stringtranslate.com

Общая служба пакетной радиосвязи

Sony Ericsson K310a показывает домашнюю страницу Википедии через Интернет GPRS.

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]

Технический обзор

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]

Предлагаемые услуги

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.

Частоты

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.

Поддерживаемые протоколы

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).

Аппаратное обеспечение

Устройства с поддержкой GPRS сгруппированы в три класса:

Класс А
Может быть подключен к услуге GPRS и услуге GSM (голос, SMS) одновременно. Такие устройства теперь доступны [ по состоянию на? ] .
Класс Б
Можно подключить к услуге GPRS и услуге GSM (голосовая связь, SMS), но одновременно использовать только по одной. 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 переключаться между одной услугой вручную.

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 .

Huawei E220 3G/GPRS-модем

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 .

Адресация

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.

GPRS модемы и модули

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.

Схемы и скорости кодирования

Скорость загрузки и выгрузки, которую можно достичь 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 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.

Кодирование канала

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.

  1. ^ Это скорость, с которой передается блок данных протокола уровня RLC/MAC (PDU) (называемый радиоблоком). Как показано в разделе 10.0a.1 TS 44.060 [14] 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 уровня PHY для всех схем кодирования.
  2. ^ Цитируется в различных источниках, например, в таблице 1 TS 45.001. [13] — это скорость передачи данных, включая заголовки RLC/MAC, но без учета флага состояния восходящей линии связи (USF), который является частью заголовка MAC, [15] дает скорость передачи данных. это на 0,15 кбит/с ниже.
  3. ^ Чистая скорость передачи данных здесь — это скорость, с которой передается полезная нагрузка уровня RLC/MAC (блок данных RLC). По сути, эта скорость передачи данных исключает служебные данные заголовка из уровней RLC/MAC.

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.

Мультислотовый класс

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]

Мультислотовые классы для GPRS/EGPRS

Атрибуты мультислотового класса

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).

Удобство использования

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.

История

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.

Улучшенный GPRS

Знак EDGE отображается на панели уведомлений смартфона на базе Android.

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.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Является ли служба пакетной радиосвязи общего назначения (GPRS) 2G, 3G или 4G? - Commsbrief» . Проверено 16 июля 2023 г.
  2. ^ «Добро пожаловать в мир стандартов!». ЕТСИ .
  3. ^ «3GPP - стандарт мобильного широкополосного доступа» . 3ГПП .
  4. ^ «Общая служба пакетной радиосвязи от Qkport» . Архивировано из оригинала 28 января 2010 г. Проверено 14 декабря 2009 г.
  5. ^ «Поколения мобильных телефонов» . Архивировано из оригинала 11 июня 2010 г.
  6. ^ «Вопросы и ответы: GPRS-телефоны» . 18 мая 2001 г. Проверено 16 июля 2023 г.
  7. ^ «Что такое GPRS (служба пакетной радиосвязи общего назначения)? Значение, работа, преимущества и приложения» . Мастерская специй . Проверено 1 мая 2023 г.
  8. ^ аб Сандип Бхандари (17 сентября 2021 г.). «Разница между GSM и GPRS». asanydifference.com . Проверено 1 мая 2023 г.
  9. ^ «4G против GPRS: в чем разница между 4G LTE и GPRS?». Коммбриф . Проверено 1 мая 2023 г.
  10. ^ ab «Страница распределения частот Ofcom в Великобритании (UKFAT)» . static.ofcom.org.uk . Проверено 1 мая 2023 г.
  11. ^ «Какая частота используется для передачи данных в GPRS?». Honeywell AIDC . Ханивелл. 07.10.2014. Архивировано из оригинала 1 мая 2023 г. Проверено 1 мая 2023 г.
  12. ^ «Назначение мобильного спектра по странам» . CellMapper Wiki . Проверено 1 мая 2023 г.
  13. ^ abcdef Проект партнерства третьего поколения (ноябрь 2014 г.). «3GGP TS45.001: Группа технических спецификаций сети радиодоступа GSM/EDGE; Физический уровень радиотракта; Общее описание». 12.1.0 . Проверено 5 декабря 2015 г.{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  14. ^ Проект партнерства 3-го поколения (июнь 2015 г.). «3GGP TS45.001: Группа технических спецификаций сети радиодоступа GSM/EDGE; интерфейс мобильной станции (MS) — системы базовой станции (BSS); протокол управления радиоканалом/управления доступом к среде (RLC/MAC); раздел 10.0a.1 — Блок GPRS RLC/MAC для передачи данных». 12.5.0 . Проверено 5 декабря 2015 г.{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  15. ^ Проект партнерства 3-го поколения (июнь 2015 г.). «3GGP TS45.001: Группа технических спецификаций Сеть радиодоступа GSM/EDGE; интерфейс мобильной станции (MS) — системы базовой станции (BSS); протокол управления радиоканалом/управлением доступом к среде (RLC/MAC); раздел 10.2.1 — нисходящая линия связи Блок данных RLC». 12.5.0 . Проверено 5 декабря 2015 г.{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  16. ^ Проект партнерства 3-го поколения (март 2015 г.). «3GGP TS45.002: Группа технических спецификаций сети радиодоступа GSM/EDGE; мультиплексирование и множественный доступ на радиотракте (выпуск 12)». 12.4.0 . Проверено 5 декабря 2015 г.{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  17. ^ «Мультислотовые классы GPRS и EDGE» . Архивировано из оригинала 27 ноября 2010 г. Проверено 21 июня 2010 г.
  18. ^ Хейнс, Джон Д. (июль 2001 г.). Проблемы управления Интернетом: глобальная перспектива: глобальная перспектива. Идея Групп Инк (IGI). ISBN 9781591400158.
  19. ^ Уок, Бернхард Х .; Менде, Вольф; Хацилиадис, Георгиос (19–22 мая 1991 г.). CELLPAC: протокол пакетной радиосвязи, применяемый в сотовой сети мобильной радиосвязи GSM (PDF) . Материалы 41-й конференции IEEE по автомобильным технологиям. Сент-Луис, штат Миссури, США: IEEE . стр. 408–413. дои : 10.1109/VETEC.1991.140520. ISBN 0-87942-582-2. ISSN  1090-3038. Архивировано (PDF) из оригинала 17 ноября 2021 г. Проверено 27 ноября 2021 г.(6 страниц)
  20. ^ Декер, Питер; Уок, Бернхард Х. (13 октября 1993 г.). Стандартная служба пакетной радиосвязи, предложенная для GSM (PDF) . Семинар ETSI SMG «GSM в конкурентной среде будущего». Хельсинки, Финляндия. стр. 1–20. Архивировано (PDF) из оригинала 18 сентября 2021 г. Проверено 15 ноября 2021 г.(11 страниц)
  21. ^ Программа «Опубликуй или погибни», см. [1] возвращается к поиску П. Декера, Б. Уока, их наиболее цитируемой статьи, в которой представлены патенты США, ссылающиеся на эту статью.
  22. ^ Уок, Бернхард Х. (октябрь 2013 г.). «Истоки GPRS: первая система мобильного пакетного глобального доступа в Интернет» (PDF) . Беспроводная связь IEEE . Ахен, Германия: Исследовательская группа ComNets : 12–23. Архивировано (PDF) из оригинала 18 сентября 2021 г. Проверено 15 ноября 2021 г.(19 страниц)
  23. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 6 марта 2009 г. Проверено 10 мая 2011 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  24. ^ (PDF) http://www.itu.int/ITU-D/imt-2000/MiscDocuments/IMT-Deployments-Rev3.pdf . Проверено 16 апреля 2008 г. {{cite web}}: Отсутствует или пусто |title=( помощь ) [ неработающая ссылка ]
  25. ^ ETSI SMG2 99/872

Внешние ссылки