GPRS
General Packet Radio Service
General Packet Radio Service (GPRS) – technika związana z pakietowym przesyłaniem danych w sieciach GSM. Oferowana w praktyce prędkość transmisji rzędu 30-80 kb/s umożliwia korzystanie z Internetu lub z transmisji strumieniowej audio/wideo. Użytkownik płaci w niej za faktycznie wysłaną lub odebraną ilość bajtów, a nie za czas, w którym połączenie było aktywne. GPRS nazywane jest często "technologią" 2.5G, ponieważ stanowi element ewolucji GSM (jako telefonii komórkowej drugiej generacji) do sieci w standardzie 3G.
Istnieje też pojęcie "Sieć GPRS". Mówi się o niej w kontekście infrastruktury telekomunikacyjnej, która umożliwia transmisję pakietową. Składa się ona ze stacji bazowych używanych w klasycznej sieci GSM do transmisji głosu i z niezależnie rozbudowywanej sieci szkieletowej, która łączy sieć radiową z zewnętrznymi sieciami IP oraz z innymi sieciami komórkowymi.
Specyfikacja GPRS jest rozwijana jako część standardu GSM przez konsorcjum standaryzacyjne 3GPP.
Podstawy[edytuj]
Podstawowe założenia związane z techniką GPRS zawarto w specyfikacji 3GPP.[1]
Technika ta ma umożliwiać przesyłanie danych pomiędzy dwoma punktami (Point-To-Point) lub rozsyłanie ich do większej ilości odbiorców (Point-To-Multipoint).
Do transmisji danych pomiędzy telefonem komórkowym a siecią operatorzy mogą wykorzystywać istniejącą sieć radiową używaną do transmisji głosu w systemie GSM.
Wewnątrz sieci GSM, centrale (MSC) używane do komutowania połączeń głosowych nie będą angażowane w przesyłanie danych, powstanie niezależna sieć, której elementy będą odpowiedzialne za komutację pakietów i za kontakt z zewnętrznymi sieciami (w tym z Internetem).
Elastyczność w kształtowaniu taryf: sprzedaż usług korzystających z transmisji GPRS może bazować na naliczaniu opłat za ilość odebranych i przesłanych danych, na stałej, periodycznej opłacie, może również być zależna od źródła, z którego pobierane są dane.
GPRS na tle innych technik przesyłu danych, używanych w GSM[edytuj]
Sieć radiowa w GSM jest zbudowana na podstawie systemu stacji bazowych, których ważnymi elementami są anteny obsługujące kilka częstotliwości, na których może odbywać się komunikacja pomiędzy siecią a telefonami komórkowymi. Transmisja na każdej z częstotliwości podzielona jest na 8 szczelin czasowych (ang. time slot). Jedna rozmowa zajmuje zazwyczaj jedną szczelinę czasową do transmisji danych z telefonu komórkowego do stacji bazowej i jedną do transmisji w przeciwnym kierunku.
Pierwsze z rozwiązań służących do przesyłania danych w GSM – Circuit Switched Data (CSD), polegało na zajęciu takiej pary szczelin czasowych jak w przypadku zwykłej rozmowy. Zamiast cyfrowej informacji, która mogła być zinterpretowana jako dźwięk, były przesyłane zwykłe dane o prędkości transmisji 9,6 kb/s. Po wprowadzeniu High Speed Circuit Switched Data (HSCSD), zwiększono prędkość transmisji do 14,4 kb/s w jednej szczelinie czasowej. Dodatkowo można było zaalokować aż do 4 szczelin czasowych dla transmisji ze stacji bazowej w kierunku telefonu, co dawało teoretycznie transfer 57,6 kb/s. Rozwiązania te miały jednak podstawową wadę: szczelina czasowa, która mogła być przeznaczona na rozmowę była zajęta cały czas podczas połączenia, także wtedy, gdy nie były przesyłane żadne dane, co było nieefektywnym i kosztownym rozwiązaniem: na przykład podczas przeglądania stron WWW, przez większość czasu użytkownik zapoznając się z treścią, nie przesyła ani nie odbiera żadnych danych.
GPRS również umożliwia przesyłanie danych w kilku szczelinach czasowych (w obecnych implementacjach maksymalnie mogą być użyte cztery szczeliny). Jednak największą zaletą tej techniki jest fakt, że użytkownik nie zajmuje kanałów cały czas, a tylko w momencie przesyłania lub odbierania danych. Dzięki współdzieleniu kanałów przez wielu użytkowników następuje znaczna optymalizacja dostępnych zasobów sieci radiowej, a abonent płaci tylko za faktycznie przesłane i odebrane dane, a nie za cały czas połączenia wykonanego za pomocą transmisji GPRS.
Następcą GPRS jest EDGE, używający tej samej sieci szkieletowej (ang. Core Network), ale umożliwia szybszy transfer danych, dzięki ulepszonemu systemowi kodowania użytemu w sieci radiowej (ang. Radio Access Network).
GPRS jako element ewolucji sieci komórkowych[edytuj]
GPRS nazywany jest "technologią" 2.5 G. Operatorzy sieci GSM (które uważane są za sieci komórkowe drugiej generacji) wdrażają ją, aby móc zaoferować swoim abonentom możliwość pakietowej transmisji danych. Stworzona w tym celu sieć szkieletowa (ang. Core Network), składająca się z elementów SGSN, GGSN i wewnętrznej sieci IP (zobacz rozdział Architektura), może posłużyć do obsługi abonentów w sieciach 3G, które będą sukcesywnie zastępować tradycyjne sieci GSM (oczywiście konieczne będzie jej przeskalowanie ze względu na zwiększony transfer danych).
Obecny status GPRS[edytuj]
W kwietniu 2011 na świecie było 561 sieci GSM oferujących usługi na bazie GPRS. Około 80% z nich miało też zaimplementowaną technikę EDGE [2]nazywaną także Extended GPRS (EGPRS), wykorzystująca podobną koncepcje przesyłania danych pakietowych.
Obecnie GPRS jest uważana za technikę przestarzałą, EDGE wykorzystuje zasoby radiowe w bardziej optymalny sposób udostępniając lepszy transfer danych. GPRS jest jednak ciągle utrzymywany w sieciach GSM, ponieważ starsze telefony mogą nie obsługiwać EDGE. Zdarzają się też rejony, gdzie ze względów ekonomicznych nie rozwijano sieci radiowej i pakietowe przesyłanie danych oparte jest tylko na GPRS.
Elementy sieci GPRS[edytuj]
Elementy istniejące w klasycznej sieci GSM:
Stacja bazowa – do transmisji GPRS używane są stacje bazowe wykorzystywane w klasycznej sieci GSM. Należy tylko dokonać aktualizacji oprogramowania stacji bazowej (zwykle robi się to zdalnie z poziomu Kontrolera Stacji Bazowych), co umożliwi jej obsługę nowych rodzajów kanałów radiowych oraz nowego sposobu kodowania sygnału.
BSC – Base Station Controller (Kontroler Stacji Bazowych) to element sieci GSM kontrolujący zazwyczaj od kilkudziesięciu do kilkuset stacji bazowych. Obecnie BSC dostarczane są z oprogramowaniem obsługującym zarówno klasyczną transmisję głosu w GSM jak i transmisję danych GPRS. Podczas uruchamiania usług GPRS, dokonuje się konfiguracji samych kontrolerów i obsługujących ten rodzaj transmisji stacji bazowych, dodatkowo w BSC umieszczany jest specjalny sprzęt komputerowy Packet Control Unit (PCU), który odpowiedzialny jest za obsługę ruchu pakietowego. Niektórzy dostawcy oferują Package Control Unit jako osobny element sieci, może on być podłączony wtedy do kilku BSC.
MSC/VLR – Mobile Switching Centre to centrale telefoniczne biorące udział w zestawianiu połączeń głosowych w GSM. Z każdym MSC związany jest Visitor Location Register, baza danych, która przechowuje między innymi położenie abonenta w postaci Location Area ((LA) – obszar składający się zwykle z kilkudziesięciu lub kilkuset komórek sieci GSM. Każda z nich podczas definicji otrzymuje ten sam parametr Location Area Indentity (LAI). Za pomocą tego parametru VLR przechowuje informacje o położeniu Abonenta.). Sieć GSM może być skonfigurowana tak, aby pomiędzy MSC a siecią szkieletową GPRS był ustanowiony interfejs wykorzystywany do powiadamiania abonenta o nadchodzących rozmowach, w momencie, gdy dokonuje transmisji pakietowej.
HLR – Home Location Register to baza danych przechowująca informacje o abonentach mających subskrypcję w danej sieci. Część informacji związana jest z subskrypcją funkcjonalności GPRS[3]: IMSI, MSISDN, adres SGSN (SS7 i IP), które kontroluje obszar, na którym znajduje się abonent, informacja czy SMS-y mają być przesyłane za pomocą GPRS, QoS, informację o usługach związanych z GPRS bazujących na platformie sieci inteligentnych i inne.
SCP – Service Control Point to główny element platformy związanej z sieciami inteligentnymi[4]. Może być na nim umieszczony na przykład serwis, który zarządza naliczaniem opłat za korzystanie z transmisji GPRS użytkownikom rozliczającym się w systemie Prepaid.
Elementy dodane podczas implementacji GPRS:
SGSN- Serving GPRS Support Node jest elementem sieci GPRS odpowiedzialnym za zarządzanie terminalami znajdującymi się na kontrolowanym przez siebie terenie. Teren ten podzielony jest na Routing Area ((RA) – obszar składający się zwykle z kilkudziesięciu lub kilkuset komórek sieci GSM. Każda z tych komórek podczas definicji otrzymuje ten sam parametr Routing Area Identity (RAI). Za pomocą tego parametru SGSN przechowuje informacje o położeniu Abonenta (który akurat nie ma otwartej sesji GPRS).). Jeśli terminal zmieni położenie i znajdzie się w innym Routing Area, fakt ten zostanie odnotowany w SGSN. Element ten jest też odpowiedzialny za uwierzytelnianie terminala włączającego się do sieci. Podczas transmisji uczestniczy w przesyłaniu pakietów (w obie strony) pomiędzy terminalem a siecią GPRS. Liczba SGSN w sieci zależy od ruchu pakietowego generowanego przez abonentów.
GGSN – Gateway GPRS Support Node jest elementem sieci działającym jak router łączący sieć GPRS i zewnętrzną sieć (np. Internet lub sieć LAN użytkownika). Gdy użytkownik terminala chce skorzystać z zasobów zewnętrznej sieci, GGSN przydziela mu numer IP (z własnej puli numerów lub dostarczony przez serwer z zewnętrznej sieci), dodatkowo na czas sesji aktywuje tzw. PDP context[5], który zawiera numer IMSI terminala, przydzielony mu numer IP oraz adres IP SGSN, które kontroluje obszar, na którym znajduje się użytkownik. PDP context będzie przydatny podczas trasowania pakietów przychodzących z zewnętrznej sieci.
PCU – Packet Control Unit jest odpowiedzialny za prawidłową obsługę ruchu pakietowego w radiowej części sieci. Przydziela terminalom GPRS kanały radiowe (zobacz rozdział Interfejs radiowy), buforuje dane przesłane przez SGSN, forwarduje je do odpowiedniej stacji bazowej dodając informację, która umożliwi terminalowi zidentyfikowanie 'swoich' danych. PCU może być (w zależności od dostawcy) zaimplementowany jako dodatkowy sprzęt w BSC bądź jako niezależny element sieci obsługujący jedno lub więcej BSC.
Integracja sieci GSM i GPRS[edytuj]
Sieci GSM powstały przede wszystkim w celu zbudowania systemu związanego z obsługą połączeń głosowych. GPRS formalnie jest techniką stosowaną w GSM do pakietowego przesyłania danych, jednak mówi się też o sieci GPRS w kontekście infrastruktury sieciowej, która obsługuje ten rodzaj transmisji.
Sieci GSM i GPRS korzystają ze wspólnej sieci radiowej. System stacji bazowych i połączonych z nimi Kontrolerów Stacji Bazowych obsługuje oba rodzaje transmisji (w przypadku GPRS, używany jest dodatkowy sprzęt – Package Control Unit). Cyfrowy sygnał wysyłany z telefonów dociera poprzez stacje bazowe do ich kontrolera, gdzie jest rozdzielany: sygnał związany z połączeniami głosowymi jest przesyłany do sieci szkieletowej stworzonej na bazie central MSC, a ruch pakietowy przesyłany jest do sieci szkieletowej GPRS.
Oba rodzaje sieci korzystają też ze wspólnych baz danych HLR, które przechowują informacje o abonentach danego operatora. Użytkownicy systemu prepaid są rozliczani za oba rodzaje transmisji za pomocą jednej aplikacji (hostowanej na serwerze SCP) i bazy danych przechowującej informacje o dostępnych środkach.
Oba rodzaje sieci szkieletowych rozwijane są niezależnie. Liczba tworzących je węzłów związana jest z ilością połączeń głosowych i natężeniem ruchu pakietowego generowanymi na danym obszarze. Sieć GSM może być skonfigurowana jednak tak, aby istniał interfejs pomiędzy elementami MSC i SGSN. Telefony obsługujące oba rodzaje transmisji nie są w stanie dokonywać tego jednocześnie. Gdy zostanie ustanowiona transmisja GPRS, rozmowa nie może być w tym czasie zestawiona, ale jeśli akurat ktoś zadzwoni, MSC kontrolujące obszar, na którym jest abonent, poinformuje o tym SGSN odpowiedzialne za transmisję pakietową i informacja ta dotrze do użytkownika. Transmisja będzie mogła być zawieszona na czas rozmowy (taka konfiguracja sieci jest opcjonalna).
Pomimo że oba rodzaje sieci szkieletowych są niezależne, obszary kontrolowanych przez nie komórek (ang. cells) są ze sobą powiązane. Każde MSC może kontrolować kilka Location Area, każde SGSN może kontrolować kilka Routing Area. Każde Routing Area musi być całkowicie zawarte w pewnym Location Area. Kiedy telefon komórkowy z możliwością transmisji GPRS włącza się do sieci, jego położenie w postaci Location Area jest zapisywane w VLR związanym z MSC, na którego obszarze abonent się znajduje, a Routing Area jest zapisywane w odpowiednim SGSN. Jeśli podczas przemieszczania się, jeden lub oba parametry (LA i RA) się zmienią, odpowiednia informacja zostanie przesłana do VLR i (lub) SGSN.
Terminale[edytuj]
Specyfikacja 3GPP[1] definiuje trzy klasy terminali GPRS.
Klasa A – terminal może jednocześnie obsługiwać transmisje związane z komutacją łączy (transmisja głosu, SMS – usługi oferowane w klasycznej sieci GSM), jak i z komutacją pakietów (czyli transmisją GPRS). Tego typu terminal musi mieć zdublowany układ nadawczo odbiorczy.
Klasa B – terminal może włączyć się do sieci jako użytkownik obu rodzajów transmisji (klasycznej GSM i GPRS) oraz nasłuchiwać na odpowiednim kanale radiowym zgłoszenia związanego z rozpoczęciem rozmowy, oczekującym SMS (klasyczne usługi GSM) lub rozpoczęciem nadawania pakietów (usługa GPRS). W momencie, gdy zostanie zestawiony jeden z rodzajów transmisji, możliwości związane z obsługą drugiego rodzaju stają się nieaktywne (aż do przerwania transmisji). Do klasy B należy większość oferowanych obecnie telefonów komórkowych.
Klasa C – terminal może obsługiwać tylko transmisję GPRS lub oba rodzaje (klasyczne usługi GSM i GPRS), ale w tym drugim przypadku podczas włączania do sieci automatycznie lub manualnie jest ustawiany w tryb związany z obsługą tylko jednego rodzaju transmisji. Czyli np. włącza się tylko do sieci GPRS i umożliwia tylko ten rodzaj transmisji. Do tej klasy terminali należą na przykład modemy GPRS na kartach PCMCIA używanych w laptopach.
Innym ważnym czynnikiem opisującym terminal jest tryb, w jakim może on dokonywać transmisji GPRS (ang. GPRS multislot class, zobacz rozdział Alokacja zasobów radiowych), mający bezpośredni wpływ na ilość danych, która może być wysłana i odebrana w ciągu sekundy przez użytkownika.
EDGE
Enhanced Data Rates for GSM Evolution
Jest ona rozszerzeniem dla technologii GPRS (oprócz nazwy EDGE używa się też terminu EGPRS - Enhanced GPRS), poprawiony został w niej interfejs radiowy, dzięki czemu uzyskano około trzykrotne polepszenie przepływności (w większości obecnych systemów teoretycznie do 236.8 kbit/s) oraz możliwość dynamicznej zmiany szybkości nadawania pakietów w zależności od warunków transmisji.
Specyfikacja technologii EDGE jest rozwijana przez konsorcjum standaryzacyjne 3GPP, które odpowiedzialne jest za rozwój standardów GSM i UMTS. EDGE nazywana jest czasami technologią 2.5G, ponieważ stając się częścią możliwości oferowanych przez GSM, jest elementem ewolucji pomiędzy tymi dwoma standardami (chociaż niektórzy nazywają ją 2.75G, ponieważ jest następcą GPRS, który jest nazywany 2.5G). Okazuje się jednak, że może być stosowana także w innych sieciach, w których dostęp radiowy bazuje na technologii TDMA, przykładem mogą być tutaj sieci IS-136, popularne w USA.
Usługi oferowane dzięki EDGE[edytuj]
EDGE jest technologią związaną z przesyłaniem danych i jako taka nie oferuje konkretnych usług, ale możliwości dla ich dostarczania. Dzięki znacznemu zwiększeniu szybkości transferu danych (w porównaniu z poprzednikiem - GPRS), wiele usług dostępnych wcześniej, może być dostarczane z lepszą jakością, mogą pojawić się też nowe, zarezerwowane do tej pory dla systemów UMTS.
Przykładowymi usługami są: dostęp do Internetu, firmowych sieci LAN, usług bankowych, korzystanie z transmisji strumieniowych (muzyka, filmy, programy sportowe i informacyjne, relacje z koncertów itp.), połączenia audio-video, gry on-line, Instant Messaging i wiele innych.
Technologia EDGE na tle światowego rynku telekomunikacyjnego[edytuj]
Telefonia komórkowa jest najszybciej rozwijającym się segmentem rynku telekomunikacyjnego. W latach 90. XX wieku działało kilka niekompatybilnych systemów drugiej generacji, a International Telecommunication Union (ITU) opracowywała założenia dla IMT-2000, wspólnej platformy na której miały być oparte systemy 3G. Rekomendacje ITU nie zaowocowały jednym, wspólnym systemem ponieważ ewolucja w telekomunikacji bazuje na istniejących niekompatybilnych rozwiązaniach i uwarunkowaniach prawnych, różniących się w zależności od obszaru świata. Założenia IMT-2000 nie są więc obecnie zbiorem specyfikacji dla konkretnej platformy, ale rekomendacjami dla "rodziny systemów", które umożliwiają rozwój telefonii 3G i współistnienie (kooperację) pomiędzy sieciami budowanymi na bazie różnych standardów. Przedmiotem rekomendacji jest też prędkość transmisji danych: np. 144 kbit/s dla szybko poruszających się abonentów, szybkość 384 kbit/s na obszarach zurbanizowanych, do 2 Mbit/s w specjalnych komórkach (ang. cells) w centrach konferencyjnych lub biurach. W tak określone wymagania bardzo dobrze wpisuje się EDGE, które obecnie umożliwia maksymalną teoretyczną przepływność na poziomie ok. 250 kbit/s, a trwające prace nad nowymi specyfikacjami przesuną tę granicę do około 1 Mbit/s.
Implementacja tej technologii w systemach GSM (najpopularniejszym standardzie sieci komórkowych drugiej generacji) bazuje na istniejącej sieci radiowej i szkieletowej (wykorzystywane są stacje bazowe i częstotliwości używane do transmisji głosu, oraz elementy sieci pakietowej wspomagające klasyczną transmisję GPRS), co znacznie upraszcza proces wprowadzania nowej technologii (z technicznego i ekonomicznego punktu widzenia). Wielu operatorów, którzy na bazie istniejących sieci budują systemy 3G, oferuje usługi dzięki technologii WCDMA w miastach, oraz usługi opierające się na technologii EDGE na terenach słabiej zurbanizowanych (oferowane abonentom urządzenia potrafią pracować w obu systemach), może więc pokryć usługą mobilnego dostępu do internetu cały kraj przy jednoczesnej optymalizacji kosztów. EDGE okazał się elementem ewolucji pomiędzy systemami 2G i 3G nie tylko dla standardu GSM, ale także dla sieci IS-136 popularnych w USA i Kanadzie.
Na początku lipca 2009, według Global mobile Suppliers Association[1], 443 sieci w 181 krajach oferowało usługi oparte na technologii EDGE na bazie sieci GSM. Abonenci sieci umożliwiających transmisję EDGE mogą korzystać z niej także będąc w roamingu w obcej sieci. Umowy roamingowe pomiędzy operatorami dla tego rodzaju transmisji, opierają się na umowach dla transmisji GPRS.
EDGE w Polsce[edytuj]
Obecnie w Polsce, czterech operatorów zastosowało technologię EDGE w swoich sieciach. We wszystkich przypadkach, jest ona częścią usługi mobilnego dostępu do Internetu, która wykorzystuje różne metody dostępu:
w dużych miastach operatorzy starają się rozbudowywać sieci WCDMA/HSDPA
w pozostałych miejscach, wszędzie tam, gdzie ma to uzasadnienie ekonomiczne istniejąca sieć GSM przystosowywana jest do transmisji w technologii EDGE.
na terenach słabo zurbanizowanych, dostęp do Internetu możliwy jest za pomocą klasycznego GPRS.
Będące w ofercie modemy na kartach PCMCIA umożliwiają transmisję we wszystkich wspomnianych technologiach i łatwe przełączanie się pomiędzy nimi, gdy któraś z nich nie jest w danym momencie dostępna.
Budowa sieci wspomagającej transmisję w technologii EDGE[edytuj]
Technologia EDGE bazuje na infrastrukturze telekomunikacyjnej używanej w sieci GSM/GPRS. Do obsługi ruchu pakietowego wewnątrz sieci używana jest sieć szkieletowa (ang. Core Network) zbudowana dla potrzeb transmisji GPRS.
----------------------------------------------- foto 1
Stacja bazowa - do transmisji EDGE używane są stacje bazowe wykorzystywane w klasycznej sieci GSM/GPRS. Należy tylko dokonać aktualizacji oprogramowania stacji bazowej (zwykle robi się to zdalnie z poziomu Kontrolera Stacji Bazowych) oraz zainstalować dodatkowy hardware (obsługiwany jest nowy rodzaj modulacji - 8-PSK).
BSC - Base Station Controller (Kontroler Stacji Bazowych) to element sieci GSM kontrolujący zazwyczaj od kilkudziesięciu do kilkuset stacji bazowych. Podczas wdrażania technologii EDGE, dokonuje się aktualizacji software oraz konfiguracji samych kontrolerów i obsługujących ten rodzaj transmisji stacji bazowych.
PCU - Packet Control Unit jest odpowiedzialny za prawidłową obsługę ruchu pakietowego w radiowej części sieci. Przydziela terminalom EDGE kanały radiowe, buforuje dane przesłane przez SGSN, forwarduje je do odpowiedniej stacji bazowej dodając informację, która umożliwi terminalowi zidentyfikowanie 'swoich' danych. PCU może być (w zależności od dostawcy) zaimplementowany jako dodatkowy hardware w BSC bądź jako niezależny element sieci obsługujący jedno lub więcej BSC.
SGSN- Serving GPRS Support Node jest elementem sieci GPRS/EDGE odpowiedzialnym za zarządzanie terminalami będącymi na kontrolowanym przez siebie terenie. Teren ten podzielony jest na Routing Area. Jeśli terminal zmieni położenie i znajdzie się w innym Routing Area, fakt ten zostanie odnotowany w SGSN. Element ten jest też odpowiedzialny za uwierzytelnianie terminala włączającego się do sieci. Podczas transmisji uczestniczy w przesyłaniu pakietów (w obie strony) pomiędzy terminalem a siecią GPRS/EDGE. Liczba SGSN w sieci zależy od ruchu pakietowego generowanego przez abonentów.
GGSN - GPRS Gateway Support Node jest elementem sieci działającym jak router łączący sieć GPRS/EDGE i zewnętrzną sieć (np. Internet lub sieć LAN użytkownika). Gdy użytkownik terminala chce skorzystać z zasobów zewnętrznej sieci, GGSN przydziela mu adres IP (z własnej puli numerów lub dostarczony przez serwer z zewnętrznej sieci), dodatkowo na czas sesji aktywuje tzw. PDP context[2], który zawiera numer IMSI terminala, przydzielony mu adres IP oraz adres IP SGSN, które kontroluje obszar, na którym znajduje się użytkownik. PDP context będzie przydatny podczas routowania pakietów przychodzących z zewnętrznej sieci.
Transmisja w technologii EDGE pomiędzy stacją bazową a terminalem, może być przedstawiona na podstawie trzech warstw[3] :
Radio Link Control (RLC) - warstwa, w której sprawdzana jest poprawność transmisji oraz inicjowana retransmisja w przypadku błędów w analizowanych blokach danych.
Media Access Control (MAC) - z tą warstwą związane są procedury synchronizujące korzystanie wielu terminali z tych samych kanałów radiowych, oraz umożliwiające terminalowi nadawanie i odbieranie w kilku kanałach.
warstwy fizycznej
dane kodowane są przed wysłaniem, metoda kodowania zależy od wyboru jednego z dziewięciu schematów modulacji i kodowania (MCS-1 - MCS-9).
dane przesyłane są dzięki modulacji fali nośnej
W klasycznej sieci GSM do transmisji głosu i danych (technologie CSD i HSCSD) stosuje się modulację GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying). Tą samą modulację stosuje się dla technologii GPRS.
W przypadku EDGE, modulacja GMSK również jest stosowana (wtedy w jednym kanale radiowym mogą być przesyłane pakiety dla abonentów korzystających zarówno z GPRS jak i EDGE), dodana została także nowa modulacja 8-PSK (8 Phase Shift Keying), oferująca większą przepływność kosztem większej wrażliwości na warunki transmisji.
System wybierając dla konkretnej transmisji sposób modulacji i kodowania, może użyć jeden z 9 schematów, tzw. Modulation and Coding Scheme: MCS-1 - MCS-9.
Każdy z nich charakteryzuje się inną szybkością transmisji danych, kosztem odpornością na zakłócenia. Np. MCS-1 charakteryzuje się tzw. code rate = 0.53 (co oznacza, że 47% przesyłanych danych jest redundantnych, co może mieć znaczenie podczas naprawy błędnie odebranej ramki i w konsekwencji może zapobiec konieczności retransmisji). W dodatku użyta modulacja GMSK jest prostsza i bardziej odporna na zakłócenia. Wadą tego rozwiązania jest niska przepływność - 8.8 kbit/s w jednym kanale radiowym. Dla MCS-9, code rate = 1, co oznacza, że redundantne dane w ogóle nie są przesyłane, a w dodatku wybrana jest modulacja 8-PSK. Osiągana przepływność wynosi w tym przypadku 59.2 kbit/s dla jednego kanału radiowego.
Wszystkie schematy modulacji i kodowania podzielone są na trzy rodziny: A, B i C. Kiedy warunki dla połączenia zainicjowanego za pomocą jakiegoś schematu zmieniają się, może zostać wybrany inny schemat w obrębie tej samej rodziny, w konsekwencji przepływność danych w kanale radiowym dostosowywana jest dynamicznie do jakości transmisji.
------------------------------------------------ foto 2
Szybkość transferu danych w technologii EDGE[edytuj]
Obecnie większość sieci radiowych GSM umożliwia wykorzystanie maksymalnie 4 szczelin czasowych do transmisji w stronę terminala lub stacji bazowej.
W idealnych warunkach:
terminalowi zostają przydzielone do transmisji 4 szczeliny czasowe
brak innych terminali wysyłających/odbierających pakiety na tych kanałach
bardzo dobra jakość transferu umożliwiająca wykorzystanie schematu MCS-9
przepływność danych może osiągnąć 4*59.2 kbit/s = 236.8 kbit/s. Najnowsze rozwiązania oferują 5 szczelin czasowych dla transmisji w stronę terminala, z czego wynika maksymalna teoretyczna przepływność 296 kbit/s (5*59.2).
W rzeczywistych warunkach, szczeliny czasowe mogą być współdzielone z innymi użytkownikami, dodatkowo jakość transmisji (a w konsekwencji wybór metody kodowania i związana z nią szybkość transmisji) ograniczana jest przez warunki propagacji sygnału (warunki atmosferyczne, ukształtowanie terenu, zakłócenia związane z wysoką zabudową, odległość od stacji bazowej, a nawet szybkość poruszania się abonenta - np. korzystanie z EDGE w szybko poruszającym się pociągu).
Przyszłość technologii EDGE[edytuj]
3GPP w swoich najnowszych specyfikacjach (Release 7) uwzględnia nowe sposoby wykorzystania interfejsu radiowego (EDGE Evolution).
Do transmisji w każdą ze stron (do stacji bazowej i do terminala) mogą być użyte dwie częstotliwości, na każdej z nich maksymalnie 5 szczelin czasowych (razem 10 szczelin w każdą ze stron).
Wprowadzone zostały nowe rodzaje modulacji - 16QAM i 32QAM, oraz bazujące na nich nowe schematy modulacji i kodowania MCS10 - MCS12. Maksymalny transfer w jednej szczelinie czasowej wzrósł do 81 kbit/s.
W urządzeniach końcowych zostały wprowadzone podwojone układy odbiorcze (ang. dual-antena terminals), na wzór rozwiązań stosowanych w stacjach bazowych. Sygnał kombinowany, odebrany przez dwie anteny charakteryzuje się lepszą jakością w związku z wytłumieniem niektórych niekorzystnych czynników, takich jak interferencje z innymi transmisjami.
Te rozwiązania teoretycznie zwiększają szybkość transferu danych do ok. 1 Mbit/s.
Terminale[edytuj]
Obecnie, na rynku dostępnych jest coraz więcej urządzeń (telefony komórkowe i modemy na kartach PCMCIA), które umożliwiają abonentom korzystanie z transmisji w technologii EDGE. Specyfikacja 3GPP[4] definiuje trzy klasy terminali GPRS/EDGE.
Klasa A - terminal może jednocześnie obsługiwać transmisje związane z komutacją łączy (transmisja głosu, SMS - usługi oferowane w klasycznej sieci GSM), jak i z komutacją pakietów (czyli transmisją EDGE) - tzw. Dual Transfer Mode (DTM). W roku 2006 na rynku pojawiły się pierwsze takie telefony, np. Nokia N93.
Klasa B - terminal może włączyć się do sieci jako użytkownik obu rodzajów transmisji (klasycznej GSM i GPRS/EDGE) oraz nasłuchiwać na odpowiednim kanale radiowym zgłoszenia związanego z rozpoczęciem rozmowy, oczekującym SMS (klasyczne usługi GSM) lub rozpoczęciem nadawania pakietów (usługa GPRS). W momencie, gdy zostanie zestawiony jeden z rodzajów transmisji, możliwości związane z obsługą drugiego rodzaju stają się nieaktywne (aż do przerwania transmisji). Do klasy B należy większość oferowanych obecnie telefonów komórkowych.
Klasa C - terminal może obsługiwać tylko transmisję GPRS/EDGE lub oba rodzaje (klasyczne usługi GSM i GPRS), ale w tym drugim przypadku podczas włączania do sieci automatycznie lub manualnie jest ustawiany w tryb związany z obsługą tylko jednego rodzaju transmisji. Czyli np. włącza się tylko do sieci GPRS i umożliwia tylko ten rodzaj transmisji. Do tej klasy terminali należą na przykład modemy GPRS na kartach PCMCIA używanych w laptopach.
Innym parametrem charakteryzującym możliwości urządzenia nadającego i odbierającego pakiety w technologii EDGE jest tzw. EDGE multislot class, czyli maksymalna ilość kanałów radiowych, które urządzenia może zaalokować dla potrzeb jednej transmisji.
Większość urządzeń obsługujących transmisję EDGE, pracuje w trybach 10-12. Zdarzają się także urządzenia umożliwiające transmisję w trybie 32 (np. Nokia N93), ale obecnie niewiele sieci może zaoferować taki rodzaj transmisji (większość umożliwia wykorzystanie maksymalnie 4 kanałów radiowych dla przesyłania danych w stronę stacji bazowej lub terminala).
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
30 Seconds To Mars Edge of the EarthForgotten Realms Wilds, 03 The Edge of Chaos (v0 9)Metastock Plugin Strategic Edge Trading System ReadmeGPRSBeyond the cutting edge dvd1 cd1MAKIJAŻ 210 PUSH THE EDGEEnergoefekt GPRS System[1]Na Ostrzu 3;Goniąc Marzenia The Cutting Edge 3; Chasing the Dream (2008) Napisy PLEdge of Seventeen (1998)gprsFuria Edge of Darkness 2010 ThrillerStar Wars New Jedi Order 7 Edge Of Victory I ConquestFrater Motivation Agents of Manifestation at the Edge of ChaosGPRS Pluswięcej podobnych podstron