Genel Paket Radyo Servisi - General Packet Radio Service

İnternet GPRS aracılığıyla Wikipedia ana sayfasını gösteren Sony Ericsson K310a.

Genel Paket Radyo Hizmeti ( GPRS ), 2G ve 3G hücresel iletişim ağının mobil iletişim (GSM) için küresel sistemi üzerinde paket yönelimli bir mobil veri standardıdır . GPRS, daha önceki CDPD ve i-mode paket anahtarlamalı hücresel teknolojilere yanıt olarak Avrupa Telekomünikasyon Standartları Enstitüsü (ETSI) tarafından kurulmuştur . Şimdi 3. Nesil Ortaklık Projesi (3GPP) tarafından sürdürülmektedir .

GPRS, genellikle bağlantı süresi dakikası başına veya bazen üçte bir dakikalık artışlarla faturalandırılan devre anahtarlamalı verilerin aksine, faturalandırma döngüsü sırasında aktarılan toplam veri hacmine göre satılır . GPRS paket veri sınırının üzerindeki kullanım, MB veri başına ücretlendirilebilir , hız sınırlı olabilir veya izin verilmeyebilir.

GPRS, bağlantı sırasında belirli bir hizmet kalitesinin (QoS) garanti edildiği devre anahtarlamanın aksine, hizmeti aynı anda paylaşan diğer kullanıcıların sayısına bağlı olan değişken aktarım hızı ve gecikme süresi anlamına gelen en iyi çaba gerektiren bir hizmettir . 2G sistemlerinde GPRS, 56–114 kbit /sn veri hızları sağlar . GPRS ile birleştirilmiş 2G hücresel teknolojisi bazen 2.5G , yani ikinci ( 2G ) ve üçüncü ( 3G ) nesil mobil telefon arasında bir teknoloji olarak tanımlanır . Örneğin GSM sisteminde kullanılmayan zaman bölmeli çoklu erişim (TDMA) kanallarını kullanarak orta hızda veri aktarımı sağlar. GPRS, GSM Sürüm 97 ve daha yeni sürümlere entegre edilmiştir.

Teknik Genel Bakış

GPRS çekirdek ağı, 2G , 3G ve WCDMA mobil ağlarının IP paketlerini İnternet gibi harici ağlara iletmesine izin verir . GPRS sistemi, GSM ağ anahtarlama alt sisteminin entegre bir parçasıdır .

Sunulan hizmetler

GPRS, GSM Paket devre anahtarlamalı veri yeteneklerini genişletir ve aşağıdaki hizmetleri mümkün kılar:

  • SMS mesajlaşma ve yayın
  • "Her zaman açık" internet erişimi
  • Multimedya mesajlaşma servisi (MMS)
  • Cep telefonu üzerinden bas konuş (PoC)
  • Anında mesajlaşma ve iletişim durumu—kablosuz köy
  • Kablosuz uygulama protokolü (WAP) aracılığıyla akıllı cihazlar için internet uygulamaları
  • Noktadan noktaya (P2P) hizmeti: İnternet (IP) ile ağlar arası
  • Noktadan çok noktaya (P2M) hizmeti: noktadan çok noktaya çok noktaya yayın ve noktadan çok noktaya grup çağrıları

GPRS üzerinden SMS kullanılıyorsa, dakikada yaklaşık 30 SMS mesajı iletim hızına ulaşılabilir. Bu, SMS iletim hızı dakikada yaklaşık 6 ila 10 SMS mesajı olan GSM üzerinden normal SMS'i kullanmaktan çok daha hızlıdır.

Desteklenen protokoller

GPRS aşağıdaki protokolleri destekler:

  • İnternet Protokolü (IP). Uygulamada, yerleşik mobil tarayıcılar IPv4'ü IPv6 yaygınlaşmadan önce kullanır .
  • Noktadan Noktaya Protokol (PPP) tipik olarak cep telefonu operatörleri tarafından desteklenmez, ancak bağlı bir bilgisayar için modem olarak bir cep telefonu kullanılıyorsa , telefona IP tüneli oluşturmak için PPP kullanılabilir. Bu, bir IP adresinin mobil ekipmana dinamik olarak atanmasına ( DHCP yerine IPCP kullanılarak ) izin verir.
  • X.25 bağlantıları, standarttan çıkarılmış olmasına rağmen, genellikle kablosuz ödeme terminalleri gibi uygulamalar için kullanılır. X.25, PPP veya hatta IP üzerinden hala desteklenebilir, ancak bunun için kapsülleme gerçekleştirmek için ağ tabanlı bir yönlendirici veya uç cihazda/terminalde yerleşik yazılım gerekir; örneğin, kullanıcı ekipmanı (UE).

Ne zaman TCP / IP kullanıldığında, her telefon bir veya daha fazla olabilir IP adreslerini tahsis etti. GPRS, devir sırasında bile IP paketlerini saklayacak ve telefona iletecektir . TCP, kaybolan paketleri geri yükler (örneğin, radyo gürültüsünün neden olduğu bir duraklama nedeniyle).

Donanım

GPRS'yi destekleyen cihazlar üç sınıfa ayrılır:

A sınıfı
GPRS servisine ve GSM servisine (ses, SMS) aynı anda bağlanabilir. Bu tür cihazlar artık mevcuttur.
B Sınıfı
GPRS servisine ve GSM servisine (ses, SMS) bağlanabilir, ancak aynı anda sadece bir tane kullanılabilir. GSM hizmeti (sesli arama veya SMS) sırasında GPRS hizmeti askıya alınır ve GSM hizmeti (sesli arama veya SMS) sona erdikten sonra otomatik olarak yeniden başlatılır. Çoğu GPRS mobil cihazı Sınıf B'dir.
C sınıfı
GPRS servisine veya GSM servisine (ses, SMS) bağlı ve bir servis ile diğeri arasında manuel olarak değiştirilmelidir.

A Sınıfı bir cihazın GPRS ve GSM ağlarına birlikte hizmet vermesi gerektiğinden, etkin bir şekilde iki radyoya ihtiyaç duyar. Bu donanım gereksiniminden kaçınmak için bir GPRS mobil cihazı, ikili aktarım modu (DTM) özelliğini uygulayabilir . DTM özellikli bir cep telefonu, her iki türün aynı anda iletilmemesini sağlamak için hem GSM paketlerini hem de GPRS paketlerini ağ koordinasyonuyla işleyebilir. Bu tür cihazlar, bazen "basit A ​​sınıfı" olarak adlandırılan sözde A Sınıfı olarak kabul edilir. Bazı ağlar 2007'den beri DTM'yi desteklemektedir.

Huawei E220 3G/GPRS Modem

USB 3G/GPRS modemler, V.42bis ve RFC 1144 veri formatları ile USB üzerinden terminal benzeri bir arayüze sahiptir . Bazı modellerde harici bir anten konektörü bulunur. Dizüstü bilgisayarlar için modem kartları veya harici USB modemler, şekil ve boyut olarak bilgisayar faresine veya pendrive'a benzer şekilde mevcuttur .  

adresleme

Erişim noktası adına (APN) başvurularak bir GPRS bağlantısı kurulur . APN, kablosuz uygulama protokolü (WAP) erişimi, kısa mesaj servisi (SMS), multimedya mesajlaşma servisi (MMS) gibi servisleri ve e-posta ve World Wide Web erişimi gibi İnternet iletişim servislerini tanımlar .

Bir kablosuz modem için GPRS bağlantısı kurmak için , kullanıcının bir APN, isteğe bağlı olarak bir kullanıcı adı ve şifre ve çok nadiren ağ operatörü tarafından sağlanan bir IP adresi belirtmesi gerekir .

GPRS modemler ve modüller

GSM modülü veya GPRS modülleri modemlere benzer, ancak bir fark vardır: modem harici bir ekipman parçasıdır, oysa GSM modülü veya GPRS modülü bir elektrikli veya elektronik ekipmana entegre edilebilir. Gömülü bir donanım parçasıdır. GSM mobil ise kendi içinde eksiksiz bir gömülü sistemdir. Kullanıcı ve mobil ağ arasında işlevsel bir arayüz sağlamaya adanmış gömülü işlemcilerle birlikte gelir.

Kodlama şemaları ve hızları

GPRS'de elde edilebilecek yükleme ve indirme hızları, aşağıdakiler gibi bir dizi faktöre bağlıdır:

  • operatör tarafından atanan BTS TDMA zaman dilimi sayısı
  • kullanılan kanal kodlaması.
  • GPRS çoklu yuva sınıfı olarak ifade edilen mobil cihazın maksimum kapasitesi

Çoklu erişim şemaları

Çoklu erişim yöntemleri GPRS, GSM'de kullanılan dayanmaktadır frekans bölmeli çift yönlü (FDD) ve TDMA. Bir oturum sırasında, bir kullanıcı bir çift yukarı bağlantı ve aşağı bağlantı frekans kanalına atanır. Bu, birkaç kullanıcının aynı frekans kanalını paylaşmasını mümkün kılan zaman alanı istatistiksel çoğullama ile birleştirilir . Paketler , bir GSM Zaman aralığından gelen sabit uzunluğa sahiptir. Aşağı bağlantı, ilk gelen ilk hizmet alır paket zamanlamasını kullanırken, yukarı bağlantı, ALOHA (R-ALOHA) rezervasyonuna çok benzer bir şema kullanır . Bu, bir çekişme aşaması sırasında rezervasyon sorgulamaları için slotlu ALOHA'nın (S-ALOHA) kullanıldığı ve ardından gerçek verilerin dinamik TDMA kullanılarak ilk gelenin kullanım önceliği olduğu anlamına gelir.

Kanal kodlaması

GPRS'deki kanal kodlama işlemi iki adımdan oluşur: ilk olarak, eşlik bitlerini eklemek için döngüsel bir kod kullanılır ve bunlara Blok Kontrol Sırası da denir, ardından muhtemelen delinmiş bir evrişimli kod ile kodlama yapılır . Kodlama Şemaları CS-1 ila CS-4, döngüsel kod tarafından üretilen eşlik bitlerinin sayısını ve evrişimli kodun delme oranını belirtir. CS-1'den CS-3'e kadar olan Kodlama Şemalarında, evrişimli kod 1/2 oranındadır, yani her giriş biti iki kodlanmış bite dönüştürülür. Kodlama Şemaları CS-2 ve CS-3'te, istenen kod oranını elde etmek için evrişimli kodun çıktısı delinir . Kodlama Şeması CS-4'te evrişimli kodlama uygulanmaz. Aşağıdaki tablo seçenekleri özetlemektedir.

GPRS
Kodlama şeması
RLC/MAC ek yükü dahil bit hızı
(kbit/s/slot)
RLC/MAC ek yükü hariç bit hızı
(kbit/s/slot)
Modülasyon kod oranı
CS-1 9.20 8.00 GMSK 1/2
CS-2 13.55 12.00 GMSK ≈2/3
CS-3 15.75 14.40 GMSK ≈3/4
CS-4 21.55 20.00 GMSK 1

En az sağlam fakat en hızlı kodlama şeması (CS-4) bir baz alıcı-verici istasyonunun (BTS) yakınında bulunurken, en sağlam kodlama şeması (CS-1) mobil istasyon (MS) bir baz alıcı-verici istasyonundan daha uzaktayken kullanılır. BTS.

CS-4'ü kullanarak, zaman dilimi başına 20.0 kbit/s'lik bir kullanıcı hızına ulaşmak mümkündür. Bununla birlikte, bu şema kullanılarak hücre kapsamı normalin %25'idir. CS-1, zaman aralığı başına yalnızca 8,0 kbit/sn'lik bir kullanıcı hızına ulaşabilir, ancak normal kapsama alanının %98'ine sahiptir. Daha yeni ağ ekipmanı, mobil konuma bağlı olarak aktarım hızını otomatik olarak uyarlayabilir.

GPRS'ye ek olarak, veri hizmetleri sunan iki GSM teknolojisi daha vardır: devre anahtarlamalı veri (CSD) ve yüksek hızlı devre anahtarlamalı veri (HSCSD). GPRS'nin paylaşılan doğasının aksine, bunlar bunun yerine özel bir devre kurar (genellikle dakika başına faturalandırılır). Görüntülü arama gibi bazı uygulamalar , özellikle uç noktalar arasında sürekli bir veri akışı olduğunda HSCSD'yi tercih edebilir.

Aşağıdaki tablo, GPRS ve devre anahtarlamalı veri hizmetlerinin bazı olası yapılandırmalarını özetlemektedir.

teknoloji İndir (kbit/sn) Yükleme (kbit/sn) Ayrılan TDMA zaman dilimleri (DL+UL)
CSD 9.6 9.6 1+1
HSCSD 28.8 14.4 2+1
HSCSD 43.2 14.4 3+1
GPRS 85.6 21.4 (Sınıf 8 & 10 ve CS-4) 4+1
GPRS 64.2 42.8 (Sınıf 10 ve CS-4) 3+2
EGPRS (KENAR) 236.8 59.2 (Sınıf 8, 10 ve MCS-9) 4+1
EGPRS (KENAR) 177.6 118.4 (Sınıf 10 ve MCS-9) 3+2

Çoklu Yuva Sınıfı

Çoklu yuva sınıfı, Yukarı Bağlantı ve Aşağı Bağlantı yönlerinde mevcut olan veri aktarım hızını belirler . Ağın yukarı bağlantı ve aşağı bağlantı yönünde radyo kanallarını tahsis etmek için kullandığı 1 ile 45 arasında bir değerdir. 31'den büyük değerlere sahip çoklu yuva sınıfı, yüksek çoklu yuva sınıfları olarak adlandırılır.

Bir çoklu yuva tahsisi, örneğin, 5+2 olarak temsil edilir. İlk sayı, aşağı bağlantı zaman aralıklarının sayısıdır ve ikincisi, mobil istasyon tarafından kullanılmak üzere tahsis edilen yukarı bağlantı zaman aralıklarının sayısıdır. Yaygın olarak kullanılan bir değer, aşağı bağlantı yönünde maksimum 4 zaman aralığı ve yukarı bağlantı yönünde 2 zaman aralığı kullanan birçok GPRS/EGPRS cep telefonu için sınıf 10'dur. Bununla birlikte, hem yukarı bağlantıda hem de aşağı bağlantıda aynı anda maksimum sayıda 5 eşzamanlı zaman dilimi kullanılabilir. Ağ, veri aktarımının doğasına bağlı olarak otomatik olarak 3+2 veya 4+1 çalışması için yapılandırılacaktır.

Bazı yüksek son cep, genellikle de destek UMTS da GPRS / destek KENAR göre sınıfı birden çok 32 3GPP TS 45,002 (Sürüm 12), Masa B.1, bu sınıf desteğin mobil istasyonlar inen bağlantı içinde 5 zaman dilimlerini ve yer-uydu hattı 3 zaman aralıkları ile aynı anda kullanılan maksimum 6 zaman dilimi. Veri trafiği aşağı bağlantı yönünde yoğunlaşırsa, ağ, bağlantıyı 5+1 çalışması için yapılandıracaktır. Yukarı bağlantıda daha fazla veri aktarıldığında, ağ herhangi bir zamanda takımyıldızı 4+2 veya 3+3 olarak değiştirebilir. En iyi alım koşulları altında, yani en iyi EDGE modülasyonu ve kodlama şeması kullanılabildiğinde, 5 zaman dilimi 5*59.2 kbit/sn = 296 kbit/sn'lik bir bant genişliği taşıyabilir. Yukarı bağlantı yönünde, 3 zaman dilimi, 3*59.2 kbit/sn = 177.6 kbit/sn'lik bir bant genişliği taşıyabilir.

GPRS/EGPRS için Çoklu Yuva Sınıfları

Çoklu Yuva Sınıfı Aşağı bağlantı TS Yukarı bağlantı TS Aktif TS
1 1 1 2
2 2 1 3
3 2 2 3
4 3 1 4
5 2 2 4
6 3 2 4
7 3 3 4
8 4 1 5
9 3 2 5
10 4 2 5
11 4 3 5
12 4 4 5
30 5 1 6
31 5 2 6
32 5 3 6
33 5 4 6
34 5 5 6

Çok yuvalı bir sınıfın nitelikleri

Her çok yuvalı sınıf aşağıdakileri tanımlar:

  • yukarı bağlantıda tahsis edilebilecek maksimum Zaman Yuvası sayısı
  • aşağı bağlantıda tahsis edilebilecek maksimum Zaman Yuvası sayısı
  • şebeke tarafından mobil cihaza tahsis edilebilecek toplam zaman dilimi sayısı
  • MS'nin bitişik hücre sinyal seviyesi ölçümü yapması ve iletmeye hazır olması için gereken süre
  • MS'nin iletime hazır hale gelmesi için gereken süre
  • MS'nin bitişik hücre sinyal seviyesi ölçümü yapması ve almaya hazır hale gelmesi için gereken süre
  • MS'nin almaya hazır hale gelmesi için gereken süre.

Farklı çoklu yuva sınıfı belirtimi, 3GPP Teknik Spesifikasyonu 45.002'nin Ek B'sinde ayrıntılı olarak açıklanmıştır (Radyo yolunda çoğullama ve çoklu erişim)

kullanılabilirlik

2003 yılında sunulan bir GPRS bağlantısının maksimum hızı, kullanılan telefona bağlı olarak yaklaşık 32-40 kbit/s olan analog kablolu telefon ağındaki bir modem bağlantısına benzerdi . Gecikme çok yüksek; gidiş-dönüş süresi (RTT) tipik olarak yaklaşık 600-700 ms'dir ve genellikle 1 saniyeye ulaşır. GPRS'ye genellikle konuşmadan daha düşük öncelik verilir ve bu nedenle bağlantı kalitesi büyük ölçüde değişir.

Gecikme/RTT iyileştirmeleri olan cihazlar (örneğin, genişletilmiş UL TBF modu özelliği aracılığıyla) genel olarak mevcuttur. Ayrıca, belirli operatörlerde özelliklerin ağ yükseltmeleri mevcuttur. Bu geliştirmelerle, etkin gidiş-dönüş süresi azaltılabilir, bu da uygulama düzeyindeki çıktı hızlarında önemli bir artışa neden olur.

GPRS'nin Tarihçesi

GPRS, 2000 yılında kanal anahtarlamalı hücresel radyo ağı GSM'ye gömülü paket anahtarlamalı bir veri servisi olarak açıldı . GPRS, dünya çapındaki mobil terminalleri bağlayarak sabit İnternet erişimini genişletir.

1991-1993 yılları arasında geliştirilen CELLPAC protokolü, ETSI SMG tarafından standart GPRS'nin 1993 spesifikasyonunda başlamak için tetik noktasıydı . Özellikle, 1993 ETSI Workshop katkısında tanıtılan CELLPAC Ses ve Veri işlevleri, daha sonra GPRS'nin kökleri olarak bilinecek olanı öngörür. Bu atölye katkısına 22 GPRS ile ilgili ABD Patentinde atıfta bulunulmaktadır. W-CDMA ( UMTS ) ve LTE gibi GSM/GPRS'nin ardıl sistemleri, CELLPAC tarafından tanıtılan mobil İnternet erişimi için temel GPRS işlevlerine güvenir.

GPRS geliştirme tarihi üzerine yapılan bir araştırmaya göre, Bernhard Walke ve öğrencisi Peter Decker, dünya çapında mobil İnternet erişimi sağlayan ilk sistem olan GPRS'nin mucitleridir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar