Сети сотовой связи стандарта GPRS

ГЛАВА 23. Сети сотовой связи стандартов GPRS, EDGE и UMTS

 

GSM-сети, относящиеся ко второму поколению (2G), обеспечивают достаточно высокое качество передачи голоса, но позволяют осуществлять передачу данных с низкой скоростью (равную 14,4 Кбит/с и меньше). За последнее десятилетие наблюдается рост спроса пользователей на системы с более высокоскоростные соединения. Интерес пользователей к широкополосному доступу объясняется, в частности, распространением в Интернете контента и приложений, требующих широкополосного доступа ШПД. В таблице 23.1, взятой из материала Международного Союза Электросвязи, показано время, необходимое для загрузки контента на различных скоростях.

 

Таблица 23.1. Время загрузки контента на различных скоростях

 

Контент	256 кбит/с	2 Мбит/с	10 Мбит/с	100 Мбит/с
Домашняя страница Google (160 кбит/с)	00:00:05	00:00:01*	00:00:00	00:00:00
Музыка (5 Мбит/с)	00:00:36	00:00:20	00:00:04	00:00:00*
Видеоклип (20Мбит/с)	00:10:25	00:01:20	00:00:16	00:00:02
CD/ кинофильм низкого качества	06:04:35	00:46:40	00:09:20	00:00:56
DVD/ кинофильм высокого качества	34:43:20	04:26:40	00:53:20	00:05:20

* Приближенное значение

 

Из таблицы, например, видно, что на скачивание кинофильма качества DVD на скорости 256 кбит/с понадобится коло полутора дней, тогда при 100 Мбит/с – немногим более 5 минут.

В США до 2008 года нормой считалось 100 кбит/с. С декабря 2010 года требования к ШПД повысились и составляют в нисходящем направлении не менее 4 Мбит/с и в восходящем – 1 Мбит/с.

Исторически ШПД прошло много технологий, основные из которых подлежат рассмотрению в настоящей и последующих главах.

Сети сотовой связи стандарта GPRS и EDGE

В настоящем разделе рассмотрению подлежат пакетная радиопередача GPRS (General Packet Radio Service) и система повышенной скорости передачи данных для развития GSM - EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evalution).

Сети сотовой связи стандарта GPRS

Введение передачи данных в GPRS с коммутаций пакетов КП привело к появлению сети, параллельной GSM с коммутацией каналов КК. GPRS использует много ресурсов GSM, однако основные сетевые элементы соединены друг с другом при помощи отдельной базовой сети, в основе которой лежит протокол IP. Используются все основные компоненты cети GSM, но для поддержки пакетной передачи данных, в GPRS добавляются два новых компонента: 1) SGSN – коммутатор пакетов ядра сети GPRS (Serving GPRS Support Node), работает таким же образом, как и MSC в GSM. SGSN определяет маршрут передаваемых пакетов и пересылает их на соответствующие узлы. 2) GGSN – шлюз ядра сети GPRS (Gateway GPRS Support Node), обеспечивает интерфейс между базовой сетью GPRS и внешними сетями передачи данных (Интернет). На рис. 23.1 приведена архитектура GPRS.

 

Рис. 23.1. Архитектура GPRS

 

Физический уровень системы GPRS очень похож на физический уровень стандартной системы GSM. Тем не менее, пакетная передача и асимметрия трафика потребовали внесения в него следующих изменений:

· многослотовый режим, в котором одной подвижной станции может быть выделено до восьми временных слотов в кадре;

· асимметричность пакетного трафика, при котором нисходящему и восходящему трафику выделяются разные ресурсы.

В GPRS используется двухуровневое канальное кодирование: блочное и сверточное. В таблице 23.1 приведены скорость кодирования и скорости передачи для различных схем кодирования. Под скоростью кодирования понимается отношение длины блока до кодера данных к длине блока после кодера. Скорость передачи приведена для одного слота кадра. Схемы кодирования соответствуют различным условиям состояния радиоканала и требованиям к услуге.

 

Таблица 23.1. Скорость кодирования и скорость передачи для схем кодирования GPRS

 

Схема кодирования	Скорость кодирования	Скорость передачи Кбит/с
CS-1	1/2	9,05
CS-2	2/3	13,04
CS-3	3/4	15,06
CS-4		21,4

 

Скорость кодирования CS-1 используется при плохих радиоканалах, а CS-4 при очень хороших. В CS-4 кодирование не используется и скорость передачи возрастает до 21,4 Кбит/с на один слот, что позволяет достигнуть скорости 171,2 Кбит/с при выделении одному пользователю всех восьми слотов.