Целью технологии GPRS является эффективное использование канального ресурса, создание комфортной среды для абонента при работе с Интернетом, при передаче и получении мультимедийных сообщений MMS – Multimedia Messages Service.
Основные свойства GPRS можно описать следующим образом.
- GPRS поддерживает протоколы пакетной передачи данных, прежде всего IP (Internet Protocol) и Х.25.
- Физический канальный ресурс выделяют группе абонентов; занятие канала производят по мере поступления пакетов в соответствии с качеством услуг QoS (Quality of Service), предоставляемых абоненту; каждый пакет содержит идентификатор абонента и предназначен для конкретного пользователя.
- Абонент передает и получает информацию пакетами; во время пауз канал связи занимают другие абоненты.
- Скорость передачи данных в пакете может изменяться, достигая 160 кбит/с (абоненту могут выделять до 8 ВИ на одной частоте).
- Скорости передачи в направлениях “вверх” и “вниз”, как правило, разные, например, 36,2 кбит/с в направлении BSSÞMS и 3 кбит/с в направлении MSÞBSS, причем асимметричные каналы обычно выделяют при доступе в Интернет.
- Оплата услуги зависит от объема переданной информации, QoS сеанса связи и общего времени подсоединения к сети.
- Мобильная станция виртуально подключена к сети Интернет. Абонент на время сеанса связи получает интернет-адрес.
Подсистема GPRS (рис. 2.20) представляет структуру "параллельную" подсистеме коммутации классической GSM. Роль MSC/VLR в пакетной сети подвижной связи выполняет SGSN - Serving GPRS Support Node (обслуживающий узел GPRS). Шлюзы с пакетными сетями передачи данных строят в виде GGSN - Gateway GPRS Support Node (шлюзовых узлов GPRS). При сетевом подходе к организации обмена информацией структура GPRS (SGSN, GGSN и другие элементы) является подсетью внешних пакетных сетей, где GGSN выполняют роль маршрутизаторов. Со стороны SGSN подсеть GPRS связана с подсистемой базовых станций.
Рис. 2.20. Укрупненная структура сети GSM с поддержкой GPRS
Абонент и соответственно MS в GPRS выступают как пользователи внешней сети передачи данных. В этой сети абоненту присваивают статический (постоянный) или динамический (временный) адрес, по которому идет обмен информационными пакетами. Абонент постоянно подключен к пакетной сети, где ему предоставлен виртуальный канал, который становится реальным (физическим) радиоканалом на время передачи пакета. В остальное время этот физический канал используют для передачи пакетов других пользователей. MS содержит дополнительное программное обеспечение для подключения к мобильной сети и обслуживания в ней.
GPRS обеспечивает высокую пропускную способность сети за счет предоставления высокоскоростных каналов передачи данных. Прямой выход на сети передачи данных (Интернет, Х-25) с проключением вызова занимает 0,5 - 1с).
Так как один и тот же канальный ресурс используют несколько абонентов, а во время сеанса связи могут одновременно поступать пакеты разных пользователей, возможно возникновение очереди на передачу пакетов, что вызовет задержку в связи. Допустимая величина задержки - одна из характеристик, определяющих качество обслуживания абонента.
Для GPRS характерно гибкое управление предоставляемыми услугами. Абоненты могут получать различное качество услуг (QoS) с соответствующей градацией оплаты. Если в обычных сетях с коммутацией каналов качество услуг QoS определяют 2 параметра: вероятность отказа в предоставлении канала ротк и коэффициент ошибок при приеме информации BER (bit error rate), в GPRS качество обслуживания описывают 5 характеристик (рис. 2.21). При заключении договора абонент и оператор сети оговаривают все характеристики, в связи с чем меняются тарифы на предоставляемые услуги. QoS включает в себя:
- приоритет абонента,
- надежность в передаче информации,
- допустимые задержки,
- пиковую и среднюю пропускную способность канала.
Рис. 2.21. Качество обслуживания абонентов при GPRS
Рассмотрим функции основных элементов подсети.
SGSN
- маршрутизирует (коммутирует) потоки пакетов данных между MS и GGSN (пакетными сетями);
- преобразует протоколы передачи информации по магистрали Интернета в протоколы, используемые в BSS;
- обеспечивает аутентификацию абонентов, шифрацию сообщений, закрытие абонентов временными номерами при работе в пакетной сети (P-TMSI);
- ведет базу данных обслуживаемых пакетной сетью абонентов, обеспечивая их локализацию (процедуры Mobility Management) и требуемый QoS;
- обеспечивает взаимодействие с MSC/VLR и HLR сети подвижной связи с коммутируемыми каналами;
- предоставляет информацию об оказанных услугах для биллинга абонентов.
