Іс жүзінде бар жүйені талдау және техникалық

Қазіргі уақытта  GSМ арналары бойынша деректерді тарату келесідегідей ұйымдастырылған: абонентке жүйе мобильді терминалға орнатылған модель арқылы дыбысты тарату үшін қолданатын жеке арна бөлінеді, бұл арна арқылы деректемелердің таратылуы жүреді, бұ кезде деректерді тарату арасындағы арна бос болмай тұрады. GPRS – бұл GSМ стандартты ұялы ЖБЖ желісінің шеңберінде ақпараттың дестелік тарату хаттамасын қолдайтын және жүзеге асыратын жүйе. GPRS жүйесін қолданған кезде ақпарат дестелерге жиналады , және  абоненттердің сөйлесулерінің аралықтарында әрқашан болатын, қазіргі мезетте қолданылмайтын дыбыстық арналар арқылы эфирге беріледі. Бірнеше дыбыстық арналарды бір уақытта қолдану деректемелерді таратудың жоғары жылдамдықтарын қамтамасыз етеді.

GPRS дестелерді мобильді құрылғылар мен дестелік тарату желілері арасында тасымалдайды. Дестелер ІР немесе Х.25 форматтарында болуы мүмкін. Сыртқы желілердің ІР дестелері мобильді құрылғы қозғалыста болса да жетеді.

Абонент және сәйкес MS GPRS-те деректемелерді таратудың сыртқы желісінің пайдаланушылары ретінде болады. Бұл желіде абонентке статикалық (тұрақты) немесе динамикалық (уақытша) ІР-адресті тағайындалады, ол арқылы ақпараттық дестелермен алмасу жүреді. MS құрамында мобильді желіге қосылу үшін қосымша бағдарламалық қамтама болады.

Осылайша GSМ желісінде деректемелердің дестелік түрде таратылуы екі деңгейде ұйымдастырылады:

• GSМ радиоарналары мдификацияланады:базалық станцияның және оның контоллерінде апппараттық және бағдарламалық қамтамаларына GSМ физикалық арналарының жаңа көппайдаланушылық режимдері енгізіледі, MSC мен HLR бағдарламалық қамтамалары мдификацияланады;
• GSМ желісінің құрылымында дестелік коммутацияның жаңа түйіндері және GPRS функцияларын қолдайтын бірнеше жаңа интерфейстер пайда болады. Бұл түйіндердің орнатылған ІР функционалдылығы болады, ол ІР маршрутизаторларымен өзара әрекеттесуге мүмкіндік береді.

GPRS желілік инфрақұрылымы GSМ-нің іс жүзіндегі желілік элементтеріне біртендеп қосыла алады. Осылайша GSМ операторлары GPRS-тің даму негізінде параллелді екі өзара байланысқан маңызды мәселелерді шеше алады:

а) желілік инфрақұрылымды эволюциялық түрде қайта құру, UMTS талаптарына сәйкес келетін жоғары жылдамдықты радиоарналарды және байланыс режимдерді ендіру;

б) Mobile IP стандарттарына және жаңа IP қосымшаларға жауап беретін жаңа желілік инфрақұрылымды біртіндеп құру.

Берілген радиоқызмет шеңберінде жылдамдықты жоғарлатудан басқа (теориялық  максимум барлық бос емес слоттар  кезінде 171,2 кбит/с құрайды)  деректемелерді тарату қызметтері үшін төлеудің басқа сұлбасы көзделеді, GPRS-ті қолданған кезде төленім есептері таратылған ақпараттың көлеміне пропорционалды жүргізіледі.

GPRS технологиясы бұрын қатынаулы болмаған жаңа қызметтерді енгізуге мүмкіндік береді. Ең алдымен бұл Интернет ресурстарына тұтынушыны қанағаттайтын жылдамдықпен, тез қосылыспен және өте тиімді тарифтеу жүйесімен мобильді қол жеткізу. GPRS технологияласы тез арада деректемелердің үлкен көлемін, видеобейнелерді, әр алуан стандарттағы музыкалық файлдарды және тағы басқа мультимедиялық ақпараттарды тарату және қабылдау мүмкіндіктерін береді.GPRS негізінде WAP-қызметтер жаңа дамуына өтеді.

GPRS технологиясы TDMA принциптеріне негізделеді, мобильдік станцияларға бір TDMA-кадр шегінднгі бір тасушыдағы радиоинтерфейс бойынша көпслоттық режимде жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Ақпаратты дестелік түрде тарату принципі деректемелерді тарату кезінде ретсіз трафик болған жағдайда қатынаулы өткізу қабілеттілігін тиімді пайдалануға және бірнеше абоненттер арасында бөлуге мүкіндік береді.

 

2.1.2 GPRS технологиясының арналық құрылымы

 

GPRS GSМ сияқты сол жиіліктік ауқымды, және оның туындыларын, (мысалы GSМ 1870, РСS 1900) физикалық арналарды қалыптастыру үшін сол TDMA/FDMA құрылымын қолданады.

Абоненттік дестелерді және әр түрлі сигналды ақпараттың дестелерін радиоинтерфейс арқылы тарату үшін GPRS желісінде логикалық арналар ұйымдастырылады. Бұл логикалық арналар GSМ-нің жалпы жиілктік-уақыт ресурсынан GSМ үшін бөлінген физикалық арналарда орналасқан. GSМ-де бір жиіліктік арнада 8 физикалық арналар GPRS-те ақпаратты тарату (цифрлық радиосигналдарды тарату) минималды жылжуы бар Гаустық манипуляцияны қолданумен (GМSК) 270.822 кбит/с жылдамдықпен жүзеге асырылады. GSМ-дегідей кодаланған тізбектіліктің бір символы бір модуляцияланған символға сәйкес келеді. теориялық тұрғыдан GPRS бір пайдаланушыға бір тасушыда SТ S –ті бөлуге мүмкіндік береді, бұл кезде деректемелерді таратудың максималды жылдамдығы 172,2 кбит/с болады. Алайда, деректемелердің басқаратын хаттамаларының блоктарын және қателіктерді түзетумен кодалар артықтығын таратылуын есепке алумен нақты жылдамдығы 115,2 кбит/с (бір арнаға 14,4 кбит/с) құрайды.

Дестелік ІР–трафикті  тиімді мультиплексорлеу мақсатында GPRS-те физикалық арнаның типі анықталды: дестеленген деректемелерді тарату арнасы РDСН (Packet Data Chаnnel), ол дестелік деректемелердің бірнеше логикалық арналарына үлестірілуі мүмкін.

 GPRS-те келесі логикалық арналарды пайдаланады:

Дестеленген деректемелердің  трафигінің арнасы РDТСН (Packet Data Traffic Chаnnel). Оны МS бір жиіліктік арнада сегіз РDТСН параллель қолдануы мүмкін. Барлық РDТСН бір жаққа бағытталған: шығыс тарату үшін РDТСН/U (uplink), кіріс тарату үшін РDТСН/D (downlink) қолданылады.

GPRS-тің кең тарату басқару арнасы РВССН (Packet Broadcast Control Channel). Бір жаққа бағытталған төмен арна. «Нүкте-көпнүкте» принципі бойынша жұмыс істейді. Кәдімгі GSМ желісінде таратылатын ақпаратқа ұқсас жүйелік ақпаратты таратады. ВВССН арнасы бөлінбеуі мүмкін, мұндай жағдайда МS қажетті жүйелік ақпаратты ВССН арнасы бойынша алады.

GPRS-тің жалпы басқару арналары РСССН (Packet Common Control Channel). Сигналды ақпаратты тарататын бір жаққа бағытталған логикалық арналар тобы  осы атаумен біріктірілген. РСССН арналары ұяшықта болмауы мүмкін. Бұл жағдайда МS қажетті сигналдық ақпаратты кәдімгі жалпы басқару арналары арқылы алады.

GPRS-тің арналық деңгейінің сәулеті GSМ жүйесінің кадрларының үстіне орналастырылады. Бұл олардың сыйысымдылығын және эволюциялық көшуге мүмкіндіктерін қамтамасыз етеді.

GPRS-те арналық аралық интервалы GSМ-дегідей болады, яғни оның құрамына 2*57=114 ЕР ақпараттық биттер, 2 қызметік бит, оқыту тізбектіліктің 26 биті, қорғаныс бланктердің 2*3 символы (tail symbol) кіреді.

РDСН арна форматының негізін сыйымдылығы 4*114=456 бит болатын деректемелер радиоблоктары құрайды. Радиоблоктар 52 TDMA кадрдан тұратын 12 блоктық құрылымды құрайды. TDMA кадры сегіз тайм-споттан құрылады. РDСН арнасы жоғары циклдарға бөлінеді, оның құрамына 52 TDMA фрейм кіреді, әрқайсысына 240 мс ұзақтық сәйкес келеді, ал әр 13-тайм-спот (бос тайм-спот бір жоғары циклда 12 радиоблоктан қалдырып, деректемелерді тарату үшін қолданылмайды. Осылайша, радиоблокты таратудың орташа уақыты – 20 мс).

2.1сурет - GPRS кадрларының арналық құрылымы

GPRS-те жиіліктік арна ресурстарының тиімді пайдалануын қамтамасыз ету үшін үйірткілі кодалауға негізделген төрт кодалау сұлбалары жүзеге асырылған. Сұлбалардың әрқайсысы бір арнаға қатысты таратудың белгілі жылдамдықтарын қамтамасыз етеді.

2.1 кесте - GPRS кодалау сұлбалары

Сұлба	Кодалау жылдамдығы	RLC деңгейінің деректемелер блогы, октет	Тарату жылдамдығы кбит/с
CS 1	1/2	20	9,05
CS 2	2/3	30	13,4
CS 3	3/4	36	15,6
CS 4	1	50	21,4

 

 

2.1.3 Хаттамлар құрылымы

 

Абоненттік деректерді және сигналдық  ақпаратты тарату үшін GSМ/GPRS-тің барлық интерфейстерінде ашық жүйелер әрекеттестігінің (OSI) жеті деңгейлі моделінің принципіне негізделгенкөп деңгейлі хаттамалар жүйесі қолданылады. Абоненттік деректерді тасымалдау үшін қолданылатын хаттамалардың көп деңгеілі құрылымын қателерді өңдеу, сегменттеу, компрессия т.с.с функцияларды тарату жазықтығы деп атайды, және сигналдық ақпаратты тарату үшін сигналдық жазықтық деп атайды.

 

2.2 сурет - Абоненттік ақпаратты таратуға арналған хаттамалар құрылымы

Хабарламаларды тарату хаттмалары пайдаланушылық ақпаратты ІР немесе Х.25 дейтаграммалары (дестелері) түрінде MS-тен сыртқы желілерге және сыртқы желілерден MS-ке тарату үшін арналған. SGSN мен GGSN расындағы интерфейстер хаттамалары стандартты Интернет-хаттамаларын (ІР) қолдану арқылы құрылған. Магистраль түйіндеріyнде (GSN) жергілікті Интернет-адрестері бар, ол оларды сыртқы желілер және MS үшін көрінбейтін етіп қылдырады. GSN мен өр түрлі PLMN арасындағы интерфейстер осы принцип арқылы құрылған. Хаттамалар құрамына кіреді:

GTP (GPRS Tunneling Protocol). Нақты белгілі абоненттердің деректемелер дестелерін сигнализациясын тарату үшін туннельді ұйымдастырады. Деректемелер дестелерін (Packet Data Unit - PDU) таратушы жағында инкпсуляцияны, қабылдаушы жағында декапсуляцияны жүзеге асырады.

UDP/TCP (User Datagram Protocol/Transmission Control Protocol) Интернеттің стандартты хаттамасы болып табылады. UDP мен TCP-ні GSN арасында инкапсуляцияланған деректерді тарату үшін пайдаланады. UDP дестелердің таратылуын қабалданған деректемелердің расаталуынсыз қамтамасыз етеді. UDP бұл кезде қабылдаудағы қателіктерден белгілі қорғанысты енгізеді.

 

2.1.4 Деректемелерді дестелік түрде таратудың қосылуының негізгі режимдері

 

GPRS мобильді байланыс режимдеріне сәйкес келетін деректемелерді дестелік түрде таратуын қамтамасыз етеді, мұнда радиоресурстарды минималды түрде пайдалануы талап етіледі:

• уақыттың салыстырмалы кездейсоқ моменттерінде тізбектей тарату арасындағы уақыт таратудың орташа кідірісінен асқан кезде төмен периодтылығымен деректемелерді тарату;

–    аз көлемді деректемелерді периодты немесе жиі тарату;

•    үлкен көлемді деректемелерді салыстырмалы сирек түрде тарату.

Дестелік коммутациясы бар желілер (мысалы, ІР немесе АТМ желілері) терминологиясында таратудың келесі режимдері болады:

• РТР (Point-To-Point services) – «нүкте-нүкте» тарату режимі;
• PTM (Point-To-Multipoint services) – «нүкте-көпнүкте» тарату режимі;
• PTP – CLNS (Point-To-Point Connectionless Network Services) – қосылудың орнатылуынсыз «нүкте-нүкте» тарату режимі;
• PTP – CONS (Point-To-Point Connection Oriended Network Services) қосылу орнатылған «нүкте-нүкте» тарату режимі.

GPRS ішінде «нүкте-нүкте» және «нүкте-көпнүкте» негізінде тарату режимі болады.

РТР қызметтері екі пайдаланушылар арасында бір немесе одан да көп дестелердің таратылуын қамтамасыз етеді. GPRS-те екі негізгі РТР-қызметтер бар:

• қосуды орнатусыз (PTP – CLNS);
• қосуға бағытталған (PTP – CОNS).

PTP – CLNS қызметтер қосуға бағытталған, мұнда бір немесе одан да көп жеке дестелер А дербес абонентінен В дербес абонентіне таратылады. Әр десте алдыңғы немесе кейінгі дестелерге тәуелді болмайды.

PTP – CОNS қызметтер қосуға бағытталған, мұнда көптеген байланысқан дестелер абоненттер арасында орнатылған виртуалды арна бойынша таратылады. Бұл сервис абоненттер арасында логикалық тәуелділікті қамтамасыз етеді. Ол бір секундтан сағаттарға дейін жүруі мүмкін.

ІР хаттамасының негізінде қосымшаларды қолдану үшін PTP – CОNS режимін жүзеге асыру керек болады. Бұл кезде екі абонент немесе сервер мен абонент арасында логикалық қосу (арна) орнатылады. GPRS-тің негізгі қызметтері қолдайтын стандартты желілік хаттамаларға сүйене отырып, GPRS желісінің операторы қосымша қызметтердің жиынтығын ұсына алады. Мүмкін РТР интерактивті қызметтерінің құрамына кіреді:

• ақпараттық орталықтардың дерекқорына қатынау мүмкіндігін қамтамасыз ететін талап ету бойынша қызметтер. Мұндай қызметтің мысалы болып Дүниежүзілік Өрмек (WWW – World Wide Web) табылады;
• сақтау орталықтары арқылы жеке абоненттер мен пошталық қораптар арасында байланыс қызметтерін ұсынатын пошталық сервистер;
• уақыттың нақты масштабында абоненттер арасында екі жақты байланысты қамтамасыз ететін дыбыстық қызметтер;
• таратылатын ақпараттың аз көлемдерімен сипатталатын телебасқару (teleaction) қызметтері.

«Нүкте-көпнүкте» режимдерінің негізінде  GPRS қызметтерінің үш типі болуы мүмкін:

• PTM – Multicast – берілген географиялық аймақта бұл қызметтерді сұраған барлық  абоненттерге деректемелер дестесін тарату;
• PTM – Groupcall – берілген географиялық аймақта абоненьердің белгілі тобына деректемелер дестелерін тарату;
• ІР – Multicast – ІР-М тобының абоненттер арасында деректемелер дестелерін тарату.

GPRS қызметтері тарату қызметтеріне және телеқызметтерге бөлінеді. GPRS – те тарату қызметтері арасында (_ХХ – суреттіндегі 2,4 және 7 нүктелері) деректемелерді тарату мүмкіндігін қамтамасыз етеді.