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General Packet Radio Service (GPRS) (deutsch: „Allgemeiner paketorientierter Funkdienst“) ist ein paketorientierter Dienst zur Datenübertragung, welcher in GSM-Netzen verwendet wird.
Inhaltsverzeichnis
Datenübertragung
Wenn GPRS aktiviert ist, besteht nur virtuell eine dauerhafte Verbindung zur Gegenstelle (sog. Always-on-Betrieb). Erst wenn wirklich Daten übertragen werden, wird der Funkraum besetzt, ansonsten ist er für andere Benutzer frei. Deshalb braucht kein Funkkanal dauerhaft (wie bei CSD) für einen Benutzer reserviert zu werden. GPRS-Abrechnungen sind deshalb hauptsächlich von den übertragenen Datenmengen abhängig, und nicht von der Verbindungsdauer.
Im Gegensatz zum leitungsvermittelten (circuit switched) Datendienst CSD ist GPRS paketorientiert. Das heißt, die Daten werden beim Sender in einzelne Pakete umgewandelt, als solche übertragen und beim Empfänger wieder zusammengesetzt.
Kanalbündelung
Die GPRS-Technik ermöglicht bei der Bündelung aller acht GSM-Zeitschlitze eines Kanals theoretisch eine Datenübertragungsrate von 171,2 kbit/s. Im praktischen Betrieb ist die Anzahl der nutzbaren Zeitschlitze innerhalb eines Rahmens jedoch durch die Fähigkeit der Mobilstation (multislot capability) und der Netze begrenzt. Am Markt befinden sich (Stand 2008) Geräte der Multislot Class 12 mit maximal je vier Zeitschlitzen im Downlink und im Uplink (jedoch gleichzeitig maximal 5 Zeitschlitze). Die damit erreichbare Datenübertragungsrate beträgt – abhängig vom verwendeten Coding Scheme (hängt ab vom Signal und Rauschverhältnis) und der von der Netzauslastung abhängigen Anzahl der zugeteilten Zeitschlitze (Timeslots) – bis zu 55,6 kbit/s. Dies entspricht in etwa der Geschwindigkeit eines V.90-Telefonmodems.
GPRS-Kodierungsschemata
Kodierungsschema Datenübertragungsrate
(kbit/s) pro Zeitschlitz[1]CS-1 9,05 CS-2 13,4 CS-3 15,6 CS-4 21,4 Anwendung
GPRS-Steckkarte für NotebooksSo gut wie alle neuen Mobiltelefone unterstützen GPRS zum Beispiel als Datenübertragungsdienst für die Betrachtung von WAP-Seiten. Der Multimedia Messaging Service (MMS) basiert ebenfalls auf GPRS. Oft kann auch ein Computer oder Handheld mit dem GPRS-fähigen Mobiltelefon verbunden werden, um diesen Geräten einen vollwertigen, wenn auch schmalbandigen Internetzugang zu gewähren. Das Mobiltelefon fungiert dann als Modem. Bekannt sind auch Steckkarten für Notebooks, welche kleine GPRS-Modems sind und eine ähnliche Aufgabe haben. Besonders geeignet ist GPRS auch für Fernwirkaufgaben. In der Regel wird eine geringe Bandbreite benötigt. Die Übertragungsgeschwindigkeit spielt eine untergeordnete Rolle. Größte Vorteile von GPRS im Bereich Fernwirken ist die Netzabdeckung und Verfügbarkeit von GSM, sowie die geringeren Investitionen im Vergleich zu anderen Übertragungstechniken. Ein weiterer Anwendungsfall ist die Ortung von Fahrzeugen und Objekten, bei der GPRS zur Übertragung von Positions- und Telemetriedaten benutzt wird. Weiterhin wird das GPRS-Datennetz für den Mobilfunkdienst Push-to-talk genutzt.
Netzarchitektur
Einbindung des GPRS (SGSN, GGSN, MMSC) in das GSM-MobilfunknetzDer paketvermittelnde Dienst GPRS baut auf dem GSM-Mobilfunknetz auf. GPRS benötigt aber zusätzliche Netzelemente, den SGSN und den GGSN.
Siehe Hauptartikel: GPRS Support Node
Schnittstellen der GSN (GPRS Support Node)
Die GSM-Richtlinien wie auch WPP3G (der GSM-Nachfolger für UMTS) definieren genormte Schnittstellen zwischen den verschiedenen Netzelementen. Die folgende Liste führt die gebräuchlichsten Schnittstellen (Signalisierung) und Verbindungen (Signalisierung und Nutzdaten) auf. Die weitgehend englischen Begriffe sind den "GSM Recommendations", dem Regelwerk entnommen. Eine Übersetzung ist nicht immer sinnstiftend.
- Ga: Schnittstelle der SGSN und GGSN zur "Charging Control Function" also der Gebührenerfassung
- Gd: Schnittstelle der SGSN zum SMSC (Short Message Service Center), wird noch selten genutzt
- Ge: Schnittstelle der SGSN zu CAMEL (intelligente Netzfunktionen)
- Gi: Verbindung der GGSN zu den ISP (Internet Service Provider) und zu Firmennetzen (Corporate Network) aber auch zu Anwendungsservern wie MMSC (Multimedia Messaging Center), WAP-GW (Wireless Application Gateway).
- Gb: Verbindung der SGSN zur BSC, Frame Relay oder IP für Nutzdaten und Signalisierung
- Gn: Verbindung zwischen SGSN und GGSN, meist ATM oder IP (Internet Protocol), für Nutzdaten und Signalisierung
- Gp: Verbindung der SGSN zu GGSN anderer PLMN-Netze (etwa für internationales Roaming)
- Gr: Verbindung der SGSN zum HLR (hier liegen die Teilnehmerdaten und QoS Profile)
- Gs: Schnittstelle der SGSN zur MSC, wird für kombinierte Netzanmeldungen in den GPRS Netzmodi 1 und 3 benötigt
- Gx und Gy: Schnittstellen der GGSN zur "Charging Control Function" also der Gebührenerfassung, diese beiden Schnittstellen sind eher für intelligente Dienste (unterschiedliche Gebühr je nach Anwendung) gedacht, während die SGSN meist nur nach Übertragungsvolumen abrechnet.
- Iu(PS): Verbindung der SGSN zum RNC, ATM oder IP für Nutzdaten und Signalisierung
- LIC: Legal Interception Center (Abhören von Datenverbindungen durch den Staat)
SGSN (Serving GPRS Support Node)
Die BSC koppeln die GPRS-Paketdaten aus und leiten diese über Frame-Relay- oder IP-Verbindungen an den zuständigen Serving GPRS Support Node (SGSN) weiter. Jeder SGSN verwaltet den GPRS-Datenverkehr für eine größere Anzahl von BSCen. Sofern die Gb-Schnittstelle über IP statt Frame Relay geleitet wird kann eine BSC mit einer Gruppe von SGSN kommunizieren. Man spricht dann von "SGSN in Pool" oder "Gb flex". Damit wird das Netz ausfallsicherer und die Last kann besser zwischen den SGSN verteilt werden.
Ein SGSN hat für GPRS-Datenkommunikation eine ähnliche Funktion wie ein MSC für Sprachkommunikation. Der SGSN organisiert das Einbuchen von Teilnehmern für GPRS-Dienste, organisiert den Wechsel von Funkzellen und SGSN-Bereichen (GPRS-Routing Area Update bzw. GPRS-Cell Reselection) und organisiert das Routing von GPRS-Daten. Ein SGSN nutzt hierfür folgende Schnittstellen:
- Frame-Relay- oder IP-Schnittstellen zu den BSC
- SS7- und SIGRTAN-Strecken (SS7 over IP) zum eigenen Signalisierungsnetz, um z. B. mit Hilfe der HLR Teilnehmerdaten und -standorte zu verwalten und Service-Knoten des GSM-Netzes ansprechen zu können.
- IP-Strecken zu weiteren GPRS-Netzelementen, wie z. B. dem GGSN um Daten mit dem Internet, Firmennetzen, WAP-Servern usw. austauschen zu können.
- IP-Strecken zu den GGSNs ausländischer Netze, um Teilnehmern aus fremden Netzen, die sich im eigenen Netz befinden (Roaming) den Zugriff auf GPRS-Dienste ihres Heimatnetzes zu ermöglichen.
GGSN (Gateway GPRS Support Node)
Die GGSN (Gateway GPRS Support Node) stellen die GPRS-Datenverbindungen zu netzinternen Diensteplattformen oder zu Datennetzen her. Ein GGSN hat folgende Schnittstellen, welche alle auf IP basieren:
- Schnittstellen zu den SGSN des eigenen Netzes
- Schnittstellen zu den SGSNs ausländischer GPRS-Netze, um den eigenen Teilnehmern die Nutzung der GPRS-Dienste vom Ausland aus zu ermöglichen.
- Schnittstellen zu Online-Abrechnungssystemen (Traffic Analyser, Charging Gateway), um GPRS-Benutzung mengenmäßig oder auch zielspezifisch abrechnen zu können.
- Schnittstellen zu GPRS-Diensteplattformen (z. B. WAP-Server, MMSC)
- Schnittstellen zu Datennetzen (Internet, Firmennetze)
Der Zugang zum GPRS-Netz erfolgt über einen Zugangspunkt, der APN (Access-Point-Name) genannt wird. Die Zuordnung von APN zu einem Teilnehmer erfolgt über die Teilnehmerdaten, die im HLR gespeichert werden. Ein Teilnehmer kann dabei mehrere APN nutzen.
Siehe auch
- Packet Radio im Amateurfunk
- EDGE
Literatur
- Martin Sauter: Grundkurs Mobile Kommunikationssysteme. Vieweg, 2008, ISBN 978-3-8348-0397-9, http://www.cm-networks.de/
- Jochen Schiller, Mobilkommunikation, Pearson Studium 2003, ISBN 3-8273-7060-4, http://cst.mi.fu-berlin.de/resources/mobkom/MC_material.htm
Einzelnachweise
Weblinks
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