Служба пакетной радиосвязи общего назначения ( GPRS ), также называемая 2.5G , представляет собой пакетно-ориентированный стандарт мобильной передачи данных в глобальной системе мобильной связи (GSM) сети сотовой связи 2G . [1] GPRS была создана Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI) в ответ на более ранние технологии сотовой связи CDPD и i-mode с коммутацией пакетов. В настоящее время он поддерживается Проектом партнерства третьего поколения (3GPP). [2] [3]
GPRS обычно продается в соответствии с общим объемом данных, переданных в течение цикла выставления счетов, в отличие от данных с коммутацией каналов , которые обычно оплачиваются за минуту времени соединения, а иногда и с шагом в одну треть минуты. За использование данных, превышающее лимит пакетных данных GPRS, может взиматься плата за МБ данных, ограничиваться скорость или запрещаться.
GPRS — это услуга «максимального усилия» , подразумевающая переменную пропускную способность и задержку , которые зависят от количества других пользователей, одновременно использующих услугу, в отличие от коммутации каналов , где во время соединения гарантируется определенное качество обслуживания (QoS). В системах 2G GPRS обеспечивает скорость передачи данных 56–114 кбит /с. [4] Технологию сотовой связи 2G в сочетании с GPRS иногда называют 2.5G , то есть технологией между вторым ( 2G ) и третьим ( 3G ) поколениями мобильной телефонии. [5] Он обеспечивает передачу данных на умеренной скорости за счет использования неиспользуемых каналов множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), например, в системе GSM. GPRS интегрирован в GSM версии 97 и более поздних версий. Мобильные устройства с GPRS начали появляться примерно в 2001 году. [6]
Базовая сеть GPRS позволяет мобильным сетям 2G , 3G и WCDMA передавать IP-пакеты во внешние сети, такие как Интернет . Система GPRS является неотъемлемой частью подсистемы коммутации сети GSM . [7] [8] [9]
GPRS расширяет возможности передачи данных с коммутацией каналов GSM и делает возможным предоставление следующих услуг:
Если используется SMS через GPRS, можно достичь скорости передачи SMS около 30 SMS-сообщений в минуту. Это намного быстрее, чем использование обычных SMS через GSM, скорость передачи SMS которых составляет от 6 до 10 SMS-сообщений в минуту.
Поскольку стандарт GPRS является расширением возможностей GSM, услуга работает на частотах сотовой связи GSM 2G и 3G . [8] [10] Устройства GPRS обычно могут использовать (одну или несколько) частот в одном из диапазонов частот, поддерживаемых радиосвязью (850, 900, 1800, 1900 МГц). В зависимости от устройства, местоположения и предполагаемого использования могут быть установлены правила, ограничивающие или явно определяющие разрешенные полосы частот. [10] [11] [12]
GSM-850 и GSM-1900 используются в США, Канаде и многих других странах Америки. GSM-900 и GSM-1800 используются в Европе, на Ближнем Востоке, в Африке и большей части 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 информация о присвоениях частот международной сотовой связи.
GPRS поддерживает следующие протоколы:
При использовании TCP/IP каждому телефону может быть назначен один или несколько IP-адресов . GPRS будет сохранять и пересылать IP-пакеты на телефон даже во время передачи обслуживания . TCP восстанавливает любые потерянные пакеты (например, из-за паузы, вызванной радиошумом).
Устройства с поддержкой GPRS сгруппированы в три класса:
Поскольку устройство класса А должно одновременно обслуживать сети GPRS и GSM, ему фактически требуются два радиомодуля. Чтобы избежать этого требования к аппаратному обеспечению, мобильное устройство GPRS может реализовать функцию режима двойной передачи (DTM) . Мобильный телефон с поддержкой DTM может обрабатывать как пакеты GSM, так и пакеты GPRS с координацией сети, чтобы гарантировать, что оба типа не передаются одновременно. Такие устройства считаются псевдоклассом А, иногда называемым «простым классом А». Некоторые сети поддерживают DTM с 2007 года .
USB-модемы 3G/GPRS имеют терминальный интерфейс через USB с форматами данных V.42bis и RFC 1144. Некоторые модели оснащены разъемом для внешней антенны . Доступны модемные карты для портативных компьютеров или внешние USB-модемы, по форме и размеру похожие на компьютерную мышь или флэш-накопитель .
Соединение GPRS устанавливается по имени точки доступа (APN). APN определяет такие услуги, как доступ по протоколу беспроводных приложений (WAP), службу коротких сообщений (SMS), службу мультимедийных сообщений (MMS), а также службы интернет -связи, такие 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 и очень редко IP-адрес , предоставленные оператором сети.
Модуль GSM или модули GPRS аналогичны модемам, но есть одно отличие: модем представляет собой внешнее оборудование, тогда как модуль GSM или модуль GPRS могут быть интегрированы в электрическое или электронное оборудование. Это встроенная аппаратная часть. С другой стороны, мобильный телефон GSM представляет собой полноценную встроенную систему. Он оснащен встроенными процессорами, предназначенными для обеспечения функционального интерфейса между пользователем и мобильной сетью.
Скорость загрузки и выгрузки, которую можно достичь в GPRS, зависит от ряда факторов, таких как:
Методы множественного доступа , используемые в GSM с GPRS, основаны на дуплексе с частотным разделением каналов (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. В нисходящем канале используется планирование пакетов в порядке очереди , а в восходящем канале используется схема, очень похожая на резервирование ALOHA (R-ALOHA). Это означает, что сегментированный ALOHA (S-ALOHA) используется для запросов резервирования во время фазы конкуренции, а затем фактические данные передаются с использованием динамического TDMA в порядке очереди.
Процесс кодирования канала в GPRS состоит из двух этапов: сначала используется циклический код для добавления битов четности, которые также называются последовательностью проверки блока, после чего следует кодирование с использованием, возможно, проколотого сверточного кода . [13] Схемы кодирования от CS-1 до CS-4 определяют количество битов четности, генерируемых циклическим кодом, и скорость исключения сверточного кода. [13] В схемах кодирования с CS-1 по CS-3 сверточный код имеет скорость 1/2, т.е. каждый входной бит преобразуется в два кодированных бита. [13] В схемах кодирования CS-2 и CS-3 выходной сигнал сверточного кода прокалывается для достижения желаемой скорости кода. [13] В схеме кодирования CS-4 сверточное кодирование не применяется. [13] В следующей таблице приведены возможные варианты.
Наименее надежная, но 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 БТС.
Используя CS-4, можно достичь пользовательской скорости 20,0 кбит/с на временной интервал. Однако при использовании этой схемы покрытие сотовой связи составляет 25% от нормального. CS-1 может достичь пользовательской скорости всего 8,0 кбит/с на временной интервал, но имеет 98% нормального покрытия. Новое сетевое оборудование может автоматически адаптировать скорость передачи данных в зависимости от местоположения мобильного устройства.
Помимо GPRS, существуют две другие технологии GSM, которые предоставляют услуги передачи данных: данные с коммутацией каналов (CSD) и высокоскоростные данные с коммутацией каналов (HSCSD). В отличие от общего характера GPRS, вместо этого они создают выделенный канал (обычно оплата осуществляется поминутно). Некоторые приложения, такие как видеовызовы , могут предпочесть HSCSD, особенно когда между конечными точками существует непрерывный поток данных.
В следующей таблице приведены некоторые возможные конфигурации служб передачи данных GPRS и коммутации каналов.
Класс мультислота определяет скорость передачи данных, доступную в направлениях Uplink и Downlink . Это значение от 1 до 45, которое сеть использует для распределения радиоканалов в восходящем и нисходящем направлении. Многослотовый класс со значениями больше 31 называется классом с высоким многослотом.
Распределение нескольких слотов представляется, например, как 5+2. Первое число представляет собой 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 телефонов 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 в формате 3+2 или 4+1 в зависимости от характера передачи данных.
Некоторые мобильные телефоны высокого класса, обычно также поддерживающие UMTS , также поддерживают многослотовый класс GPRS/ EDGE 32. Согласно 3GPP TS 45.002 (выпуск 12), таблица B.1, [16] мобильные станции этого класса поддерживают 5 временных интервалов в нисходящей линии связи и 3 временных интервала. в восходящем канале с максимальным количеством 6 одновременно используемых временных интервалов. Если трафик данных сконцентрирован в направлении нисходящей линии связи, сеть настроит соединение для работы 5+1. Когда по восходящей линии связи передается больше данных, сеть может в любой момент изменить созвездие на 4+2 или 3+3. При наилучших условиях приема, т. е. когда может использоваться лучшая схема модуляции и кодирования EDGE , 5 временных интервалов могут нести полосу пропускания 5 * 59,2 кбит/с = 296 кбит/с. В направлении восходящей линии связи 3 временных интервала могут передавать полосу пропускания 3*59,2 кбит/с = 177,6 кбит/с. [17]
Каждый мультислотовый класс идентифицирует следующее:
Спецификация различных классов мультислотов подробно описана в Приложении B Технической спецификации 3GPP 45.002 (Мультиплексирование и множественный доступ на радиотракте).
Максимальная скорость GPRS-соединения, предложенная в 2003 году, была аналогична модемному соединению в аналоговой проводной телефонной сети и составляла около 32–40 кбит/с, в зависимости от используемого телефона. Задержка очень высокая; время прохождения туда и обратно (RTT) обычно составляет около 600–700 мс и часто достигает 1 с. GPRS обычно имеет более низкий приоритет, чем речь, поэтому качество соединения сильно различается.
Устройства с улучшенной задержкой/RTT (например, благодаря расширенной функции режима UL TBF) обычно доступны. Кроме того, у некоторых операторов доступны обновления сетевых функций. Благодаря этим улучшениям можно сократить активное время прохождения туда и обратно, что приведет к значительному увеличению скорости пропускной способности на уровне приложений.
GPRS был открыт в 2000 году [18] как служба передачи данных с коммутацией пакетов, встроенная в сотовую радиосеть с коммутацией каналов GSM . GPRS расширяет зону действия фиксированного Интернета, подключая мобильные терминалы по всему миру.
Протокол CELLPAC [19] , разработанный в 1991–1993 годах, стал отправной точкой для начала в 1993 году спецификации стандарта GPRS ETSI SMG. В частности, функции голоса и данных CELLPAC, представленные в докладе ETSI Workshop 1993 года [20], предвосхищают то, что, как позже стало известно, было истоком GPRS. Результаты семинара упоминаются в 22 патентах США, связанных с GPRS. [21] 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 по истории развития GPRS, [22] Бернхард Уок и его ученик Питер Декер являются изобретателями GPRS — первой системы, обеспечивающей всемирный мобильный доступ в Интернет.
Повышенная скорость передачи данных для GSM Evolution (EDGE), также известная как 2,75G, Enhanced GPRS (EGPRS), IMT Single Carrier (IMT-SC) и Повышенная скорость передачи данных для Global Evolution, представляет собой технологию цифровых мобильных телефонов , которая позволяет улучшить передачу данных. тарифы как обратно совместимое расширение GSM . EDGE считается радиотехнологией, предшествующей появлению 3G, и является частью определения 3G , принятого МСЭ . [23] EDGE был внедрен в сетях GSM начиная с 2003 года – первоначально компанией Cingular (сейчас AT&T ) в США. [24]
EDGE также стандартизирован 3GPP как часть семейства GSM. Вариант, так называемый Compact-EDGE, был разработан для использования в части спектра сети Digital AMPS . [25]
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.
EDGE можно использовать для любого приложения с коммутацией пакетов , например для подключения к Интернету .
Усовершенствованный EDGE продолжается в седьмой версии стандарта 3GPP , обеспечивая уменьшенную задержку и более чем удвоенную производительность, например, в дополнение к высокоскоростному пакетному доступу ( HSPA ). Можно ожидать пиковую скорость передачи данных до 1 Мбит/с и типичную скорость передачи данных до 400 кбит/с.{{cite web}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite web}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite web}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite web}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite web}}
: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ){{cite web}}
: Отсутствует или пусто |title=
( помощь ) [ неработающая ссылка ]