GPRS – Wikipedia, wolna encyklopedia

GPRS

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

General Packet Radio Service (GPRS) – sposób pakietowego przesyłania 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.

Spis treści

1 Podstawy
2 GPRS na tle innych technik przesyłu danych, używanych w GSM
3 GPRS jako element ewolucji sieci komórkowych
4 Zastosowania
5 Architektura

5.1 Elementy sieci GPRS
5.2 Integracja sieci GSM i GPRS
5.3 Scenariusze

5.3.1 Użytkownik włącza się do sieci GPRS
5.3.2 Użytkownik loguje się do zewnętrznej sieci
5.3.3 Abonent łączy się z Internetem za pomocą usługi GPRS
5.3.4 Zarządzenie mobilnością

6 Naliczanie opłat za transmisję
7 Interfejs radiowy

7.1 Alokacja zasobów radiowych
7.2 Kodowanie

8 Terminale
9 Przypisy
10 Bibliografia
11 Zobacz też
12 Linki zewnętrzne

Podstawy

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).

GPRS – Wikipedia, wolna encyklopedia

http://pl.wikipedia.org/wiki/GPRS

1 z 11

2011-06-14 02:00

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

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

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).

Zastosowania

Na bazie połączenia GPRS operatorzy mogą dostarczać abonentom dodatkowe usługi – jedną z
najpopularniejszych jest możliwość korzystania z zasobów Internetu, korporacyjnych sieci LAN lub portali

GPRS – Wikipedia, wolna encyklopedia

http://pl.wikipedia.org/wiki/GPRS

2 z 11

2011-06-14 02:00

oferowanych przez operatora (np. Era Omnix). Coraz bardziej popularna staje się emisja programów
telewizyjnych: np. amerykański kanał sportowy ESPN oferuje abonentom należącego do niego operatora
niektóre swoje programy oraz skróty z najciekawszych wydarzeń sportowych. Polska stacja TVN za
pośrednictwem operatora Orange udostępnia kolejne odcinki serialu Magda M.. GPRS oferuje też usługi
przenoszenia (ang. bearer service) dla przeglądania stron WAP oraz dla wysyłanych MMS-ów i SMS-ów
(choć te ostatnie zazwyczaj przesyłane są za pomocą standardowych rozwiązań techniki GSM).

Architektura

Elementy sieci GPRS

Elementy istniejące w klasycznej sieci GSM:

Poniższy opis uwzględnia tylko niektóre elementy sieci GSM, w kontekście zaimplementowanej w
nich obsługi GPRS. W celu zapoznania się z dokładniejszym opisem sieci GSM przeczytaj artykuł
Architektura 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

GPRS – Wikipedia, wolna encyklopedia

http://pl.wikipedia.org/wiki/GPRS

3 z 11

2011-06-14 02:00

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.

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).

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, zobacz tabelkę obok). 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

[2]

IMSI, MSISDN, adres SGSN (SS7 i IP), które kontroluje obszar, na którym znajduje się abonent,
sposób naliczania opłat za transmisję (np. prepaid, abonament, taryfa płaska), 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

[3]

. 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 będącymi na kontrolowanym przez siebie
terenie. Teren ten podzielony jest na Routing Area
(zobacz tabelkę obok). 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

[4]

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

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.

GPRS – Wikipedia, wolna encyklopedia

http://pl.wikipedia.org/wiki/GPRS

4 z 11

2011-06-14 02:00

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, używane 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.

Scenariusze

Poniżej opisane zostało współdziałanie terminala i poszczególnych elementów sieci GPRS, scenariusze
zawierają pewne uproszczenia, co wpływa na przejrzystość opisu.

Użytkownik włącza się do sieci GPRS

Odpowiednia operacja (GPRS Attach Request

[5]

) zawierająca między innymi numer IMSI, dociera z

terminala poprzez obsługującą go stację bazową i jej kontroler do SGSN kontrolujący Routing Area, w
którym znajduje się użytkownik.
SGSN wysyła informację o tym fakcie do HLR, który sprawdza czy abonent (identyfikowany za
pomocą numeru IMSI) ma ważną subskrypcję na usługę GPRS.
Jeśli abonent ma ważną subskrypcję na usługi GPRS, HLR zapisuje sobie adres SGSN obsługującego
aktualnie użytkownika i zwraca do tego SGSN informacje związane z subskrypcją (np. Quality of
Service (QoS), informację o wykupionych usługach związanych z GPRS itp.).
W SGSN zapisywana jest informacja otrzymana od HLR, dodatkowo zapamiętywane jest aktualne
położenie użytkownika w postaci Routing Area, z którego zostało wysłane żądanie włączenia się do
sieci.

Użytkownik loguje się do zewnętrznej sieci

Scenariusz ten musi być poprzedzony czynnościami opisanymi w rozdziale Użytkownik włącza się do
sieci GPRS.

Czynność ta odpowiada zalogowaniu się do zewnętrznej sieci: np. do korporacyjnej sieci LAN, do serwerów
dostawcy usług internetowych, lub do Service LAN operatora – właściciela sieci GPRS, który oferuje własne

GPRS – Wikipedia, wolna encyklopedia

http://pl.wikipedia.org/wiki/GPRS

5 z 11

2011-06-14 02:00

serwisy na bazie tej techniki. Terminal musi mieć skonfigurowany parametr APN (Access Point Name),
który identyfikuje zewnętrzną sieć, z którą użytkownik może się połączyć poprzez GPRS. Dodatkowo
terminal może mieć skonfigurowane inne parametry (np. hasło) które posłużą podczas uwierzytelniania przy
próbie dostępu do zewnętrznej sieci. Załóżmy, że użytkownik chce skorzystać z Internetu:

Terminal wysyła operację Activate PDP Context Request

[5]

do SGSN obsługującego Routing area, na

którym znajduje się użytkownik. Operacja może zawierać między innymi parametr APN (Access Point
Name), identyfikujący sieć, z którą terminal będzie się łączył za pomocą usługi GPRS.
SGSN odpytuje serwer DNS znajdujący się w sieci IP łączącej elementy sieci GPRS o adres GGSN
obsługującej sieć identyfikowaną przez przesłany parametr APN.
SGSN wysyła operację Create PDP Context Request

[6]

do odpowiedniego GGSN.

GGSN wysyła żądanie przydzielenia numeru IP do serwera ISP znajdującego się w zewnętrznej sieci.
Zwrócony adres IP (na przykład za pomocą DHCP) jest przesłany poprzez sieć GPRS
(GGSN→SGSN→BSC→BTS) do terminala. Jednocześnie staje się on częścią PDP context

[2]

przechowywanego w GGSN dla tej sesji. PDP context będzie zawierał między innymi numer IMSI
terminala, odpowiadający mu numer IP oraz adres IP SGSN, na którego obszarze ten terminal się
znajduje.

Abonent łączy się z Internetem za pomocą usługi GPRS

Scenariusz ten musi być poprzedzony czynnościami opisanymi w rozdziałach Użytkownik włącza się
do sieci GPRS oraz Użytkownik loguje się do zewnętrznej sieci.

Ponieważ to terminal rozpoczął transmisję, znana jest komórka (ang. cell) z której nadaje. Package Controll
Unit przyznaje mu na czas transmisji kanały radiowe, GGSN przesyła aktywowany na czas sesji adres IP. W
GGSN istnieje dodatkowo PDP context aktywowany na czas sesji zawierający takie informacje jak numer
IMSI tego terminala, przyznany mu adres IP oraz IP obsługującego go SGSN.

Gdy terminal wysyła dane do zewnętrznej sieci, w nagłówku IP umieszczany jest jego adres (jako
adres źródłowy). Dodatkowo do danych dołączana jest nazwa sieci zewnętrznej (APN,
skonfigurowana w telefonie). Pakiet poprzez sieć radiową trafia do SGSN, które dzięki informacji z
serwera DNS w wewnętrznej sieci IP przesyła te dane do odpowiedniego GGSN. GGSN wysyła je do
zewnętrznej sieci.
Gdy dane wysyłane są z zewnętrznej sieci, docierają one do GGSN (jako punktu styku pomiędzy
sieciami). GGSN na podstawie adresu IP, znajduje w odpowiednim PDP context przypisane do niego
numer IMSI terminala i adres SGSN zarządzającego obszarem, na którym się on znajduje. Dane
przesyłane są do tego SGSN, a potem poprzez sieć radiową do terminala (komórka i związana z nią
stacja bazowa znane są na początku transmisji).

Zarządzenie mobilnością

Z punktu widzenia procedur związanych z zarządzeniem mobilnością (ang .mobility management) terminal
GPRS może być w jednym z trzech stanów: IDLE, STANDBY lub READY

[7]

Kiedy terminal nie jest jeszcze zalogowany do sieci, znajduje się w stanie IDLE. Nie jest znane jego
aktualne położenie, nie można zestawić połączenia związanego z przesyłaniem danych. SGSN nie
może rozpocząć procedury wywoływania (ang. paging) tego terminala.
Gdy terminal zaloguje się do sieci, przejdzie w stan READY. SGSN zna położenie terminala z
dokładnością do komórki (ang. cell), w której się aktualnie znajduje. Dzięki temu może przesłać do
terminal dane poprzez BSC i obsługującą tę komórkę stację bazową. Dopóki terminal wysyła lub
odbiera dane pozostaje w stanie READY. Gdy ruch pakietowy pomiędzy terminalem a siecią ustaje,
przez pewien zdefiniowany przez operatora czas, terminal pozostanie w tym stanie. Terminale w stanie
READY informują SGSN o każdej zmianie komórki.
Gdy terminal nie odbiera ani nie wysyła danych przez ustalony przez operatora czas, przechodzi ze

GPRS – Wikipedia, wolna encyklopedia

http://pl.wikipedia.org/wiki/GPRS

6 z 11

2011-06-14 02:00

Idea szczelin czasowych w GSM

stanu READY to stanu STANDBY. W tym stanie nie raportuje do SGSN każdej zmiany komórki, a
jedynie zmianę Routing Area (obszaru zawierającego wiele komórek), co znacznie zmniejsza
obciążenie tego elementu sieciowego.
Jeśli terminal będący w stanie STANDBY wznowi transmisję, automatycznie przejdzie z powrotem do
stanu READY.
Jeśli z sieci będą przesyłane dane w kierunku terminala, który jest w stanie STANDBY, SGSN będzie
znało tylko obszar Routing Area (RA) na którego terenie terminal się znajduje. We szystkich
komórkach (ang. cells), zawartych w tym RA, nastąpi wywołanie (ang. paging) tego terminala, w
momencie gdy się zgłosi, przejdzie w stan READY i połączenie związane z przesyłaniem danych
zostanie ponownie zestawione.
Gdy terminal wyloguje się z sieci, przejdzie ze stanu READY lub STANDBY do IDLE.

Naliczanie opłat za transmisję

Z technicznego punktu widzenia opłaty mogą być naliczane na podstawie:

ilości odebranych i przesłanych danych;
czasu, w jakim użytkownik był podłączony do sieci GPRS lub do zewnętrznej sieci IP.

Częściej stosowane jest pierwsze z powyższych rozwiązań.

Elementy sieci GPRS (SGSN i GGSN) generują podczas transmisji tzw. Call Data Records (CDR), które są
wysyłane do Billing Center, gdzie są przetwarzane, co ma na koniec okresu rozliczeniowego
odzwierciedlenie w wysokości rachunku. W zależności od sposobu rozliczeń przypisanego do danego
abonenta, oplata może być stała, liniowo zależna od ilości przelanych przez siec danych, lub wyliczona za
pomocą innych algorytmów (np. 5 MB w ramach abonamentu, po przekroczeniu limitu, każde następne 100
Kb w cenie 20 groszy).

Naliczanie opłat możliwe jest także dla użytkowników rozliczających się w systemie prepaid. Aplikacja
stworzona na platformie sieci inteligentnych (hostowana w elemencie SCP, zobacz rozdział Architektura)
kontroluje dostępne środki na koncie abonenta i zezwala na transfer odpowiedniej ilości danych. W
zależności od dostawcy infrastruktury rozwiązanie to bazuje na standardzie CAMEL w wersji 3

[3]

lub na

komunikacji za pomocą protokołu DIAMETER.

Interfejs radiowy

Alokacja zasobów radiowych

Do transmisji GPRS wykorzystuje
się stacje bazowe używane w GSM
do przesyłania głosu. Każda ze
stacji nadaje i odbiera na kilku
(kilkunastu) częstotliwościach
(zawsze mamy do czynienia z
parami częstotliwości: w każdej
parze na jednej częstotliwości
nadają telefony komórkowe, a na
drugiej stacja bazowa).

Na każdej z częstotliwości cyfrowa transmisja odbywa się w 8 cyklicznie powtarzających się szczelinach
czasowych. W GSM każdej rozmowie przyporządkowana jest jedna szczelina czasowa. W pierwszej
szczelinie czasowej przez około 0,577 ms przesyłane są bity związane z pierwszą rozmową, w drugiej
szczelinie z drugą rozmową, ... , w ósmej szczelinie z ósmą rozmową. Potem znowu następuje transmisja

GPRS – Wikipedia, wolna encyklopedia

http://pl.wikipedia.org/wiki/GPRS

7 z 11

2011-06-14 02:00

związana z pierwszą rozmową, itd.

Na czas transmisji GPRS, Package Control Unit (zobacz rozdział Elementy sieci GPRS) może przydzielić
terminalowi kilka szczelin czasowych (w obecnie spotykanych rozwiązaniach – maksymalnie 4) oraz
dodatkowy parametr TFI (Temporary Flow Identity). W GPRS każda ze szczelin czasowych może zawierać
dane z wielu niezależnych transmisji (ponieważ parametr TFI jest 5 bitowy, do jednej szczeliny czasowej
może być przyporządkowane maksymalnie 32 użytkowników).Terminal nasłuchuje na przydzielonej mu
częstotliwości i szczelinach czasowych. W pojawiających się pakietach danych porównuje zapisany z nich
parametr TFI z tym przydzielonym mu przez System na czas transmisji. Jeśli są takie same, terminal uznaje
pakiet za przeznaczony dla niego.

Ten sposób przyznawania i współdzielenia zasobów radiowych okazuje się bardzo efektywny. Dzięki
wykorzystaniu kilku szczelin czasowych można zwielokrotnić szybkość transmisji. Dzięki przydzieleniu tych
samych szczelin czasowych różnym terminalom, można na przykład zwiększyć liczbę użytkowników
korzystających w tym samym czasie z Internetu, ponieważ nie wszyscy przeglądający strony w tym samym
czasie, przesyłają lub odbierają dane (jeśli zdarzy się, że kilka terminali wykorzystujących te same zasoby
radiowe dokona transmisji w tym samym czasie, zaowocuje to zmniejszeniem szybkości przesyłania danych,
a nie zerwaniem połączenia).

Ilość szczelin czasowych przeznaczonych dla transmisji w stronę stacji bazowej (Uplink) oraz dla odbierania
transmisji wysyłanej przez stację bazową (Downlink) zależy od klasy transmisji wielokanałowej (ang. GPRS
multislot class) użytego terminala.

[8]

Multislot Class Downlink Uplink

Maksimum

(Uplink + Downlink)

Obecnie używane telefony komórkowe, w zależności od modelu potrafią pracować w trybie (Multislot
Class) 2, 4, 6, 8 lub 10. Tryby 10 i 12 mogą być wykorzystywane na przykład przez modemy na karcie
PCMCIA używanej w laptopach.

Kodowanie

Do celów transmisji GPRS zdefiniowano 4 schematy kodowania (ang. Coding Schema): CS-1, CS-2, CS-3 i
CS-4.

Poszczególne schematy charakteryzują się różnymi szybkościami transmisji i warunkami, w których mogą

GPRS – Wikipedia, wolna encyklopedia

http://pl.wikipedia.org/wiki/GPRS

8 z 11

2011-06-14 02:00

być użyte. Tzn. kodowanie według CS-1 umożliwia najwolniejszy transfer, ale umożliwia najlepszą korekcje
błędów i w konsekwencji może być stosowane praktycznie wszędzie gdzie istnieje zasięg GSM. Kodowanie
CS-4 umożliwia najszybszy transfer, ale jego stosowanie jest ograniczone do obszarów, gdzie siła i jakość
sygnału jest najlepsza.

Obecnie produkowane terminale GPRS mają zaimplementowane wszystkie schematy kodowania (CS1-
CS4). Ich używanie ograniczone jest jednak do tych metod, które mają zaimplementowane stacje bazowe
wspomagające w danym miejscu transmisję GPRS. W zależności od używanej przez operatora infrastruktury
sieci radiowej, mogą to być CS1-CS2, lub wszystkie cztery metody. Poniżej znajduje się tabelka opisująca
szybkość transmisji (w jednej szczelinie czasowej) dla wszystkich metod

[9]

Kodowanie

Teoretyczna szybkość transmisji

(kbit/s)

Realna szybkość transmisji

(kbit/s)

CS-1

9.05

CS-2

13.4

CS-3

15.6

14.4

CS-4

21.4

Podana w tabelce teoretyczna przepływność w praktyce osiąga nieco niższe wartości użytkowe (patrz
kolumna "Realna szybkość transmisji"), ponieważ część bitów używana jest do kodowania nagłówków
charakterystycznych dla zarządzania transmisją radiową w sieci GPRS, nie występujących w klasycznych
sieciach takich jak Ethernet.

Przy sprzyjających warunkach (możliwość użycia kodowania CS-4) i przy wykorzystaniu maksymalnej
liczby szczelin czasowych (obecnie 4, zobacz rozdział Alokacja zasobów radiowych) szybkość transmisji
może osiągnąć około 80 kbit/s (4 * 20 kbit/s).

Terminale

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.

GPRS – Wikipedia, wolna encyklopedia

http://pl.wikipedia.org/wiki/GPRS

9 z 11

2011-06-14 02:00

Przypisy

↑

1,0

1,1

Specyfikacja 3GPP TS 22.060 v3.5.0 GPRS. Service description; Overview

↑

2,0

2,1

Specyfikacja 3GPP TS 23.060 v.3.16.0 GPRS; Service description; Technical Realization. Rozdział 13 (Information

storage)

↑

3,0

3,1

Specyfikacja 3GPP TS 02.78 v8.0.0 Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL);

Service Definition.

↑ 3GPP TS 23.060 v.3.16.0 GPRS; Service description; Technical Realization. Rozdział 13 (Information storage)

↑

5,0

5,1

Specyfikacja 3GPP TS 24.08 v3.20.0 Mobile radio interface layer 3 specification; Core Network Protocols;

Rozdziały 9.4 (GPRS Mobility Management Messages) i 9.5 (GPRS Session Management Messages)

↑ Specyfikacja 3GPP TS 29.061 v3.14.1 Interworking between the Public Land Mobile Network (PLMN) supporting packet
based services and Packet Data Networks (PDN). Rozdział 11.12.1 (Access to Internet, Intranet or ISP through Packet
Domain)

↑ Specyfikacja 3GPP TS 23.060 v.3.16.0 GPRS; Service description; Technical Realization. Rozdział 6.1 (Definition of
Mobility Management States)

↑ Specyfikacja 3GPP TS 05.02 v8.11.0 GPRS. Multiplexing and multiple access on the radio path, Annex B (MS classes for
multislot capability)

↑ Specyfikacja 3GPP TS 03.64 v8.0.0 GPRS. Overall description of the GPRS radio interface, rozdział 6.5.5 (Channel
Coding)

Bibliografia

Aleksander Simon, Marcin Walczyk. Sieci komórkowe GSM/GPRS. Usługi i bezpieczeństwo
Specyfikacja 3GPP TS 22.60 GPRS; Service description; Overview
Specyfikacja 3GPP TS 23.60 GPRS; Service description; Technical Realization

Zobacz też

Standardy sieci komórkowych: GSM, EDGE, UMTS
Elementy infrastruktury telekomunikacyjnej: SGSN, GGSN, Package Controll Unit
Access Point Name – nazwa wskazująca na zewnętrzną sieć pakietową, używana podczas konfiguracji
usługi GPRS w telefonie komórkowym

Linki zewnętrzne

Witryna (http://www.3gpp.org) 3GPP, instytutu standaryzacyjnego, rozwijającego specyfikację GPRS

Niektóre specyfikacje 3GPP (Release 99) używane podczas implementacji GPRS w sieciach GSM.

Specyfikacja 3GPP TS 22.60 (http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/22_series/22.060
/22060-350.zip) GPRS; Service description; Overview
Specyfikacja 3GPP TS 23.60 (http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/23_series/23.060
/23060-3g0.zip) GPRS; Service description; Technical Realization
Specyfikacja 3GPP TS 03.64 (http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/03_series/03.64/0364-8c0.zip)
Overall description of the GPRS radio interface; Stage 2
Specyfikacja 3GPP TS 29.61 (http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/29_series/29.061
/29061-3e1.zip) Interworking between the Public Land Mobile Network (PLMN) supporting packet
based services and Packet Data Networks (PDN)
Specyfikacja 3GPP TS 24.08 (http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/24_series/24.008
/24008-3k0.zip) Mobile radio interface layer 3 specification; Core Network Protocols

Źródło „http://pl.wikipedia.org/wiki/GPRS”
Kategorie: Artykuły na medal • GSM • Standardy telefonii mobilnej

Tę stronę ostatnio zmodyfikowano 21:57, 30 mar 2011. Tekst udostępniany na licencji Creative

GPRS – Wikipedia, wolna encyklopedia

http://pl.wikipedia.org/wiki/GPRS

10 z 11

2011-06-14 02:00

Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania
dodatkowych ograniczeń. Zobacz szczegółowe informacje o warunkach korzystania.

GPRS – Wikipedia, wolna encyklopedia

http://pl.wikipedia.org/wiki/GPRS

11 z 11

2011-06-14 02:00