Dlaczego GPRS?

Dlaczego GPRS?

Hierarchia ramek w systemie GSM

W bardziej interesujących, z punktu widzenia usług IP, bezprzewodowych aplikacjach internetowych z transmisją niesymetryczną jedno połączenie logiczne może zajmować od 2 do 7 szczelin czasowych (niekiedy nawet osiem), każda w innym systemie kodowania. Przynajmniej teoretycznie daje to bardzo szerokie spektrum dyskretnych przepływności, od 9,6 kb/s do 115,2 kb/s (8×14,4 kb/s), uzyskiwanych w jednym połączeniu przez sieć GSM/HSCSD - bez stosowania kompresji informacji. Wybór odpowiedniej liczby szczelin przez użytkownika oraz ich przydział w systemie wymagają dodatkowych uzgodnień między abonentem a operatorem, gdyż wiąże się to z ponoszeniem wyższych opłat za ich użytkowanie. Im większe pasmo, tym wyższe opłaty.

Z wielu powodów w rozwiązaniach praktycznych GSM (faza 2+) nie stosuje się więcej niż 4 szczeliny czasowe w jednym połączeniu, zatem maksymalna szybkość transmisji danych osiągana w technologii z komutacją kanałów HSCSD przez pojedynczego użytkownika sieci nie przekracza 57,6 kb/s. Ponadto przydzielanie kilku szczelin (kanałów rozmównych) do jednego połączenia w celu zwiększenia szybkości transmisji danych nie zawsze jest możliwe, gdyż trzeba uwzględniać bieżący stan trafiku w sieci, i to niezależnie od oczywistego faktu, że za szybsze łącze komórkowe klient płaci odpowiednio więcej. Dynamiczny przydział szczelin do aktywnego połączenia może jednak trochę się zmieniać (we wcześniej ustalonych granicach) – nawet w trakcie transmisji – w zależności od obciążenia pozostałych zasobów komórki radiowej, tak aby prawdopodobieństwo blokady innych abonentów było niewielkie.

Jednakże zasadniczą wadą transmisji HSCSD - wynikającą z samej zasady komutowania kanałów - jest nieefektywne i mało elastyczne wykorzystanie łączy. Podstawowym mankamentem jest niewłaściwe wykorzystanie tak zestawionego łącza radiowego między użytkownikami, zajętego przez cały czas sesji długodystansowej wyłącznie przez dwóch abonentów sieci. Zwłaszcza jeśli paczki przesyłanej informacji są niewielkie, transmitowane z przerwami bądź charakteryzują się dużą dynamiką generowanego trafiku. W tych sytuacjach zwykłe zwiększanie szybkości nawet w maksymalnie dopuszczalnych granicach nie rozwiązuje problemu natłoku lub słabego wykorzystania zestawionego łącza, a tak właśnie dzieje się w połączeniach internetowych. Nie jest to więc najlepsze rozwiązanie dla bezprzewodowych połączeń z sieciami o wysoce zmiennym i nieprzewidywalnym trafiku.

GPRS dla Internetu

Drugi sposób zwiększenia szybkości przesyłania informacji przez sieci komórkowe za pomocą transmisji pakietowej GPRS (General Packet Radio Service) jest znacznie bardziej ekonomicznym rozwiązaniem dla transportu danych. Z zasady transmisji pakietowej wynika bowiem, że informacja podzielona umownie na mniejsze jednostki transportowe (pakiety) nie korzysta z komutowanych zasobów w sieci, a pakiety z informacją mogą być przekazywane niezależnie, zwykle z pewnym opóźnieniem. Każdy pakiet danych musi zawierać adres przeznaczenia, co umożliwia ich transportowanie przez sieć nawet różnymi trasami. Oznacza to również, że pakietowa transmisja danych GSM/GPRS nadaje się nie tylko do transportu ruchu o niejednorodnym (burst) i nieprzewidywalnym trafiku, ale także do obsługi strumieni o dużej asymetrii kierunków transportu oraz wymagających wysokich przepływności (podstawowe atrybuty internetowego środowiska transportowego). Ponadto protokoły transmisji bezprzewodowej GPRS, oparte na protokołach internetowych IP, łatwo dają się komponować z istniejącymi protokołami IP w sieci stacjonarnej - stosowanymi zarówno do transportu głosu spakietowanego (VoIP), jak i do transmisji danych.

Dlaczego GPRS?

Angażowanie kanałów przez różnych użytkowników

Inaczej niż w tradycyjnych rozwiązaniach łączności GSM (także HSCSD), gdzie do przeprowadzenia rozmowy lub transmisji danych trzeba zestawiać łącze radiowe przez cały czas trwania połączenia, w technologii pakietowej GPRS z łącza radiowego korzysta się wyłącznie w trakcie przesyłania konkretnego pakietu danych, nie angażując przepływności kanału radiowego poza jego transmisją. Dzięki temu systemy komórkowe z przekazem pakietowym dobrze radzą sobie z dużym nasileniem ruchu w sieci, a użytkownicy mogą korzystać z szybkich i ciągłych (nieprzerwanie aktywnych) połączeń z Internetem, płacąc wyłącznie za rzeczywisty czas transmisji pakietowej przez sieć. Ponadto stałe łącze sygnalizacyjne z siecią internetową w istotny sposób skraca czas nawiązywania konkretnych połączeń, a implementowane w systemie bardziej wydajne sposoby kodowania zwiększają upakowanie informacji w kanale radiowym. Cztery już uzgodnione standardy kodowania, przyjęte w systemie GSM/GPRS (9,05/13,4/15,6/21,4 kb/s), w połączeniu z możliwością przydzielania kilku szczelin czasowych do jednego połączenia, dają wiele kombinacji szybkości transmisji danych, mimo że nie wszystkie schematy kodowania są realizowane w praktyce.

Do najistotniejszych zalet technologii GPRS, implementowanej w sieciach GSM, należy zaliczyć fakt, że nie zmieniając podstawowego formatu ramki TDMA - a więc już istniejącej w infrastrukturze interfejsu radiowego GSM - uzyskuje się wszystkie pozytywne cechy przekazów pakietowych, tylko przez inną interpretację informacji zawartych w ramkach i szczelinach TDMA.

Odmienną interpretację ramek interfejsu radiowego zapewniają rozmieszczane w sieci komórkowej dwa typy wspomagających modułów podsieci GPRS/NSS (Network Subsystem): węzły usługowe SGSN (Serving GPRS Support Node) i węzły bramkujące GGSN (Gateway GPRS Support Node), których funkcje przedstawiliśmy w numerze 2/2000 naszego miesięcznika.


TOP 200