Opće paketne radijske usluge

vrh stranice

Opće paketne radijske usluge (GPRS - General Packet Radio Service) temelje se na tehnologiji koja povezuje podatkovne komunikacije i pokretne mreže. Glavne značajke GPRS-a su velike brzine prijenosa podataka i primjena tehnike komutacije paketa. Uz osnovne principe na kojima se GPRS temelji, članak donosi pregled arhitekture GPRS sustava, analizu GPRS komunikacijskog procesa i pregled GPRS protokolnog složaja s posebnim naglaskom na njegovu najvažniju sastavnicu – radijsko sučelje.

vrh stranice

Opće paketne radijske usluge (GPRS - General Packet Radio Service) temelje se na tehnologiji koja omogućava primjenu prijenosne tehnike komutacije paketa u pokretnim mrežama. Osim paketnoga prijenosa, GPRS omogućava velike brzine prijenosa, što ga čini optimalnim rješenjem za prijenos većine podatkovnih usluga. GPRS se primjenjuje u pokretnim mrežama druge generacije zasnovanim na frekvencijsko-vremenskom multipleksu (FDMA - Frequency Division Multiple Access/TDMA - Time Division Multiple Access) za pristup radijskim resursima.
Najpoznatiju FDMA/TDMA pokretnu mrežu definirala je GSM (Global System for Mobile Communications) standardom Europska telekomunikacijska standardizacijska udruga, ETSI - European Telecommunications Standard Institute. Osim što je općeprihvaćen u Europi, GSM standard je široko primijenjen i u ostalim dijelovima svijeta. U listopadu 2001. u svijetu je bilo instalirano preko 450 GSM mreža koje su posluživale više od 590 milijuna pretplatnika.
Druga FDMA/TDMA pokretna mreža definirana je IS-135 američkim standardom i donedavno je nosila naziv DAMPS (Digital Advanced Mobile Phone System). DAMPS je u međuvremenu preimenovan u TDMA i nalazi primjenu u zemljama Sjeverne i Južne Amerike.
GSM i TDMA funkcioniraju u različitim frekvencijskim područjima, a razlikuju se i po strukturi fizičkoga kanala. U ovom članku bit će razmatrana primjena GPRS-a isključivo unutar GSM standarda.
GSM standard prvobitno je osmišljen kako bi velikom broju krajnjih korisnika osigurao govornu uslugu visoke kvalitete. Primjena digitalne tehnologije u prijenosu govora otvorila je vrata prijenosu podataka za koji više nisu bili potrebni modemi poput onih koji se za pristup Internetu primjenjuju unutar javnih komutiranih telefonskih mreža (PSTN - Public Switched Telephone Network).
Međutim, veću primjenu prijenosa podataka u pokretnim mrežama ograničavala su dva činitelja. Prvi je vezan uz najveću moguću brzinu prijenosa od 14,4 kbit/s, dok je drugi bio povezan s visokom cijenom takve usluge koja je posljedica nedjelotvornog korištenja radijskih resursa zbog primjene prijenosne tehnike komutacije kanala. Brzi razvoj Interneta i podatkovnih usluga sredinom 90-tih potaknuo je brže rješavanje navedenih problema u pokretnim mrežama. Najprije je prijenos podataka komutacijom kanala (HSCSD - High Speed Circuit Switch Data) ponudio rješenje problema velikih brzina prijenosa, kako bi potom GPRS po-red velikih brzina prijenosa omogućio i sniženje cijena po-datkovnih usluga primjenom djelotvornije tehnike komu-tacije paketa. Naprednija izvedba GPRS-a u skoroj budućnosti bit će EDGE tehnologija (Enhanced Data Rate for Global Evolution) koja će brzine prijenosa ostvarene GPRS-om gotovo utrostručiti. No, razvoj pokretnih sustava bit će u potpunosti okrenut prema trećoj generaciji pokretnih sustava (UMTS - Universal Mobile Telecommunications System).

2. Prijenos podataka u GSM mreži

vrh stranice

U početku je prijenos podataka u GSM mreži bilo moguće ostvariti preko samo jednog fizičkog kanala. Postoje dva načina prijenosa, transparentni i netransparentni. Transparentni način omogućava prijenos podataka najvećom ostvarivom brzinom pri čemu je broj pogrešaka u prijenosu promjenjiv. Pri netransparentnom načinu prijenosa stalna veličina je broj dopuštenih pogrešaka u prijenosu, dok je brzina prijenosa promjenjiva veličina.
Brzina od 14,4 kbit/s po fizičkom kanalu bila je premala (slika 1). Prijenos podataka komutacijom kanala (HSCSD) omogućio je povećanje brzine za četiri puta. HSCSD omogućava prijenosne brzine od 57,6 kbit/s. To je postignuto novom tehnikom koja jednom korisniku omogućava da za prijenos podataka istovremeno koristi četiri fizička kanala. No, primjena prijenosne tehnike komutacije kanala ima svojih ograničenja. U slučaju prijenosa podataka komutacija kanala predstavlja relativno nedjelotvoran način korištenja radijskih resursa. Kod komutacije kanala jedan korisnik zauzima prijenosni kanal čitavo vrijeme tijekom komunikacijskoga procesa. Prijenos podataka u velikom broju slučajeva (WAP - Wireless Application Protocol, www - World Wide Web, e-mail) odlikuje se asimetričnošću i usnopljenošću. Navedena svojstva podatkovnog prometa kod prijenosa komutacijom kanala dovode do niskog iskorištenja mrežnih resursa. U tom slučaju prijenosna tehnika komutacijom paketa je optimalno rješenje budući da omogućava korištenje mrežnih resursa samo onda kada korisnik zaista treba odaslati ili primiti podatke. Djelotvornost korištenja mrežnih resursa veoma je važna za radijski dio mreže budući da svaki ponuđač GSM/GPRS usluga raspolaže samo s ograničenim brojem frekvencija.
GPRS kombinira velike brzine prijenosa ostvarene uz više fizičkih kanala i paketni prijenos. Također, GPRS omogućava novi način naplate usluga zasnovan na stvarno prenesenom prometu, a ne na ukupnom vremenu trajanja komunikacijske sesije.
Navedenu prednost GPRS-a najbolje oslikava pretraživanje Interneta. U tom slučaju učitavanje web stranice u računalo traje kraće vrijeme od vremena koje krajnji korisnik provede pregledavajući njen sadržaj. GPRS omogućava tarifiranje prema količini prenesenih podataka ili vremenu utrošenom na njihov prijenos, a ne prema vremenu koje je korisnik proveo u čitanju stranica.
Sljedeći korak u evoluciji prijenosa podataka u pokretnim mrežama bit će EDGE tehnologija. EDGE koristi iste principe kao i GPRS, a veće brzine prijenosa se ostvaruju primjenom spektralno djelotvornije modulacijske tehnike na radijskom sučelju. EDGE modulacija omogućava da se u istom raspoloživom frekvencijskom pojasu prenese trostruko veća količina bitova

3. Arhitektura GSM/GPRS mreže

vrh stranice

Arhitektura GPRS mrežnoga podsustava temelji se, u najvećem dijelu, na postojećoj arhitekturi GSM sustava (slika 2). Dakle, GPRS ne predstavlja novu mrežu unutar GSM mreže nego njenu nadopunu novim funkcionalnim ele-mentima koji omogućuju paketni prijenos. GPRS mrežni podsustav čine GGSN čvor (Gateway GPRS Support Node), SGSN čvor (Serving GPRS Support Node) i PCU jedinica (Packet Control Unit). Ako usporedimo postojeću logičku arhitekturu “govornog” GSM-a s elementima GPRS podsustava, tada se funkcije SGSN-a mogu grubo usporediti s funkcijama komutacijskoga čvora mobilne mreže (MSC Mobile Switching Center), a funkcije GGSN-a s funkcijama GMSC čvora (Gateway Mobile Switching Center).
PCU ne predstavlja zasebni mrežni element nego samo element GPRS nadopune postojećeg BSC-a (Base Station Controller).
Svi elementi GSM mreže s kojima su povezani GPRS čvorovi moraju imati GPRS funkcionalnost. To znači da će HLR (Home Location Register), MSC/VLR (Mobile Switching Center/Visitor Location Register) i SMSC (Short Message Service Center) morati sadržavati proširenu programsku podršku za GPRS. Valja naglasiti da GPRS ne postavlja nikakve dodatne zahtjeve na fizičku izvedbu radijskoga sučelja, što omogućuje potpuno iskorištenje postojećih baznih stanica i prijenosne infrastrukture između baznih stanica i BSC-a (Abis sučelje).
GGSN predstavlja vezu između GPRS mreže i vanjske paketne podatkovne mreže. Vanjska podatkovna mreža može biti zasnovana na IP ili X.25 protokolima. Npr., gledajući iz perspektive vanjske IP mreže, GGSN se ponaša kao obični IP usmjeritelj. Dakle, GGSN ima ulogu usmjeravanja podatkovnih paketa između poslužitelja u vanjskoj mreži i GPRS pokretne stanice u GPRS mreži. Međutim, osim ove osnovne funkcije GGSN sadržava i složenije funkcije upravljanja podatkovnom komunikacijom, kao i funkcije nadzora i zaštite GPRS mreže i krajnjih korisnika.
SGSN je povezan s GGSN-om prema vanjskoj mreži i PCU jedinicom prema BSS dijelu GSM/GPRS mreže. SGSN sadrži funkcije lociranja i praćenja pokretnog korisnika radi održavanja podatkovne komunikacije (upravljanje pokretljivošću). Također, SGSN je zadužen za provjeru vjerodostojnosti GPRS korisnika i njihovih uređaja.
PCU jedinica zadužena je za dodjelu radijskih kanala GPRS korisnicima i obradu GPRS prometa na razini BSC-a.
PCU paketski promet dobiven od SGSN-a multipleksira s prometom komutacije kanala. Multipleksirani promet zatim se prosljeđuje baznim stanicama koje preko radijskoga sučelja GPRS korisnicima isporučuju podatkovne pakete.
Sučelja između elemenata GSM/GPRS mreže prikazana su u tablici 1. Od navedenih sučelja s motrišta mrežne arhitekture najvažnija su Gb i Gn sučelja jer definiraju nove podatkovne prijenosne mreže unutar GSM/GPRS sustava.
Gb sučelje povezuje PCU jedinice sa SGSN čvorovima. Jedna PCU jedinica može biti povezana samo s jednim SGSN-om, dok na jedan SGSN čvor može biti spojeno više PCU jedinica. Gb sučelje je definirano FR (Frame Relay) prijenosnom strukturom i može biti izvedeno vezom točka-točka ili cijelom FR mrežom. Gb sučelje se fizički ostvaruje PCM vezama koje su u Europi definirane E1 standardom.
Gn sučelje obilježava IP (Internet Protocol) mrežni protokol. Kao prijenosna struktura može se koristiti ATM (Asynchronous Transfer Mode) ili Ethernet. Gn sučelje se najčešće fizički ostvaruje optičkim vezama.

4. GPRS protokolni složaj

vrh stranice

Na slici 3. prikazan je GPRS protokolni složaj u tzv. prijenosnoj ravnini. Prijenosna ravnina osigurava prijenos podatkovnih paketa i pripadajuće signalizacije kroz GPRS mrežni podsustav. Signalizacijske informacije zadužene su za kontrolu prijenosa te otkrivanje i ispravljanje pogrešaka u prijenosu.
Kao što je već spomenuto u poglavlju 3. Arhitektura GSM/GPRS mreže, Gn sučelje povezuje GGSN i SGSN čvorove. Na ovom sučelju korisnički podatkovni paketi se enkapsuliraju pomoću GTP (GPRS Tunneling Protocol) protokola. Enkapsulacija je potrebna radi logičkog tuneliranja podatkovnih paketa između SGSN i GGSN čvorova unutar GPRS-IP mreže. GTP paketi omogućavaju prijenos X.25 ili IP paketa iz vanjske mreže preko GPRS IP mreže. Ispod GTP-a upotrebljava se standardni TCP (Transmission Control Protocol) ili UDP (User Datagram Protocol) prijenosni protokol. Budući da X.25 zahtijeva veću pouzdanost, u prijenosu će se primijeniti TCP, dok se UDP koristi za pristup IP mrežama. Ukratko, unutar GPRS-IP mreže imamo prijenos vanjskih TCP/IP ili X.25 paketa preko GTP-UDP/TCP IP prijenosne strukture.
SNDCP (Subnetwork Dependent Convergence Protocol) je najviši protokol na Gb sučelju. SNDCP se koristi pri prijenosu podatkovnih paketa između SGSN čvora i pokretne stanice. Njegove funkcionalnosti uključuju multipleksiranje više podatkovnih komunikacijskih procesa mrežnoga sloja na jednu logičku vezu koju osigurava LLC (Logical Link Control) protokol. Također, SNDCP osigurava sažimanje određenih informacija poput zaglavlja protokola.
LLC protokol zadužen je za uspostavu, održavanje i raskid visoko pouzdane logičke veze između SGSN čvora i pokretne stanice. LLC je zasnovan na HDLC (High Data Link Control) protokolu i obuhvaća funkcije kontrole toka, otkrivanja
i ispravljanja pogrešaka kao i mehanizme ostvarenja retransmisije u slučaju neispravnog prijenosa LLC okvira.
Na ovomu sloju podaci se zaštićuju posebnim načinima šifriranja.
BSSGP (Base Station Subsystem GPRS Application Pro-tocol) na Gb sučelju se nalazi ispod LLC protokola. BSSGP osigurava informacije o načinima usmjeravanja podatkovnog prometa između BSS podsustava i SGSN čvora. Također, BSSGP sudjeluje u prijenosu i obradi informacija vezanih uz QoS (Quality of Service) parametre.
U GPRS protokolnom složaju Um sučelje se nalazi između BSS podsustava (Base Station Subsystem) i same pokretne stanice. Najznačajniji podslojevi Um sučelja su RLC (Radio Link Control) i MAC (Medium Access Control). Glavni zadatak RLC-a je osiguranje pouzdane veze između BSS podsustava i pokretne stanice. Također, RLC razdjeljuje podatkovno veće LLC okvire u podatkovno manje RLC blokove. Poput LLC-a, RLC posjeduje mehanizme ostvarenja retransmisije u slučaju neispravnoga prijenosa RLC blokova.
MAC podsloj osigurava funkcije pristupa pokretnih stanica radijskim kanalima. GPRS MAC sloj zasniva se na pristupnom protokolu tzv. prorezne alohe (Slotted Aloha).
Fizički sloj na Um sučelju podijeljen je u dva podsloja: PLL (Physical Link Layer) i RFL (Physical RF Layer). PLL osigurava fizički kanal između BSS podsustava i pokretne postaje, što uključuje funkcije poput kanalnog kodiranja i izmjeničnog nizanja (interleaving).
RFL podsloj se nalazi ispod PLL podsloja, a njegova zadaća, između ostaloga, obuhvaća modulaciju i demodulaciju signala.

5. Struktura fizičkoga sloja radijskoga sučelja

vrh stranice

Kao što je već navedeno u Uvodu, tehnika višestrukog pristupa radijskim resursima u GSM-u je kombinacija višestrukog pristupa s podjelom frekvencija (FDMA) i višestrukog pristupa s podjelom vremena (TDMA). GSM standardu su pridijeljena dva frekvencijska pojasa međusobno razdvojena za 45 MHz. Prvi pojas od 890 do 915 MHz služi za prijenos signala od pokretne do bazne stanice, tzv. vezu prema gore (uplink). Drugi pojas od 935 do 960 MHz koristi se za prijenos signala u drugom smjeru, tj. od bazne do pokretne stanice ili u vezi prema dolje (downlink). Svaki pojas podijeljen je na 124 kanala širine 200 kHz. Samo određeni broj ovih, tzv. frekvencijskih, kanala pridijeljen je jednoj baznoj stanici. Jedna bazna stanica pokriva područje jedne ćelije. Svaki od navedenih frekvencijskih kanala podijeljen je u osam vremenskih odsječaka. Jedan vremenski odsječak na frekvencijskom kanalu definira fizički kanal u GSM-u. Kako se vremenski odsječci periodički ponavljaju, osam uzastopnih vremenskih odsječaka čine jedan TDMA okvir. U “govornom” GSM-u pokretna stanica koristi frekvencijski kanal i vremenski odsječak istoga rednoga broja u vezi prema gore i u vezi prema dolje.
Dodjela kanala u GPRS-u se razlikuje od “govornog” GSM-a po tome što je jednoj GPRS pokretnoj stanici moguće dodijeliti više uzastopnih vremenskih odsječaka istog TDMA okvira. Navedenim principom jednoj pokretnoj stanici se može dodijeliti do osam vremenskih odsječaka što uvelike povećava raspoloživi frekvencijski pojas po korisniku, a samim time i brzinu prijenosa. Također, u GPRS-u se kanali u vezi prema gore i prema dolje dodjeljuju odvojeno. Na taj način se vrlo djelotvorno podržava asimetričnost pojedinih podatkovnih usluga.
U “govornom” GSM-u fizički kanal je dodijeljen korisniku cijelo vrijeme trajanja poziva. To, primjerice, znači da je vremenski odsječak u vezi prema gore zauzet, bez obzira govori li korisnik ili samo sluša sugovornika. Ako samo sluša sugovornika, tada je taj vremenski odsječak neiskorišten, jer se govorna informacija prenosi vremenskim odsječkom veze prema dolje. U slučaju asimetričnog i usnopljenog prometa ovaj način dodjele rezultira nedjelotvornim iskorištenjem fizičkih kanala budući da je tada kanal zauzet iako se efektivno ne koristi za prijenos.
Kod GPRS-a vremenski odsječci se dodjeljuju korisnicima samo kada oni zaista trebaju odaslati ili primiti podatke. Na taj način više korisnika može koristiti iste vremenske odsječke (slika 4).
GPRS vremenski odsječak se naziva paketnim podatkovnim kanalom (PDCH - Packet Data Channel). Ćelija u kojoj postoji GPRS promet mora raspolagati s određenim brojem PDCH kanala. PDCH kanali mogu biti konfigurirani na dinamički (On demand) ili statički (Dedicated) način.
U slučaju dinamičke konfiguracije potencijalni PDCH kanali su svi prometni kanali koji se ne koriste za prijenos govorne usluge, budući da unutar GSM/GPRS rješenja govorna usluga uvijek ima prioritet nad podatkovnom uslugom. Ako se u ćeliji nalaze i govorni i podatkovni korisnici, te ako su radijski kanali u potpunosti zauzeti, u slučaju potrebe za novim govornim kanalom mreža će PDCH kanal oduzeti podatkovnoj i dodijeliti govornoj usluzi.
Dakle, nedostatak dinamičke dodjele kanala sadržan je u tomu što se kod velikog govornog prometa značajno umanjuje kvaliteta podatkovne komunikacije.
Kako bi se zajamčila kvaliteta podatkovne usluge, potrebno je osigurati posebne kanale namijenjene samo za GPRS. Zbog toga u ćeliji postoje uvijek raspoloživi, statički, GPRS radijski kanali.
U stvarnim prilikama može se očekivati kombiniranje statičke i dinamičke konfiguracije PDCH kanala (slika 5). Broj statičkih kanala, naravno, ovisit će o podatkovnom prometu i željenoj kvaliteti usluge.

6. Logički kanali u GPRS-u

vrh stranice

GPRS logički kanali su zapravo PDCH kanali s točno određenom namjenom. Općenito se PDCH kanali mogu podijeliti na signalizacijske i prometne. Signalizacijskim kanalima se prenose informacije bitne za uspostavu, nadzor i prekid podatkovne komunikacije. Signalizacijski kanali prenose informacije o dodjeli kanala, sustavu, sinkronizaciji, kontroli snage, itd.
Prometni PDCH kanali prenose tzv. korisne podatke, odnosno podatke vezane uz korisničke aplikacije. Prometni PDCH kanali u GPRS terminologiji se nazivaju PDTCH (Packet Data Traffic Cannels) kanali.
Signalizacijski kanal može biti PBCCH (Packet Broadcast Control CHannel) kanal ili može pripadati jednom iz sku-pine zajedničkih kontrolnih kanala - PCCCH (Packet Common Control CHan-nel).
Skupina PCCCH kanala obuhvaća: PRACH (Packet Random Access CHan-nel) kanal, PAGCH (Packet Access Grant CHannel) kanal, PPCH (Packet Paging control CHannel) kanal, PNCH (Packet Notification control CHannels) kanal, PACCH (Packet Associated Control CHan-nel) kanal i PTCCH (Packet Timing advance Control CHannel) kanal.

Uloga pojedinih kontrolnih kanala u postupku uspostave podatkovne komunikacije prikazana je na slici 6.
Za kombinirane GSM/GPRS pokretne stanice veoma je važno u što većoj mjeri uskladiti korištenje “govornih” i “podatkovnih” signalizacijskih kanala. Na taj način se može postići da se GPRS kontrolne informacije do pokretne stanice prenesu običnim GSM signalizacijskim kanalima, ali i obratno, da se kontrolne informacije vezane uz govornu uslugu prenesu preko GPRS signalizacijskih kanala.

7. Kanalno kodiranje na radijskom sučelju

vrh stranice

Glavni zadatak kanalnoga kodiranja je prilagođavanje korisnikove informacije svojstvima komunikacijskoga kanala. Komunikacijski kanal u slučaju pokretnih mreža opisan je uvjetima rasprostiranja, smetnjama i oblicima nestajanja radijskoga signala. Glavna smetnja u GSM/GPRS mreži je istokanalna interferencija. Istokanalna interferencija nastaje uslijed djelovanja nekog drugog odašiljača u mreži koji radi na istoj frekvenciji kao i odašiljač koji pokriva razmatranu ćeliju.
Što je istokanalna interferencija veća, tj. što je razina korisnog nad smetajućim signalom manja, radijska veza je slabije kvalitete. U tom slučaju veći broj bitova će biti pogrešno prenesen, što znači da je potreban veći broj zaštitnih, redundantnih bitova da bi se prenesena informacija ispravno dekodirala. Kako komunikacijski kanal ima ograničenu frekvencijsku širinu u njega stane samo određeni broj bitova. Što je veza slabije kvalitete to će u ukupnom broju bitova biti manje korisnih, a više zaštitnih bitova. Manji broj korisnih bitova značit će i veće potrebno vrijeme za prijenos određene količine informacija, što korisnik osjeti kao smanjenje brzine prijenosa (slika 7).
U GPRS-u su definirane četiri kodne sheme prema kvaliteti radijske veze, tj. o razini istokanalne interferencije
(C/I – Carrier to Interferer ratio).
Dakle, što je C/I veći, razina istokanalne interferencije je manja. To za krajnje korisnike znači povećanje brzine prijenosa podataka.
Kodiranjem prema kodnoj shemi CS-1 (Coding Scheme) korisnoj informaciji se dodaje najveći broj zaštitnih bitova, dok se pri kodiranju prema kodnoj shemi CS-4 zaštitni bitovi korisnoj informaciji gotovo ne dodaju. Sukladno tome kodna shema CS-1 omogućava najniže, a kodna shema CS-4 najviše brzine prijenosa.
Na slici 8. prikazana je ovisnost brzine prijenosa po vremenskom odsječku o razini C/I za svaku pojedinu kodnu shemu.

8. GPRS pokretne stanice

vrh stranice

Za ostvarenje GPRS usluge definirane su tri klase pokretnih stanica.

• Klasa A – S klasom A pokretnih GPRS stanica bit će moguće istodobno ostvariti podatkovnu sesiju i govorni poziv. Drugim riječima, ako korisnik ima u tijeku podatkovnu sesiju poput FTP-a (File Transfer Protocol), on će moći primiti i obaviti govorni poziv bez prekida FTP prijenosa.
• Klasa B – S klasom B pokretnih uređaja bit će moguće prijaviti se GSM/GPRS mreži za obje vrste usluga, ali će se u određenom trenutku moći ostvariti samo jedna usluga. Budući da prijenos govora u GSM/GPRS mreži ima veći prioritet od prijenosa podataka, u slučaju nadolazećeg govornog poziva podatkovna sesija će se prekinuti i nastaviti tek nakon što govorni poziv završi.
• Klasa C – S klasom C pokretnih uređaja bit će moguće prijaviti se GSM/GPRS mreži samo za podatkovnu ili samo za govornu uslugu. To znači da korisnik kojemu je podatkovna sesija u tijeku neće moći prihvatiti mogući dolazni govorni poziv.

9. Uspostava, tijek i raskid podatkovne sesije

vrh stranice

Uspostava, tijek i raskid podatkovne sesije bit će opisani kroz prometni slučaj prijenosa podatkovnih paketa od www poslužitelja u vanjskoj podatkovnoj IP mreži do pokretne GPRS stanice.
Podatkovna sesija se može opisati u sedam osnovnih koraka (slika 9):

    1. GPRS korisnik putem pokretne GPRS stanice upućuje
        odgovarajućem SGSN čvoru zahtjev za uspostavu veze.
    2. SGSN čvor kontaktirajući HLR obavlja provjeru vjerodostojnosti
        GPRS korisnika i dodjeljuje mu PTMSI (Packet Temporary Mobile
        Subscriber Identity). Navedena procedura naziva se GPRS vezanje
        (GPRS attaching).
    3. Kako bi podatkovni paketi od vanjskog poslužitelja ispravno
        dosegli pokretnu stanicu u GPRS mreži, pokretnoj GPRS stanici
        mora se dodijeliti IP adresa. IP adresa se dodjeljuje u okviru
        postupka uspostave PDP (Packet Data Protocol) sadržaja. PDP
        sadržaj obuhvaća informacije o podatkovnoj sesiji poput IP adrese
        pokretne stanice, adrese GGSN čvora i QoS parametara. Glavnu
        ulogu pri njegovoj uspostavi imaju SGSN i GGSN čvorovi. Nakon
        uspostave, PDP sadržaj je pohranjen u pokretnoj stanici, SGSN i
        GGSN čvorovima te u HLR-u.
    4. Poslije uspostave PDP sadržaja GPRS pokretna stanica je
        “vidljiva” vanjskoj IP mreži te prijenos podatkovnih paketa može
        otpočeti.
    5. Poslužitelj u vanjskoj mreži šalje podatkovne IP pakete prema
        GGSN čvoru.
    6. GGSN čvor enkapsulira IP pakete, zatim ih prosljeđuje prema
        odgovarajućem SGSN čvoru na čijem se području GPRS korisnik
        nalazi. SGSN čvor dekapsulira dobivene IP pakete te ih isporučuje
        pokretnoj GPRS stanici preko paketne kontrolne jedinice (PCU)
        smještene u BSC-u.
    7. Po završetku podatkovne sesije PDP sadržaj se uklanja iz
        pokretne stanice, SGSN i GGSN čvorova i HLR-a.

10. Ericssonov GPRS sustav

vrh stranice

Tijekom istraživačkih i razvojnih aktivnosti, Ericsson se usredotočio na stvaranje potpunog GPRS rješenja uzimajući u obzir potrebe pružatelja usluga kao i njihovih krajnjih korisnika.
Pri tome je naglasak stavljen na sljedeća područja od posebnog interesa:

• jednostavnost uvođenja sustava
• sukladnost sa ETSI standardima
• stabilnost
• nadogradivost.

Jednostavnost uvođenja sustava u velikoj mjeri znači očuvanje postojećih i znatno smanjenje novih ulaganja u mrežnu infrastrukturu. Osim ove komponente, lakoća implemetacije nove tehnologije smanjuje vremenski period potreban za njeno uvođenje. Na taj način, ponovno dolazimo do optimiziranja ulaganja kroz smanjenjeni angažman ljudskog faktora.
Ostvarenje GPRS sustava u postojećoj Ericssonovoj GSM mreži zahtijeva tri osnovna koraka:

    1. softverska nadogradnja GSM sustava na verziju R8
    2. uvođenje paketne kontrolne jedinice u BSC čvor(ove)
    3. uvođenje kombiniranog SGSN/GGSN čvora u mrežu.

Koraci 2. i 3. su posebno zanimljivi jer se radi o uvođenju novih sklopovskih elemenata.
Paketna kontrolna jedinica zasniva se na već poznatoj i provjerenoj Ericssonovoj AXE platformi, dok se osnovica GPRS sustava, kombinirani SGSN/GGSN čvor, zasniva na platformi nove generacije nazvanoj WPP (Wireless Packet Platform).
Budući da se temelji na istoj platformi kao i postojeći BSC čvorovi, paketna kontrolna jedinica se na brz i jednostavan način integrira u postojeće Ericssonove BYB 501 ili BYB 202 kabinete. Glavna osobina joj je modularnost koja omogućava usklađivanje trenutačne konfiguracije sa stvarnim prometnim zahtjevima i potrebama u mreži.
Kombinirani SGSN/GGSN čvor predstavlja sklopovski jedan, ali logički dva različita čvora.
Njegova WPP platforma rezultat je tranzicije pokretnih mreža od govorno usmjerenih prema podatkovno i više-namijenski usmjerenim mrežama. U osnovi, WPP je razvijen kao podatkovna platforma s naglaskom na stroge telekomunikacijske zahtjeve u pogledu zalihosti, visoke dostupnosti i inherentne fleksibilnosti. WPP se zasniva na otvorenim industrijskim standardima i komponentama poput: Solaris i VxWorks operativnih sustava, programskih jezika C i JAVA te UltraSPARC i PowerPC procesora.
Trenutačna verzija kombiniranog SGSN/GGSN čvora je CGSN 2.1 (Combined GPRS Support Node).

CGSN 2.1 (slika 10) je sukladan GPRS ETSI R97 SMG31bis standardima i podržava sva obavezna sučelja kao i dio opcijskih sučelja. Kao proizvod, CGSN 2.1, ponuđačima GPRS usluga nudi snažan migracijski put prema budućim verzijama, bez obzira radilo se o većem kapacitetu ili o novim funkcionalnostima.
Za potpuno uspješan rad GPRS sustava, pored mrežne infrastrukture, posebno su značajni korisnički uređaji
ili GPRS terminali. Ericsson na svjetskom tržištu nudi široku paletu uređaja s GPRS funkcionalnošću (slika 11).
Upravo mogućnost potpune i uspješne realizacije GPRS sustava u svim njegovim sastavnicama čini Ericsson vodećim svjetskim dobavljačem GPRS sustava s velikim brojem potpisanih ugovora s ponuđačima GSM usluga širom svijeta koji poslužuju više od 230 milijuna pretplatnika. Do kraja 2001. gotovo svaki drugi ponuđač GPRS usluga koristio je Ericssonova GPRS rješenja.

11. Zaključak

vrh stranice

GPRS je prva tehnologija koja omogućava uvođenje paketnog prijenosa u digitalne pokretne mreže. S dolaskom podatkovnih aplikacija prilagođenih pokretnim korisnicima u bliskoj budućnosti očekuje se pravi preokret u korištenju pokretnih mreža. Od dosadašnjih klasičnih govornih komunikacija krećemo prema novim podatkovnim i multimedijski usmjerenim komunikacijama. Također, razvoj GSM/GPRS uređaja s većim zaslonima omogućit će lakši i jednostavniji pregled podatkovnih sadržaja.
GPRS je prvi i najvažniji korak prema pokretnim sustavima treće generacije koji ponuđačima GSM usluga omogućava ulazak u svijet Internet i ISP (Internet Service Provider) poslovanja. Daljnji razvoj pokretnih mreža bit će usmjeren prema IP multimediji, još većim brzinama prijenosa podataka i integraciji s ostalim bežičnim komunikacijskim rješenjima.

Literatura

[1] Drilo, B., Šimunić, D., Živković M.: General Packet Radio Service (GPRS) GSM phase 2+, Zbornik radova savjetovanja Računala u telekomunikacijama - MIPRO 2000, str. 113, 2000
[2] Bettstetter, C., Vogel, H. J., Eberspacher, J.: GSM phase 2+, General Packet Radio Service (GPRS): Architecture, Protocols and Air Interface”, IEEE Communications Surveys, vol.2 no.3, 1999
[3] Buckingham, S., Data on GPRS, Issue 1.0, Mobile Lifestreams, 1999
[4] Turina, D., Drilo, B., Benčić, H.: Support of Real-Time Packet Services in GSM/EDGE Radio Access Network, Zbornik radova savjetovanja Računala u telekomunikacijama - MIPRO 2001, str. 15, 2001
[5] Blajić, T., Drilo, B., Benčić, H.: Forth Generation Wireless Systems, Zbornik radova savjetovanja Računala u telekomu-nikacijama - MIPRO 2001, str. 23, 2001
[6] Drilo, B., Flatz, L., Benčić, H.: 3G Services Based on HI-PERLAN 2 Radio Access Network, Conference Proceedings on ICE-Com 2001, str. 90, 2001.

vrh stranice