Dlaczego GPRS?

Kłopoty z szybkością

Jak działa szczelina czasowa GSM?

Stacja bazowa BS sieci komórkowej GSM, zapewniająca bezprzewodową łączność z terminalami mobilnymi na określonym obszarze komórkowym, używa wielu par dwukierunkowych kanałów radiowych w przydzielonym pasmie częstotliwości. Z kolei każdy jednokierunkowy kanał radiowy z pary komunikacyjnej jest podzielony na osiem następujących po sobie szczelin czasowych (slots), umieszczonych w ramce TDMA. W tradycyjnym połączeniu głosowym GSM jedna szczelina – powtarzająca się regularnie w kolejnych ramkach TDMA co osiem odcinków czasu – tworzy radiowy kanał głosowy przenoszący jednokierunkowo skompresowaną postać głosu lub danych (9,6 kb/s) wyłącznie pojedynczego użytkownika sieci. W przekazach z komutowaniem kanałów w technologii HSCSD do obsługi jednego połączenia między użytkownikami można przydzielić jedną (14,4 kb/s), dwie (28,8 kb/s) lub więcej (do ośmiu) szczelin, identycznie w każdej powtarzającej się ramce TDMA – uzyskując w ten sposób wzrost szybkości transmisji danych. W przypadku pakietowej transmisji w technologii GPRS istnieje możliwość nie tylko przyporządkowania tych samych numerów szczelin (jedną z ośmiu), lecz znajdujących się w kolejnych ramkach TDMA – różnym użytkownikom sieci, ale także przydzielania więcej niż jednej szczeliny w każdej ramce – temu samemu połączeniu realizowanemu przez sieć komórkową. Dzięki temu uzyskuje się elastyczne i bardzo dynamiczne sterowanie szerokością pasma przenoszenia kanału radiowego, według bieżącego, równoczesnego zapotrzebowania wielu użytkowników sieci.

Ponieważ w normalnej sieci GSM użytkownik terminalu mobilnego ma dostęp do kanału radiowego tylko z jedną szczeliną o standardowej przepływności 9,6 kb/s (lub 14,4 kb/s w ulepszonym systemie kodowania), to maksymalna szybkość transmisji danych od lub do użytkownika nigdy nie może przekroczyć tych wielkości. Zupełnie inaczej wygląda sytuacja u użytkownika sieci GSM/GPRS, który może mieć do dyspozycji wiele szczelin w jednym kanale radiowym, a przecież wiadomo, że standardowa przepływność każdej szczeliny w systemie GPRS - obecnie 13,4 kb/s - niewątpliwie wkrótce ulegnie zwiększeniu.

Na uzyskanie szerszego pasma między dwoma użytkownikami terminali bezprzewodowych systemu pakietowego GPRS zasadniczy wpływ mają trzy czynniki: programowo-techniczne ograniczenia w systemie (stacje bazowe oraz nowe węzły podsieci GPRS), techniczne możliwości konkretnego terminalu oraz bieżący stan trafiku w sieci. Pomimo że współczesne wersje systemów GSM/GPRS są już przystosowane do przepływności 115,2 kb/s w jednym kanale radiowym GPRS (docelowo powinny osiągać 171,2 kb/s przy 8 szczelinach), praktyczne uzyskiwanie takich szybkości w komunikacji z konkretnym terminalem będzie w najbliższym czasie jeszcze sprawiać kłopoty, i to z kilku powodów.

Jedną z ważnych przyczyn braku pełnej szybkości jest niekompletna implementacja wszystkich czterech schematów kodowania w jednym terminalu przenośnym; chociaż firma Ericsson niedawno zaprezentowała pierwszy telefon komórkowy R520 GPRS z wszystkimi czterema systemami kodowania. Ze względu na duże koszty komplet schematów kodowania będzie dostępny prawdopodobnie w nielicznych typach telefonów GPRS, tylko tych najwyższej klasy.

Dlaczego GPRS?

Przykłady aplikacji połączeń radiowych w GSM

Innym, do tej pory nie rozwiązanym problemem, wymagającym dalszych prac konstrukcyjnych, jest niedostatek istniejących rozwiązań jednoczesnego nadawania i odbioru we wszystkich ośmiu szczelinach terminalu przenośnego. Obecny stan rozwiązań technologicznych praktycznie uniemożliwia współbieżne korzystanie z wszystkich ośmiu dostępnych szczelin czasowych przy nadawaniu i odbiorze - z powodu zakłócania toru odbiorczego przez aktywne kanały nadawcze. Do czasu rozwiązania tego problemu większość terminali GPRS będzie prawdopodobnie przystosowana do integracji trzech lub najwyżej czterech szczelin przyporządkowanych do jednego połączenia użytkownika. Stan ten znalazł nawet odzwierciedlenie w najnowszej specyfikacji GPRS, zgodnie z którą terminal przenośny może angażować najwyżej 5 szczelin czasowych do transmisji: jedną do nadawania i cztery do odbioru, lub dwie do nadawania i trzy do odbioru sygnałów z sieci bezprzewodowej.

Zasilanie z baterii

Oddzielnym, również nie rozwiązanym zagadnieniem jest sposób zasilania telefonów przenośnych działających w standardzie GSM/GPRS. Ponieważ w trakcie nadawania (czyli emisji radiowej do sieci) moc pobierana ze źródła zasilającego wzrasta pięciokrotnie w stosunku do mocy pobieranej podczas odbioru komunikatów, przedłużanie czasu pracy nadajnika w czasie wywiera destrukcyjny wpływ na ogólną żywotność akumulatora telefonu komórkowego. O ile podniesienie podstawowej szybkości GPRS o 40 proc. w stosunku do istniejącego rozwiązania GSM (wzrost z 9,6 kb/s do 13,4 kb/s) przy stosowaniu tylko jednej szczeliny czasowej nie ma większego znaczenia dla czasu pracy telefonu mobilnego, to rozszerzanie pasma podczas nadawania o kolejne szczeliny czasowe wpływa już znacząco zarówno na skracanie czasu pracy, jak i żywotność zasilania bateryjnego.

Problem zasilania telefonu z GPRS może być mniej istotny tylko w sytuacjach, gdy użytkownik terminalu mobilnego odbiera informacje głównie z Internetu bądź komunikuje się za pośrednictwem głosu, e-maila lub komunikatów SMS - bez przekazywania muzyki, transmitowania plików graficznych i rozsyłania ogromnych zasobów danych. W każdym innym przypadku trzeba będzie stosować specjalne (czytaj kosztowne) akumulatory o podwyższonej żywotności i zwiększonej pojemności energii. A więc prawdopodobnie nie dla zwykłego użytkownika sieci komórkowej.


TOP 200