آشنایی با تکنولوژی gprs در شبکه‌های تلفن همراه

[spow 44197]

GPRS چیست؟

GPRS مخفف General Packet Radio Service یا (سرویس عمومی پكت­های رادیویی) است كه امكان ارسال و دریافت اطلاعات و داده را روی شبكه تلفن‌همراه فراهم می­سازد. این تكنولوژی جدید، مكالمه تلفنی و ارسال اطلاعات را برای كاربران، در یك زمان ممكن می­سازد و در واقع سیستم تكمیل شده SMS تلقی می­شود.

● مشخصات اصلی GPRS

پیش از پیدایش GPRS، كانال­های رادیویی، برای تماس و ارسال داده­ها در شبكه GSM با روشی نامناسب فقط برای ارسال داده استفاده می­شد. با ظهور GPRS، این كانال­های رادیویی در یك دوره زمانی ثابت، بین چند كاربر به اشتراك گذاشته می­شود. تعداد این كاربران به كاربردهای مورد استفاده و نیز مقدار داده­های منتقل شده بستگی دارد.

GPRS دارای چند مشخصه و یا قابلیت مهم است كه اهم آنها عبارتند از:

۱) سرعت:

خطوط معمولی تلفن‌همراه، حداكثر دارای سرعت ۶/۹ كیلو بیت در ثانیه است، اما در صورت استفاده از سرویس High Speed Circuit Switch Data یا همان HSCSD، حداكثر می­توانند از سرعت ۴/۱۴ كیلو بیت در ثانیه بهره ببرند. این در حالی است كه GPRS براحتی می­تواند با سرعت ۴۰ كیلو بیت در ثانیه، شما را به اینترنت متصل كند. این سرعت، دست كم چهار برابر سرعت معمول خطوط داده در تلفن­های همراه معمولی است.

۲) اتصال:

GPRS این امكان را به شما می­دهد كه همواره ارتباط خود را با اینترنت حفظ كنید و دیگر لازم نیست برای برقراری ارتباط، هر بار به شركت ارائه دهنده سرویس اینترنت وصل شوید.

۳) هزینه:

اصلی­ترین مزیت GPRS این است كه مبلغ ارتباط خود را براساس مقدار اطلاعات ورودی و خروجی، به شركت ارائه‌كننده سرویس می­پردازید نه براساس مدت زمانی كه به اینترنت متصل هستید. یعنی ممكن است كه تمام روز در محیط اینترنت باشید، اما فقط هنگام ارسال یك پیغام مبلغی پرداخت كنید.

+GPRS تمام پروتكل­های IP را پشتیبانی می­كند و واقعاً یك لینك همیشه روشن تلقی می­شود. یعنی لازم نیست پیغام­ها را از طریق سرور ارسال كنید بلكه می­توان آنها را به­صورت مستقیم به تلفن همراه دیگر ارسال كرد كه این امر در كاهش ترافیك سرور، نكته­ای بسیار مهم است. امروزه اكثریت قاطع اپراتورهای شبكه­های بزرگ تلفن همراه، از شبكه GPRS استفاده می‌كنند، اما برای بهره­برداری از این سیستم می­بایستی گوشی تلفن‌همراه، قابلیت استفاده از این سرویس را داشته باشد.

● كاربردهای GPRS

▪ پست الكترونیكی

پست الكترونیكی، جایی است كه GPRS در آن خودنمایی می­كند. با توجه به ارتباط دائمی با اینترنت و پرداخت به ازای اطلاعات ورودی/خروجی، شما می­توانید به نامه­های الكترونیكی دوستان و یا همكاران خود در هر زمان، با حداقل هزینه و حداكثر سرعت، پاسخ دهید و یا برای كارهای فوری به دیگران نامه بفرستید.

▪ اطلاعات مورد نیاز

دامنه وسیعی از اطلاعات را می­توان به گوشی تلفن‌همراه كاربران توزیع كرد. مثلاً می­توان نتایج مسابقات ورزشی، وضعیت آب و هوا، اطلاعات پروازها، تیترهای مهم اخبار، وضعیت ترافیك، موقعیت مكانی و... را برای كاربران ارسال كرد. متن بودن این اطلاعات لازم نیست زیرا آنها را می­توان به­صورت تصویر یا گرافیك و یا دیگر انواع اطلاعات قابل مشاهده تهیه و ارسال كرد.

با توجه به طول پیام كوتاه یا SMS كه ۱۶۰ كاراكتر است فقط عنوان یا تیتر موضوع را می­توان اطلاع داد و به همین علت برای توزیع اطلاعات كوتاه از SMS و برای ارسال و توزیع پیام­های با محتوای بیش­تر از GPRS استفاده می­شود.

MMS: تصاویر ثابت و متحرك و فیلم­های down load شده را می­توان براحتی از طریق GPRS انتقال داد. نمایش جای پارك موجود (Monitoring Park Lost) و یا فرستادن تصاویر بیمار از داخل آمبولانس به بیمارستان و یا ویدئو كنفرانس و... از دیگر كاربردهای این سیستم است.

مرورگر وب: با مرورگر وب توسط GPRS براحتی و با سرعتی معادل خطوط تلفن معمولی (یعنی ۵۶ كیلو بیت در ثانیه) صفحات مورد علاقه­ خود را مرور كنید.

▪ Documentهای اشتراكی و یا كارهای گروهی GPRS:

از دیگر امكانات GPRS می­توان به اشتراك Documentها اشاره كرد كه اجازه می‌دهد افراد از جاهای مختلف، روی یك Document به صورت مشترك و در زمانی واحد، كار كرده اطلاعات كسب شده خودشان را برای تبادل‌نظر به اشتراك بگذارند.

● كارایی GPRS

GPRS از لحاظ نظری باید بتواند سرعت انتقال اطلاعات را به ۱۷۱ كیلوبیت در ثانیه برساند. این در حالی است كه در عمل، این سرعت ۴۰ كیلوبیت در ثانیه است. سرعت ارتباط در دستگاه­های متفاوت GPRS با یكدیگر فرق می­كند. برای محاسبه سرعت ارتباطات در دستگاه­های GPRS، بهتر است با طرح كدها و ساختمان كلاس­های مربوط به آن آشنا شویم.

GPRS به طور كلی دارای چهار نوع كد CS۴،CS۳،CS۲،CS۱ است. هریك از این كدها، از قابلیت انتقال اطلاعات، حداكثر با سرعت ۴/۲۱ كیلوبیت در ثانیه برخوردارند و در هر یك از آنها، قسمتی برای تصحیح خطای انتقال اطلاعات، درنظر گرفته می­شود.

CS۱ دارای بیشترین سهم برای تصحیح اطلاعات است و در آن فقط حدود ۹ كیلو بیت در ثانیه از كل ۴/۲۱ كیلو بیت در ثانیه، برای انتقال اطلاعات باقی می­ماند.

CS۲،CS۳ دارای سرعت بیش­تری بوده و سرعت انتقال اطلاعات در آنها، به حدود ۴/۱۳ كیلوبیت در ثانیه در CS۲ و ۶/۱۵ كیلوبیت در ثانیه در CS۳ می­رسد.

در CS۴ سرعت انتقال به حداكثر مقدار خود یعنی ۴/۲۱ كیلو بیت در ثانیه می­رسد و هیچ نوع تصحیحی در این قسمت انجام نمی­گیرد.

دستگاه­های موجود GPRS، فقط CS۱ و CS۲ را با سرعتی پایین­تر ارائه می­دهند. در مواقع لازم، این دو به جای یكدیگر مورد استفاده قرار می­گیرند.

شبكه­های GSM و GPRS امكان استفاده از ۸ تایم اسلات را در هر لحظه از زمان دارند. لذا سرعت انتقال اطلاعات را می‌توان با كنار هم قرار دادن تایم اسلات­ها، بیشتر و بیشتر كرد. دستگاه­های GPRS براساس ادغام تایم اسلات به كلاس‌های ذیل تقسیم می­شوند:

در عمل، سرعت انتقال به علت محدودیت ایجاد شده توسط شركت ارائه دهنده خدمات و نیز محدودیت موجود در دستگاه­ها، كاهش می­یابد.

[سمندون 19437]

به منظورپاسخگویی به نیازمشترکین ارتباطات سیارجهت استفاده ازسرویس های اینترنتی به صورت بی سیم وبه عنوان یک جهش اساسی به منظورنیل به نسل سوم تلفن همراه می توان ازgprs استفاده نمود. هم اکنون در21کشورجهان ( 45اپراتور ) ازgprs استفاده می شود و166 اپراتور نیزدرحال ایجادgprs می باشند. Gprs، یکی ازسرویس هایی می باشد که می توان بااضافه کردن تجهیزات ان به شبکه تلفن همراه نسل سوم، سرویس های متنوعی باماهیت دیتاازجمله ارسال تصویر رابه مشترکین ارایه نمود. شبکه gprs نیزقادربه ارایه سرویس های دیتا می باشد، لیکن دوتفاوت وجوددارد. اولانرخ ارایه دیتادرgsm پایین می باشد. نرخ ارایه دیتا در Gsm طبق محاسبات تئوری تاحد171کیلوبیت برثانیه می تواند به مشترکین ارایه شود. ثانیا" شبکه gsm ذاتا" برای ساماندهی سرویس صوتی ساخته شده است لیکن gprs دارای خصلت سوییچینگ پاکتی بوده که برای ارسال دیتا ساخته شده است. شبکه gprs ، درحقیقت دارای چندنودخاص می باشد که درکنارشبکه gsm نشسته وسرویس دیتارامستقل ازصوت ساماندهی می کند.

 

روال کاربدین صورت است که مشترک ابتداارتباط باشبکه برقرارنموده واقدام به ارسال سرویس صورت یا دیتامی کند. این سرویس ازطریقms به bts رفته وسپس ازbts به bsc می رود. درbsc یونیتی به نام pcu وجودداردکه سرویس صوت راازدیتاجدانموده وصوت رابه قسمت سوییچینگ مداری (msc) فرستاده ودیتا رابه سمت نودسوئیچنگ پاکتی (sgsn) ارسال می کندواگرخواهان سرویس دیتا ازشبکه اینترنت باشد باید ازطریق ggsn ( نودی شبیه به gmsc ) به شبکه دیتا متصل شودوسپس اقدام به ارسال ودریافت اطلاعات نماید.

اجزا شبکه gprs

شبکه gprs برای ارایه سرویس ازنودهای زیر استفاده می کند:

1- sgsn: نودی شبیه به msc می باشد که دارای مظایف مختلفی ازجمله مدیریت سیاربودن ms ( شامل فراخوانی و handover )، به رمزدراوردن تصدیق هویت، مسیردهی بسته های اطلاعاتی، جمع اوری اطلاعات صورتحساب وهزینه مشترکین می باشد.

2- ggsn: نودی شبیه gmsc می باشد ودرواقع شبیه یک سروربین شبکه gprs وشبیه دیتا یاشبکه های دیگرgprs می باشد.

3- pcu: یونیتی درکنارbsc می باشد که اطلاعات صوت راازدیتا جدامی کند. همچنین تخصیص کانال های رادیویی، اندازه گیری کیفیت لینک وتبدیل پاکت ها به فرمت مناسب جهت ارسال درمسیر رادیویی دراین یونیت انجام می شود.

4- دروازه شارژینگ: نودمستقل برای کنترل cdr مشترکین می باشد.

5- دروازه شنود: برای شنودقانونی استفاده می شود.

6- فایروال: برای ایجادامنیت درمقابل دیگرشبکه هااستفاده می شود.

7- سرور dns: با تبدیل وترجمه ادرس web به ادرس های ip ساختار نامگذاری اینترنت رابه مشترکین gprs فراهم می کند.

باتوجه به اینکه gprs بسترنسبتا" مناسبی برای ارایه سرویس بانرخ بالا می باشد ( نرخ بیت 170 کیلوبیت برثانیه ) لذا سرویس های متنوع تر ازسرویس های gsm ( فازدوم ) می توان ارایه نمود.

سرویس های gprs

اتصال به شبکه اینترنت واستفاده ازسرویس های ان یکی ازکاربردهای اصلی gprs می باشد. سرویس های اینترنت قابل استفاده ازطریق gprs عبارتنداز: webbrowsing وجست وجو دراینترنت، ارسال ودریافت اطلاعات، ارسال و دریافت email ، انجام عمل chat مهمترین کاربرد gprs ارسال ودریافت mms بین دو مشترک می باشد. mms شبیه sms بوده لیکن قابلیت های بیشتری داردازجمله: ارسال مالتی مدیا به جای متن خالی، ارسال ودریافت اطلاعات مفیدوقابل استفاده ازطریق فراهم کنندگان سرویس، ارسال ودریافت تصاویرثابت ومتحرک ( باتحرک پایین ) بین دومشترک gprs وارسال ودریافت صوت باکیفیت بالا.

قابلیت ونیازهای gprs

برای ارایه سرویس gprs بایدلوازمی رادرشبکه فراهم نمودکه ازجمله به مواردزیرمی توان اشاره نمود: گوشی های gprs نسبت به گوشی های gsm دارای قابلیت بیشتری هستند. سه نوع گوشی تلفن همراه وجوددارد:

1- نوع a، همزمان سرویس gsm و gprs راپشتیبانی می کند.

2- نوع b، به طورغیرهمزمان سرویس های gprs و gsm راحمایت می کند.

3- نوع c، این گوشی یا گوشی gprs می باشد ویا گوشی gsm.

بعضی ازقابلیت های گوشی gprs ( وهمچنین تجهیزات bts ) عبارتست از:

الف: هر تایم اسلات می تواند تانرخ بیت 4/21 کیلومتربرثانیه راپشتیبانی نماید.

البته این نرخ بیت به طرح کدینگ اینترفیس هوایی بستگی دارد.

به طور کل 4 طرح کدینگ ( cs1 تا cs4 ) وجوددارد. Cs1 دارای سرعت نرخ بیت 6/9 کیلوبیت برثانیه می باشدکه البته موردحفاظتی ان بالاست. Cs2 دارای نرخ بیت 6/13 کیلوبیت برثانیه ومساله حفاظتی متوسط می باشد. Cs3 دارای سرعت نرخ بیت 6/15 کیلوبیت برثانیه ومساله حفاظتی کم می باشد. Cs4 دارای سرعت نرخ بیت 4/21 کیلوبیت برثانیه وبدون مساله حفاظتی می باشد.

ب: تلفن همراه مشترک ( درتئوری c می تواند تا 8 تایم اسلات رااشغال نموده واستفاده کند. لذاطبق محاسبات تئوریک حداکثر نرخ ارسال دیتا برای طرح کدینگ cs4 میزان 2/171 = 4/21 * 8 کیلو بیت برثانیه می باشد.

درعمل معمولا" 3 تایم اسلات برای dl ویک تایم اسلات برای ul تخصیص داده می شود که باتوجه به کیفیت لینک رادیویی وطرح کدینگ اینترفیش رادیویی نرخ بیت 20 کیلوبیت تا80کیلوبیت درثانیه رامی دهد.

ج: تخصیص تایم اسلات به مشترکین gprs به دوصورت ثابت ودینامیک می تواندباشد. درحالت دینامیک هیچ تایم اسلات خاصی برای مشترک تخصیص نمی یابد بلکه برای سرویس gprs و gsm کانال مشترک بوده ودرصورت نیاز gsm دراولویت می باشد.

د: مشترک gprs می تواند به طورهمزمان پاکت های dl و ul راارسال نماید. ازطرف دیگرچندمشترک gprs می تواند دریک تایم اسلات شریک باشند.

ه : مفهوم qos در gprs با gsm تفاوت کلی دارد.

نکته : بااین سیستم امکان ارسال عکس بین مشترکین مختلف وجوددارد. لذاحفظ حریم خصوصی افرادوحفظ حرمت ومقررات اسلامی ازنکات مهم است که باید درارایه این سرویس بدان توجه شود.

[am in 25041]

تفاوت‌های سیستم های gsm، gprs، edge، و ...

 

 

1. GSM: سیستم 2G استاندارد اولین سیستم تلفن همراه دیجیتال در اروپا است. این سیستم برای تماس‌های صوتی، پیام کوتاه و ... طراحی شده است. انتقال داده‌ها در آن (در حالت bitrate) به 9.6 kbps میرسد.

 

2. GPRS: با رفتن 2G به 2G+، این بسته ارائه شد. این بسته اجازه داد تا سرعت انتقال داده‌ها، به 60kbps الی 171kbps برسد. این بسته به عنوان اولین قدم برای شبکه 3G در نظر گرفته شد.

 

3. EGPRS یا EDGE: به دلیل تاخیر عرضه سیستم 3G، این بسته ارائه شد. این بسته داده ها را رمزگذاری کرده و سرعت تبادل را تا حد 384kbps بالا برد.

 

4. UMTS: اولین شبکه استاندارد 3G در اروپا. این بسته موجب شد تبادل داده‌ها در این شبکه‌ها، به بیش از 2Mbps برسد.

 

5. HSDPA: این سیستم جدیدا معرفی شده است. بعضی از مدیران، از این سیستم به نوعی 4G یاد میکنند. داده ها در این سیستم با سرعت 10Mbps تبادل خواهند شد.