GPRS pod mikroskopem (I. část)

Technologie GPRS není žádnou novinkou. Má bezmála pět let a její služby jsou dnes naprosto běžné. Víte ale, jak GPRS vlastně funguje? Nabízíme vám průnik do hloubky mobilních datových přenosů.
GPRS pod mikroskopem (I. část)

Proč a kdy vlastně vzniklo GPRS

Datové přenosy byly v systému GSM možné už od jeho vzniku. Spojení v klasickém GSM je však stejně jako v ostatních radiotelefonních sítích založeno na přepínání okruhů (komutované spojování). Po vytvoření spojení je tedy po celou dobu hovoru využíván jeden virtuální spojovací kanál, který sice zajišťuje jistou požadovanou kvalitu služby, ale na druhou stranu nevyužívá příliš efektivně kapacitu daného přenosového systému. Kanál je totiž obsazen i v případě, že oba koncoví účastníci nevyvíjejí žádnou aktivitu (mlčí). Se zvyšujícími se nároky na kapacitu přenosového pásma a se stále častějším využíváním datových přenosů přes spojově orientovanou telefonní síť GSM (CSD – Circuit Switched Data, obecněji pak také DoV – Data Over Voice) rostla potřeba najít vhodnou technologii, která by s omezenou přenosovou kapacitou nakládala šetrněji. Přenosová rychlost 9,6 kb/s, kterou nabízelo v základní verzi klasické GSM, navíc začala být nedostatečná. Řešení tohoto problému vzniklo postupně několik a jedním z nich je právě systém GPRS.

Specifikaci systému GPRS vypracovala organizace ETSI (European Telecommunication Standard Institute, www.etsi.org). Do testovacího provozu bylo GPRS uváděno zhruba od roku 1999 a v témže období docházelo také k podepisování prvních komerčních smluv s operátory. U nás GPRS spustil jako první Eurotel ve druhé polovině roku 2000. Po něm službu rozjeli postupně i T-Mobile a Oskar.

Kde tkví jádro pudla

Systém GPRS (General Packet Radio Service) je inspirován, jak už napovídá název, paketovým způsobem přenosu, který používají zejména technologie pevných datových sítí. Přenášená data jsou zjednodušeně řečeno na straně odesilatele jsou nejprve rozdělena na bloky (pakety). Ty se označí, poté „zabalí“ do informací přenosových protokolů a odděleně pošlou k cíli. Podle momentálního stavu konkrétní přenosové sítě mohou dokonce související části dat přijít k cíli různými cestami. Na straně příjemce se datové bloky opět poskládají a mohou se zpracovávat.

Až takto jednoduše to pochopitelně nefunguje, ale pro základní představu to stačí. Vtip takového nakládání s přenášenými daty spočívá v tom, že již není třeba otevírat permanentní přenosový kanál, ale stačí až v případě potřeby „na požádání“ vyhradit volné místo v kanálu pro přenos dat a data pak poslat směrem k adresátovi. Vyhrazení místa pro přenos dat spočívá v alokaci potřebného (dovoleného) počtu z celkových osmi timeslotů v daném rádiovém kanálu. Počet timeslotů, které lze vyhradit, závisí na třídě podporovaného GPRS. Po zbytek doby, kdy mezi účastníky sítě GPRS žádná data neputují, nejsou trvale zabrány žádné timesloty, a kapacita kanálů je plně k dispozici ostatním. V klidovém stavu sice GPRS také potřebuje síťovou kapacitu, ale oproti aktivnímu stavu pouze v zanedbatelném množství.

Co přenosové rychlosti

Teoretická maximální přenosová rychlost fyzické vrstvy GPRS je stanovena na 171,2 kb/s. To je ale pouze vykalkulovaná teorie, která počítá s využitím všech osmi timeslotů daného účastnického kanálu. V praxi se s takovou přenosovou rychlostí GPRS nesetkáme, neboť žádný operátor nepřistoupí na alokaci celého kanálu jen pro jednoho účastníka a navíc je třeba ke kódovaným uživatelským datům před vlastním přenosem přidat ještě dodatečné informace použitých přenosových protokolů. Např. třída GPRS s číslem 10 umožňuje zabrat 4 + 2 timesloty (download + upload), ale v součtu vždy maximálně pět současně. Pro představu lze uživatelské přenosové rychlosti pro třídu GPRS (podle počtu alokovaných timeslotů) určit z předpokladu 6,7 až 16,7 kb/s na jeden timeslot. Třídy GPRS s možným přiděleným množstvím timeslotů zobrazuje následující tabulka.

třída GPRS

timesloty
downlink
(k uživateli)

timesloty
uplink
(od uživatele) 

timesloty
současně
aktivní

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

Na přenosovou rychlost GPRS mají také vliv kódovací schémata CS (Coding Scheme) s různým zabezpečením proti chybám při přenosu rádiovým prostředím. Jsou celkem čtyři - CS1 až CS4 - a záleží na operátorech, která z kódovacích schémat zvolí pro použití ve své síti.

K čemu se technologie hodí

Výhodou paketového přenosu dat je možnost snadné integrace dat různé povahy do jednoho přenosového systému. Jednoduše řečeno lze po síti přenášet data obecně multimediální povahy. Díky vyšším přenosovým rychlostem lze relativně dobře uskutečňovat přenos videa, využívat služeb e-mailu, faxovat, nebo třeba prohlížet internetové stránky. Právě pro surfování po internetu se GPRS výborně hodí pro svou nesymetrickou povahu, neboť při této činnosti tok dat v downstreamu (od serveru k uživateli) výrazně převyšuje data v upstreamu (směrem od uživatele k serveru). Výhodný je v tomto případě také mnohokrát diskutovaný způsob účtování služby. Pro čtení informací z internetu (prohlížení stránek) je vhodné účtování podle množství přenesených dat, na druhou stranu při jednorázovém přenosu může být někdy výhodnější účtování podle času. Technologie GPRS v principu dovoluje oba způsoby, popř. i jejich kombinaci.

Pokud zhodnotíme podle obecných měřítek kvalitu služby GPRS (QoS – Quality of Services) a porovnáme ji s ostatními současnými mobilními technologiemi, vychází GPRS v našich podmínkách nejlépe. Bereme v úvahu aspekty jako je podpora technologie výrobci mobilních zařízení, podpora u operátorů, cena služby, dostupnost, přenosová rychlost, spolehlivost apod. Např. technologie EDGE sice nabízí vyšší přenosové rychlosti (až 48 kb/s na jeden timeslot), ale podpora výrobců zařízení je mizivá. Slibná chystaná novinka CDMA 450 bude sice nejspíš vcelku rychlá, ale s její dostupností a mobilitou to bude alespoň zpočátku poněkud horší. Bude třeba ještě nějaký čas k jejímu zdokonalení, o nabídce terminálů nemluvě. Srovnání současných technologií co do přenosových rychlostí ukazuje následující tabulka. Jsou zde pro porovnání zahrnuty také srovnatelné technologie pevných sítí.

služba uplink downlink
GPRS 13,4 kb/s 28–64 kb/s
GSM CSD 9,6–14 kb/s 9,6–14 kb/s
HSCSD 14,4 kb/s 43,2 kb/s
Dial-up 33,6 kb/s 56 kb/s
ISDN Standard 64 kb/s 64 kb/s
ADSL 256 kb/s 1024 kb/s
CDMA 1EV-DO 153.6 Mb/s 2,44 Mb/s

Jak GPRS podporují výrobci

S podporou technologie GPRS u výrobců mobilů je to velmi dobré. Naprostá většina dnešních mobilních telefonů GPRS podporuje a neexistuje snad výrobce, který by se GPRS vyhýbal. Přesto u některých levnějších nebo funkčně jednodušších telefonů podpora GPRS chybí. Zde je seznam mobilů bez GPRS, na které můžete narazit v tuzemské distribuční síti:

  • Alcatel OT 320, OT 331, OT 332, OT 512
  • Motorola C200
  • Nokia 1100, 2100, 3310, 3410, 5210
  • Philips 330
  • Sagem myC-2, myX-2
  • Samsung SGH-A800
  • Siemens A50, A52, A55
  • Sony Ericsson T100
  • Xelibri 5 až 8


V následujícím článku se dozvíte, co všechno musí mobilní operátor ve své síti udělat, aby mohl GPRS nabízet

Témata článku: Ostatní, Motorola C200, Nokia 1100, Philips 330, Sagem myC-2, Siemens A50, Siemens Xelibri 5, Sony Ericsson T100, Přenosový kanál, GPRS, Chystaná novinka