Прыжок в мир пакетов и высоких скоростей

На заре внедрения GSM абоненты операторов мобильной связи использовали для передачи данных «симметричную трубу» — коммутируемые каналы на скорости 9,6 кбит/с. Благодаря Интернету и появлению возможности отправки электронных сообщений нагрузка на мобильную связь со стороны передачи данных значительно выросло, что, возможно, не было учтено в то время, когда была  задумана система GSM. Для упрощения положения была введена пара усовершенствований. Во-первых, было усовершенствовано кодирование в канале передачи, что позволило повысить эффективную скорость передачи данных с 9,6 до 14 кбит/с. Во-вторых, для увеличения объема передаваемых  по сети данных через радиоинтерфейс была предоставлена возможность использования нескольких каналов трафика. Такая система получила название «высокоскоростная передача данных с коммутацией каналов» (HSISD). В оптимальной обстановке пользователь мог достичь скорости передачи данных до 40—50 кбит/с. Технически такое решение было достаточно прямолинейно, однако, к сожалению, оно расходовало  значительную часть ресурсов сети; кроме того, некоторых пользователей сети могла не радовать ценовая политика в этой сфере. Использование HSISD в значительной степени зависело от цен на рабочий набор средств. Следующей проблемой стало то, что большая часть трафика  при передаче данных асимметрична по своей природе. Типичен очень низкий поток данных от абонента сети в сторону базовой станции (восходящая линия) и  значительно более высокий поток предачи данных в противоположном направлении (нисходящая линия).

Симметричный интерфейс Um с КК представляет не лучшее возможное средство доступа при передаче данных. Более того, при рассмотрении основных свойств трафика данных, пакетного по своей природе, становится ясно, что для «модернизации» сети GSM следует сделать несколько больше, с тем, чтобы она стала пригодной для более эффективной передачи данных. Путь к этому лежит через использование многофункциональной пакетной радиосети (GPRS). GPRS требует создания двух дополнительных специализированных под услуги мобильной сети узлов: управляющего узла GPRS (SGSN) и шлюзового узла GPRS (GGSN). При наличии этих узлов мобильная станция MS имеет возможность устанавливать в сети GSM соединения с КП к внешним пакетным сетям передачи данных (Интернет).

На рис. 2.4 показана упрощенная схема сети GPRS, основанной на базовой сети GSM. Отметьте, что для полного набора функций GPRS необходимо дополнительное оборудование, такое как брандмауэр для обеспечения безопасности, сервер доменных имен DNS для маршрутизации запросов в сети GPRS, сервер динамической конфигурации хоста DHCP для присваивания сервером IP-адресов и т.д. Эти устройства не разрабатывались специально для мобильной сети, а их функции точно такие же, как и у их «двоюродных родственников» в традиционной сети Интернет.

Пакетная радиосеть передачи данных GPRS

GPRS при необходимости может использовать асимметричные соединения, и в силу этого ресурсы сети используются более экономно. Появление GPRS стало тем шагом, который дал сотовому абоненту возможность мобильного доступа к Интернету, хотя и не в полной мере. С точки зрения услуг сеть GPRS открыла новый путь развития, когда все больше и больше традиционных услуг с коммутацией каналов преобразовывается для использования в GPRS, поскольку по своей сути эти услуги больше подходят для соединений с коммутацией пакетов. Примером такого подхода может служить беспроводной протокол (WAP), потенциал которого широко раскрывается при использовании в GPRS. Кроме того, величайший «убийца услуг» в GSM (а именно SMS) ведёт себя оптимальнее при передаче в соединениях GPRS.

При использовании пакетных соединений существенной становится оценка качества услуг (QoS). В принципе GPRS поддерживает концепцию QoS, а на практике — нет. Причина заключается в том, что трафик GPRS в сети GSM всегда имеет второй приоритет — неиспользованные ресурсы интерфейса Um. Так как объем незадействованных ресурсов заранее точно не известен, то никто не может гарантировать для GPRS определенную полосу частот в течение заданного времени, и поэтому нельзя гарантировать показатели качества QoS. Существует несколько путей обойти эту проблему. Наиболее экономически эффективный путь — это выделить, например, один радиоканал в ячейке (соте) только для целей GPRS. Сделав так, оператор может гарантировать в данной конкретной соте хотя бы какую-то пропускную способность для GPRS. Этот метод, тем не менее, не даёт полного решения проблемы качества QoS, он только упрощает ситуацию и повышает вероятность получения услуги GPRS в перенаселенных и переполненных сотах.

До сих пор в этой цепочке эволюции радиоинтерфейсы GSM использовали традиционную модуляцию GSM, при этом применялись только два режима передачи: высокоскоростная передача данных с коммутацией каналов (HSCSD) или передача с коммутацией пакетов (GPRS). При использовании GPRS высокоскоростная передача данных проблематична, особенно в нисходящем направлении. При использовании в радиоинтерфейсах совершенно нового вида модуляции — восьмипозиционной фазовой манипуляции ФМН-8, при которой каждый символ передавался по радиоинтерфейсу комбинацией из трех информационных бит, скорость в радиоинтерфейсе можно существенно повысить. Это в сочетании с изощренными методами кодирования позволило достичь скорости передачи данных 48 кбит/с по сравнению с тем, что обычная система GSM могла передавать по каналу только 9,6 кбит/с, и в радиоинтерфейсе один бит представлял один символ. Этот усовершенствованный метод получил название «повышения скорости передачи данных в измененной GSM» (EDGE).

Первая задача EDGE заключалась в повышении скорости передачи данных в пакетном режиме. Это объясняет, почему в коммерческих предложениях EDGE часто представляют как E-GPRS (Enhanced, улучшенный GPRS). Реализация техники EDGE требует проведения некоторых изменений в сети, особенно в механизме и топологии передачи, транспортировки информации. Доступной скорости передачи BSS в базовой сети GSM уже недостаточно. Эта проблема становится особенно острой, когда оператор увеличивает плотность сайтов и одновременно вводит технологию EDGE. Введение этих двух изменений одновременно может увеличить среднюю скорость передачи на одного пользователя настолько, что передача вообще станет невозможной без проведения соответствующих изменений в сети. Если в подсистеме базовых станций (BSS) реализована технология EDGE, то уже измененную сеть радиодоступа GSM/ EDGE называют GERAN (GSM/ EDGE Radio Access Network).

При введении метода кодирования в канале на основе ФМН-8 теоретически терминал GPRS может работать на скорости до 384 кбит/с. Это требует наличия в терминале GPRS радиоинтерфейса на 8 временных интервалов с наилучшим методом кодирования. Следовательно, скорость передачи данных может составить 8 х 48 - 384 кбит/с. Нужно отметить, что представленные на рынке терминалы EDGE не обеспечивают этого, так как могут одновременно использовать максимум до 4 каналов.

С точки зрения эволюции сети EDGE в общем-то имеет как плюсы, так и минусы. Достигнута хорошая скорость передачи данных, которая становится близкой к городским требованиям UMTS. Недостаток EDGE заключается в том, что предлагаемая скорость передачи данных не обязательно доступна во всей соте. Если система EDGE организована по всей области покрытия, то число сот возрастет чрезвычайно. Другими словами, в некоторых случаях GPRS может представлять слишком дорогое решение. С позиций сегодняшнего дня будущее EDGE видится как дополняющая технология, опирающаяся на взаимодействие с широкополосной системой многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (WCDMA) UTRAN и сетью доступа GERAN на основе GSM. Эти две сети доступа создают основы принципа доступа, нашедшего развитие в сетях UMTS.


 

Поиск по сайту

Регистрация / Вход

Голосование

Какому вендору 3G оборудования Вы больше доверяете

Все права защищены.
По всем вопросам обращаться по e-mail: poshtax@yandex.ru