Obsah

03

Mobilní sítě GSM – mobilní sítě 2. generace

3.1 Základy systému GSM


I v současné době je stále výrazně rozšířeným digitálním buňkovým systémem globální systém pro mobilní komunikaci GSM. Tento systém byl budován jako otevřený celoevropský standard a svým nasazením umožnil vyřešit tzv. mezinárodní roaming, tedy provozování jedné a téže mobilní stanice s jedním očíslováním, a to ve všech státech, které tento systém přijmou.


Důležitý je systém identifikace účastníka založený na kartě SIM (Subscriber Identity Module).


Karta SIM obsahuje nejen základní identifikační údaje účastníka, ale i řadu dalších specificky individuálních informací, jako je např. identifikační číslo účastníka IMSI (International Mobile Subscriber Identity), ověřovací klíč, informace o předplacených službách nebo telefonní seznam účastníka. Mobilní stanici pak lze využívat pouze s aktivací karty příslušného provozovatele, ale i zde jsou specifikovány výjimky v podobě tísňových volání. Z hlediska uživatele je důležitý i systém kódování a šifrování přenášené informace, který podstatnou měrou znemožňuje možnost odposlechu.


Spojovací proces při aktivním volání začíná nejprve výměnou signalizačních údajů. Jedním z nejdůležitějších úvodních procesů je kontrola oprávněnosti přístupu mobilní stanice do sítě.


Mobilní stanice MS vyšle své identifikační číslo IMSI prostřednictvím BS a BSC (Base Station Controller) až do MSC (Mobile Switching Centre). Blok AuC (Authentication Centre) vyšle směrem k mobilní stanici náhodné číslo, které je zde přeměněno na základě individuálních údajů a algoritmů SIM karty na jiné číslo, které je jako originální odezva zasláno zpět do MSC. V bloku VLR (Visitor Location Register) je pak tento zcela individuální údaj porovnán s databázovými údaji účastníka a v případě shody je pak mobilní stanici povolen přístup do sítě.


Pro zajištění anonymity účastníka je komunikující stanici dále přiděleno prozatímní identifikační číslo TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity), pod kterým se mobilní stanice identifikuje v oblasti příslušné MSC. Při přechodu mobilní stanice do oblasti jiné MSC, se jí přidělí i jiné TMSI. Teprve po skončení těchto procesů může dojít k vlastnímu přenosu uživatelských údajů.


Systém GSM pak navazuje na ostatní telekomunikační sítě PSTN (Public Switched Telephone Network), ISDN (Integrated Services Digital Network), družicové telekomunikace. Vlastní provoz GSM sítí potom zajišťují provozovatelé mobilních sítí tzv. operátoři (providers), tedy společnosti vlastnící příslušnou licenci na provozování tohoto typu sítí.


3.2 Sítě GSM a používané standardy


Základní aplikace systému GSM byly realizovány v pásmu 900 MHz. Nárůst provozu však vedl k vývoji dalších variant s více frekvenčními pásmy. Během vývoje tak vznikly tři standardy lišící se především použitým frekvenčním pásmem a počtem kanálů:

  • GSM 900 – pracující v pásmu 900 MHz, max. 2×124 kanálů, šířka pásma 2×25 MHz

  • GSM 1800 – pracující v pásmu 1800 MHz, max. 2×374 kanálů, šířka pásma 2×75 MHz

  • GSM 1900 – pracující v pásmu 1900 MHz, max. 2×298 kanálů, šířka pásma 2×75 MHz


Varianty GSM 1800 a GSM 1900 jsou někdy označovány jako systémy DCS (Digital Communication System – digitální komunikační systém, nebo Digital Cellular System – digitální buňkový systém).


Rozdělení frekvenčního pásma standardu GSM 1800 užívaného na evropském kontinentu ukazuje následující obrázek.


Frekvenční pásmo standardu GSM 1800 a jeho dělení


Systém GSM 1800 nepřináší žádný zásadní technologický zvrat, ale umožňuje uspokojit další zájemce o mobilní komunikaci, a to zejména ve velkoměstech. Systém umožňuje vytvoření buď samostatné sítě nebo propojení se systémem GSM 900, kdy se kombinují mikrobuňky GSM 900 s pikobuňkami GSM 1800, jejichž cílem je obsloužení prostor s vysokou koncentrací mobilních telefonů (např. obchodní domy nebo centra velkoměst). To však vyžaduje použití tzv. dvoupásmových (duálních) mobilních stanic.


3.3 Služby & Aplikace


Systém GSM umožňuje poskytování zejména telekomunikačních služeb (Teleservices) a přenosových služeb (Bearer Services).


Mezi telekomunikační služby (Teleservices) lze zahrnout především:

  • telefonie (včetně tísňového volání, a to i v cizí síti)

  • služby přenosu krátkých textových zpráv SMS (Short Message Services) s možností vyslat maximálně 160 znaků mezi dvěma body v obou směrech nebo s možností vyslat zprávy určené všem mobilním stanicím v buňce CBS (Cell Broadcast Service) jako např. dopravní a meteorologické zprávy

  • záznamová služba (hlasová schránka)

  • e-mail (služba s návazností na elektronickou poštu sítě Internet)

  • bankovní služby

  • informační služby, atd.

Mezi přenosové služby (Bearer Service) lze zahrnout především:

  • asynchronní duplexní přenos dat s přenosovými rychlostmi 300 až 9 600 bit/s

  • synchronní duplexní přenos dat s přenosovými rychlostmi 2 400 až 9 600 bit/s

Služby sítě GSM jsou nadále průběžně rozšiřovány a záleží jen na provozovateli sítě (operátorovi), které z nich budou v jeho síti zavedeny. Jedná se zejména o zvýšení přenosové rychlosti na 14,4 kbit/s, resp. při změně kódování až na 21,4 kbit/s.


Rozšiřují se i různé služby pro zvýšení účastnického komfortu. Např. zavedení služby tzv. okamžitého účtování (Hot Billing) umožnilo používání předplacených karet i službu jejich následného dobíjení, a tím vytvořilo skupinu anonymních uživatelů, kteří neplatí paušální měsíční poplatky.


3.4 Architektura sítě GSM


Celková základní struktura systému GSM je uvedena na obrázku níže.

Architekturu systému GSM je možné rozdělit na tři základní části – subsystém základnových stanic BSS (Base Station Subsystem), síťový spojovací subsystém NSS (Network Switching Subsystem) a operační subsystém OSS (Operation Support Subsystem).


Subsystém základnových stanic

Mobilní stanice komunikují se základnovými stanicemi BS. Několika základnovým stanicím je přiřazena jedna řídicí základnová jednotka BSC, jejímž úkolem je zejména přidělovat a uvolňovat rádiové kanály pro komunikaci s mobilními stanicemi MS a zajišťovat správnou funkci „Handoveru“. Provoz systému vyžaduje, aby každá mobilní stanice, která je v provozu, poskytovala systému informaci o své poloze, a to v rámci buňky, ve které se nachází. Mobilní stanice MS většinou zachytí signály několika nejbližších základnových stanic BS, ze kterých vždy vybere optimální BS, přes níž je pak spojení navázáno.


Síťový spojovací subsystém


Tento subsystém obsahuje zejména ústřednu MSC, jež je realizována běžným typem telefonní ústředny, která je však doplněna o další funkce plynoucí z mobility přepojovaných účastnických stanic. Tato doplňující zařízení vytvářejí soubor pro tzv. identifikační databáze, obsahující:

  • domovský registr HLR (Home Location Register) – uchovává informace o všech účastnících v dané oblasti. Ověření (identifikaci) účastníka zde zajišťuje autentizační centrum AuC. Každý účastník sítě je uchováván pouze v jediném HLR.

  • návštěvnický registr VLR (Visitor Location Register) – uchovává přechodně aktuální informace o mobilních účastnících pohybujících se v oblasti příslušné ústředny MSC. Registr VLR si data vyžádá vždy z domovského HLR, a pokud účastník opustí navštívenou oblast, jsou vždy tato data zrušena.

  • registr mobilních zařízení EIR (Equipment Identity Register) – uchovává informace o jednotlivých mobilních stanicích (seznam autorizovaných stanic, zcizených stanic, atd.).


Operační subsystém

Zabezpečuje provoz subsystémů BSS a NSS. Obsahuje především blok dohledového centra ADC (Administrative Centre) řešící administrativní úlohy (např. zprávu účastnických poplatků, vyúčtování, apod.), dále blok centra řízení sítě NMC (Network Management Centre) zajišťující celkové řízení toku informací v síti, a blok provozního a servisního centra OMC (Operation and Maintenance Centre), řešící úlohy údržby a zajištění provozu sítě.


Architektura systému GSM


3.5 Vrstvový model GSM


Na následujícím obrázku je zobrazen vrstvový model systému GSM, který je definován pro tři nejnižší vrstvy modelu RM-OSI (fyzickou, spojovou a síťovou). Každá vrstva je tvořena skupinou tzv. entit, což jsou všechny do ní spadající funkční jednotky.


Vrstvový model systému GSM


V rámci modelu jsou využívány pojmy fyzický kanál a logický kanál. Fyzickým kanálem je myšlena kombinace radiového kanálu o šířce 200 kHz (označeného pomocí ARFCN (Absolute Radio-Frequency Channel Number)) a časového intervalu (označené příslušným číslem 0-7). Do každého takto vytvořeného fyzického kanálu potom mohou být v rozdílných časech procesem mapování vloženy různý logické kanály.


Fyzická vrstva PH (Physical Layer)


Definuje radiové fyzické kanály, tedy parametry TDMA, FDMA, modulace a mapuje do těchto kanálů kanály logické.

Spojová vrstva DL (Data Link Layer)


Na této vrstvě je použit protokol LAPDm (Link Access Procedure for D-channel in mobile networks), což je varianta protokolu LAPD, přizpůsobená pro použití v systému GSM. Na této vrstvě jsou vytvářeny a obsluhovány logické kanály.

Síťová vrstva NL (Network Layer)


Tato vrstva je dále rozdělena na následující podvrstvy:

  • management rádiových zdrojů RR (Radio Resource Management), který zajišťuje spojení mezi mobilní stanicí a subsystémem základnových stanic BSS, řídí handover, výkony vysílačů apod. Relace této podvrstvy existují mezi MS a BSS.

  • management mobility MM (Mobility Management), zajišťující funkce vycházející z mobility účastníků. Na starost tedy má aktualizaci polohy, identifikaci a ověření účastníka. Vazby na této podvrstvě existují mezi MS a MSC/VLR, HLR a AuC.

  • management komunikace CM (Communication Management) je opět podrobněji dělen na tyto části:

    • řízení hovoru CC (Call Control) zajišťuje vytváření, udržení a ukončení hovorů. Komunikace zde probíhá mezi MS a MSC.

    • doplňkové služby SS (Suplementary Services) má na starost registraci, řízení a rušení doplňkových služeb, poskytovaných danou sítí. SS procedury existují mezi MS a MSC/VLR, HLR a AuC.

    • služba krátkých textových zpráv SMS (Short Message Service): Zajišťuje mobilní stanici možnost přijímání a odesílaní krátkých textových zpráv. Komunikace probíhá mezi MS a SMS Centrem SMSC (Short Message Service Centre).


3.6 Struktura a princip funkce mobilní stanice

V následujících dvou kapitolách se pokusíme názorně popsat strukturu a princip funkce mobilní stanice a její návaznost na základnovou stanici.

Mobilní stanice MS se skládá z vysílací a přijímací části, řídicího mikroprocesoru, SIM karty a dalšího příslušenství (mikrotelefon, klávesnice, displej, atp.).


Blokové schéma mobilní stanice


Analogový hovorový signál na výstupu mikrofonu je digitalizován A/D převodníkem, který pracuje na principu PCM modulace (vzorkovací frekvence 8 kHz, vzorek o 13 bitech, lineární kvantování, přenosová rychlost signálu vp = 8000×13 = 104 kbit/s).

Další blok (KOD-Z) provádí na principu vokodéru, tj. řečového syntetizátoru, tzv. zdrojové kódování, realizované metodou buzení RPE-LTP (Regular Pulse Excitation – Long Time Prediction), čímž dochází k redukci přenosové rychlosti na hodnotu vp = 13 kbit/s. Pro buzení filtru na přijímací straně je přenášen zakódovaný zbytkový rozdílový signál mezi původním signálem a signálem syntetizovaným. Dlouhodobá predikce spočívá ve využití korelací mezi sousedními periodami základního tónu hovorového signálu k predikci hodnoty signálu v následující periodě.


Principiální blokové schéma zdrojového kodéru RPE-LTP


V bloku (KOD-K) je pak realizováno tzv. kanálové kódování, které redukovaný digitální hovorový signál zabezpečuje proti chybám vzniklým při přenosu. Navíc dochází k prokládání (Interleaving), jehož účelem je zvýšit odolnost signálu proti shlukům chyb. Každý bitový blok o délce 456 bitů vytvořený při kanálovém kódování, je následně rozdělen na 8 skupin po 57 bitech. Ty jsou poté metodou diagonálního prokládání proloženy s posledními čtyřmi skupinami z předchozího bloku a prvními čtyřmi skupinami z bloku následujícího. V takto upraveném signálu již dvě sousední skupiny 57 bitů nenáleží jedinému, ale dvěma různým blokům. Na přijímací straně se pak podle inverzního předpisu přijímaná proložená posloupnost přemění na posloupnost původní. Dojde-li při přenosu ke znehodnocení několika za sebou následujících bitů (shluk chyb), budou tyto bity v původní posloupnosti od sebe vzdáleny, a tím mohou být pomocí uvedených zabezpečovacích procesů opraveny.


Princip formátování a prokládání burstů


Kromě toho je část signálu, která obsahuje uživatelskou informaci, ještě podrobena procesu šifrování, za účelem znemožnění odposlechu radiové komunikace. Po všech těchto úpravách činí přenosová rychlost v jednom kanálu vp = 22,8 kbit/s.

Do modulátoru GMSK (MOD GMSK) pak vstupuje takto zpracovaná posloupnost začleněná do TDMA rámce celkovou přenosovou rychlostí vp = 270,833 kbit/s (kanálový rámec o délce 156,25 bitu je přenesen za 0,577 ms).

Po zpracování v dalších obvodech rádiového vysílače (RV) je signál vyzářen anténou mobilní stanice. Z hlediska vysílacího výkonu se mobilní stanice dělí do pěti tříd v rozmezí 0,1 až 20 W.

V přijímacím směru probíhají transformace signálu opačně než ve směru vysílacím. Signál přichází z antény do bloku rádiového přijímače (RP), odtud do demodulátoru (DEM) a obou dekodérů (DEKOD-K, DEKOD-Z). V převodníku D/A je pak digitální signál přeměněn na analogový a zaveden do telefonního sluchátka.


3.7 Mobilní stanice v GSM a její návaznost na základnovou stanici BTS


Ve standardu GSM 900 jsou k přenosu signálů vyhrazena dvě frekvenční pásma o šířce 25 MHz se vzájemným odstupem 45 MHz. Pro přenos signálu ve směru základnová stanice → mobilní stanice je určeno pásmo 935 MHz až 960 MHz. Pro opačný směr je pak vyhrazeno pásmo 890 MHz až 915 MHz. Přístupová metoda pro realizaci radiového okruhu mezi mobilní stanicí a základnovou stanici je založena na kombinaci frekvenčního (FDMA) a časového (TDMA) přístupu. V rámci FDMA jsou obě frekvenční pásma rozdělena na 124 subpásem (F1 až F124) o šířce 200 kHz. V každém subpásmu je pak dále metodou TDMA vytvořeno 8 (časových) kanálů (T1 až T8).


Principiální blokové schéma mobilní stanice standardu GSM 900 a její vazby na základnovou stanici


Každý kanálový rámec (Burst) o délce 156,25 bitů s dobou trvání 0,577 ms obsahuje bity uživatelské informace UI (User Information) a služební informace SI (Service Information). Znamená to, že základnová stanice BS má celkovou kapacitu maximálně 124×8 = 992 použitelných dvojic kanálů, resp. radiových okruhů.


Takt je ve standardu GSM odvozen od frekvence taktovacího generátoru ft = 13 MHz. Základní přenosová rychlost je vp = 13 000 000/48 = 270 833,33 bit/s. Jeden rámec TDMA (8 časových kanálů) má trvání 4,615 ms (multirámec je složen z 26 rámců a má trvání 120 ms, superrámec je složen z 51 multirámců a má trvání 6,12 s a nejvýše v této hierarchii stojí tzv. hyperrámec).


3.8 Přenos dat v síti GSM a generace 2.5G mobilních systémů


Základní rychlost mezi mobilní stanicí MS a sítí GSM je 13 kbit/s obousměrně (pro přenos hovoru). Tento kanál lze užít nejen pro přenos hovoru, ale běžně i pro přenos dat založeném na přepojování okruhů typu CSD (Circuit Switched Data) rychlostí 9,6 kbit/s. V dalším kroku pak došlo ke zvýšení přenosové rychlosti až na 14,4 kbit/s, a to především díky snížení redundantní informace v podobě ochranných kódů.

Výraznější zvýšení přenosových rychlostí umožňují až systémy dvou a půlté generace označované jako 2+, resp. 2.5G, a to buď využitím:

  • pomocí přepojování okruhů HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) s dostupnou přenosovou rychlostí až 115 kbit/s symetricky nebo

  • přenosu založenému na přepojování paketů GPRS (General Packet Radio Service) s dostupnou přenosovou rychlostí až 171 kbit/s.


Další zvyšování přenosových rychlostí je možné použitím systému EDGE (Enhanced Data for GSM Evolution). V porovnání s konvenčním systémem GSM je zde použita modulace s vyšším počtem stavů, konkrétně 8-PSK. Celkové přenosové rychlosti datových přenosů se pohybují až kolem 473,6 kbit/s.


Infrastrukturu sítě GSM bylo u systémů 2.5G nutné doplnit o datový uzel SGSN (Serving GPRS Support Node), který komunikuje s radiovou částí sítě GPRS. Pro přenos dat do jiných paketových sítí, např. Internetu, byl následně implementován datový uzel GGSN (Gateway GPRS Support Node), který plní funkci směrovače. Zjednodušenou infrastrukturu mobilní sítě 2.5G si můžete prohlédnout na následujícím obrázku.


Zjednodušená infrastruktura mobilní sítě 2.5G


3.9 Přenos dat typu CSD v síti GSM


Digitální mobilní sítě typu GSM byly sice primárně vyvinuty pro potřebu přenosu hlasu, nicméně i lidský hlas přenášejí v digitálním tvaru. Díky tomu je pak pro ně relativně snadné přenášet namísto hlasu i obecná data. Přesto však existují jistá omezení související převážně s maximální dosažitelnou přenosovou rychlostí.

Samotný radiový kanál systému GSM disponuje přenosovou rychlostí 33,8 kbit/s. Z principu fungování sítě GSM je však pro každý časový interval (hovorový kanál) k dispozici jen 22,8 kbit/s. Zbylých 11 kbit/s je využito jako režijní přenosová kapacita sloužící pro zajištění funkcionality sítě GSM. Kapacitu časového intervalu nelze beze zbytku využít výhradně k přenosu vlastních uživatelských dat, protože i zde je třeba z důvodu zajištění spolehlivosti přenosu vyhradit určitý počet režijních bitů. Přenos dat je tedy ve výsledku realizován přenosovou rychlostí 9,6 kbit/s. Zbývající kapacity 13,2 kbit/s je tedy využito pro zajištění spolehlivosti přenosu, ošetření chyb a výpadků. Tento princip přenosu dat je stále velmi často používán a je označován jako CSD, což znamená, že se jedná o přenos dat na základě principu přepojování okruhů.


Přenos dat prostřednictvím CSD


Po určité době však bylo úspěšně odzkoušeno, že datové přenosy nepotřebují vždy tak vysoce robustní ochranné mechanismy a je tedy možné tyto procedury omezit, a tím navýšit dostupnou přenosovou rychlost pro vlastní přenos dat. Konkrétně se tak rychlost přenášených dat zvýšila na hodnotu 14,4 kbit/s, ale ovšem za podmínky, že bude dostupný kvalitnější signál. V okrajových částech buňky a stejně tak i v místech se slabým signálem se však efektivní využitelnost navýšení přenosové rychlosti výrazně snižuje.


Zvýšit spolehlivost datových přenosů přidáváním režijních bitů kbitům přenášeným však není jedinou možností. Je možné využít řešení využívající zpětnou vazbu mezi odesílatelem a příjemcem. Pokud příjemce přijme data poškozená, pošle o tom odesílateli žádost a ten na tuto žádost data opětovně pošle. Tento proces samozřejmě vyžaduje, aby byly obě strany domluveny na tomto postupu a je tedy nutno definovat protokol. Tento protokol se nazývá RLP (Radio Link Protocol).


Bitový tok je zde rozdělen na rámce po 200 bitech a k nim jsou přidány bity pro detekci chyb a číslování rámců. Na přijímací straně je pak testováno správné přijetí každého rámce a v případě chybného přenosu je požadováno jeho opětovné odeslání. Protokol RLP je implementován v koncových bodech sítě GSM, a to jednak v samotné mobilní stanici MS a jednak v ústředně MSC, resp. v na ní navazující jednotce spolupráce s externími sítěmi IWF (InterWorking Function)


3.10 Přenosdat typu HSCSD v síti GSM


Jak bylo uvedeno v předchozí kapitole, na jednom časovém slotu jsou data přenášena buď rychlostí 9,6 kbit/s nebo za pomocí zefektivnění zabezpečovacího mechanismu a omezením prostoru pro režijní bity rychlostí až 14,4 kbit/s. Toto je maximální dostupná přenosová rychlost, kterou lze využít v rámci jednoho časového slotu.


Jednou z možností, kterou je možné navýšit rychlost přenášených dat ve stávající síti GSM, je využít více časových intervalů současně. Tento režim přenosu dat je označován zkratkou HSCSD. Jedná se v principu stále o přenos dat s přepojováním okruhů, který však oproti klasickému přenosu dat typu CSD přináší výrazné zrychlení.


Přenos dat prostřednictvím HSCSD


Jak je vidět zpředchozího obrázku, komunikace mobilního terminálu a základnové stanice BTS probíhá po více časových slotech současně podle toho, kolik je jich dané stanici přiděleno. Přidělení slotů je závislé na momentálním počtu dostupných kanálů a dále na schopnostech samotné mobilní stanice. Mezi základnovou stanicí BTS a základnovou řídicí jednotkou BSC (rozhraní Abis) jsou data přenášena po kanálech s rychlostí 16 kbit/s (v celkové přenosové rychlosti 2 Mbit/s je 32 kanálů rychlých 64 kbit/s, z nichž každý je dále rozdělen na 4×16 kbit/s).


Těchto 16 kbit/s může být využito k přenosu hovorových dat (13 kbit/s) nebo pro přenos dat rychlostí 14,4 kbit/s. Ke sloučení do kanálu s přenosovou rychlostí 64 kbit/s dochází vzákladnové řídicí jednotce BSC, případně jednotce TRAU (Transcoder and Rate Adaptation Unit). Tato jednotka má za úkol převádět kódovaná hovorová data 13 kbit/s do standardních 64 kbit/s hovorových kanálů nebo upravovat rychlost přenášených dat rovněž na rychlost 64 bit/s. Odtud také vychází maximální přenosová rychlost 64 kbit/s, které je možné pomocí této technologie dosáhnout.


Přenos tímto způsobem může být, a ve většině případů tomu tak skutečně je, asymetrický, to znamená, že ve směru od mobilní stanice k síti jsou například přiděleny tři časové intervaly a ve směru k mobilní stanici je například přidělen interval jeden. Tento způsob přidělování je velmi často používán a je vhodný například pro připojení k Internetu, kdy data směřují převážně směrem od sítě k uživateli. Standard, který režim HSCSD definuje, rozděluje dostupné režimy do 18 tříd podle toho, kolik kanálů je možno v jednotlivých směrech použít.


3.11 Přenos dat typu GPRS v síti GSM

Aby bylo možné v původní síti GSM, která je výhradně okruhově orientovaná, zavést paketově orientovaný přenos, bylo nutné původní síť doplnit o vybavení dle následujícího obrázku. Tento nový systém přenosu dat se nazývá GPRS.


Přenos dat prostřednictvím GPRS


Datový uzel SGSN komunikuje s radiovou částí sítě GPRS. Pro přenos dat do jiných paketových sítí, např. Internetu, pak slouží datová brána GGSN, která plní funkci směrovače. Prostřednictvím přiděleného jména přístupového bodu APN (Access Point Name) je umožněn uživateli přístup do definovaných sítí. Operátor může tímto způsobem vyhradit přístup na dané APN pouze definované množině SIM karet a vytvořit tak v síti GPRS privátní skupinu uživatelů, jejichž provoz je striktně oddělen od provozu ostatního. Z předchozího tedy plyne, že lze tímto způsobem vytvářet jak veřejné, tak i privátní datové sítě a rovněž je možné dle APN rozdílným způsobem tarifikovat jednotlivé služby operátora, jako například WAP (Wireless Application Protocol) či MMS (Multimedia Messaging Service).


Přístup na Internet je možný díky technologii WAP, která zpřístupňuje obsah webových serverů a jejich informační služby na mobilních terminálech i pomocí nízkokapacitních kanálů a displejů s omezeným rozsahem zobrazení. Aplikaci datové komunikace a WAP dovoluje v celém rozsahu technologie GPRS s paketově orientovaným přenosem a rozšířenou přenosovou rychlostí teoreticky až do 192 kbit/s. Zavedení této služby ovšem vyžadovalo mnohem rozsáhlejší a nákladnější zásahy nejen do struktury GSM sítě, ale také do mobilních zařízení.


V rámci sítě GSM s GPRS již dochází ve spolupráci SGSN a BSC k efektivnímu přidělování přenosových prostředků, což znamená, že přenosové prostředky jsou mobilní stanici přiděleny pouze tehdy, pokud má data k odeslání nebo pokud data přijímá.


Na rozdíl od přenosu dat v klasické síti GSM využitím HSCSD nedochází u systému GPRS k trvalému blokování přenosových cest.


Zvýšení přenosové rychlosti je u technologie GPRS možné díky sdružení více kanálů pro jednoho účastníka v radiové části sítě a volbou vhodného kódovacího systému pro tento kanál. V této souvislosti se hovoří o přenosu pomocí 3+1, 4+1, popř. 4+2 kanálů (směrem k účastníkovi + směrem od účastníka). V případě technologie GPRS je tedy využíván asymetrický přenos dat, kde směr k účastníkovi má vyšší přenosovou rychlost.


Hodnoty reálně dostupné přenosové rychlosti jsou silně závislé na konkrétní lokalitě a jejím zatížení.


V síti GSM s implementovaným GPRS je zřejmý negativní vliv zpoždění datových paketů způsobený průchodem paketů sítí. Hodnota zpoždění je silně závislá na velikosti paketů. Krátké pakety (do 100 bytů) mají při přenosu zpoždění od 0,5 do 1 sekundy, a to v závislosti na stavu a zatížení sítě. Naopak pakety s velikostí až 1 kB mohou mít zpoždění třeba i několik sekund.


3.12 Přenos dat typu EDGE vsíti GSM

Technologie přenosu dat vmobilních sítích 2.75G nesoucí zkratku EDGE navyšuje kapacitu sítě a dostupnou přenosovou rychlost, a to v kontextu s technologií HSCSD a GPRS uvedených v přechozích kapitolách. Cesta k vyšší efektivitě přenosu dat založené na bázi dokonalejšího kódování a sdružování hovorových kanálů (slotů) je již vyčerpána, a tak při maximální snaze zachovat vyhrazená frekvenční pásma, jejich rozdělení na frekvenční kanály o šířce 200 kHz a jejich další členění pomocí techniky časového multiplexu TDMA zbývá již jen možnost poslední, a tou je použití odlišné techniky modulace.

Způsob, jakým technologie EDGE dosahuje navýšení přenosové rychlosti, vychází z použití nového a „dokonalejšího“ způsobu modulace. Touto modulací je osmistavová fázová modulace 8-PSK (Phase Shift Keying) použitá namísto původní modulace GMSK (Gaussian minimum Shift Keying).



Přenos dat prostřednictvím EDGE


Symbolová rychlost na jednom frekvenčním kanálu o šířce 200 kHz zůstává stejná jako dříve, tj. 270,833 ksymbolů/s, avšak díky použití osmistavové modulace oproti původní dvoustavové, je nyní bitová rychlost trojnásobná. Maximální uváděná využitelná přenosová rychlost po odečtení režijních bitů pro zajištění datového přenosu je 473,6 kbit/s. To však platí při současném využití všech 8 slotů, a při vhodných podmínkách umožňujících optimální šíření signálu.


Nasazení této technologie však vyžaduje implementaci nového typu transceiveru do sítě. Tato změna se týká každé buňky, kde bude nová technologie nasazena. Vdalším kroku pak úpravy souvisí především s aktualizací vlastního programového vybavení. Velmi výhodnou se jeví kombinace technologie EDGE spolu s technologiemi GPRS a HSCSD, kde stávající princip přenosu rozšířený o nový způsob modulace přináší výrazné zrychlení datových přenosů. Společným nasazením vznikají principy nazývané ECSD (Enhanced Circuit Switched Data) a EGPRS (Enhanced General Packet Radio System). Technologie EDGE je obecně považována za poslední krok ve „vylepšování“ původního systému typu GSM před zaváděním sítí 3. generace, např. UMTS.