Чистый битрейт здесь — это скорость, с которой передается полезная нагрузка уровня RLC/MAC (единица данных RLC). Таким образом, этот битрейт исключает накладные расходы заголовка из уровней RLC/MAC.

Наименее надежная, но и самая быстрая схема кодирования (CS-4) доступна вблизи базовой приемопередающей станции (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 за тайм-слот. Однако при использовании этой схемы покрытие соты составляет 25% от нормы. CS-1 может достичь пользовательской скорости всего 8,0 кбит/с за тайм-слот, но имеет 98% от нормы. Более новое сетевое оборудование может автоматически адаптировать скорость передачи в зависимости от местоположения мобильного устройства.

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

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

Класс мультислотов

Класс multislot определяет скорость передачи данных, доступную в направлениях Uplink и Downlink . Это значение от 1 до 45, которое сеть использует для выделения радиоканалов в направлении uplink и downlink. Класс multislot со значениями больше 31 называется high multislot classes.

Распределение нескольких слотов представлено, например, как 5+2. Первое число — это количество временных слотов нисходящей линии связи, а второе — количество временных слотов восходящей линии связи, выделенных для использования мобильной станцией. Обычно используемым значением является класс 10 для многих мобильных телефонов GPRS/EGPRS, который использует максимум 4 временных слота в нисходящем направлении и 2 временных слота в восходящем направлении. Однако одновременно может использоваться максимум 5 одновременных временных слотов как в восходящем, так и в нисходящем направлении. Сеть автоматически настроится на работу 3+2 или 4+1 в зависимости от характера передачи данных.

Некоторые высокопроизводительные мобильные телефоны, обычно также поддерживающие UMTS , также поддерживают GPRS/ EDGE multislot class 32. Согласно 3GPP TS 45.002 (выпуск 12), таблица B.1, [18] мобильные станции этого класса поддерживают 5 таймслотов в нисходящем канале и 3 таймслота в восходящем канале с максимальным количеством одновременно используемых таймслотов 6. Если трафик данных сосредоточен в нисходящем направлении, сеть настроит соединение для работы 5+1. Когда больше данных передается в восходящем канале, сеть может в любое время изменить созвездие на 4+2 или 3+3. При наилучших условиях приема, т. е. когда может использоваться наилучшая схема модуляции и кодирования EDGE , 5 таймслотов могут нести полосу пропускания 5*59,2 кбит/с = 296 кбит/с. В восходящем направлении 3 временных интервала могут нести полосу пропускания 3*59,2 кбит/с = 177,6 кбит/с. [19]

Классы мультислотов для GPRS/EGPRS

Атрибуты класса multislot

Каждый класс мультислотов определяет следующее:

Спецификация различных классов многослотов подробно описана в Приложении B Технической спецификации 3GPP 45.002 (Мультиплексирование и множественный доступ на радиотракте).

Удобство использования

Максимальная скорость GPRS-соединения, предлагаемая в 2003 году, была аналогична модемному соединению в аналоговой проводной телефонной сети, около 32–40 кбит/с, в зависимости от используемого телефона. Задержка очень высокая; 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.

Устройства с улучшениями задержки/RTT (например, с помощью расширенной функции режима UL TBF) обычно доступны. Кроме того, сетевые обновления функций доступны у определенных операторов. Благодаря этим улучшениям можно сократить активное время кругового обхода, что приведет к значительному увеличению скорости пропускной способности на уровне приложений.

История

GSM был разработан для голоса, а не данных. Он не обеспечивал прямого доступа к Интернету и имел ограниченную пропускную способность в 9600 бод в секунду. [20] Ограничения Circuit Switched Data (CSD) также включали более высокие затраты. GPRS открылся в 2000 году [21] как пакетная коммутируемая служба данных, встроенная в коммутируемую по каналам сотовую радиосеть GSM . GPRS расширяет охват фиксированного Интернета, соединяя мобильные терминалы по всему миру.

Протокол CELLPAC [22] , разработанный в 1991–1993 годах, стал отправной точкой для начала в 1993 году спецификации стандарта GPRS группой ETSI SMG. В частности, функции CELLPAC Voice & Data, представленные в докладе семинара ETSI 1993 года [23], предвосхищают то, что позже стало известно как корни GPRS. Этот доклад семинара упоминается в 22 патентах США, связанных с GPRS. [24] 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, [25] Бернхард Вальке и его ученик Питер Деккер являются изобретателями GPRS — первой системы, обеспечивающей всемирный мобильный доступ в Интернет.

Улучшенный GPRS

Значок EDGE отображается на панели уведомлений на смартфоне на базе Android

Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE), также известный как 2.75G, Enhanced GPRS (EGPRS), IMT Single Carrier (IMT-SC) и Enhanced Data rates for Global Evolution, — это технология цифровой мобильной связи 2G для передачи данных. Это подмножество General Packet Radio Service (GPRS) в сети GSM и улучшает его, предлагая скорости, близкие к технологии 3G , отсюда и название 2.75G. Он также признан частью стандарта International Mobile Telecommunications - 2000 (IMT-2000).

EDGE был развернут в сетях GSM в 2003 году — изначально компанией Cingular (теперь AT&T ) в Соединенных Штатах. [26] Благодаря внедрению сложных методов кодирования и передачи данных, EDGE обеспечивает более высокую скорость передачи данных на радиоканал, что приводит к трехкратному увеличению емкости и производительности по сравнению с обычным соединением GSM/GPRS — первоначально максимальная скорость составляла 384 кбит/с. [27] EDGE может использоваться для любого приложения с коммутацией пакетов , например, для подключения к Интернету .

EDGE также стандартизирован 3GPP как часть семейства GSM. Вариант, так называемый Compact-EDGE, был разработан для использования в части спектра сети Digital AMPS . [28] EDGE является частью определения 3G ITU . [29] Усовершенствованный EDGE продолжается в выпуске 7 стандарта 3GPP, обеспечивая уменьшенную задержку и более чем удвоенную производительность, например, для дополнения высокоскоростного пакетного доступа ( HSPA ). Можно ожидать пиковых скоростей передачи данных до 1 Мбит/с и типичных скоростей передачи данных 400 кбит/с.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Является ли пакетная радиосвязь общего пользования (GPRS) 2G, 3G или 4G? – Commsbrief" . Получено 16 июля 2023 г. .
  2. ^ "Вопросы и ответы: телефоны GPRS". 2001-05-18 . Получено 2023-07-16 .
  3. ^ "Мобильные надежды отрасли". 2001-03-23 . Получено 2024-06-18 .
  4. ^ "Вопросы и ответы: телефоны GPRS". 2001-05-18 . Получено 2024-06-18 .
  5. ^ "Общая пакетная радиосвязь от Qkport". Архивировано из оригинала 2010-01-28 . Получено 2009-12-14 .
  6. ^ "BBC - Бристоль - Цифровое будущее - WAP получает ракету". www.bbc.co.uk . Получено 2024-06-18 .
  7. ^ «Добро пожаловать в мир стандартов!». ETSI .
  8. ^ "3GPP – Стандарт мобильной широкополосной связи". 3GPP .
  9. ^ "Что такое GPRS (General Packet Radio Service)? Значение, работа, преимущества и приложения". Spiceworks . Получено 2023-05-01 .
  10. ^ ab Sandeep Bhandari (2021-09-17). "Разница между GSM и GPRS". askanydifference.com . Получено 2023-05-01 .
  11. ^ "4G против GPRS: в чем разница между 4G LTE и GPRS?". Commsbrief . Получено 01.05.2023 .
  12. ^ ab "Страница распределения частот Ofcom UK (UKFAT)". static.ofcom.org.uk . Получено 01.05.2023 .
  13. ^ "Какую частоту использует трафик данных в GPRS?". Honeywell AIDC . Honeywell. 2014-10-07. Архивировано из оригинала 2023-05-01 . Получено 2023-05-01 .
  14. ^ "Распределение спектра мобильной связи по странам". CellMapper Wiki . Получено 01.05.2023 .
  15. ^ abcdef Проект партнерства третьего поколения (ноябрь 2014 г.). "3GGP TS45.001: Техническая спецификация группы сетей радиодоступа GSM/EDGE; Физический уровень на радиотракте; Общее описание". 12.1.0 . Получено 05.12.2015 .{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  16. ^ Проект партнерства третьего поколения (июнь 2015 г.). "3GGP TS45.001: Техническая спецификация группы сетей радиодоступа GSM/EDGE; Интерфейс мобильной станции (MS) - базовой станции (BSS); Протокол управления радиолинией / управления доступом к среде (RLC/MAC); раздел 10.0a.1 - Блок GPRS RLC/MAC для передачи данных". 12.5.0 . Получено 05.12.2015 .{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  17. ^ Проект партнерства третьего поколения (июнь 2015 г.). "3GGP TS45.001: Техническая спецификация групповой сети радиодоступа GSM/EDGE; Интерфейс мобильной станции (MS) - базовой станции (BSS); Протокол управления радиолинией / управления доступом к среде (RLC/MAC); раздел 10.2.1 - Блок данных RLC нисходящего канала". 12.5.0 . Получено 05.12.2015 .{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  18. ^ Проект партнерства третьего поколения (март 2015 г.). "3GGP TS45.002: Техническая спецификация группы сетей радиодоступа GSM/EDGE; Мультиплексирование и множественный доступ на радиотракте (выпуск 12)". 12.4.0 . Получено 05.12.2015 .{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  19. ^ "GPRS and EDGE Multislot Classes". Архивировано из оригинала 2010-11-27 . Получено 2010-06-21 .
  20. ^ "Тик-111".
  21. ^ Хейнс, Джон Д. (июль 2001 г.). Вопросы управления Интернетом: глобальная перспектива: глобальная перспектива. Idea Group Inc (IGI). ISBN 9781591400158.
  22. ^ Walke, Bernhard H .; Mende, Wolf; Hatziliadis, Georgios (19–22 мая 1991 г.). CELLPAC: протокол пакетной радиосвязи, применяемый в сотовой сети мобильной радиосвязи GSM (PDF) . Труды 41-й конференции IEEE по транспортным технологиям. Сент-Луис, Миссури, США: IEEE . стр. 408–413. doi :10.1109/VETEC.1991.140520. ISBN 0-87942-582-2. ISSN  1090-3038. Архивировано (PDF) из оригинала 2021-11-17 . Получено 2021-11-27 .(6 страниц)
  23. ^ Деккер, Питер; Вальке, Бернхард Х. (1993-10-13). Служба пакетной радиосвязи общего пользования, предложенная для GSM (PDF) . Семинар ETSI SMG «GSM в будущей конкурентной среде». Хельсинки, Финляндия. стр. 1–20. Архивировано (PDF) из оригинала 18.09.2021 . Получено 15.11.2021 .(11 страниц)
  24. ^ Программа «Publish or Perish», см. [1], возвращается к поиску P. Decker, B. Walke, их наиболее цитируемой статьи, которая раскрывает патенты США, ссылающиеся на эту статью.
  25. ^ Walke, Bernhard H. (октябрь 2013 г.). «Корни GPRS: первая система для мобильного пакетного глобального доступа в Интернет» (PDF) . IEEE Wireless Communications . Ахен, Германия: ComNets Research Group : 12–23. Архивировано (PDF) из оригинала 2021-09-18 . Получено 2021-11-15 .(19 страниц)
  26. ^ http://www.itu.int/ITU-D/imt-2000/MiscDocuments/IMT-Deployments-Rev3.pdf . Получено 2008-04-16 . {{cite web}}: Отсутствует или пусто |title=( помощь ) [ мертвая ссылка ]
  27. ^ https://tacs.eu/Analyses/Wireless%20Networks/edge1.pdf
  28. ^ ETSI SMG2 99/872
  29. ^ "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2009-03-06 . Получено 2011-05-10 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)

Внешние ссылки