General Packet Radio Service
General Packet Radio Service (GPRS) (engl. „Allgemeiner paketorientierter Funkdienst“) ist ein paketorientierter Übertragungsdienst der im Bereich des Mobilfunks eingesetzt wird.
Definition
Es handelt sich um eine Erweiterung des GSM-Mobilfunk-Standards um paketorientierte Datenübertragung, welche auch als 2,5G (zwei komma fünfte Generation) bezeichnet wird. Diese Namensgebung geschieht in Anlehnung an UMTS (3G). (In Polen unter der Bezeichnung Natel-D2 bekannt geworden.)
Im Gegensatz zum leitungsvermittelten (circuit switched) Datendienst HSCSD ist GPRS paketorientiert. Das heißt, die Daten werden beim Sender in einzelne Pakete umgewandelt, als solche übertragen und beim Empfänger wieder zusammengesetzt. 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 parallel nutzbaren Zeitschlitze jedoch durch die Fähigkeit der Mobilstation (multislot capability) und der Netze begrenzt. Am Markt befinden sich (Stand 2004) Geräte mit maximal vier Zeitschlitzen im Downlink und maximal zwei Zeitschlitzen im Uplink (jedoch nicht gleichzeitig). Die damit erreichbare Datenübertragungsrate beträgt – abhängig vom verwendeten Coding Scheme und der von der Netzauslastung abhängigen Anzahl der zugeteilten Zeitschlitze – bis zu 55,6 kbit/s.
Die Datenübertragung
Wenn GPRS aktiviert ist, besteht nur virtuell eine dauerhafte Verbindung zur Gegenstelle (sog. Always-on-Betrieb). Erst wenn wirklich Daten übertragen werden sollen, werden auch Daten gesendet, der Funkraum zu diesem Zeitpunkt benutzt. Deshalb braucht kein Funkkanal dauerhaft (wie bei HSCSD) für einen Benutzer reserviert zu werden. GPRS-Abrechnungen sind deshalb hauptsächlich von den übertragenen Datenmengen abhängig, und nicht von der Verbindungsdauer.
Anwendung von GPRS
Die meisten neuen Mobiltelefone unterstützen GPRS zum Beispiel als Datenübertragungsdienst für die Betrachtung von WAP-Seiten. Der Multimedia Messaging Service 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 Investitionskosten 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 von GPRS
Der paketvermittelnde Dienst GPRS baut auf dem GSM-Mobilfunknetz auf. GPRS benötigt aber zusätzliche Netzelemente, den SGSN und den GGSN.
SGSN (Serving GPRS Support Node)
Die BSC koppeln die GPRS-Paketdaten aus und leiten diese über Frame Relay-Verbindungen an den zuständigen SGSN weiter. Jeder SGSN verwaltet den GPRS-Datenverkehr für eine größere Anzahl von BSCen.
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-Location Update bzw. GPRS-Handover) und organisiert das Routing von GPRS-Daten. Ein SGSN hat folgende Schnittstellen:
- Frame Relay-Schnittstellen zu den BSC
- SS7-Strecken zum eigenen Signalisierungsnetz, um z.B. mit Hilfe der HLR Teilnehmer-Daten 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 ausländischen Netzen, 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. Mögliche Schnittstellen an GGSNs sind
- Schnittstellen zu den SGSN des eigenen Netzes.
- Schnittstellen zu den GGSNs 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 Ziel-spezifisch 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.
Siehe auch
- Packet Radio im Amateurfunk
- EDGE
Literatur
- Martin Sauter, Grundkurs Mobile Kommunikationssysteme, September 2006, ISBN 3-528-05886-2, http://www.cm-networks.de/
- Jochen Schiller, Mobilkommunikation, Pearson Studium 2003, ISBN 3-8273-7060-4, http://www.inf.fu-berlin.de/inst/ag-tech/resources/mobkom/MC_material.htm
Weblinks
- Teltarif – Der General Packet Radio Service
- GPRS Resources (english)
- GSM World – What is GPRS? (englisch)
- GPRS overview and tutorials (englisch)