GPRS: что это такое в телефоне
В характеристиках мобильных телефонов можно встретить много непонятных терминов и аббревиатур. Одной из таких аббревиатур является GPRS. Пользователи, которые активно пользуются мобильным Интерном еще из середины 2000-х годов, знают значение данного термина. Но, есть и много таких, кто в те года пользовался телефоном только для голосовых звонков и SMS. Если вы также не знаете, что такое GPRS в телефоне, то предлагаем ознакомиться с данной небольшой статьей.
Что такое GPRS в телефоне
Аббревиатура GPRS расшифровывается как General Packet Radio Service, что можно перевести на русский как пакетная радиосвязь общего пользования. Эта технология является расширением технологии мобильной связи GSM и позволяет передавать данные через мобильную сеть. Благодаря этому пользователь GSM получает возможность обмениваться данными с другими пользователями GSM сети, а также с внешними сетями, например, с Интернетом.
Принцип работы GPRS заключается в объединении данных в пакеты и их отправке по неиспользуемых в данный момент голосовых каналах GSM, что позволяет более эффективно использовать ресурсы GSM сети. При этом мобильный оператор может выбирать, какой тип передач более приоритетный, голосовой трафик или пакеты с данными. В России традиционно мобильные операторы отдают предпочтение голосовому трафику, поэтому скорость подключения через GPRS сильно зависит от загруженности сети оператора.
Теоретически скорость передачи данных по GPRS может достигать значения 171,2 кбит/c, но из-за различных ограничений на практике скорость обычно намного меньше. Например, мобильные телефоны 2000-х годов, когда активно использовался GPRS, могли принимать данные со скоростью не больше, чем 85 кбит/с.
GPRS – это часть мобильных сетей второго поколения и сейчас эта технология почти не используется на практике. На данный момент большинство мобильных телефонов поддерживают мобильные сети 3 и 4 поколений, в которых скорость передачи данных намного выше. Поэтому, если в характеристиках мобильного телефона вы заметили поддержку GPRS, то особого внимания на это можно не обращать, пользоваться этой технологией вы уже не будете.
Отдельно скажем несколько слов о GPS, который часто путают с GPRS. Несмотря на схожие названия это совершенно разные технологии, которые отвечают за решение разных задач. Как уже было сказано, GPRS – это технология пакетной передачи данных через сети GSM, которая используется в основном для доступа к Интернету. В то время как GPS – это система спутниковой навигации, которая позволяет определить точное местоположение.
GPRS интернет что это и как работает?
Общая служба пакетной радиосвязи (GPRS) — это стандартная технология, которая расширяет возможности голосовой сети GSM (глобальной системы для мобильных) с поддержкой функций передачи информации. Сети, базированные на GPRS, часто называют сетями 2.5G. Их постепенно заменяют новые 3G и 4G-установки.
GPRS был одним из первых широко используемых протоколов передачи данных в сотовых сетях, впервые стандартизированных в версии 97 3GPP в первом квартале 1998 года. Коммерческие сотовые сети начали поддерживать этот протокол в 2000 году
Преимущества технологии
История
GPRS была одной из первых технологий, которые позволили сотовой сети подсоединиться к сетям интернет-протокола (IP), получив широкое распространение в начале 2000-х годов (иногда называемых «GSM-IP»). Возможность заходить в Internet с телефона в любое время (всегда на связи), хоть и воспринимается как само собой разумеющееся в большей части мира сегодня, все же была новинкой.
Даже сегодня ДжПРС по-прежнему используется в некоторых частях мира, где было слишком дорого обновлять инфраструктуру сотовой сети до более новых альтернатив.
Поставщики мобильного интернета предлагали услуги передачи информации GPRS вместе с наборами голосовой подписки до того, как стали популярны технологии 3G и 4G. Клиенты первоначально платили за услугу GPRS в зависимости от того, сколько пропускной способности сети они использовали при отправке и приеме данных, пока поставщики не изменились и не начали предлагать пакеты с фиксированной ставкой, как это принято сегодня.
Технология EDGE (Enhanced Data rate для GSM Evolution) (часто называемая 2.75G) была разработана в расширенной версии GPRS в начале 2000-х годов. EDGE иногда также называют Enhanced GPRS или просто EGPRS.
Технология GPRS была стандартизована Европейским институтом стандартов телекоммуникаций (ETSI). Развертывание GPRS и EDGE управляется под надзором проекта партнерства третьего поколения (3GPP).
Эволюция данных 2G
До GPRS существовало два широко используемых протокола для обмена пакетами: данные с коммутацией каналов (CSD) и высокоскоростные данные с коммутацией каналов (HSCSD). Хотя их улучшили по сравнению с прошлыми решениями для данных (например, сотовые модемы), они работали так же, как и телефонные звонки, и были выставлены аналогично по времени.
Это повышение эффективности и функциональности для клиентов. Вместо схем передачи, используемых в CSD (пользователи часто спрашивают, в чем разница между этими двумя технологиями), ГПРС использует множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA) и дуплексный сдвиг по частоте (FDD) по общим каналам для передачи данных. Он позволяет всегда иметь связь с интернетом, передавать мультимедийные сообщения, а также предлагает другие расширенные функции телефона. Кроме того, маршрутизация на основе пакетов позволяет поставщикам услуг оплачивать по объему вместо активного времени.
GPRS и другие протоколы данных на основе пакетов, первоначально построенные поверх сетей 2G, получили неофициальные имена. Примечательно, что эту технологию часто называют 2.5G, а EDGE (более поздняя конкурирующая технология) иногда называют 2.75G
Как работает
Традиционно скорости GPRS (2.5G) котируются по сетям 2G; над 2G GPRS теоретически может передавать около 120 килобит в секунду. Из-за реальных условий пользователь может ожидать от 20 до 50 кбит/с. Задержка будет варьироваться, но часто приближается от 5 до 1 секунды.
Скорость EDGE (2.75G) приближается к скорости 1 Мбит/с, при этом быстродействие реального мира приближается к 150-400 кбит/с.
Теперь, когда мы узнали, что представляет собой GPRS, что это такое в телефоне, перейдем к особенностям этой технологии.
Особенности
ДжПРС использует коммутацию пакетов для передачи информации. Услуга работает на чрезвычайно низких скоростях по современным стандартам – скорость GPRS пересылки данных для скачивания варьируется от 28 Кбит/с до 171 Кбит/с, при этом скорость загрузки еще ниже.
В отличие от этого, EDGE поддерживала скорость загрузки 384 Кбит/с при первом вводе, позже показатели увеличились до 1 Мбит/с.
Другие функции, поддерживаемые GPRS, включают:
GSM и GPS отличается тем, что для работы этой технологии надо было меньше оборудования. Развертывание ДжПРС для клиентов потребовало добавления двух конкретных видов оборудования в существующие сети ДжСМ:
Чтобы пользоваться данной технологией, нужно установить GPRS-модем, который будет раздавать безлимитный или лимитный трафик, в зависимости от условий пакета
Использование
Чтобы использовать данную технологию, у человека должен быть мобильный телефон. Пользователь рассматривает пакеты от оператора и выбирает наиболее выгодный для него. На каждый день или месяц выделяется определенный трафик, который расходуется, когда абонент пользуется интернетом.
Данная технология может использоваться для включения соединений в зависимости от интернет-протоколов, поддерживающих широкий спектр коммерческих приложений. Она позволяет отправлять и получать небольшие пакеты и крупные массивы данных в сетях мобильных телефонов. Перед отправкой данных они разбиваются на отдельные блоки, и пересылаются через основную сеть и радио. Затем данные собираются в конце у получателя.
ДжПРС также позволяет пользоваться мобильной связью в роуминге
Что такое GPRS в телефоне
GPRS – одна из технологий мобильной связи, осуществляющая передачу данных. Во многом именно с ее появлением все связывают начало мобильного Интернета.
В 2021 году подавляющее большинство людей не сможет представить свою жизнь без Интернета. Мы пользуемся этой огромной компьютерной сетью постоянно: во время работы, когда ищем какую-либо информацию или обмениваемся данными с сотрудниками, во время отдыха, когда развлекаем себя играми или просмотром интересных фильмов/сериалов и прочего.
Как бы это ни было банально, но сегодня мы действительно уже не можем представить мир без такой привилегии, позволяющей нам фактически в одно мгновение обмениваться любой информацией с человеком, находящимся на другом конце света. В свое время это открыло огромные возможности в науке и на данный момент Интернет продолжает развиваться.
Но многих наверняка интересует вопрос: а с чего вообще все начиналось, откуда и когда впервые и у телефонов появился выход в сеть? После прочтения данной статьи рекомендуем ознакомиться и с предыдущим нашим материалом, где мы более подробно рассказывали о том, что представляют собой технологии мобильной связи, какие их разновидности существуют и чем они отличаются.
В этот раз мы подробно остановимся именно на GPRS. Рассмотрим архитектуру, принцип работы и сравним технологию с более ранними и поздними поколениями мобильной телефонии.
Что такое GPRS
Аббревиатурой «GPRS» обозначают надстройку над технологией GSM (она же «2G»), которая привнесла большое количество улучшений и позволила стареньким телефонам иметь доступ к Интернету. По крайней мере устройства с поддержкой GPRS уже могли получать электронные письма и в целом обмениваться данными буквально по воздуху, что еще несколько десятков лет назад казалось бредом, особенно для простого населения, никак не связанного с технологиями.
Расшифровывается же GPRS как «General Packet Radio Service», что в переводе с английского означает «радиосвязь, где осуществляется пакетная передача данных. Тарификация здесь рассчитывалась по новому принципу и учитывала лишь количество полученной или отправленной информации, а не время пребывания в сети.
Как уже было отмечено, GPRS является именно надстройкой над GSM. Это не отдельная технология, а служба, в основе которой лежат разработки всемирного стандарта цифровой сотовой связи. Структурно же она разделяется на две части: BSS и GPRS Core Network. Первая представляет собой систему, в которой сконцентрировано множество служб для поддержки работы пакетного режима. Вторая называется опорной сетью.
Структура GPRS в случае с мобильным телефоном.
К BSS, в свою очередь, относят еще два блока: PCU и BTS. Первый – Packet Controller Unit – используется для непосредственного управления пакетами между получателем и отправителем, второй – Base Transceiver Station – является кодирующим устройством и нужен для правильного взаимодействия с протоколами TCP/IP, на основе которых происходит обмен информации в GPRS между SGSN и GGSN.
Теперь к тому, что такое SGSN и GGSN. Компонент SGSN обозначает узел обслуживания абонентов и, как уже можно предположить по названию, он напрямую участвует в организации передачи данных. Своего рода это точка соединения всех станций BSS и многих других служб. Говоря простыми словами, SGSN выступает в роли коммутатора.
GGSN или GPRS Gateway Support Node (с англ. «узел поддержки шлюза») служит для маршрутизации исходящего и входящего трафика между абонентом и коммутатором SGSN. В общих чертах состав BSS на этом заканчивается, а вторая часть GPRS состоит из DNS (система доменных имен) и множества шлюзов (специальное ПО для организации передачи данных) для внешних сетей: X.25, Internet и пр.
Чем отличается GPRS от 2G и 3G
Выше мы попытались на понятном человеческом языке хотя бы частично познакомить вас со структурой GPRS, но если вы все-таки смогли устать от того огромного числа непонятных слов и аббревиатур, то здесь все будет еще проще. Поговорим теперь о том, чем же отличается GPRS от других технологий мобильной телефонии, которые относят к 2G и 3G. Мы не будем сравнивать архитектуры и принципы работы, а лишь затронем интересные факты, вытекающие из этого.
GPRS и 2G (GSM)
Для начала рассмотрим сравнение надстройки GPRS (часто относят к «подпоколению» 2.5G – переходному витку между 2G и 3G) с основным международным представителем 2G – GSM.
GPRS и 3G (UMTS, CDMA, WCDMA)
Среди основных представителей мобильных сетей третьего поколения можно назвать UMTS, CDMA и WCDMA. Частично к этому же списку можно отнести и HSPA, но данная технология, как и GPRS, также является переходной, только уже между 3G и 4G. Структурно GPRS и UMTS во многом похожи друг на друга, так как оба стандарта являются надстройками над GSM. UMTS иногда даже называют «3GSM», подчеркивая ее принадлежность к сетям третьего поколения и большие сходства с GSM.
Ниже мы рассмотрим основные различия между GPRS и UMTS:
Как включить GPRS на Android-устройстве
На любом устройстве под управлением операционной системы Android вы можете вручную задать параметры подключения к сети. Если в обычных настройках можно выбирать только между поколениями (2G, 3G, 4G и пр.), то в специальном инженерном меню есть возможность более детальной настройки:
Шаг 1. Откройте приложение «Телефон» на смартфоне и разверните цифровую панель.
Шаг 2. Введите код «*#*#4636#*#*» для перехода в инженерное меню.
Шаг 3. В появившемся окне выберите раздел «Информация о телефоне» и перейдите в него.
Шаг 4. Найдите строку «Настроить предпочтительный тип сети:» и нажмите на нее, чтобы развернуть полный список.
Шаг 5. Выберите пункт «GSM only» и закройте меню.
Самой технологии GPRS в списке вы не найдете, так как она является надстройкой над GSM (как, например, HSPA) и с вероятностью 99% на любом современном устройстве будет работать по умолчанию. Чтобы это проверить, просто попробуйте выйти в Интернет.
Заключение
Создание GPRS является по-настоящему знаменательным событием, с момента которого многие и начинают отсчет появления эры мобильного Интернета. Технология была призвана усовершенствовать на то время уже разработанный стандарт мобильной связи. И, стоит признать, она полностью оправдала свои надежды.
Конечно, комфортно пользоваться всеми преимуществами сети, включив GPRS, сегодня не получится. Уж тем более не идет речи об онлайн-играх, просмотре потокового видео и прочего. Но в свое время технология предоставила хотя бы базовые возможности: обмен MMS, электронными сообщениями и не только.
GPRS изнутри. Часть 1
Этим циклом статей я хотел бы рассказать хабраобществу о технологиях пакетной передачи данных в сетях мобильных операторов. Мы рассмотрим принципиальные схемы Packet Switched (PS) Core Network, заглянем в стек протоколов используемых для коммуникации между различными сетевыми элементами, а также более подробно рассмотрим функции основных элементов, которые позволяют нам использовать пакетную передачу в мобильных сетях. Конкретно в этой статье речь пойдет о самых распространенных на данный момент технологиях GPRS/EDGE.
История
Итак, что же мы имели в плане передачи данных в начале развития мобильных сетей операторов.
Начнем наш «отсчет» с т.н. CSD [Circuit Switched Data]. Данная технология появилась в стандарте GSM и позволяла устанавливать соединения с помощью модема, встроенного или подключенного в аппарат абонента, при этом абоненту на передатчике базовой станции выделялся все лишь один таймслот (TS), скорость передачи не превышает 9,6 кбит/с.
Передача данных с помощью CSD, практически ничем не отличается от обычного голосового вызова, т.к. на время вызова Вы полностью занимаете канал и посему тарификация такого соединения осуществляется поминутно и естественно на заре развития мобильных сетей была отнюдь не малой.
Следующим этапом развития передачи данных в мобильных сетях, стало улучшение технологии CSD — появилась технология HSCSD (en) [High Speed CSD]. Использование этой технологии позволило увеличить скорость передачи данных за счет объединения 4 TS + была увеличена пропускная способность одного канала до 14,4 Кбит/с за счет использования «упрошенных» методов корректировки ошибок. Тем самым максимальная пропускная способность для HSCSD составляла 57,6 Кбит/с.
Несмотря на небольшую скорость передачи и поминутную тарификацию, эта технология продолжает пользоваться популярностью для передачи небольших объемов данных в системах, например, охранных сигнализаций (показания счетчиков, индикаторов), прежде всего из-за простоты использования на современных аппаратах.
Все изменилось с появлением (спецификации Phase 1 появились в 2000/2001 гг.) пакетной технологии передачи данных — GPRS [General Packet Radio Service], которая существенно увеличила пропускную способность канала передачи данных (максимальная скорость передачи, при условии использования 8 TS — 171,2 кбит/с), а также использовала коммутацию пакетов, в отличие от коммутации каналов в CSD/HSCSD, что позволило более эффективно использовать ресурсы на базовых станциях, но в то же время эта технология «потребовала» внесения в структуру сети дополнительных элементов — SGSN, GGSN.
Принципиально технология EDGE [Enhanced Data rates for GSM Evolution] практически ничем не отличается от GPRS, т.к. может быть реализована на уже существующей сети. Изменения при внедрении EDGE касаются изменения схем кодирования на радиоинтерфейсе, а также изменения ПО на сетевых элементах. Максимальная скорость, которую может предоставить EDGE составляет 473,6 кбит/с (8 тайм-слотов x 59,2 кбит).
Схема сети
Что же из себе представляет т.н. PS Core Network? Давайте взглянем на принципиальную схему GSM архитектуры. 
Пояснения к схеме:
AuC — Authentification Centre
BSC — Base Station Controller
BTS — Base Transceiver Station
CGF — Charging Gateway Function
EIR — Equipment Identification Register
GGSN — Gateway GPRS Support Node
GMSC — Gateway MSC
HLR — Home Location Register
ISDN — Integrated Services Digital Network
MSC — Mobile Switching Center
PSDN/PDN — Public Switched Data Network/Packet Data Network
PSTN — Public Switched Telephone Network
SGSN — Serving GPRS Support Node
VLR — Visiting Location Register
Основным элементом в сетевой архитектуры GPRS, является SGSN. Как видим из схемы, SGSN связан различными интерфейсами с большинством элементов архитектуры GSM сети. Неотъемлемым «спутником» SGSN’а в пакетной сети оператора является GGSN, который является своеобразным мостом между IP Backbone оператора и другими Packet Data Networks (PDN). Железным исполнением GGSN может выступать «обычный» роутер Cisco, но также есть отдельные решения от вендоров Nokia Siemens Networks (NSN), Huawei, etc. В большинстве случаев на сети оператора присутствует несколько подобных элементов, что в свою очередь определяется емкостью сети и нагрузкой на территории.
Принцип работы
Более детально этот раздел мы рассмотрим во второй части статьи. Определим, какие данные передаются во время процесса авторизации, а также какие данные хранятся на стороне абонента/SGSN’а, коснемся немного алгоритмов шифрования, используемых в архитектуре GPRS/EDGE.
Перспективы
Перспективными технологиями, которые могут улучшить технологии GPRS/EDGE являются их прямые «наследники» — EGPRS2/Evolved EDGE, которые поддерживают такие вендоры, как Nokia Siemens Networks (NSN) и Nortel (технологии были стандартизированы 3GPP Rel-7).
Для перехода к Evolved EDGE достаточно провести апгрейд ПО на действующей сети EDGE, при этом поставщики обещают, что технология Evolved EDGE может более, чем вдвое повысить эффективность использования спектра, если сравнивать с тем, как это сделано в EDGE.
В частности, после перехода на новый стандарт, пользователям станет доступно скачивание данных из сети со скоростями вплоть до 1.2 Мбит/с (Downlink — направление от базовой станции к абоненту), пересылка данных в направлении к базовой станции (Uplink) со скоростью до 473 кбит/с.
По заявкам производителей, такой путь эволюции технологии GSM обеспечит для операторов эффективный по стоимости переход к технологиям следующих поколений, в частности — LTE и полную совместимость по услугам между GSM и следующими поколениями мобильной передачи данных.
Заключение
В конце статьи хотел написать, что это мой первый топик на хабре, чтобы сильно не пинали и все такое… но потом решил не писать, т.к. как же можно понять понравилась статья или нет, если нет критики со стороны читателей. Посему, вопросы/замечания/уточнения/угрозы приветствуются, если понравиться статья, то все это будет учтено в следующих работах.
На пути от 2G к 3G: система GPRS
Что такое GPRS.
Разумеется, разработчики GPRS приложили все усилия для того, чтобы установка новой системы «поверх» существующих GSM-сетей оказалась как можно менее обременительной (и разорительной, что немаловажно) для операторов. Давайте рассмотрим подробнее, какие новые блоки и связи появляются в общей архитектуре системы сотовой связи стандарта GSM с внедрением GPRS, а потом обсудим пользовательское оборудование, способное работать с высокоскоростной пакетной передачей данных.
GPRS изнутри.
Для быстрой маршрутизации информации к мобильному абоненту GPRS-система нуждается в данных о его месторасположении относительно сети, причем с большей точностью, нежели в случае передачи голосового трафика (напомню, HLR и VLR хранят номер Location Area (LA), в которой находится абонент: подробней об этом можно прочитать тут ). Но представьте себе, как возрастет служебный трафик в сотовой сети и расход энергии мобильным аппаратом, если телефон будет информировать систему каждый раз при переходе от одной соты к другой! Чтобы найти разумный компромисс между объемом сигнального трафика в сети GPRS и необходимостью знать с высокой точностью местонахождение абонента принято деление терминалов на три класса:
Согласно этой идеологии, терминалы, находящиеся в STANDBY-режиме, при переходе из одного RA в другой посылают SGSN специальный сигнал о смене области маршрутизации (routing area update request). Если новая и старая RA контролируется одним SGSN, то смена RA приводит лишь к корректировке записи в SGSN. Если же абонент переходит в зону действия нового SGSN, то новый SGSN запрашивает у старого информацию о пользователе, а MSC, VLR, HLR и вовлеченные в работу GGSN ставятся в известность о смене SGSN. Когда телефон, работающий с GPRS-системой, перемещается в другую LA, то SGSN отправляет соответствующему VLR сообщение о необходимости смены записи о местонахождении абонента.
Класс QoS выбирается индивидуально для каждой новой сессии передачи данных.
Вообще говоря, пакетная передача данных предусматривает два режима «соединений»:
Поддержка режима «многоточечной» передачи информации PTM ожидается в будущих спецификациях GPRS.
Поговорим теперь о клиентском оборудовании GPRS. К сожалению или к счастью, но для работы с системой пакетной передачи данных необходимо иметь специальный телефон, совместимый с GPRS. Говоря более строго, GPRS-терминалы подразделяются на три класса:
Следует заметить, что максимальная скорость передачи данных определяется, в первую очередь, количеством каналов, с которыми одновременно может работать абонентский терминал. Один канал обеспечивает передачу данных со скоростью до 13.4 кбит/с.
