Irrati bidezko pakete-zerbitzu orokor

Irrati bidezko pakete-zerbitzu orokorra datu mugikorren estandarra da, ingelesez General Packet Radio Service (GPRS) edo baita 2.5G ere esaten zaiona, 2G sare zelularretan (GSM) erabilia. GPRS duten sareak eta gailu mugikorrak 2001. urtearen inguruan hasi ziren zabaltzen. Teknologia hau erabiltzen hasi zenean, lehen aldiz akatsik gabeko mugikorren transmisioa eskaini zen, pakete-kommutazioa erabiliz always on konexio baterako (dial-upren beharra ezabatuz). Horregatik, GPRSk Interneterako sarbidea hobea eskaintzen zuen webarentzat, posta elektronikoarentzat, WAP zerbitzuentzat eta Multimedia Mezularitza Zerbitzuarentzat (MMS).

GPRSk 56 eta 114 kb/s tarteko datu-abiadura teorikoak ematen ditu, aurreko GSMa (zirkuitu-kommutazioa) baino abiadura azkarragoak. Gainera, GSM sisteman ez bezala, denbora-zatiketa bidezko sarbide anizkoitzeko (TDMA) kanalak erabiltzen ditu eraginkortasunerako. GPRS esfortzu hobereneko zerbitzua da, latentzia eta transferentzia abiadura aldagaiak erabiliz, aldi berean zerbitzua partekatzen duten beste erabiltzaile batzuen kopuruaren mende daudenak, zirkuitu-kommutazioan ez bezala, konexioak irauten duen bitartean zerbitzuaren kalitate jakin bat (QoS) bermatzen baita. Zirkuitu-kommutazio datuekin ez bezala, GPRS transferitutako datu bolumen osoaren arabera saldu zen, linean erabilitako denboraren ordez, orain estandarra dena. EDGE (2.75G) GPRSren ondorengoa izan zen errendimendu hobea ematen baitzuen.

Telekomunikazio Estandarren Europako Institutuak (ETSI) ezarri zuen GPRS, aurreko CDPD eta i-mode pakete-kommutazio teknologia zelularrei erantzun bezala, eta GSM Release 97an eta bertsio berriagoetan integratuta dago. Orain, Hirugarren Belaunaldiko Elkartearen Proiektuak (3GPP) mantentzen du.

Ikuspegi tekniko orokorra

GPRSko sare nagusiak (ingelesez, core network) 2G, 3G eta WCDMA mugikor sareei ahalbidetzen die IP paketeak transmititzea kanpoko sareetara, adibidez, Internetera. GPRS sistema GSM sare kommutazio azpisistemaren zati integratua da.

Eskainitako zerbitzuak

GPRSk GSMren zirkuitu-kommutazioaren gaitasunak hedatzen ditu eta hurrengo zerbitzuak eskaintzea posible egiten du:

• SMS mezularitza eta difusioa
• Interneterako eskuragarritasun iraunkorra (ingelesez, always on)
• Multimedia mezularitza zerbitzua
• Komunikazio zelularraren gaineko push-to-talk (PoC)
• Berehalako mezularitza eta presentzia
• Internet aplikazioak gailu adimendunentzako haririk gabeko protokoloarekin (ingelesez, Wireless Application Protocol [WAP])
• Puntutik punturako (P2P) zerbitzua: sarearteko bideraketa Internetekin (IP)
• Puntutik puntu anitzetarako (P2M) zerbitzuak: puntutik puntu anitzetarako multidifusioa eta puntutik puntu anitzetarako talde deiak.

GPRS gaineko SMSak erabiliz gero, 30 SMS mezu minutuko transmisio abiadura lor daiteke. Hau GSM gaineko SMSak lortzen duena baino askoz azkarragoa da, azken honekin bakarrik 6tik 10erako SMS mezu minutuko abiadura lor daitekeelako.

Maiztasunak

GPRSren estandarra GSMen gaitasunen hedapena denez, zerbitzua GSMren 2G eta 3G komunikazio zelularren maiztasunetan lan egiten du. GPRS gailuek maiztasun bat edo gehiago erabil ditzakete irratiak eskaintzen duen maiztasun banda baten barruan (850, 900, 1800, 1900 MHz). Gailu, kokapen eta erabileraren arabera, erregulazioak ezar daitezke maiztasun banda jakin batzuk mugatuz edo baimenduz.

GSM-850 eta GSM-1900 Estatu Batuetan, Kanadan eta Amerikako beste hainbat herrialdeetan erabiltzen dira. GSM-900 eta GSM-1800, berriz, hurrengo herrialdeetan erabiltzen dira: Europan, Ekialde Hurbilean, Afrikan eta Asiako herrialde gehienetan. Hego Amerikan hurrengo bandak erabiltzen dira: Costa Rica (GSM-1800), Brasil (GSM-850, GSM-900 eta GSM-1800), Guatemala (GSM-850, GSM-900 eta GSM-1900), El Salvador (GSM-850, GSM-900 eta GSM-1900)...

Onartutako protokoloak

GPRSk hurrengo protokoloak onartzen ditu:

• Internet protokoloa (IP): gailuak berez barne zeramaten nabigatzaile mugikorrek IPv4 erabiltzen zuten IPv6 garatu baino lehen.
• Puntutik punturako protokoloa (PPP): normalean ez dago onartuta telefono mugikorren operadoreengatik. Bakarrik telefono mugikorra modem gisa erabiltzen denean PPP erabil daiteke, IP mugikorrera tunelatzeko. Honek IP helbideak era dinamiko batean gailu mugikorrera esleitzea ahalbidetzen du (DHCP erabili beharrean, IPCP erabiliz).
• X.25: mota honetako konexioak kontaktu gabeko ordainketa terminaletan erabili ohi dira, estandarretik kendu izan den arren. X.25 oraindik PPP edo IP gainetik erabil daiteke, baina hau egiteko bideratzaile bat behar da enkapsulazioa egiteko. Gainera, terminalean softwarea instalatu behar da.

TCP/IP erabiltzen bada, telefono bakoitza IP helbide bat edo gehiago esleituta izan ditzake. GPRSk IP paketeak gorde eta birbidaliko ditu telefonora, baita handoverra gertatzen ari den bitartean ere. TCPk galdutako paketeak berreskuratuko ditu, adibidez, irrati zaratak eragindako geldiuneetan galdutakoak.

Gailu motak

GPRSk jasan dezaketen gailuak hiru klaseetan taldekatzen dira:

A klasea

GPRS eta GSM zerbitzuetara (ahotsa, SMS) konekta daiteke aldi berean.

B klasea

GPRS eta GSM zerbitzuetara konekta daiteke, baina bakarra erabiliz aldiune bakoitzean. GSM zerbitzua erabiltzen den bitartean (ahots deia edo SMS), GPRS zerbitzua eteten da eta automatikoki berpizten da GSM zerbitzua amaitzen denean.GPRS gailu gehienak klase honetakoak dira.

C klasea

GPRS edo GSM zerbitzuetara konektatuta egongo dira eta bi zerbitzuen artean aldatzeko eskuz egin behar da.

A klaseko gailuek bi zerbitzuak, GPRS eta GSM, aldi berean erabili ahal direnez, teknikoki bi irrati beharko dituzte. Hau saihesteko, mugikorrek transferentzia modu bikoitza (ingelesez, Dual Transfer Mode ([DTM]) inplementa dezakete. DTMa erabiltzen duten gailuek GSM eta GPRS paketeak maneiatu ditzakete. Bi motatako paketeak aldi berean transmititzen ez direla ziurtatzeko, sare koordinazioaz baliatuko da. Gailu hauei A pseudoklasea edo, kasu batzuetan, A klase bakuna deritze. Sare batzuk DTM onartzen dute 2007tik ondoren.

Huawei E220 3G/GPRS Modema

USB 3G/GPRS modemak terminal moduko USB gaineko interfaze bat daukate V.42bis eta RFC 1144 data formatuekin. Modelo batzuek kanpo antena batentzako konektorea daukate. Ordenagailuentzako modem txartelak edo kanpoko USB modemak erabilgarri daude, USB memoria edo sagu baten tamaina eta formaren antzekoak.

Helbideratzea

GPRS konexio bat ezartzen da sarbide puntuaren izenari (APN) erreferentzia eginez. APNak zerbitzuak definitzen ditu, hala nola, Wireless Aplication Protocol (WAP) sarbidea, Mezu Laburren Zerbitzua (SMS), Multimedia Mezularitza Zerbitzua (MMS) eta Interneterako komunikazio zerbitzuak, adibidez, posta elektronikoa eta World Wide Web sarbidea.

GPRS eta haririk gabeko modem baten artean konexio bat ezartzeko, erabiltzaileak APN bat zehaztu behar du. Honez gain, hautaz, izen eta pasahitz bat zehaztu ditzake; eta, kasu berezietan, IP helbide bat, sare operadoreak eskainia.

GPRS modem eta moduluak

GSM edo GPRS moduluak modemen antzeko gailuak dira, baina ezberdintasun batekin: modema kanpo ekipamendu bat da; modulu hauek, berriz, ekipamendu elektriko edo elektroniko batean integratutako elementuak dira, hau da, txertatuta dauden hardware zati batzuk. GSM mugikorra, berriz, erabateko sistema txertatu bat da. Prozesadoreak txertatuta dauzka erabiltzailea eta sare mugikorra lotzen dituen interfaze erabilgarri bat eskaintzeko.

Kodetze eskemak eta abiadurak

GPRSn lor daitezkeen goranzko eta beheranzko abiadurak faktore hauen menpe daude:

• Operadoreak esleitutako BTS TDMA denbora-tarteen kopurua.

• Erabilitako kanalaren kodetzea.

• Gailu mugikorraren gehienezko ahalmena, tarte anitzeko (multislot) GPRS mota gisa adierazia.

Sarbide anitzeko eskemak

GPRSn eta GSMn erabiltzen diren sarbide anitzeko metodoak maiztasun-zatiketa bidezko duplexean (FDD) eta TDMAn oinarritzen dira. Sesio batean, erabiltzaile bati maiztasun kanal pare bat esleitzen zaizkio, goranzko eta beheranzko loturentzako. Hori denboraren eremuko multiplexazio estatistikoarekin konbinatzen da, hainbat erabiltzailek frekuentzia kanal bera partekatzea ahalbidetzeko. Paketeek luzera konstantea dute, GSM denbora-tarte bati dagokiona. Beheranzko loturak iritsiera-ordenaren (FIFO) araberako paketeen programazioa erabiltzen du; goranzko loturak, berriz, ALOHA erreserbaren (R-ALOHA) eskema oso antzekoa erabiltzen du. Hau da, ALOHA artekatua (S-ALOHA) erreserba-kontsultetarako erabiltzen da euste fase batean, eta, gero, datuak TDMA dinamikoa erabiliz transferitzen dira, iritsiera-ordenarekin.

Kanalen kodetzea

GPRSn kanalak kodetzeko prozesuak bi urrats ditu: lehenik, kode zikliko bat erabiltzen da paritate bitak gehitzeko (blokeak egiaztatzeko sekuentzia ere esaten zaio); eta ondoren, kode konboluzional bat duen kodetzea aplikatzen zaio, ziur aski zulatua dagoena. CS-1etik CS-4ra bitarteko kodetze eskemek zehazten dute kode ziklikoak sortutako paritate biten kopurua eta kode konboluzionalaren zulaketa tasa. CS-1etik CS-3ra bitarteko kodetze eskemetan, kode konboluzionalak 1/2ko tasa du, hau da, sarrerako bit bakoitza bi kodifikatutako bit bihurtzen da. CS-2 eta CS-3 kodetze eskemetan, kode konboluzionalaren irteera zulatu (paritate bitak galdu) egiten da nahi den kode abiadura lortzeko. CS-4 kodetze eskeman, ez da aplikatzen kodetze konboluzionalik. Taula honek aukerak laburbiltzen ditu:

GPRS Kodetze eskema	Bit abiadura, RLC/MAC goiburuak barne (kb/s/slot)	Bit abiadura, RLC/MAC goibururik gabe (kb/s/slot)	Modulazioa	Code-rate
CS-1	9.20	8.00	GMSK	1/2
CS-2	13.55	12.00	GMSK	≈2/3
CS-3	15.75	14.40	GMSK	≈3/4
CS-4	21.55	20.00	GMSK	1

CS-4 kodetze eskema ez da hain sendoa, baina bada azkarragoa eta oinarrizko estaziotik (BTS) gertu erabiltzen da; kodetze eskema sendoagoa (CS-1), berriz, estazio mugikorra (MS) BTS batetik urrunago dagoenean erabiltzen da.

CS-4rekin denbora-tarte bakoitzeko 20.0 kb/s-ko erabiltzaile abiadura lor daiteke. Hala ere, eskema hori erabiliz, estaldura zelularra normalaren % 25ekoa da. CS-1 kodetze eskemak denbora-tarte bakoitzeko 8.0 kb/s-ko erabiltzaile abiadura soilik lor dezake, baina estaldura arruntaren % 98 du. Sareko ekipo berrienek automatikoki egokitu dezakete transferentzia abiadura, mugikorraren kokapenaren arabera.

GPRSaz gain, badira beste bi GSM teknologia datu zerbitzuak eskaintzen dituztenak: zirkuituen bidez kommutatutako datuak (CSD) eta abiadura handiko zirkuituen bidez kommutatutako datuak (HSCSD). GPRSren izaera partekatuak ez bezala, zirkuitu dedikatu bat ezartzen dute (normalean, minutuko fakturatzen da). Zenbait aplikazioek, bideo-deiek adibidez, HSCSD hobesten dute, batez ere muturreko gailuen artean datu fluxu jarraitua dagoenean.

Taula honetan, GPRSren eta zirkuitu-kommutazioa duten datu zerbitzuen konfigurazio posible batzuk laburbiltzen dira.

Teknologia	Beheranzko abiadura (DL) (kb/s)	Goranzko abiadura (UL) (kb/s)	TDMAk alokatutako denbora-tarteak (DL+UL)
CSD	9.6	9.6	1+1
HSCSD	28.8	14.4	2+1
HSCSD	43.2	14.4	3+1
GPRS	85.6	21.4 (8 eta 10 klaseek eta CS-4)	4+1
GPRS	64.2	42.8 (10 klaseak eta CS-4)	3+2
EGPRS (EDGE)	236.6	59.2 (8 eta 10 klaseek eta MCS-9)	4+1
EGPRS (EDGE)	177.6	118.4 (10 klaseak eta MCS-9)	3+2

Pakete-kommutazioa

Entitate igorleak igorri beharreko mezua PDUtan (datu pakete) fragmentatzen du, tamaina egokikoak. Entitate hartzaileak berreraiki (bermuntatu) egiten ditu, jatorrizko mezu osoa lortu arte. Datu pakete bakoitza nodo batetik bestera unitate bakar gisa transferitzen da. Kontrol informazioa dute (jatorrizko eta helburuko helbideak, identifikatzailea...) sarean zehar erabiltzeko aukera ematen dutenak.

PDUa aldi baterako gordetzen da igarotzen den nodo bakoitzean, hurrengora bidaltzeko zain dagoen bitartean. Horrek atzerapena dakar, dagoen trafiko bolumenaren eta loturaren ahalmenaren araberakoa. Datuak osatzen dituzten PDU guztiak erlazionatuta daude, baina bidaiatzeko eta berreraikitzeko modua aldatu egiten da. Sareak berak zatitu ditzake PDUak, baldin eta PDUaren luzera sarearen gehienezko transferentzia-unitatea (MTU) baino handiagoa bada.

Tarte anitzeko klasea (multislot class)

Tarte anitzeko klaseak goranzko (uplink) eta beheranzko (downlink) noranzkoen loturetan eskuragarri dagoen datu transferentziaren abiadura zehazten du. 1 eta 45 arteko balio bat da, sareak erabiltzen duena irrati-kanalak esleitzeko goranzko eta beheranzko loturen noranzkoetan. 31tik gorako balioak dituzten tarte anitzeko klaseei tarte anitzeko klase altuak deritze.

Multislot esleipen bat, adibidez, 5+2 bezala adierazten da. Lehenengo zenbakia estazio mugikorrak erabiltzeko esleitutako beheranzko loturaren denbora-tarteen kopurua da, eta bigarrena, berriz, goranzko loturaren denbora-tarteen kopurua. GPRS/EGPRS mugikor askotan, 10 klaseko balioa erabiltzen da. Balio horrek gehienez 4 denbora-tarte erabiltzen ditu beheranzko loturan eta 2 denbora-tarte goranzko loturan. Hala ere, aldi berean gehienez 5 denbora-tarte erabil daitezke, bai goranzko loturan, bai beheranzkoan. Orduan, sarea automatikoki konfiguratuko da 3+2 edo 4+1 eragiketarako, datu transferentziaren arabera.

Mugikor aurreratu batzuek, normalean UMTS ere onartzen dutenak, 32 klaseko GPRS/EDGE tarte anitzeko klasea ere onartzen dute. 3GPP TS 45.002ren (Release 12) arabera, mota honetako estazio mugikorrek 5 denbora-tarte jasaten dituzte beheranzko loturan eta 3 denbora-tarte goranzko loturan. Gehienez, aldi berean 6 denbora-tarte erabil daitezke. Datu-trafikoa beheranzko loturan kontzentratzen bada, sareak 5+1 eragiketarako konexioa konfiguratuko du. Goranzko loturan datu gehiago transferitzen direnean, sareak edozein unetan alda dezake konstelazioa 4+2 edo 3+3ra. Beheranzko baldintza onenetan, hau da, EDGE kodetze eskema eta modulazio onena erabil daitekeenean, 5 denbora-tartek 5*59,2 kb/s = 296 kb/s-ko banda-zabalera garraia dezakete. Berriz, goranzko loturan, 3 denbora-tartek 3*59,2 kb/s = 177,6 kb/s-ko banda-zabalera garraia dezakete.

GPRS/EGPRS-en tarte anitzeko klaseak

Tarte anitzeko klasea	Beheranzko loturaren denbora-tarteak	Goranzko loturaren denbora-tarteak	Aktibo dauden denbora-tarteak
1	1	1	2
2	2	1	3
3	2	2	3
4	3	1	4
5	2	2	4
6	3	2	4
7	3	3	4
8	4	1	5
9	3	2	5
10	4	2	5
11	4	3	5
12	4	4	5
30	5	1	6
31	5	2	6
32	5	3	6
33	5	4	6
34	5	5	6

Atributuak

Tarte anitzeko (multislot) klase bakoitzak honako hauek identifikatzen ditu:

• Goranzko loturan eslei daitekeen gehieneko denbora-tarteen kopurua.

• Beheranzko loturan eslei daitekeen gehieneko denbora-tarteen kopurua.

• Sareak mugikorrari eslei diezaiokeen denbora-tarteen kopuru osoa.

• MSak (Mobile Station) alboko gelaxkaren seinale maila neurtzeko eta transmititzeko prest egoteko behar duen denbora.

• MSak transmititzeko prest egoteko behar duen denbora.

• MSak alboko gelaxkaren seinale-maila neurtzeko eta jasotzeko prest egoteko behar duen denbora.

• MSak jasotzeko prest egoteko behar duen denbora.

Multislot moten espezifikazioak 3GPPren 45.002 Espezifikazio Teknikoaren B eranskinean zehazten dira (Multiplexazioa eta sarbide anizkoitza irrati bidean).

Erabilgarritasuna

Erabilitako telefonoaren arabera, 2003an GPRSk lortzen zuen abiadura maximoa, modem bat hariztatutako telefono sare analogiko batean lortzen zuenaren antzekoa zen: 32-40 kb/s inguru. Latentzia oso altua zen. RTT bat (ingelesez, round-trip time), hau da, mezu bat bidali eta bere erantzuna lortzeko beharrezko denbora, normalean 600-700 ms artekoa zen, kasu batzuetan 1 s-era ailegatuz. GPRSk ahotsa baino lehentasun baxuagoa izan ohi zuen eta, honengatik, konexioaren kalitatea asko alda zitekeen.

Latentzia/RTT hobekuntzak dituzten gailuak erabilgarri daude, adibidez, UL (uplink) hedatuaren TBF modua aplikatzen dutenak. Gainera, operadore batzuk sarearen ezaugarrien hobekuntzak eskaintzen dituzte. Gehikuntza hauei esker, RTTa murrizten da eta aplikazio mailako transmisio abiadurak handiagotzen dira.

Historia

GSM ahotsa transmititzeko diseinatua izan zen eta ez datuentzako. Ez zuen Internetera sarbiderik ematen eta ahalmen mugatua zuen, 9600 Bd-ekoa (sinbolo segundoko). Circuit Switch Dataren (CSD) beste muga bat kostu altuak ziren. GPRS 2000n erabiltzen hasi zen pakete-kommutazio zerbitzu baten moduan GSM kanal kommutazio irrati sare mugikorrean txertatua. GPRSk Interneten irismena hedatu zuen munduan zehar terminal mugikorrak konektatuz.

CELLPAC protokoloaren garapena 1991 eta 1993 urteen artean egin zen. Honek, ETSIk sortutako GPRS estandarraren idazkeraren hasiera puntua izan zen. Konkretuki, CELLPAC Voice & Data funtzioak 1993ko ETSI lantegiaren kontribuzioan aurkeztu ziren, GPRS jatorria bihurtuz. Lantegi kontribuzio honi erreferentzia egiten zaio GPRSrekin erlazionatutako Estatu Batuetako 22 patenteetan. GPRS/GSM ondorengoko sistemek, hala nola, W-CDMA (UMTS) eta LTE, GPRSren funtzioetan (CELLPACek sartuak) oinarritzen dira mugikorrentzako Interneten eskuragarritasuna emateko.

Enhanced GPRS

Android motako telefono adimendunen jakinarazpen barran erakusten zen EDGE sinboloa

Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE) da 2G telefono mugikor digitalentzako teknologia datuen transmisioak egiteko. Ingelesez beste izen batzuk ditu: 2.75G, Enhanced GPRS (EGPRS), IMT Single Carrier (IMT-SC) eta Enhanced Data. GPRSren azpimultzo bat da GSM sarean eta hau hobetzen du 3G teknologiaren abiadurak eskainiz. Gainera, onartua izan zen ITU-2000ren estandarrean.

EDGE erabiltzen hasi zen 2003an, hasieran Estatu Batuetan Cingular konpainiagatik zabaldua, gaur egungo AT&T. Datuen kodetze eta transmititze metodo aurreratuen erabilerarekin, EDGE bit abiadura altuagoak lortzen ditu radio kanal bakoitzeko. Honek, GPRS/GSM arruntaren ahalmen eta errendimendua hirukoiztea ahalbidetzen du (jatorriz, abiadura maximoa 384 kb/s-koa). EDGE pakete-kommutazioaren edozein aplikazioarentzako erabil daiteke, adibidez, Internetera konektatzeko.

3GPP-k EDGE estandarizatu du GSMren familiaren atal moduan. Honen aldaera bat, Compact-EDGE deritzona, garatua izan zen Digital AMPS sarearen espektroaren zati batean lan egiteko. EDGE ITUren 3G definizioaren parte da. EDGE Garatuak (ingelesez, Evolved EDGE) 3GPPren estandarraren zazpigarren argitalpenaren parte izan zen. Bertan sartu zen latentzia murriztuak eta errendimendu bikoitza eskaintzen zituelako, adibidez, High Speed Packet Access (HSPA) teknologiarekin batera lan egiteko. Bit abiadura maximoak 1 Mb/s eta ohikoenak 400 kb/s-koak lortzen ziren.

Ikus, gainera

• GPRSko sare nagusi
• 2G
• 3G
• UMTS
• GSM
• WAP
• EDGE
• 3GPP
• ETSI

Kanpo estekak

• (Ingelesez) 3GPP AT komando sorta erabiltzaile ekipamenduentzako
• (Ingelesez) GPRS sehuntasun informazioa Wayback Machine web-orriarekin lortua (2008-02-09 bertsioa)

• Datuak: Q79708
• Multimedia: GSM Standard / Q79708