مختصری درباره سیستم GPRS و میزان ارسال و دریافت در آن

در این پست مطالبی در مورد ساختار کلی GPRS و پروتکل ها و سرویس های این فناوری و سرعت ارسال و دریافت در آن که زیر شاخه GSM میباشد قرار داده شده است.

تعریف GPRS     

GPRS :general packet radio service

خدمات رادیویی جیبی عمومی

یک مرحله بین GSM وشبکه سلولی 3G  می باشد.GPRS  ارسال سریعتر اطلاعات را از طریق یک شبکهGSM مطابق با یک رنج بین Kbits 9.6 تا Kbits 115 ارایه می دهد.این تکنولوژی جدید مکالمه تلفنی و ارسال اطلاعات را برای کاربران در یک زمان ممکن می سازد.

به وسیله GPRS ٬یک پروتکل ارسال داده IP ٬که مشخصه شبکه های کامپیوتری می باشد معرفی GSM را آغاز می کند.منابع رادیویی را فقط زمانیکه اطلاعات برای ارسال موجود باشند ذخیره می کند و اتکا به قطعات شبکه مدارات سوییچ شده را کاهش می دهد.

ویژگی های شبکه GPRS

GPRS از شبکه GSM موجود استفاده می کند و از آن برای ارسال بسته های اطلاعاتی بهره می گیرد.سرویس دهنده های موبایل برای بهره گیری از GPRS تنها نیاز به اضافه کردن چند زیر ساخت و بروز رسانی نرم افزاری دارند و دیگر نیازی به ایجاد تغییر اساسی در شبکه نیست.در GPRS اطلاعات به بسته های کوچک ومجزا ولی مرتبط به هم تفکیک و ارسال می شود.این روش همانند پازل است که اجزای آن از هم جدا هستند و با چیدن قطعات در کنارهم٬شکل اصلی آن ها آشکار می شود.

پروتکل های استفاده در GPRS

در حالت تئوری GPRS می تواند از پروتکل های IP٬ PPP٬ X 25 استفاده کند ولی در عمل فقط IPV4استفاده شده است و در آینده قرار است که از IPV6 استفاده شود که هنوز به استفاده عموم نرسیده است.

کلاس های مختلف شبکه های GPRS

کلاس A :

این نوع شبکه ها به طور همزمان میتواند هم از سرویس GPRS وهم از سرویس GSM حمایت کند.در یک شبکه کلاس A واقعی ممکن است اطلاعات 2 باند مختلف فرکانسی در یک زمان مورد نیاز باشد و به همین دلیل در این

شبکه به 2 کانال رادیویی نیاز است  مثال:Nokia n 93

کلاس B:

این نوع شبکه مانند کلاس A می تواند هم از سرویس GPRS و هم ازسرویس GSM حمایت کند ولی با این تفاوت که در لحظه فقط یکی از آنها پشتیبانی می کند٬یعنی این که زمانی که از سرویس GPRS معلق می ماند وبعد از اتمام آن به طور خودکار به سرویس GPRS سوئیچ می کند و استفاده ازسرویس  مثال:اغلب گوشی های امروزی

کلاس  C :

این کلاس نیز مانند دوتای قبلی هم GPRS٬و هم GMS را پشتیبانی می کند ولی با این تفاوت که انتخاب هر یک توسط خودکار به صورت دستی صورت می گیرد.

روش دسترسی

از روش دسترسی چندگانه TDMA استفاده می کند که در آن اطلاعات چند کاربر به طور همزمان روی یک باند فرکانسی یکتا فرستاده می شود و برای جلوگیری از تداخل فرکانسی اطلاعات هر یک از آنها در یک بازه زمانی

مشخص روی باند ارسال می شود٬این بازه های زمانی را اسلات های TDMA می گویند.هر کاربر اسلات های زمانی خود را دریافت و آنها را پشت سر هم قرار می دهد تا به اطلاعات اصلی ارسال شده از سوی فرستنده دست یابد.

سرویس های موجود در GPRS

1)Multimedia messaging service که در آن امکان ارسال فایل های صوتی و تصویری وجود دارد.

2)مسنجر:که به وسیله آن کاربر می تواند به طور همزمان به دیگرانی که از GPRS یا اینترنت استفاده می کنند پیام متنی ارسال کند.

3)اتصال به اینترنت از طریق گوشی تلفن همراه

4)سرویس(Point-to-point )PTP

5)ارسال پیام کوتاه:البته این سرویس در GSM نیز وجود دارد.

6)Push to Talk :که بوسیله آن در دو گوشی در یک منطقه می توانند واکی تاکی ها با هم ارتباط داشته باشند.

7)امکان ارتقا:در GPRS می توان قابلیت هایی مانند تعداد بیشتر کاربر وظرفیت بالاتر٬پروتکل های جدید و شبکه های رادیویی جدید را به آن اضافه کرد.

تلفن های GPRS 

 از آنجایی که بیشتر از یک کانال برای Downlink استفاده می شود٬تلفن های همراه GPRS سرعت های ارسال داده بزرگتر را ممکن می سازد.انواع مختلف تلفن ها در خصوص تعداد کانالهایی که کاربران برای انتقال داده ها

استفاده می کنند وجود دارد.

نوع 2+1:دو کانال Downlink ویک کانال ارسال داده uplink

نوع 3+1:سه کانال Downlink و یک کانال ارسال داده uplink

نوع 4+1:چهار کانال Downlink و یک کانال ارسال داده uplink

تلفن های همراه GPRS در صورت امکان تماس همزمان از طریق GSM وارسال داده ها از طریق GPRS :

طبقه اول:تماس همزمان از طریق GSM- و ارسال داده از طریق GPRS-

طبقه دوم:سوئیچینگ اتوماتیک بین GSM وgprs مطابق تنظیمات تلفن ممکن باشد.

طبقه سوم:عملکرد سوئیچینگ دستی بین GSM وgprs

سرعت ارسال داده ها

سرعت ارسال داده های پشتیبانی شده در هر کانال kbits 13.4 می باشد.منوط به نوع تلفن به صورت تئوری سرعت های ارسال داده های زیر ممکن میباشد.

نوع2+1:دریافت kbits 26.8 و ارسال kbits 13.4

نوع 3+1:دریافت kbits 40.2 و ارسال kbits 13.4

نوع 4+1:دریافت kbits 56.6 و ارسال kbits 13.4

گروههای پایه ای GPRS

در شبکه مرکزی،GSM های موجود مبنی بر تکنولوژی مدار شوئیچ شده میباشد وآنها نمی توانند روش مخابره جیبی GPRS را بکار ببرند.بنابراین دومولفه جدید به نام گره های پایه GPRS اضافه شدند:

گره پایه خدمات SGSN---

گره پایه گذرگاه GGSN----

GSN به صورت یک GSM سوئیچ شده جیبی نشان داده می شود،که بسته ها را به ایستگاه های سیارMS- در منطقه خدماتیشان تحویل می دهد.SGSN تقاضا ها را به ثبات های وضعیت خانگی HLRS---- می فرستند تا پروفایل اطلاعات مشترکان GPRS را بدست آورند.SGSN ها ایستگاههای سیار جدید GPRS در یک منطقه خدماتی مفروض را نمایان می سازد.بنابراین SGSN قابلیت تحرک عملکرد مدیریتی از قبیل مونتاژ وجداسازی مشترکان سیار و مدیریت مسیر را نمایش می دهد.

GGSN

اطلاعات مسیر یابی را نگهداری می کنند که برای کانال ساختن واحد های پروتکل اطلاعات (PDUS )بهSGSN ها که ایستگاههای سیار ویژه را سرویس میدهند لازم می باشند.فعالیتهای دیگر شامل پوشش شبکه و مشترکان

و آدرس دهی نگاشت می شود.یک GGSN یا بیشتر—قادر به فراهم نمودن پشتیبانی SGSN های چندگانه می باشد.

ایمنی

به طور اصولی ایمنی GPRS وgsm موجود یکسان می باشد.SGSN تاییدات و روشهای تنظیمات رمز را مبنی بر الگوریتم های یکسان،کلیدها و معیار ها بهصورت آنچه در GSM موجود می باشد نمایش می دهد.GORSاز یک

الگوریتم کودینگ بهینه برای ارسال داده های جیبی استفاده می کند.

کدهای GPRS

CS-1       CS-2      CS-3       CS-4

هر کدام از این کدها قابلیت انتقال اطلاعات با حداکثر سرعت21.4 کیلوبیت در ثانیه را دارند ودر هر یک ازآنها قسمتی برای تصحیح خطا در انتقال اطلاعات مدنظر است.CS1 دارای بیشترین سهم برای تصحیح اطلاعات می باشد و فقط در حدود 9 کیلوبیت در ثانیه از 21.4 کیلوبیت در ثانیه جهت انتقال اطلاعات باقی می ماند.CS3 وcs2 دارای سرعت بیشتری می باشد و سرعت انتقال اطلاعات در آنها به حدود 13.4 و15.6 کیلوبیت در ثانیه میرسدودر CS4 سرعت انتقال به حداکثر مقدار خود می رسد و هیچ نوع تصحیح اطلاعات در این قسمت انجام نمی گردد.دستگاههای موجود GPRS ،تنها CS1 وcs2 را با سرعتی پایین تر ارایه می دهند ودر مواقع لازم این دو به جای یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرند.

GSM چه تفاوتی با GPRS سیستم دارد؟

در سیستم GPRS یک لایه Packet-switched به شبکه GSM موجود موبایل اضافه می شود.در واقع GPRSیا نسل 2.5 تلفن های همراه،یک سرویس رادیویی بی سیم،جهت ارسال دیتا است که به نوعی یک مرحله میانی بین GSM نسل دوم و UMTS نسل سوم شبکه های مخابرات سیار است که امکان ارسال دیتا را با سرعت 171.2 کیلوبیت بر ثانیه،امکان پذیر می سازند بدین ترتیب سیستم GPRS ،پهنای باند وسیع تر و امکانات رادیویی بیشتری را در اختیار مشترکین قرار می دهد تا ارسال دیتا با سرعت بیشتری انجام شود،که این مقدار3 برابر حداکثر سرعتی است که کاربران می توانند از شبکه هایتلفن ثابت،اطلاعات دریافت کنند و تقریبا بیش از 10 برابر سرعت ارسال دیتا در شبکه فعلی GSM است.

مخابرات سیار

GSM

-1مقدمه

برقراری ارتباط تلفنی بین ایستگاههای رادیویی متحرک بنام شبکه رادیویی سیار معروف است.

ویژگی های شبکه موبایل:

1-در هر زمانی به مشترک سرویس داده شود

2-مشترک با هر سرعتی سرویس داده شود

3-مکان مشترک مشخص شود

4-هویت مشترک مشخص شود

5-سرویس مورد درخواست مشترک ارائه شود

6-با تمام شبکه های دیگر ارتباط و تبادل داشته باشد

    سیستم GSM از ترکیب 3 زیر سیستم اصلی بوجود آمده است:

1-زیر سیستم شبکه

2-زیر سیستم رادیویی

3-زیر سیستم پشتیبانی و نگهداری

در راستای تکامل و پیشرفت سریع تکنیکی شبکه های رادیویی سیار که مرهون بکارگیری روشهای ارسال دیجیتالی

در این نوع ارتباط که از مدل ارتباط بین سیستمی باز(OSI)استفاده می شوداز سال 1990 با باند فرکانسی 890 تا 960 مگاهرتزاستانداردی از نوع سلولی و PCS با روش دستیابی TDMA

2-بررسی کلی شبکه های مخابراتی سلولی

منطقه ای که هر کدام از ایستگاهها را پوشش می دهد←تعریف سلولبرای پوشش رادیویی هر سلول از دو نوع آنتن می توان استفاده کرد

1-آنتن همه جهته           2-آنتن جهت دار

آنتن همه جهته پرتو یکسان در تمام جهات و بهره یکسان آنتن جهت دار دارای پوشش منطقه ای تحت زاویه سلولها.

اندازه سایتها یا Cell ها نظر به شعاع آن به کیلو متر و یا متر و نظر به کاربرد:

Macrocells &  Microcells &  Selective or sectorized cells &  Umbrella cells &  Nanocells &  Picocells

Macrocell:

بزرگترین سایز در شبکه GSM ،در حدود 70 کیلو متر

اهداف:

-a در سواحل و مناطق دریا کناروهموار و کویری-b نواحی که مشترک کم دارد

-c منطقی که نیاز به کمترین تعداد cell داشته باشد-d مناطق دور دست

Microcells:

وقتی بکار می رود که در یک منطقه کوچک و از حدود 200 متر به بالا باشد

اهداف:

-a مناطق شهری-b تعداد مشترک زیادی باشد و یا به علت مانع قدرت ارسالی کمتری نیاز باشد.

Nanocell and picocell:

برای افزایش قدرت سیگنال های موبایل در محدوده یک ساختمان ویا مجموعه با برد کم.

Selective cells or sectorized cells:

برای ارسال سیگنال ها در مسیر های مشخص.مثل شکل که می خواهیم مسیر داخل تونل پوشش داده شود.

Umbrella cells:

تحت پوشش قرار دادن سلول های مجاورجلوگیری از در خواست هندآورهای زیاد توسط MS در حال حرکت سرعتزیاد با قفل کردن MS تحت پوشش خود

3-بررسی ساختار شبکه ی GSM

به طور کلی ما در استاندارد GSM نسل دوم دو سری ساختار فرکانسی تعریف شده داریم:

1-900 –GSM        2-1800 –GSM

در ایران ما از 900 –GSM استفاده می کنیم و در آمریکا از 1800 –GSM استفاده می شود

در 900 –GSM کل پهنای باند چه در ارسال و چه در دریافت به 124 کانال تقسیم می شود ودر 1800 –GSM کل پهنای باند به 374 کانال تقسیم می شود.

واژگان کاربردی در شبکه GSM

MS: Mobile equeipment+ sim card

SIM: Subscriber Identify Modull

BTS: Base Transceiver Station

BSC:Base Station contoroller

TC: Trans coder

MSC: Mobile switching center

NSS: Network& switching sub system

BSS: Base station subsystem

اولین بخشی که به مستقیما با گوشی موبایل در ارتباط است واحد ظرفیت BTS های موبایل TRX نامیده می شود .هر چند تا BTS تحت کنترل یک BSC قرار میگیرند

ویژگی های BSC

-یک سوئیچ کوچک با توانایی پردازش پیشرفته

-کنترل کردن چندین BTS

-متمرکز کردن ترافیک

- عملیات سوئیچینگ سطح پایین

- کنترل توان بین کانال رادیویی MSوBTS

- انجام هندآور در محدوده BSC

- برنامه ریزی فرایند Paging

آنتن های موبایل

مرکز کنترل آنتن های موبایل

اطلاعات تمام مشترکان شبکه:HLR

اطلاعات مشترکانی که در MSCقرار دارند:VLR

تامین امنیت شبکه:AUC

ارتباط با شبکه های خارج از شبکه

بررسی ساختار MSC وbsc

وظایف بخش GSM

-          سوئیچینگ

-          پشتیبانی از حرکت MS

-          ارتباط با شبکه های دیگراز طریق GMSC

-          دربرگیری چندین پایگاه داده

-          Paging,call forwarding

-          ثبت موقعیت مشترک

-          پشتیبانی از SMS

-          تولید اطلاعات مربوط به صورت حساب و ارسال آن به مرکز مورد نظر

-سیگالینگ مختص تحرک پذیری  به ازای هر MSC یک بخش VIR وجود دارد.

ارسال و دریافت سیگنال با دستگاه موبایل:BTS

کنترل چندین آنتن BTS :PSC

دسترسی به کلیه نود های شبکه مخابراتی گزارشات کلیه خرابی ها و تعمییرات مدیریت ساختار شبکه مخابراتی بررسی کیفیت شبکه و عملکرد آن:OMC-R

کنترل چند بخش BSC وبرقراری ارتباط با شبکه های خارج از شبکه: MSC

4-کنترل کانال های شبکه ی GSM

کانال های فیزیکی

مبادله اطلاعات MS با BTS (استفاده از یک فرکانس و تایم اسلات خاص)

کانال منطقی(نوع اطلاعاتی که در کانالهای فیزیکی مبادله میشود(بیتهای ارسالی))

One to one

One to many ←انواع این ارتباط ها:ارتباط یک به یک،ارتباط یک به

چند،ارتباط چند به یک

Many to one

5-بررسی مراحل فرایند paging

1)شناسایی هویت کاربر

2)پیدا کردن مشخصات LAC یعنی پیدا کردن موقعیت

3)بعد ار پیدا کردن LAC ارسال دستور پیچ کردن به آنتن ها

4)ارسال سیگنال های پیچینگ از آنتن به موبایل مربوطه

منبع  morteza6.blogfa