1. Технологія GPRS
1.1.Краткая про технології GPRS і її перспективи
Рис1. схема GPRS
Передача даних: GPRS і GSM
В даний час передача даних по GSM каналам організована таким чином: абоненту виділяється окремий канал, який використовується системою для передачі голосу, за допомогою модему, вбудованого в мобільний термінал, відбувається передача даних через цей канал, при цьому в проміжках між передачею даних канал залишається зайнятим. GPRS (General Packet Radio Service) - це система, яка реалізує і підтримує протокол пакетної передачі інформації в рамках мережі стільникового зв'язку GSM. При використанні системи GPRS інформація збирається в пакети і передається в ефір, вони заповнюють ті "порожнечі" (які не використовуються в даний момент голосові канали), які завжди є в проміжках між розмовами абонентів, а використання відразу декількох голосових каналів забезпечує високі швидкості передачі даних. При цьому етап встановлення з'єднання займає кілька секунд. В цьому і полягає принципова відмінність режиму пакетної передачі даних. В результаті у абонента з'являється можливість передавати дані, не займаючи канали в проміжках між передачею даних, більш ефективно використовуються ресурси мережі.
Що дає абоненту технологія GPRS?
Для корпоративних користувачів система GPRS може послужити відмінним інструментом для забезпечення безпечного і швидкого доступу співробітників до корпоративних мереж підприємств, до поштових, інформаційних серверів, віддалених баз даних. При цьому з'явиться можливість отримувати доступ до корпоративних мереж навіть якщо абонент знаходиться в мережі іншого GSM оператора, з яким організований GPRS-роумінг.
Технології GPRS може застосовуватися в системах телеметрії: пристрій може бути весь час підключено, не займаючи при цьому окремий канал. Така послуга може бути затребувана службами охорони, банками для підключення банкоматів і в інших областях, в тому числі і промислових.
Принципи побудови системи GPRS
На структурному рівні систему GPRS можна розділити на 2 частини: підсистему базових станцій і ядро мережі GPRS (GPRS Core Network). У підсистему базових станцій входять всі контролери та базові станції мережі GSM, які підтримують пакетну передачу даних на програмному та апаратному рівні. Ядро мережі GPRS включає в себе абсолютно нові мережеві елементи, призначені для обробки пакетів даних і забезпечення зв'язку з мережею Інтернет.
Основним мережевим елементом є пакетний комутатор - SGSN (Serving GPRS Support Node). Даний мережевий елемент бере на себе всі функції обробки пакетної інформації і перетворення кадрів GSM у формати, які використовуються протоколами TCP / IP глобальної комп'ютерної мережі Internet. Пакетний комутатор покликаний розвантажити GSM комутатор, забезпечуючи обробку пакетної інформації, залишаючи звичайному комутатора лише голосовий трафік.
Другим важливим мережевим елементом є GPRS шлюз - GGSN (Gataway GPRS Support Node). Він забезпечує зв'язок системи GPRS з пакетними мережами передачі даних: Internet, Intranet, X.25 та ін. GGSN містить всю необхідну інформацію про мережі, куди абоненти GPRS можуть отримувати доступ, а також параметри з'єднання.
Крім згаданих елементів в GPRS Core входять інші елементи: DNS (Сервер доменних імен), Charging Gateway (Шлюз для зв'язку з системою тарифікації), Border Gateway (Прикордонний шлюз) та інші допоміжні елементи.
Слід зазначити широкі можливості масштабування системи GPRS. При швидкому збільшенні кількості абонентів, що користуються послугою пакетної передачі даних можливе збільшення ємності системи GPRS за рахунок розширення або установки додаткових пакетних комутаторів (SGSN). При збільшенні сумарного обсягу даних, переданих абонентами (при несуттєве збільшення числа абонентів), можлива установка додаткових GPRS - шлюзів, які забезпечать більшу сумарну пропускну здатність всієї системи, а також розширення системи базових станцій. Таким чином, нарощуючи систему GPRS, оператор зможе забезпечувати високу якість послуг, заснованих на пакетної передачі даних.
Термінальне обладнання GPRS
Для того, щоб використовувати можливість передачі даних за допомогою системи GPRS, потрібно спеціальні термінали, що підтримують роботу в режимі GPRS.
Стандартами визначено 3-класу GPRS терміналів:
клас А - термінал дозволяє здійснювати одночасно голосовий зв'язок і роботу в режимі GPRS;
клас В - термінал підтримує і голосове з'єднання і передачу даних в пакетному режимі (GPRS), але ці режими використовуються не одночасно (під час передачі даних через GPRS абонент не може здійснювати і приймати голосові дзвінки і навпаки);
клас С - термінал забезпечує тільки передачу даних в пакетному режимі. Найбільш ймовірне виконання - PCMCIA карта встановлюється в портативний комп'ютер - ноутбук.
Швидкості передачі в системі GPRS
У мережах, що підтримують GPRS, передбачений поетапний шлях нарощування швидкості передачі даних; максимальна реальна швидкість прийому і передачі, яку на першому етапі зможе підтримувати система GPRS, дорівнює 107 Кбіт / с.
Сьогодні основні обмеження накладають абонентські термінали. Швидкість прийому і передачі інформації, яку може забезпечити мобільний термінал, залежить від кількості каналів, які термінал підтримує на прийом і передачу. Один канал підтримує передачу інформації з максимальною швидкістю 13.4 кбіт / с. Таким чином, кількість каналів, які буде підтримувати конкретна модель терміналу буде визначати максимальні можливі швидкості, на яких можлива передача і прийом інформації.
Абонентські термінали GPRS, передбачувані до випуску найближчим часом, будуть підтримувати від 2 до 4 каналів для прийому інформації та до 2 каналів для передачі, що дозволяє отримати максимальну швидкість прийому до 53,6 кбіт / с і передачі до 26.8 кбіт / с. В подальшому очікується поява моделей GPRS терміналів, що підтримують більшу кількість каналів (до 7).
При використанні системи пакетної передачі абонент отримує і відправляє дані зі змінною швидкістю, яка визначається умовами поширення сигналу і наявністю вільних каналів в межах заданої стільники. При цьому динамічне виділення каналів проводиться виходячи з пріоритету голосових каналів, т. Е. Система автоматично виділяє під пакетну передачу всі канали, не зайняті передачею голосу. Таким чином, реальна швидкість прийому і передачі буде багато в чому залежати від завантаженості голосових каналів в межах кожної конкретної стільники.
Перспективи розвитку послуг на базі GPRS
Для корпоративних користувачів поява послуг на основі технології GPRS означатиме реалізацію давньої мрії повністю мобільного офісу з доступом як в глобальну, так і в корпоративну мережу своєї фірми, з гарантією безпечного з'єднання. Практично зникне проблема доступу до корпоративної мережі під час відряджень, в тому числі і зарубіжних, оскільки GPRS-роумінг, організація якого планується найближчим часом, забезпечить безпечний, дешевий і швидкісний доступ до будь-якого ресурсу корпоративної мережі. Існують ідеї промислового застосування даної технології для різних завдань рухомого моніторингу та контролю стану об'єктів.
Перспективи пакетної передачі даних
Система GPRS є першим кроком на шляху розвитку мереж бездротового пакетної передачі даних. Спочатку послуги на основі GPRS будуть надаватися на обмеженій території дії стільникового зв'язку. Надалі зона, де можливе використання технології GPRS буде рости і, в результаті, в найближчому майбутньому послуги на основі GPRS будуть надаватися на всій території дії мережі стільникового зв'язку. Також планується збільшення швидкостей прийому і передачі інформації за рахунок поліпшення характеристик мобільних терміналів і інфраструктури GPRS.
Наступним кроком на шляху розвитку мереж пакетної передачі даних буде впровадження технології EDGE, яка дозволить досягти швидкості передачі інформації до 385 Кбіт / с, при цьому базою для розгортання технології EDGE частково буде служити система GPRS. Таким чином, буде плавно здійснено перехід від систем з комутацією каналів до систем пакетної передачі даних, які знайдуть свою кінцеву реалізацію в системах передачі інформації третього покоління. При цьому для абонента стане можливою швидкість передачі до 2 Мбіт / с.