Цифрова система рухомого радіозв’язку стандарту GPRS

Цифрова система рухомого радіозв'язку стандартуGPRS.

Архітектура мережіGPRS. Інтерфейси мережіGPRS, радіоінтерфейс мережі; фізичні та логічні канали в мережіGPRS; передача пакетних даних радіоінтерфейсу; шифрування в мережіGPRS.

Послуги та якість обслуговування в мережіGPRS (послуги та їх безпека, збирання даних про з'єднання, якість обслуговування).

Управління трафіком у мережіGPRS: підключення та відключення в мережі; дані про абонента; перевизначення розташування; управління сеансом.

У традиційній мережі GSM можлива передача даних зі швидкістю 9,6 Кбіт/с при використанні комутаційного режиму каналів. Зазначене значення можна істотно збільшити, застосувавши технологію високошвидкісної передачі даних комутованих каналів, тобто. виділення одному абоненту на несучій частоті кількох слотів. Так, виділення чотирьох слотів швидкість передачі може становити до 48 Кбіт/с. До переваг такої технології відносяться висока та постійна швидкість та мала затримка, що гарантують передачу інформації в реальному часі.

Для підвищення ефективності передачі даних у мережах GSM Європейським інститутом стандартів у галузі телекомунікацій (ETSI-European Telecommunications StandardsInstitute) було здійснено модернізацію стандарту GSM, що дозволило організувати послугу передачі даних на базі пакетної комутації. В рамках такої технології діючу мережу необхідно зазнати деякої видозміни: розгорнути принципово нові вузли, змінити деяке обладнання, інсталювати додаткове програмне забезпечення. Фактично при цьому паралельно діюча мережа створюєтьсянова мережа, що тісно пов'язана зі старою і використовує спільні з нею ресурси. Розглянемо принципи побудови та функціонування мережі GPRS [4, 6].

У основу реалізації традиційної мережі GSM покладено принцип комутації каналів, тобто. при кожному сеансі зв'язку мережеві ресурси надаються абонентам на весь період з'єднання. Такий підхід забезпечує відносно малі затримки сигналів і зазвичай використовують у мобільних і стаціонарних мережах передачі мовних повідомлень.

Різницю аналізованих принципів комутації ілюструє рис. 13.1.

З історичної точки зору пакетна мережа GPRS є розвитком існуючих мереж з канальною комутацією, оскільки дозволяє організувати обмін даними безпосередньо від мобільного абонента.

У той же час у такій мережі забезпечується доступ до мереж передачі даних, що працюють за стандартними мережевими протоколами, наприклад, протоколами Х.25 корпоративних мереж або Інтернет-протоколами.

Пакети інформації від різних абонентів об'єднуються (мультиплексуються) маршрутизатором у укрупнені блоки, передача яких далі здійснюється окремими ділянками мережі в певній послідовності. Наприклад, після передачі пакета даних від одного абонента радіоканал може бути наданий іншому абоненту. Таким чином, пакети даних проходять через всі елементи мережі GPRS, а також, можливо, через ряд підмереж.

Незважаючи на те, що передача інформації при GPRS здійснюється дискретним чином, у абонентів створюється враження.

Однак у цих мережах все ж таки можливі різні затримки, тому між мережним оператором і споживачем повинні бути обумовлені умови за якістюпослуг, що надаються.

Швидкість передачі в мережах з пакетною комутацією не є фіксованою, як це має місце в мережах з комутацією каналів, а може змінюватися в залежності від поточного стану мережі та потреби абонентів. Стандарт GPRs передбачає широкий діапазон швидкостей передачі даних від 100 біт/с до 100 Кбіт/с, але в будь-якому випадку вибір конкретного значення здійснюється як компроміс між швидкістю передачі і зоною покриття.

Порівнюючи можливості передачі даних у традиційній мережі GSM та мережі GSM/GPRS, слід, перш за все, помітити менші вимоги останніх до обмеження зони охоплення та припустимої кількості помилок. Нагадаємо, що в мережі GSM передача даних можлива з максимальною швидкістю 14,4 Кбіт/с, проте така послуга забезпечується за рахунок зниження коригуючої здатності завадостійкого кодування, а отже, зменшення зони охоплення. У той самий час у мережі GPRS рахунок виділення всіх восьми слотів досягається швидкість передачі 171,2 Кбіт/с. При цьому, якщо програма від одного користувача займає менше одного слота, можливе об'єднання в одному слоті кількох таких програм від різних користувачів, що збільшує ефективність використання мережних ресурсів.

Нині у світі налічується понад 1,5 млрд. мобільних абонентів та понад 300 млн. користувачів мережі Інтернет, і можна стверджувати, що доступний мобільний зв'язок та доступ до глобальної інформаційної мережі є основною тенденцією сучасного суспільства.

Незважаючи на потенційні переваги перспективних стандартів систем множинного доступу з кодовим поділом, стандарт GSM фактично є лідером систем мобільного зв'язку в усьому світі (використовується приблизно 2/3 від загальної кількості.мобільних абонентів), і ця ситуація зберігатиметься щонайменше ще одне десятиліття. Виходячи з цього природними виглядають зусилля щодо його модернізації та залучення до створюваної концепції універсальної системи мобільного зв'язку УСМС (UMTS).

Залучення мережі GSM до концепції yMTS передбачає наявність у першій кількох необхідних складових, до яких входять (рис. 13.2):I•

високошвидкісна передача дан-jpjx зі швидкостями до 57,6 Кбіт/с в мережах GSM при комутації каналів;

• передача даних зі швидкостями до 171,2 Кбіт/с у мережах GPRS при комутації пакетів;

• підвищена (до 384 Кбіт/с) швидкість передачі (EDGE— EnhancedDataRateforGSMEvolution);

• Універсальна система мобільного зв'язку, що реалізує швидкості передачі даних до 384 Кбіт/с на великі відстані та до 2 Мбіт/с на малі відстані.

Високошвидкісна передача даних з комутацією каналів HSCSD, що є першим етапом на шляху просування GSM UMTS, передбачає об'єднання декількох слотів для передачі інформації від кожного користувача. При цьому додавання кожного слота збільшує швидкість передачі даних до 9,6 або 14,4 Кбіт/с, а поєднання чотирьох слотів дозволяє досягти швидкості передачі 38,4 або 57,6 Кбіт/с.

Для того, щоб домогтися наближення характеристик мобільних мереж до характеристик стаціонарних мереж, необхідно насамперед забезпечити порівняльні швидкості передачі даних. Серед великої кількості мереж передачі даних орієнтиром є мережа, що забезпечує швидкість передачі 64 Кбіт/с, і саме технологія HSCSD дозволяє здійснити таке наближення.

Наступним кроком на шляху еволюції від GSM до UMTS є технологія GPRS, що дозволяє досягати швидкостей передачі даних.171,2 Кбіт/с. При цьому необхідні додаткові мережеві елементи, що забезпечують, насамперед, доступ даних до мереж Інтернет/Інтранет, встановлюються паралельно існуючим функціональним вузлам мережі GSM (рис. 13.3).

Як говорилося, GPRS дозволяє ефективно використовувати ресурси, забезпечуючи їх гнучке поділ між користувачами. Так, ресурси радіоканалу виявляються задіяними лише у момент безпосередньої передачі, навіть якщо абоненти з'єднані постійно. При цьому встановлення з'єднання відбувається практично миттєво, а користувачі Реально знаходяться в режимі передачі даних проміжок часу менший, ніж час з'єднання.

Технологія GPRS більше підходить для послуг динамічного характеру, наприклад, таких як телеметрія або телеуправління. Для забезпечення подібних послуг необхідне встановлення додаткового обладнання, що потребує суттєвих фінансових та організаційних витрат. До того ж для деяких з існуючих функціональних вузлів традиційної мережі GSM потрібна часткова або повна модернізація програмно-апаратного забезпечення.

---