Exercise 3.8: General Packet Radio Service

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General Packet Radio Service

In der „GSM–Phase $2+$” wurde zur Verbesserung der Datendienste die GSM–Erweiterung $\color{red{\boldsymbol {\rm GPRS}}$ entwickelt und standardisiert. Diese

• unterstützt mehrere Übertragungsprotokolle,
• bietet paketorientierte Datenübertragung an,
• erlaubt es Nutzer, mit fremden Datennetzen (Beispiel: Internet) zu kommunizieren.

Ein GPRS–Mobilfunkteilnehmer profitiert von kürzeren Zugriffszeiten und der höheren Datenrate gegenüber der Datenübertragung im herkömmlichen GSM oder bei HSCSD, das ebenfalls in der Phase $2+$ entstanden ist.

Vor der Einführung von GPRS waren einige Modifikationen und Ergänzungen im GSM–Netz notwendig:

• Um GPRS–Anwendungen in die bestehende GSM–Systemarchitektur integrieren zu können, mussten Serving GPRS Support Nodes (SGSN) und Gateway GPRS Support Nodes (GGSN) implementiert werden (siehe Grafik).
• Bei GPRS können bis zu acht Zeitschlitze miteinander kombiniert werden („Multislot Capability”). Außerdem sind vier Codierschemata mit unterschiedlichen Datenraten definiert, die als CS–1 (mit $9.05 \ \rm kbit/s$), ... , CS–4 (mit $21.4 \ \rm kbit/s$) bezeichnet werden.
• Zur Faltungscodierung wird ein Code der Rate $1/2$ benutzt, der die $294 \ \rm Bits$ auf $588 \ \rm Bits$ verdoppelt. Durch die Punktierung von $132 \ \rm Bits$ kommt man schließlich zu Bursts der Länge $456 \ \rm Bit$. Unter Berücksichtigung der Rahmendauer von $20 \ \rm ms$ resultiert daraus die Bitrate $22.8 \ \rm kbit/s$.
• Ein GPRS–Handy führt beim Einschalten als erstes eine so genannte „Cell Selection” durch. Wird dabei ein Frequenzkanal mit GPRS–Daten gefunden, dann kann auf die GPRS–Dienste je nach Handyklasse zugegriffen werden.
• Man unterscheidet zwischen drei Klassen von Endgeräten. Ein Handy der Klasse C muss manuell auf GPRS-Dienste umgestellt werden. Dagegen geschieht die Umschaltung zwischen GPRS und GSM bei Klasse A und B automatisch und dynamisch.

Hinweis:

Diese Aufgabe bezieht sich auf Weiterentwicklungen des GSM . Die obige Grafik ist dem Beitrag [BVE99] entnommen. Wir bedanken uns bei den Autoren für die Freigabe.

Fragebogen

1

Wie kann die GPRS–Datenübertragung charakterisiert werden?

	leitungsvermittelt,
	paketvermittelt,
	durchschaltevermittelt.

2

Welche Netzknoten waren zur Integration von GPRS in die bestehende GSM–Systemarchitektur erforderlich?

	GGSN,
	GMSC,
	SGSN,
	SMSS.

3

Wie können die GPRS–Dienste eingestellt werden?

	Durch Durchführung der Prozedur „Cell Selection”.
	Die Umschaltung hängt von der Handy-Klasse ab.
	Alle Handys schalten dynamisch zwischen GSM/GPRS um.

4

Welche Vorteile bietet GPRS gegenüber GSM?

	Bei GPRS kann man bis zu $8$ Zeitschlitze kombinieren.
	Der physikalische Kanal bleibt für die Rufdauer reserviert.
	Uplink und Downlink werden separat zugewiesen.

5

Wie groß ist theoretisch die maximale GPRS–Bitrate?

$R_{\rm B} \ = \ $ $\ \rm kbit/s$

6

Wie groß ist die resultierende GPRS–Rate (Faltungscode + Punktierung)?

$R'_{\rm C} \ = \ $

7

Wie groß ist die Netto-Datenrate eines GPRS–Benutzers?

$R_{\rm Netto} \ = \ $ $\ \rm kbit/s$

Musterlösung

Solution

(1)  (2)  (3)  (4)  (5)  (6)  (7)