1.    
  2.    
  3.     Як працює GPRS

Як працює GPRS

 

Технологія GPRS (скорочення від General Packet Radio Service) – це сервіс передачі даних по радіоканалу, заснований на пакетній комутації, який дає можливість постійного з’єднання. Основне призначення цього виду зв’язку – це використання його для мобільних пристроїв (телефонів, КПК, автомобільних комп’ютерів). GPRS забезпечує пропускну здатність понад 40 кбіт/с – це приблизно ті ж швидкості, що й у випадку гарних наземних з’єднання через модем. General Packet Radio Service є наступним етапом розвитку GSM до стільникових мереж третього покоління – 3G, пропонуючи більш швидку передачу даних через мережі GSM зі швидкостями від 9.6 до 115 кбіт/с. Ця нова технологія створює користувачам можливість здійснювати телефонні дзвінки і передавати дані одночасно.

GPRS – це стандарт ETSI (European Telecommunications Standards Institute) для пакетної комутації в системах GSM. В даний час по всьому світу найбільш широко поширені мережі на основі GSM та їх називають мережами другого покоління (2G). Технологія GSM використовує варіацію TDMA (time division multiple access) і є найбільш широко використовуваною з трьох основних цифрових бездротових технологій (TDMA, GSM і CDMA).

При роботі GSM дані стискаються і пересилаються по каналу паралельно з двома іншими потоками даних, кожен у своєму власному часовому інтервалі (у тайм-слоті). Функціонує на частоті або 900 МГц, або 1800 МГц. GPRS є т. н. накладаються технологією, поширюваної на мережах GSM, CDMA і TDMA. Ця технологія застосовує новий метод ефективної передачі пакетних даних за радіомережам. Технологія пакетної комутації заснована на методах IP і X. 25, обидва з яких дуже популярні і широко використовуються в багатьох мережах. Пакетна комутація GPRS працює в цілому так само, як і пакетна комутація IP, тобто дані розщеплюються на пакети і пересилаються за призначенням різними шляхами по мережі, потім знову збираються на приймаючій стороні. Пакетна комутація GPRS допускає будь-який існуючий трафік IP або X. 25 для пересилання даних через радіомережу GPRS.

GPRS використовує радиополосу шириною в 200 кГц. При цьому вона ділиться на вісім каналів, загальна ємність яких складає 271 кбіт/с. Кожен з цих каналів здатний передавати потоки даних 14.4 кбіт/с. Таким чином, теоретично можлива швидкість до 115 кбіт/с, але в реальних умовах вона досягається вкрай рідко. У середньому, досягається швидкість до 48 кбіт/с. Однак і цей результат набагато краще, ніж можуть запропонувати існуючі пристрої мобільних комунікацій, що дають всього 9.6 кбіт/с. Іншим важливим аспектом інтернет-зв’язку через GPRS – і це перше такого роду впровадження для широкосмугової мережі є те, що з’єднання з інтернет безперервно (завжди «онлайн»), і в той же час йому не доводиться підтягувати ресурси з точок доступу в той час, коли воно не використовується, тому що дані передаються лише тоді, коли в цьому є необхідність. Приймач запитує інформацію, і пристрій підтягує в цей момент радіо-ресурси, а потім знову знаходиться в неробочому стані, поки не починає приймати запитану інформацію. Радіо-смуги розподіляються динамічним чином, в залежності від типу споживаних даних – одночасно кілька або навіть більше, в залежності від того, чи передається повідомлення або відео/звук в реальному режимі. Коли користувач включає пристрій, що підтримує GPRS, зазвичай воно автоматично шукає канал GPRS в даній місцевості. Якщо відповідний канал знайдений, пристрій буде намагатися з’єднатися з мережею.

Мережа GPRS:

Мережа GPRS – накладена мережа, розташована поверх інфраструктур GSM. Ключові компоненти мережі GPRS включають:

  • PCU – Блок управління пакетами, що дає можливість станцій GSM надсилати і отримувати пакети при GPRS комунікаціях.
  • SGSN – Частина інфраструктури GSM, відповідальна за відправку та отримання пакетів від абонентів в своєму районі обслуговування. Цей блок також проводить авторизацію, контактуючи з сервером і перевіряючи інформацію про користувача. Крім того, він відстежує маршрут переміщень абонента, щоб мати можливість належним чином розподіляти ресурси, а також збирає надходить білінгову інформацію, пересилаючи її в головний офіс.
  • GGSN – Компонент мережі GSM, відповідальний за взаємодію з інтернет та іншими громадськими мережами, що передають дані і голос. Компонент зберігає маршрутизирующую базу даних, базу даних з адресами і фільтруючу базу даних.
  • GTP – Туннелирующий GPRS, заснований на протоколах TCP/IP, інкапсульовану пакети IP і X. 25, приходять з вузлів SGSN в GGSN.

 

Коли користувач GPRS робить дзвінок, пристрій GPRS контактує зі станцією GSM, яка в свою чергу звертається до станції SGSN, яка взаємодіє з іншими станціями SGSN або станціями GGSN, якщо їй потрібно отримати доступ до мережі іншого роду (IP або X. 25). Для користувача GPRS з’єднання виходить «безшовним», немає процедури «встановлення дзвінка». Технологія GPRS, накладываемая поверх мережі GSM, спочатку була призначена для того, щоб динамічно та індивідуально розподіляти радіо-ресурси GSM «попакетно», по мірі необхідності. Якщо до соте GSM одночасно підключається відразу багато користувачів GPRS, і сота GSM не здатна підтримувати такий обсяг голосового трафіку, станція GPRS скористається радиоресурсами сусідніх сот GSM. Таким чином, в реальності користувачі GPRS обслуговуються багатьма сотами GSM одночасно, коли в цьому виникає необхідність. Отже, SGSN отримує запит на з’єднання, запитує інформацію про профіль користувача з сайту HLR і виробляє аутентифікацію користувача. В цій точці може здійснюватися шифрування. SGSN використовує інформацію про профілі (включаючи ім’я точки доступу, яка ідентифікує мережа і оператора) для визначення, до якого вузла GGSN здійснювати маршрутизацію. Вибрані ворота можуть надавати сервіс віддаленої аутентифікації користувача (Remote Authentication Dial-In User Service, RADIUS) і призначати динамічний адреса інтернет-протоколу (IP) користувачу перед налаштуванням сполук у зовнішні мережі. Цей процес називається “контекстна активація пакетного профілю даних і установки можуть варіюватися від оператора до оператора. Він може включати в себе додаткові функції, такі як менеджмент QoS (Quality of Service – якість сервісу) та менеджмент віртуальних приватних мереж (virtual private network, VPN). Коли мобільний пристрій вимкнений або знаходиться поза зоною покриття GPRS, його контекст дезактивується і пристрій від’єднується від мережі.

Коли мобільний користувач посилає дані, вузол SGSN направляє пакети на відповідний вузол GGSN. GGSN потім направляє дані у відповідності з поточним “контекстом”, що встановлюються для даної сесії. В зворотному напрямку, пакети, призначені для користувача, направляються в GGSN, асоційований з IP адресою користувача. Вузол GGSN перевіряє отримані пакети згідно з поточним контекстом, ідентифікує SGSN, обслуговуючий даного користувача і направляє рух у відповідному напрямку. Вузол SGSN потім пересилає пакети на базову станцію, де перебуває користувач.

Переваги GPRS

GPRS забезпечує більш високі швидкості передачі даних, постійне з’єднання – “завжди онлайн”, стійкість з’єднання, широку підтримку додатків і сильні механізми безпеки.

19.11.2016

Написати коментар