GPRS (англ. General Packet Radio Service — пакетная радиосвязь общего пользования) — надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю сети сотовой связи производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет. GPRS предполагает тарификацию как по объёму переданной/полученной информации, так и по времени, проведённому онлайн.

Архитектура

Служба передачи данных GPRS надстраивается над существующей сетью GSM. На структурном уровне систему GPRS можно разделить на две части: подсистему базовых станций (BSS) и опорную сеть GPRS (GPRS Core Network).

В BSS входят все базовые станции и контроллеры, которые поддерживают пакетную передачу данных. Для этого BSC (Base Station Controller) дополняется блоком управления пакетами — PCU (Packet Controller Unit), а BTS (Base Tranceiver Station) — кодирующим устройством CCU (Channel Codec Unit).

Основным элементом опорной сети является сервисный узел поддержки GPRS — SGSN (Serving GPRS Support Node). Он занимается обработкой пакетной информации и преобразованием кадров данных GSM в форматы, используемые протоколами TCP/IP.

Шлюзы с внешними сетями (Internet, intranet, X.25) называют GGSN (Gateway GPRS Support Node). Обмен информацией между SGSN и GGSN происходит на основе IP-протоколов.

Также в состав GPRS Core входят DNS (Domain Name System) и Charging Gateway (шлюз для связи с системой тарификации).

Принцип работы

При использовании GPRS информация собирается в пакеты и передаётся через неиспользуемые в данный момент голосовые каналы, такая технология предполагает более эффективное использование ресурсов сети GSM. При этом, что является приоритетом передачи — голосовой трафик или передача данных — выбирается оператором связи. Федеральная тройка в России использует безусловный приоритет голосового трафика перед данными, поэтому скорость передачи зависит не только от возможностей оборудования, но и от загрузки сети. Возможность использования сразу нескольких каналов обеспечивает достаточно высокие скорости передачи данных, теоретический максимум при всех занятых таймслотах TDMA составляет 171,2 кбит/c. Существуют различные классы GPRS, различающиеся скоростью передачи данных и возможностью совмещения передачи данных с одновременным голосовым вызовом.

Передача данных разделяется по направлениям «вниз» (downlink, DL) — от сети к абоненту, и «вверх» (uplink, UL) — от абонента к сети. Мобильные терминалы разделяются на классы по количеству одновременно используемых таймслотов для передачи и приёма данных. Современные телефоны (июнь 2006) поддерживают до 4-х таймслотов одновременно для приёма по линии «вниз» (то есть могут принимать 85 кбит/с по кодовой схеме CS-4), и до 2-х для передачи по линии «вверх» (class 10 или 4+2).

Абоненту, подключенному к GPRS, предоставляется виртуальный канал, который на время передачи пакета становится реальным, а в остальное время используется для передачи пакетов других пользователей. Поскольку один канал могут использовать несколько абонентов, возможно возникновение очереди на передачу пакетов, и, как следствие, задержка связи. Например, современная версия программного обеспечения контроллеров базовых станций допускает одновременное использование одного таймслота шестнадцатью абонентами в разное время и до 5 (из 8) таймслотов на частоте, итого — до 80 абонентов, пользующихся GPRS на одном канале связи (средняя максимальная скорость при этом 21,4*5/80 = 1,3 кбит/с на абонента). Другой крайний случай — пакетирование таймслотов в один непрерывный с вытеснением голосовых абонентов на другие частоты (при наличии таковых и с учётом приоритета). При этом телефон, работающий в режиме GPRS, принимает все пакеты на одной частоте и не тратит времени на переключения. В этом случае скорость передачи данных достигает максимально возможной, как и описано выше, 4+2 таймслота (class 10).

Технология GPRS использует GMSK-модуляцию. В зависимости от качества радиосигнала, данные, пересылаемые по радиоэфиру, кодируются по одной из 4-х кодовых схем (CS1—CS4). Каждая кодовая схема характеризуется избыточностью кодирования и помехоустойчивостью, и выбирается автоматически в зависимости от качества радиосигнала.

Интеграция с Интернетом

GPRS по принципу работы аналогична Интернет: данные разбиваются на пакеты и отправляются получателю (необязательно одним и тем же маршрутом), где происходит их сборка. При установлении сессии каждому устройству присваивается уникальный адрес, что по сути превращает его в сервер. Протокол GPRS прозрачен для TCP/IP, поэтому интеграция GPRS с Интернетом незаметна конечному пользователю. Пакеты могут иметь формат IP или X.25, при этом не имеет значения, какие протоколы используются поверх IP, поэтому есть возможность использования любых стандартных протоколов транспортного и прикладного уровней, применяемых в Интернете (TCP, UDP, HTTP, HTTPS, SSL, POP3, XMPP и др.). Также при использовании GPRS мобильный телефон выступает как клиент внешней сети, и ему присваивается IP-адрес (постоянный или динамический).

Применение

• Мобильный доступ в Интернет с приемлемой скоростью передачи данных, быстрым соединением и тарификацией по количеству переданных/полученных данных.
• Мобильный и безопасный доступ сотрудников к корпоративным сетям, удалённым базам данных, почтовым и информационным серверам предприятий.
• Телеметрия. Устройство может оставаться в подключённом состоянии, не занимая при этом отдельный канал. Такая услуга востребована службами охраны (сигнализация), банками и платёжными системами (установка банкоматов, терминалов оплаты услуг), в промышленности (датчики и счётчики различного рода, например по ходу нефте- и газопроводов).
• Спутниковый мониторинг транспорта.

Wireless Application Protocol (WAP) (англ. Wireless Application Protocol — беспроводной протокол передачи данных). Протокол создан специально для GSM сетей где нужно устанавливать связь портативных устройств (мобильный телефон, КПК, пейджеры, устройства двусторонней радиосвязи, смартфоны, коммуникаторы и другие терминалы) с сетью Интернет. WAP возник в результате слияния двух сетевых технологий: беспроводной цифровой передачи данных и сети Интернет. С помощью WAP пользователь мобильного устройства может загружать из сети Интернет любые цифровые данные. Параллельно с WAP, для возможности отображать мобильный контент на монохромных(а позже и 4-х, 8-ми цветовых) экранах мобильных устройств, был создан WML по стилю написания похожий на HTML, но гораздо более облегчённый и специализированный для мобильных устройств c низким уровнем поддерживаемых технологий.

История WAP

В 1995 году компания Unwired Planet (позже переименованная Phone.com, и наконец Openwave) предложила протокол связи для сетей CDMA, DAMPS (CDPD) и iDEN, реализованный на базе языка HDML (Handheld Device Markup Language).
Первое упоминание о WAP восходит к июню 1997 года, когда три лидера мобильного рынка — Ericsson, Motorola и Nokia, — а также ориентированная на эту проблему фирма Unwired Planet создали Форум WAP. Некоммерческая организация WAP Forum (www.wapforum.org) была учреждена в январе 1998 года. Идею, объединяющую два феномена конца XX века — Интернет и мобильную связь, приняли на ура. В течение полугода участниками проекта стали большинство крупных производителей инфраструктуры сотовой связи и мобильной телефонии. Сегодня в консорциум входит более 500 организаций. В мае 1998 года была опубликована первая редакция WAP — v.1.0. Однако, несмотря на стройность общей концепции, ошибок и неточностей было очень много. И практически через год, в июне 1999 года, на суд общественности была представлена вторая версия — WAP v.1.1. Летом 2000 года были обнародованы вариант WAP v.1.2 и его подвид WAP v.1.2.1. Последняя версия WAP v.2.0 появилась в январе 2002 года.

Изначально WAP создавался для широкого круга технологий и стандартов беспроводной мобильной связи: сотовой (GSM, CDMA, DAMPS), транковой (TETRA), пейджинговой (FLEX) и микросотовой (DECT). Была предусмотрена даже поддержка сетей 3G, в частности UMTS/CDMA2000 1X.WAP инвариантен к ядру, с которым взаимодействует WAP-браузер. Это могут быть EPOC, PalmOS, WinCE, FLEXOS и JavaOS. WAP был задуман как открытый стандарт для беспроводной передачи данных, не зависящий от поставщиков устройств и услуг, оптимизированный для мобильных телефонов с крошечным дисплеем, ограниченной памятью и невысокой производительностью.

Сегодня наблюдается ситуация, когда при настройке Интернет-доступа на мобильном телефоне оператор сотовой связи высылает именно WAP-настройки, в частности точку доступа, начинающуюся с «wap.» (особенно такие операторы как МТС и Мегафон). Так как WAP-трафик обычно значительно дороже (в десятки раз) GPRS-трафика, требуется ручная перенастройка мобильного телефона, что могут сделать только опытные пользователи. В результате нередко складывается ситуация, когда абонент, установив автоматические настройки от оператора, в первую же сессию работы в Сети загоняет свой счёт в глубокий минус.

WAP 2.0

WAP 2.0 — усовершенствованная версия WAP, которая использует сокращенный вариант XHTML и CSS, что означает, что сайт WAP 2.0 может быть виден и с помощью обычного браузера на компьютере без установки каких-либо дополнительных плагинов и т. п.

XHTML Mobile Profile (XHTML MP) — это язык разметки в WAP 2.0, разработан для работы в мобильных устройствах. Версия CSS для WAP называется WAP CSS и поддерживается XHTML MP.
WAP 2.0 совместим с предыдущими версиями WAP.

Архитектура WAP

Разработчики WAP попытались максимально использовать существующие технологии World Wide Web. Поэтому архитектура WAP очень похожа на архитектуру WWW. В WAP используется тот же самый способ адресации ресурсов, что и в WWW, те же обозначения типов данных.

В WAP существуют свои аналоги HTML и JavaScript. В качестве клиента выступает мобильное устройство со встроенным WAP-браузером (см. также WML-сайт). Запросы от него идут на WAP-шлюз, который, получив данные от сервера, отправляет их клиенту. В качестве сервера может выступать самый обычный Web-сервер. В этом случае между WAP-шлюзом и сервером используется протокол HTTP.

Такая модель взаимодействия позволяет использовать уже существующие и проверенные временем серверные технологии, такие как PHP, ASP, CGI и т. п.

В функции WAP-шлюза входят преобразование запросов из формата WAP-протокола в формат WWW-протокола и обратно, а также преобразование данных с целью оптимизации трафика.

Чтобы уменьшить объём передаваемых по беспроводной сети данных, текстовые ресурсы, пришедшие от сервера, передаются клиенту в бинарной форме.

WAP-шлюз может также выполнять часть функций сервера. При этом, если вся необходимая функциональность переносится на шлюз, внешние Web-серверы могут быть не нужны.

Новости