This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Sadržaj
1. Uvod............................................................................................................................................32. Historija......................................................................................................................................43. Mogućnosti koje pruža GPRS..................................................................................................5
3.1 Osnovne prednosti GPRS-a sa aspekta korisnika............................................................53.1.1 Veća brzina...................................................................................................................53.1.2 Neposrednosti...............................................................................................................53.1.3 Nove aplikacije.............................................................................................................53.1.4 Pristup internetu..........................................................................................................63.1.5 E-mail i fax...................................................................................................................63.1.6 Tekstualne i slikovne poruke......................................................................................63.1.7 Chat...............................................................................................................................63.1.8 E-commerce i online-banking.....................................................................................73.1.9 Oglašavanje..................................................................................................................73.1.10 GPS (Global Positioning System).............................................................................73.1.11 Automatizacija doma................................................................................................7
3.2 Osnovne prednosti GPRS-a sa aspekta mrežnog operatera...........................................83.2.1 Ograničen kapacitet ćelije...........................................................................................83.2.2 Niže stvarne brzine......................................................................................................83.2.3 Suboptimalna modulacija...........................................................................................83.2.4 Prijelazna kašnjenja....................................................................................................83.2.5 Nema mogućnost pohrane i proslijeđivanja..............................................................9
4. Funkcije GPRS sistema.............................................................................................................94.1 Pristup mreži.......................................................................................................................94.2 Prenos paketa......................................................................................................................94.3 Mobilni menadžment........................................................................................................10
5. Arhitektura GPRS sistema.....................................................................................................105.1 Terminalna oprema (TE).................................................................................................125.2 Mobilni terminal (MT).....................................................................................................125.3 Mobilna stanica (MS).......................................................................................................13
5.3.1 Klasa A mobilnih stanica...........................................................................................135.3.2 Klasa B mobilnih stanica..........................................................................................135.3.3 Klasa C mobilnih stanica..........................................................................................13
5.4 Bazna stanica (BSS)..........................................................................................................155.4.1 Bazna primo-predajna stanica (BTS)......................................................................155.4.2 Kontrolor bazne stanice (BSC).................................................................................16
6. GSM mreža..............................................................................................................................216.1 Razvoj GSM mreže...........................................................................................................216.2 Arhitektura GSM mreže..................................................................................................226.3 Osnovne razlike između GPRS-a i GSM-a.....................................................................22
8. Klase GPRS terminala............................................................................................................238.1 Terminali klase A..............................................................................................................238.2 Terminali klase B..............................................................................................................248.3 Terminali klase C..............................................................................................................248.4 Multi-slot klase..................................................................................................................24
9.3.1 PTM Multicast (PTM-M).........................................................................................269.3.2 Point to Multipoint Group Call (PTM-G)...............................................................26
9.4 Dodatni i vrijednosno-dodatni servisi.............................................................................269.5 Kvalitet servisa:................................................................................................................27
podršku za CS1 i CS2 sheme kodiranja kanala, podršku za B i C klasu mobilnih uređaja, usluge
bazirane na GSM-u (npr. SMS over GPRS), statičku i dinamičku alokaciju IP adrese, anonimni
pristup, te sigurnost (autentifikacija i šifriranje). GPRS faza 2 donio je: poboljšanu kvalitetu
usluge QoS (Quality of Service), pristup intranetu, GPRS pretplatu, grupni poziv, te point-
tomultipoint uslugu.
4
3. Mogućnosti koje pruža GPRS
3.1 Osnovne prednosti GPRS-a sa aspekta korisnika
3.1.1 Veća brzina
Fizički, radio interfejs GPRS-a sastoji se od promjenljivog broja vremenskih okvira,
između 1 i 8.Ovisno o broju okvira koji se koriste, postižu se brzine od 9.6 kb/s, uz jedan okvir,
do teoretskih maksimalnih 171.2 kb/s, uz korišćenje svih 8 vremenskih okvira. To je oko tri puta
brži prenos podataka od onog kojeg koriste fiksne telekomunikacijske mreže, i oko teset puta
brži prenos od usluga unutar GSM mreže, koja radi na principu komutacijonih kanala.
Omogućavajući brži i efikasniji prenos podataka, GPRS znatno samnjuje cijenu usluga, u odnosu
na SMS (Short Message Service) i komutaciju kanala.
3.1.2 Neposrednosti
GPRS unapređuje postojeće veze, omogućujući da informacija bude poslana ili primljena
istog trenutka (neposredno) čim se ukaže potreba. Nije potrebna dial-up modemska veza. Zbog
toga se GPRS korisnike deklarira kao stalno spojene (always connected). Neposrednost je
prednost GPRS-a i SMS-a u odnosu na usluge koje koriste komutaciju kanala. Visoki stepen
neposrednosti vrlo je važna karakteristika aplikacija s kritičnim vremenom, kao što je daljinska
autorizacija kreditne kartice, kod koje je potpuno neprihvatljivo pustiti korisnika da čeka ijednu
dodatnu sekundu.
3.1.3 Nove aplikacije
GPRS u bežične komunikacije je uveo nove aplikacije, koje do tada nisu bile ostvarive,
što zbog premale brzine komutacije kanala (9.6 kb/s) ,što zbog ograničenja u duljini SMS
poruke (160 znakova). To su primjerice:
pristup inernetu,
e-mail i fax,
tekstualne i slikovne poruke,
chat,
e-commerce i online-banking,
oglašavanje,
GPS (global positioning system),
automatizacija doma
5
3.1.4 Pristup internetu
Zbog sporosti komutacije kanala, korisnik je gubio veliki dio vremena čekajući da
podatci stignu od servera do browsera. Danas, primjenom komutacije paketa, omogućen je puno
brži pristup internetu, te on postaje najbolje okruženje za sklapanje poslova, servisne
informacije, zabavu i sl.
Danas u doba globalizacije, sve više zaposlenika posao obavlja van matičnog ureda.
Zbog toga je važno omogućiti im kontakt s uredom, čak i kada su na putu. Bežični pristup
internetu omogućava zaposlenicima jedne korporacije pristup privatnim podacima i njihovu
razmjenu mobilnim uređajima na svojoj privatnoj web-starnici, firewall-om zaštićenoj od
neautorizovanog pristupa. Tako je nastala usluga virtuelne privatne mreže VPN (Virtual Private
Network).
3.1.5 E-mail i fax
Usluge elektroničke pošte u bežičnim mrežama koriste se na dva načina. Prvi način je
tzv. Gateway usluga, koja poruku ne pohranjuje nego je bežična e-mail platforma jednostavno
prevede iz internet e-mail protokola (SMTP) u SMS poruku i pošalje u SMS centar. Drugi način
je tzv. Mailbox usluga, koja poruke stvarno pohranjuje, te davaoc usluge korisniku na njegov
mobilni uređaj šalje obavjest o primljenoj poruci. Poruci je moguće pristupiti mobilnim
uređajem, a moguće ju je i proslijediti drugom korisniku. Kao dodatak e-mail, poruci može doći i
fax attachment.
3.1.6 Tekstualne i slikovne poruke
Dužina SMS poruke od 160 znakova dovoljna je u slučaju poruke kvantitativne naravi,
kao što su informacije o temperaturi, sportski rezultati ili pak informacije o stanju dionica na
berzi. Međutim, kada je poruka kvalitativne naravi, kao primjerice horoskop ili novinski članak,
160 znakova je dovoljno samo za najavu s kratkim isječkom iz članka. SMS će moći dostaviti
kvalitativnu poruku samo ako uređaj, koji krajnji korisnik koristi, podržava GPRS.
3.1.7 Chat
Chat se od ostalih usluga razlikuje po tome što je količina prenesene informacije mala, jer
korisnici radije razmjenjuju stajališta i mišljenja negoli stvarne podatke. Zbog svoje sinergije s
internetom, GPRS omogućuje svim svojim korisnicima sudjelovanje u svim chat grupama koje
postoje na internetu, umjesto da stvara posebne chat grupe samo za mobilne korisnike. Prednost
GPRS-a potpuno dolazi od izražaja kad broj korisnika na news grupi postane ogroman. Chat je
6
kvalitativna informacija koja se SMS-om prenosi zbog ograničavanja korisnika na kratke poruke,
te zbog smanjivanja količine irelevantnih postova, koji su česta pojava na mailing listama.
3.1.8 E-commerce i online-banking
E-commerce je usluga sklapanja i obavljanja poslova korišćenjem interneta. Uključuje
samo one aplikacije kod kojih je ugovor u potpunosti s internetom, kao što je nabavka dobara.
Tu spada i online banking, usluga koja mobilnom korisniku omogućava provjeru stanja računa,
premještanje novca na drugi račun, plaćanje računa, te obavjest o prekoračenju dozvoljenog
minusa preko interneta. Kod online-bankinga, do izražaja dolazi neposrednost GPRS-a.
3.1.9 Oglašavanje
Usluga oglašavanja spada u tzv. Push usluge, što znači da se podaci prenose u, od
mrežnog operatera, predodređenom vremenu i uslovima. U netražene usluge oglašavanja spada
slanje novosti čim se dogode, ili obavjesti o padu vrijednosti dionica na berzi ispod postavljene
razine. Postoji i tzv. location sensitive oglašavanje, koje korisniku šalje oglasne informacije
vezane samo za mjesto na kojem se nalazi, a mijenjaju se kako korisnik mijenja mjesto.
3.1.10 GPS (Global Positioning System)
Ova usluga spaja sisteme satelitskog pozicijoniranja, koji korisniku pružaju tačnu
informaciju o tome gdje se trenutno nalazi, sa bežičnim uslugama koje omogućuju korisniku
obavještavanje drugih o svojoj trenutnoj poziciji. GPS je globalna mreža od 24 satelita, razvijena
za potrebe Ministarstva odbrane SAD-a. SMS je usluga idealna za slanje GPS informacija, kao
što su zemljopisne koordinate, one zauzimaju maksimalno 60 znakova.
3.1.11 Automatizacija doma
Ova usluga kombinira daljinsku sigurnost sa daljinskim upravljanjem. Drugim riječima
moguće je svoj dom motriti bez obzira gdje se nalazili: na poslu, praznicima, putu i sl. U slučaju
uključivanja alarma, ne samo da je korisnik obavješten, nego dobija i mogućnost da na zaslonu
promatra izravni prijenos zbivanja s lica mjesta. Osim toga, može se mobilnim uređajem
programirati razne kućanske aparate, npr. pećnicu da peče u određeno vrijeme i onda se isključi.
Tako GPRS mobilni uređaj postaje daljinski upravljač za sve aparate u domu.
3.2 Osnovne prednosti GPRS-a sa aspekta mrežnog operatera
7
3.2.1 Ograničen kapacitet ćelije
Istovremeno korišćenje više radio resursa nije moguće, stoga se može reći da GPRS vrši
„udar“ na postojeći kapacitet ćelije. Jačina tog „udara“ zavisi o broju vremenskih okvira
rezervisanih isključivo za GPRS. Ipak preusmjeravanjem kratkih poruka na svoj kanal, GPRS
dinamički alocira kanale i smanjuje vršno vrijeme punjenja signalnog kanala. Rezultat toga je
potreba za SMS-om, kao komplementarnom uslugom koja koristi drugi tip radio resursa.
3.2.2 Niže stvarne brzine
Da bi se postigla teoretski maksimalna brzina prenosa podataka (171.2 kb/s), morao bi
jedan korisnik koristiti svih osam vremenskih okvira, bez ikakve zaštite od pogrešaka. Naravno
da mrežni operater neće dopustiti samo jednom GPRS korisniku korištćnje svih osam otvora
istovremeno. Uz to, inicijalni GPRS terminali su strogo ograničeni na korišćenje najviše tri
vremenskia otvora, pa je i širina pojasa, dostupna GPRS korisniku, ograničena. Relativno više
prenosa podataka za individualnog korisnika, omogućene su tek pojavom EDGE-a (Enhanced
Data rates for GSM Evolution) i UMTS-a (Universal Mobile Telephone System).
3.2.3 Suboptimalna modulacija
GPRS je baziran na modulacijskoj tehnici, poznatoj kao GMSK (Gaussian minimum-
shift keying), a EDGE na 8-PSK (8- phase-shift keying), novoj modulacijskoj shemi koja
omogućava znatno veće brzine (spektakularna efikasnost GSMK-a je 1 bit/s/Hz, a 8 PSK-a 3
bit/s/Hz), pa je za prijelaz na sisteme treće generacije u postojeći sistem potrebno dodati 8-PSK.
3.2.4 Prijelazna kašnjenja
GPRS paketi koji su namjenjeni jednom odredištu šalju se u različitim smjerovima.
Pritom je moguće da se neki od paketa izgube ili postanu neupotrebljivi. GPRS standardi
prepoznaju ovo inherentno svojstvo bežičnih paketnih tehnologija, pa utemeljuju razne strategije
za retransmisiju i očuvanje cjelovitosti podataka. Kao rezultat toga mogu se pojaviti prijelazna
kašnjenja. Prijelazna kašnjenja moguće je smanjiti korištenjem HSCSD-a (High Speed Circuit
Switched Data), koji jednom korisniku omogućava istovremeno korišćenje četiri kanala. Između
pošiljaoca i primaoca postoji end-to-end veza, što bitno smanjuje prijelazna kašnjenja.
3.2.5 Nema mogućnost pohrane i proslijeđivanja
8
Mogućnost pohranjivanja i proslijeđivanja poruka je glavna osobina SMS-a. GPRS
standard, međutim, nema ugrađeni mehanizam pohrane i proslijeđivanja, pa GPRS zahtijeva
interkonekciju s SMS-om.
4. Funkcije GPRS sistema
4.1 Pristup mreži
Termin mrežni pristup opisuju mogućnost GPRS korisnika da se priključi u mobilnu
mrežu i da koristi njene servise. Sa druge strane, mreža sama po sebi može da inicira pokretanje
ovog servisa. Sada ćemo opisati različite funkcije:
Funkcija registracije se koristi za dodjelu adresa korisnikovom broju. Ovaj broj se može
izabrati statički ili dinamički, zavisno od namjene.
Funkcija autentifikacije služi da utvrdi da li je korisniku zaista dozvoljeno da zahtijeva
određeni GPRS servis. Još jedna bitna funkcija je i kontrola pristupa: ovaj termin je vezan za
dodjelu sredstava, npr. maksimalan broj vremenskih slotova koji mogu da se dodjele jednom
korisniku.
Funkcija za nadgledanje poruke je odgovorna za filtriranje i odbacivanje neautorizovanih
paketa iz cjelokupne mreže ili samo iz nekih njenih dijelova. Postoji očigledna sličnost sa
Firewall-om koji je izveden iz računarske tehnologije. Usljed različitosti struktura paketa
podataka u različitim elementima mreže, mora da se obavi prevođenje protokola tako da paketi
podataka mogu da budu razumljivi za različite elemente. Na kraju nam ostaje i posljednja
funkcija: sakupljanje podataka o naplati. Uz njenu pomoć, dobavljač usluga (provajder) može da
ima u vidu količinu poslatih i primljenih podataka.
4.2 Prenos paketa
Funkcija odgovorna za slanje paketa kroz mrežu od jednog čuvara do drugog je funkcija
prenosa (Relay Function). Ovdje informacija o testiranju igra glavnu ulogu jer sadrži odredište
veze i može da dostavi ovaj važan podatak mreži.
U svakom slučaju, nismo još uvijek spremni da pošaljemo paket. Potrebno je i
transliranje adrese jer ne razumiju svi elementi mreže istu kodnu šemu. Novi paketi također
9
zahtijevaju tzv. adresne oznake (tag) i kontrolnu informaciju za prenos. Dodavanje i brisanje
ovih informacija se zove enkapsculacija.
Još jedna osobnost GPRS-a je funkcija tuneliranja. Ona opisuje prenos paketa podataka
od tačke njihovog grupisanja do tačke njihovog degrupisanja. Sada kada smo razmotrili prenos i
adrese ostaju nam još dva svojstvena termina. Funkcija kompresije je neophodna za prenos jer
uklanja nepotrebne informacije i štiti je sa specijalnim zaštitnim kodom. Posljednja, ali ne i
najmanje važna je funkcija šifrovanja koja kodira podatak i zbog toga uspostavlja zaštićenu vezu
između dva korisnika.
4.3 Mobilni menadžment
Funkcija za upravljanje mobilnošću nadgleda prisutne mobilne stanice i smješta
odgovarajuće informacije. Ovdje moramo razmotriti različite mobilne stanice i SGSN stanja: kao
prvo mobilna stanica se odmara u tzv. stanju praznog hoda (idle state), nije priključena na GPRS
mrežu. Da bi ušla u spremno stanje (ready state), mobilna stanica mora da otpočne uključenje u
GPRS stanicu. U ovom stanju, mobilna stanica je poznata mreži i može da prima i šalje podatke.
Stanični prostor i prostor za trasiranje se takođe ažurira. Ako se izvjesno vrijeme ne prenose
podaci, zavisno od konfiguracije tajmera, mobilna stanica ulazi u stanje pripravnosti. Mreža
može također da forsira stanje pripravnosti (standby state) mobilne stanice. Tokom ovog stanja
jedino se ažurira prostor za trasiranje. Ali ukoliko mobilna stanica počne sa slanjem i primanjem
informacija automaski ulazi u spremno stanje. Ako mobilna stanica zaključa samu sebe na
isključeno, tu proceduru zovemo GPRS odvajanje. Još jedna moguća varijanta je da se poslije
nekog vremena isticanja mobilna stanica direktno vrati u stanje praznog hoda iz stanja
pripravnosti. Osim toga, komanda za brisanje vraća stanicu iz pripravnosti ili stanja spremnosti u
stanje praznog hoda.
5. Arhitektura GPRS sistema
GPRS možemo smatrati nadogranjom 2G GSM mreže. Ta nadogradnja pokušava
iskoristiti već postojeće elemente GSM mreže, što je više moguće. Naravno, da bi se kvalitetno
izgradila mreža zasnovana na komutaciji paketa, potrebno je izgraditi neke nove mrežne
elemente i protokole. GPRS zahtijeva modifikaciju nekolicine postojećih mrežnih elemenata,
kako je prikazano Tabelom 2.
10
GSM mrežnielement
Modifikacija ili nadogradnja koju zahtijevaGPRS
Pretplatničkiterminal (TE)
Potreban je potpuno novi pretplatnički terminal.Novi terminal kompatibilan je s GSM-om.
BTS (BaseTransceiverSite)
Potrebna je nadogradnja softvera u postojećojBTS.
BSC (BaseStationController)
BSC također zahtijeva nadogradnju softvera, kaoi instalaciju novog komada sklopovlja, jedinice zakontrolu paketa, PCU (Packet Control Unit). Onausmjerava paketni promet na GPRS mrežu
Elementi corenetwork-a
GPRS zahtijeva instalaciju novih elemenata corenetwork mreže: Serving GPRS Support Node(SGSN) i Gateway GPRS Support Node (GGSN)
Baze podataka(VLR, HLR isl.)
Sve baze podataka u mreži zahtijevaju softverskunadogradnju, kako bi se mogle prilagoditi novimmodelima poziva i novim funkcijama koje GPRSdonosi
Tabela 2. Modifikacije postojeće mreže za prilagodbu GPRS-a
GPRS predstavlja proširenje GSM arhitekture. Paketski prenos podataka se odvija po
implementiranoj IP backbone mreži i odvojen je od postojećeg GSM jezgra koji se koristi za CS
saobraćaj. Arhitektura GPRS mreze se može uprošćeno predstaviti kao na slici 1.
Slika 1. Arhitektura GPRS mreže
11
GPRS mrežni sistem čine:
GGSN (Gateway GPRS Support Node), čvor zadužen za obezbjeđenje interfejsa ka
eksternim paketskim mrežama,
SGSN (Serving GPRS Support Node), čvor zadužen za rutiranje paketa iz i ka servisnom
području ovog čvora koje se naziva RA (Routing Area),
PCU jedinica (Packet Control Unit).
U poglavljima koja slijede, opisana je funkcija svakog pojedinačnog mrežnog čvora i sučelja te
arhitekture.
5.1 Terminalna oprema (TE)
Terminalna oprema predstavlja kompjuterski terminal na kome radi krajnji korisnik. Ona
može biti i prenosivi računar . GPRS omogućuje konekciju između TE i ISP-a (Internet Service
Provider) ili LAN –a (Local Area Network) povezanih na sistem.
5.2 Mobilni terminal (MT)
Mobilni terminal komunicira preko radio veze sa BTS-om i sa TE. Može se uporediti sa
modemom koji povezuje TE sa GPRS sistemom. MT mora biti opremljen softverom za GPRS
funkciju, MT je povezan sa pretplatnikom GSM sistema.
5.3 Mobilna stanica (MS)
Mobilna stanica MS (Mobile Station) sastoji se od pretplatničkog terminala, MT (Mobile
Terminal), i terminalske opreme, TE (Terminal Equipment). MT s eterom komunicira s baznom
stanicom BSS (Base Station System).Kombinacija terminalne opreme i mobilnog terminala čini
mobilnu stanicu. Komponente MT i TE mogu biti združene u jednom uređaju. Postoje tri klase
mobilnih stanica: klasa A, klasa B i klasa C.
5.3.1 Klasa A mobilnih stanica
Finalna visoko-krajna klasa mobilnih stanica je klasa A. Ova klasa i uređaji podržavaju i
koriste oba servisa istovremeno, tj. MS može ostvariti i paketski transfer podataka i CS
konekciju.
12
Za podršku mobilnih stanica klase A, potreban je duplekser. On omogućuje istovremeno
korištenje usluga komutacije kanala i komutacije paketa. Klase B i C ne trebaju duplekser, jer u
jednom trenutku koriste samo jednu uslugu. Mobilne stanice GPRS uslugama pristupaju pomoću
SIM (Subscriber Identity Module) kartice koja podržava GPRS.
5.3.2 Klasa B mobilnih stanica
Krajnji uređaji klase B podržavaju i monitor i aktiviranje funkcijonalnosti simultane
upotrebe, ali istovremeno slanje i primanje oba servisa nije moguće. Dakle MS može biti
istovremeno priključena na oba servisa ali ih ne može koristiti istovremeno. Preko paralelnog
monitorskog mehanizma, vjest o dolaznom GPRS podatku prenos može biti poslan do primaoca
čak i tokom primanja GSM servisa.
5.3.3 Klasa C mobilnih stanica
Krajnji uređaji Klase C su uređaji sposobni da koriste GSM isto kao i GPRS servis. Kako
bilo, oni mogu koristiti samo jedna servis u trenutku. Servis koji se ne koristi je deaktiviran.
Selekcija servisa se radi ručno ili je već podešeno izabranom konfiguracijom mobilne opreme, tj.
mobilna stanica može koristiti samo jedan servis u određenom trenutku.
MS se sastoji od mobilne opreme ME (Mobile Equipment) i SIM kartice (Subscriber
Identity Module) koja omogućava korisniku mobilnost. ME je uređaj kojeg nazivamo mobilni
telefon, a to može biti fiksni terminal, kakav je onaj koga srećemo u kolima, ili daljinski telefon.
ME čini zvučnik, mikrofon, displej, tastatura, predajna/prijemna jedinica, i antena. ME je u
stanju da uspostavlja vezu za potrebe prenosa govora, tako i za potrebe prenosa podataka. Kod
GPRS-a, ME ima mogućnost da prenosi pakete.
Slika 2 . Mobilna stanica
13
Mobilna oprema je jednostavno određena sa IMEI (International Mobile Subscriber Equipment) dok SIM kartica sadrži IMSI (International Mobile Subscriber Indentification), tj. Međunarodnu identifikaciju pokretnog pretplatnika kojem se korisnik identificira sistemu. IMEI i IMSI su međusobno nezavisne stoga omogućuju mobilnost samom korisniku dok je SIM kartica zaštićena preko lozinke i osobnog identifikacijskog broja i moguće je koristiti u više uređaja.
SIM karticu obezbjeđuje mrežni operator. Kartica se sastoji od jedne male čip kartice (SIM kartica), koja čuva važne podatke koji se odnose na pretplatnika i dodatnu informaciju, kao npr:
a) Internacionalni mobilni identifikator pretplatnika (International Mobile Subscriber
Indentification IMST) koji se koristi kao korisničko ime kojim se identifikuje korisnik u
odnosu na mrežu.
IMST sadrži informacije o kodu zemlje mobilne mreže (definisana od strane provajdera)
i identifikacioni broj mobilne stanice (Mobile Station Identity Number-MSIN),
b) Autentični ključ individualnog pretplatnika, koji se koristi kao pasvord pretplatnika i
čuva se samo u SIM kartici pretplatnika i u odgovarajućoj bazi podataka mreže (u centru
autentifikacije-Authentication Centre-AC),
c) Ključ za šifru (Ciphering Key) koji se iznova izračunava za svaku individualnu vezu sa
ciljem da se zaštitimo od preslušavanja,
d) Neke matematičke procedure (algoritmi) koji se koriste za izračunavanje odgovarajućih
ključeva,
e) Podsjetnik telefonskih brojeva
f) Procesor (SIM toolkit) koji se koristi za izvršavanje specifičnih softvera sa ciljem da se
ostvare novi servisi kakve su mobilne bankarske aplikacije, informacije o tržištu robe i
usluga, itd.
Slika 3. Prikaz SIM kartice
Kada je uključena MS osluškuje GSM signale koje odašilja BTS njene ćelije i okolnih
ćelija te ih mjeri. Mjerenja koja poduzima MS se odnose na kvalitet i jačinu signala. Na osnovu
14
tih podataka MS odlučuje o prelasku pod okrilje susjedne BTS-e. Mjerenja se provode u stanju
rada i stanju pripravnosti. Mjerenja u stanju pripravnosti počinju prilikom uključenja MS-e.
Nakon uključenja MS traži najjači signal u svim GSM frekventnim područima.
5.4 Bazna stanica (BSS)
BSS (Base Station Subsystem) se sastoji od dva dijela što je prikazano na slici 4 :
primopredajnog i kontrolnog. BTS (Base Transceiver station) je bazni odašiljač-prijemnik, a
BSC (Base station controller) upravlja baznom stanicom.
Slika 4. Bazna stanica
BSS upravlja i radio resursima GPRS-a, primjerice raspodjeljuje paketni promet na
kanale u ćeliji. Zbog podrške GPRS prometu, prenosni kapacitet BSS-a je povećan.
5.4.1 Bazna primo-predajna stanica (BTS)
Sve komunikacije (govorne, faks, podaci ili signalizacija) između mobilne stanice i
PLMN-a prolaze preko bazne primo-predajne stanice (Base Transceiver Station- BTS), često
nazvane bazna stanica. BTS se koristi da opsluži ćeliju ograničenog dometa. Sa ciljem da se
ostvari dobra pokrivenost veći broj BTS-ova mora da se rasporedi po cijeloj teritoriji jedne
zemlje. Broj govornih kanala GSM mreže, za pojedinu oblast, određen je broje frekventnih
nosioca po ćeliji, i gustinom ćelija u okviru date oblasti. Broj frekventnih nosioca varira od 1 do
16, pri čemu se po svakom nosiocu dodjeljuje po 8 govornih kanala (minus signalni kanal).
Gustina ćelije po oblasti zavisi od gustine naseljenosti, tako da u gusto naseljenim sredinama
broj ćelija je veliki, a u slabo naseljenim ruralnim oblastima postoji mali broj BTS-ova, ali veće
predajne snage.
15
.
Slika 5. Shema primo-predajne stanice
BTS mora da ispuni sljedeće zahtijeve:
1. da bude pouzdana i da po niskoj cijeni pruža usluge korisnicima,
2. da cijena BTS-a bude niska jer je broj BTS-ova na teritoriji jedne zemlje veliki,
3. robusnost dizajna treba da je na zavidnom nivou kako bi izdržala spoljašnje meterološke
uslove rada (vijetar, sunce, kiša, snijeg, itd.)
5.4.2 Kontrolor bazne stanice (BSC)
Jedan BSC upravlja sa više BTS-ova koji sadrže antenske sisteme, a područje prekrivanja
radijskim signalom jednog BTS-a naziva se ćelija. BSC je veza između MS-a i MSC-a.
Slika 6. Kontrolor bazne stanice
16
Pored odluke o handover-u, BSC treba obavljati i slijedeće funkcije:
a) Evaluira signalizaciju između MS i centrale (jezgra mreže),
b) Obavlja paging u grupi ćelija za svaki MTC (Mobile Terminating Call-pretplatnik
mora biti lociran, sa ciljem da primi poziv).Kada mreža zna u koju je ćeliju MS
locirana, signalna poruka se može Broadcast-ovati u toj ćeliji, pod uslovom da je MS
u stanju ON. Cilj authentication procedure je da verifikuje pretplatnika, koji pokušava
da inicira vezu sa mrežom,da isti ima autentičnu SIM karticu i validni Ki,
c) Upravlja radio resursima za svaku BTS,
d) Komutira vremenske slotove od jezgra mreže ka pravoj BTS, i obrnuto,
e) Obezbjeđuje rad i pristup održavanju sa jedne tačke nadgledanja za cio BSS,
f) Memoriše konfiguracione podatke za sve elemente u BSS-u
BSC radi i konverziju 13 Kb/s govornog kanala kojim se koristi pri primopredaji, na
standardni 64 Kb/s govorni kanal koji koristi PSTN i ISDN. BSC proslijeđuje pozive, one
ostvarene komutacijom kanala na MSC, a one ostvarene komutacijom paketa na SGSN pomoću
PCU (Packet Control Unit). Svaki BSC može se povezati samo s jednim SGSN-om.
PCU može biti smješten lokalno, uz BTS, ili udaljen, u BSC-u ili SGSN-u. Ova druga
opcija je češća, jer tada nisu potrebne preinake na sastavu BTS-a i BSC-a. PCU je odgovoran za
neke funkcije MAC (Media Access Control) i RLC (Radio Link Control) slojeva, kao što su
segmentacija paketa, upravljanje pristupom kanalima za prenos paketnog prometa, te
upravljanje radio kanalima (kontrola nagomilavanja, kontrola napajanja i sl.).
5.5 Uslužna GPRS podrška čvora (SGSN)
SGSN-a (Serving GPRS Support Node) je veoma važan za mobilne stanice zato što on
vodi računa o osnovnim finkcijama kao što su mobilno upravljanje i sigurnost. Servisni profil
zvani PDPC – paket, podatak, protokol i kontekst je utvrđen u SGSN. Ovaj servisni profil je
neophodan da omogući razmjenu podataka između MS i GGSN. Između ostalih informacija on
uključuje adrese BBS-a, gdje je GPRS korisnik nađen i znan, kao i šifrovanje. Poređenja radi
šifrovanje u GSM mreži je u dužnosti pošiljaoca/ primaoca u BS. Zbog ranog šifrovanja u GPRS
mreži, sigurnost prenosa raste i neće biti neophodno da se zamjene sve postojeće bazne stanice.
Na ovaj način se redukuju troškovi integracije GPRS servisa.
SGSN je direktno povezan sa MSC/VLR, u servisni centar kratkih poruka. Još, SGSN je
odgovoran za čuvanje iznosa podataka koji su poslati nazad i dalje. Ove informacije postaju
važne kada dođe vrijeme za naplaćivanje GPRS servisa korisniku.
17
Slika 7. Povezanost SGSN-a sa ostalim elemntima mreže
U zavisnosti od servisnog provajdera, dodatan trošak za uspostavljanje veze i vrijeme na
vezi također može biti naplaćeno. Poslije svih administrativnih zadataka na SGSN koji su bili
izvršeni paketi se premještaju u podsistem BS.
5.6 Prolazni čvor GPRS-a (GGSN)
Dva od tri mrežna elementa u GPRS su GPRS Support Nodes. Sa jedne strane imamo
glavnu telefonsku centralu i čvor za konekciju GGSN (Gateway GPRS Support Node), a sa
druge strane imamo uslužni SGSN koji je odgovoran za prosljeđivanje jedinica podataka
protokola.
Slika 8. Povezanost GGSN-a sa ostalim elementima mreže
18
Izlazni GPRS Support Node je interfejs za druge podatke mreža. PDN (Packet Data
Network) povezuje GGSN preko Gi interfejsa. GGSN-s od različitih GPRS mreža povezuje se sa
svakim drugim preko Gp interfejsa.
GGSN-u trebaju korisnički podaci, da bi podržao kruženje učitavanih podataka. Za
nabavku ovih podataka , GGSN treba bar jedno povezivanje sa HLR.
5.7 Matični registar lokacija (HLR)
HLR (Home Location Register) sadrži baze podataka, koje služe za povezivanje MS-a s
odgovarajućim GGSN-ovima, ažuriranje SGSN-a o spojenim ili odspojenim MS-ovima, te
pohrana fiksnih IP adresa. Bazama podataka HLR-u mogu pristupiti i SGSN i GGSN, pomoću
IMSI (International Mobile Subscriber Identity) ključa, koji jednostavno identificira svaki MS.
Slika 9. Veza HLR-a s ostalim elementima
5.8 MLR/VLR
MSC/VLR (Mobile Services Switching Center / Visitor Location Register) sadrži
podatke o tome koji SGSN trenutno poslužuje MS. Ima sličnu funkciju u GPRS mreži kao i u
GSM mreži. On izravno kontaktira s SGSN-om, tražeći od njega informaciju. Također
MCS/VLR izvodi koordinaciju signala za terminale klase B, koristeći Gs interfejs, te zaustavlja i
pokreće GPRS aktivnosti, koristeći Gp interfejs.
5.9 Registar identiteta opreme (EIR)
EIR (Equipment Identity Register) uz elemente MSC, VLR predstavlja permanentne
komponente mreže. Jedina stvar koja nedostaje u povezivanju PLMN-a (Public Land Mobile
Networks) jeste da naprave nacionalnu kao i internacionalnu roaming mogućnost.
19
5.10 Kontrolna jedinica paketa (PCU)
Paketska kontrolna jedinica (PCU) je posljednji fundimentalni dodatak GSM arhitekturi.
PCU može biti impelmetirana u BTS, Baznu Stanicu Kontrolor ili jednu od dvije GPRS Suportte
Nodes. Servisni provajder, ili unaprijed određen ili podešen PCU od proizvođača određuje
njegovu krajnju poziciju.
PCU omogućava različite kontrolne funkcije pristupa kanalima, kao što su zahtijev za
kanal i dodjela kanala. Uz to, PCU je sposoban za preuzimanje upravljačkih zadataka za radio
kanale. Ove funkcije uglavnom kontrolišu performance i saobraćaj podataka i također upravljaju
Broadcast control informacijom. Pored ovih zadataka, PCU je odgovorna za kvalitetan transport
paketa. Sve u svemu, PCU ima istu funkciju za pakete informacija kao BSC za podatke u
komutacionom kolu.
5.11 Saradnja GSM / GPRS elemenata
Postavlja se pitanje kako je GPRS mreža koja je upravo primila paket od PDN sposobna
da ga pošalje na pravu adresu. Adresa je pridružna paketu, u ovom slučaju IP adresa definiše
samo primaoca. Sada je važno da mreža kreira svoju adresnu šemu koja će omogućiti efikasniji i
dinamičniji prenos. Rezultat je da su adrese korišćene u GPRS mreži kompletno drugačiji od
onih koji se koriste u drugim mrežama.
Mreži je također potrebna odgovarajuća ruting informacija za određivanje sljedećih
korisnih mrežnih elemenata za prenos podataka. GGSN zahtijeva ruting informacije zajedno sa
ostalim korisničkim informacijama u HLR. HLR je takođe potreban u GPRS mreži, i on je
povezan sa GGSN preko GC interfejsa u SGSN, ako nema pravu informaciju za prenos
podataka, preko Gr interfejsa. GPRS će isto tako kao GSM prenjeti i privremeno skladištiti
poruke, a dalje je opet potreban SMS centar. Na ovaj način će biti moguće za GPRS mobilne
stanice da pošalju i prime SMS informaciju preko GPRS radio kanala.
Drugi GPRS element mreže je MSC / VLR. On ima sličnu funkciju u GPRS mreži kao i
u GSM mreži. Također treba napomenuti da je sposoban da obavjesti Serving GPRS Support
Node o mogućoj lokaciji specifičnog korisnika. Neophodno je uspostaviti procedure plaćanja.
Postoji novi način lociranja i definisanja u GPRS-u. Ako GPRS mobilna stanica počne da se
kreće okolo bez mreže, potrebno je izvršiti VLR update na postojećoj lokaciji. Suštinski je bitna
interakcija između PCU i MSC, ako GSM i GPRS servis treba da rade paralelno. Radio resursi
zahtijevaju pomoć preko A ili Gs interfejsa da kontrolišu vremensku sinhronizaciju i to je mjesto
susreta dva sistema.
20
6. GSM mreža
GSM (Global System for Mobile communications) globalni sistem za mobilne
komunikacije je sistem koji je počeo sa svojim razvojem početkom 80-ih godina. U tome su
prednjačile skandinavske zemlje, te Velika Britanija, Francuska i Njemačka.
Brzi tehnološki razvoj i sve izraženije potrebe korisnika mobilne telefonije rezultirali su
uvođenjem novog, ćelijskog sistema za pokretnu telefoniju, radi se o GSM sistemu,
sofisticiranome, digitalnom sistemu za pokretne komunikacije, visoke kvalitete i zaštite
Korišćenje jednog okvita znači brzinu od, odprilike, 8 do 12 kb/s. Tako klasa 8 za
downlink koristi 4 okvira, ili brzinu od 32 do 42 kb/s, a za uplink 1 okvir, ili brzinu od 8 do 12
kb/s.
24
9. Servisi
9.1 Pregled
GPRS servisi su podjeljeni u tri glavne grupe:
1. PTP (Point to Point) servisi tj. tačka ka tački servisi,
2. PTM (Point to Multipoint) servisi tj. tačka ka više tačaka servisi,
3. Dodatni i vrijednosno-dodatni servisi
PTP servis opisuje razmjenu podataka: npr. jedna osoba šalje drugoj osobi e-mail. Sa
PTM servisom jedan pošiljalac može poslati podatke istovremeno većem broju primaoca. Npr.
ovo može biti korisno bilo kojoj organizaciji koja želi da istovremeno pošalje određenu
iformaciju svojim korisnicima, partnerima.
9.2 PTP servisi
PTP servise možemo podijeliti u dvije grupe:
1. PTP mrežne servise bez uspostavljanja veze – PTPCLNS
2. PTP mrežne servise sa uspostavljanjem veze – PTPCONS
PTP mrežni servisi bez uspostavljanja veze opisuju transport malih individualnih paketa
koji su nezavisni od paketa koji su im prethodili i od onih koji slijede. Ovaj srvis podržava
Internet protokol. Sa druge strane, PTP mrežni servis sa uspostavljanjem veze šalje sekvence
povezanih paketa imeđu pošiljaoca i primaoca. U ovome slučaju postoji logička veza između dva
korisnika. Ovi PTP-CONS se koriste za prenos X.25 protokola. Oba tipa veza razmjenjuju
potvrde između računara prilikom prijema podataka. Ova procedura dakođer povećava sigurnost
podataka pri prenosu. Naime, izgubljeni paketi mogu biti ponovno poslati na zahtijev jednog od
računara. U slučaju da se koriste PTM servisi ovo se ne može garantovati.
9.3 PTM srvisi
PTM servisi su kao i PTP servisi podjeljeni su u podgrupe:
1. PTM Multicast (PTM-M)
2. Point to Multipoint Group Call (PTM-G)
3. Internet protokol Multicast
25
9.3.1 PTM Multicast (PTM-M)
Tokom PTM-M pošiljalac šalje izlaznu informaciju većem broju primaoca u različitim
oblastima. Pored tog pošiljalac informacije može odrediti posebnu grupu primaoca u toj oblasti.
Primaoc ne mora biti povezan na GPRS, zato što se prijelom ne zahtijeva. U svakom slučaju
ponovljeno slanje informacija povećava vjerovatnoću da je svaki primalac dobio podatke.Tipična
primjena PTM-M vezana je za prenos informacija na određena područja, npr. duž magistrale.
Ako je potrebno da više grupa bude adresirano, postoji mogućnost slanja izlazne informacije
samo članovima grupe. Kompletan prenos nije šifrovan u mreži.
9.3.2 Point to Multipoint Group Call (PTM-G)
Tokom PTM-G grupnog poziva svi primaoci su odabrani i locirani u izvjesnom području.
Oni moraju biti GPRS povezani da bi primili bilo koji podatak. Pored toga mreža zna sve GPRS
povezane mobilne telefonske korisnike. Šifrovanje može biti također aktivirano za veću
sigurnost protiv prevare. Primaoci sada mogu da vrate podatke pošiljaocu. To znači da sada
imamo dvosmjernu umjesto jednosmjerne veze. Druga mogućnost je N-way veza. U ovom
slučaju sve mobilne stanice mogu aktivirati i podržavati veze sa svakim korisnikom po sličnom
konceptu konfiguracijskog poziva. Internet protokol Multicast, ili IP-M, je servis baziran na
Internet protokolu. Podaci se razmjenjuju između IP-M učesnika preko Internet Protokola, pa
grupa primaoca može biti locirana preko mreže mobilnih telefona, ili bilo gdje na Internetu.
9.4 Dodatni i vrijednosno-dodatni servisi
Pored PTP i PTM servisa koji opisuju razmjenu podataka između pojedinih korisnika
GPRS nudi i numerisan i dodatni vrijednosno-dodatni servis. Pomenućemo samo neke od njih.
Sledeći servisi postoje u GSM mreži, ali su također dostupni u GPRS mreži:
1. bezuslovno prosljeđivanje poziva,
2. prosljeđivanje poziva kada učesnik nije dostupan,
3. zatvorena korisnička grupa,
4. naplaćivane informacije,
Vrijednosno-dodatni servisi su:
1. pristup mreži podataka kao Internet,
2. čitanje faksa ili e-mail poruka,
3. primanje udarnih vijesti i kompletnih novinskih sadržaja,
4. dobijanje posljednjih saobraćajnih informacija za planirani put,
5. poruke o komercijalnim interesima.
26
9.5 Kvalitet servisa:
U GPRS-u izraz „kvalitet servisa“ opisuje različite kvalitete koje servis mora imati.
Određeni kvaliteti servisnih parametara su specificirani:
1. prioritet klase,
2. maksimalne i srednje garantovane prenosne brzine,
3. pouzdani prenos podataka,
4. maksimalno vrijeme kašnjenja.
Ovi parametri su usaglašeni sa ugovorom koji je potpisan sa korisnikom a koji je
napravljen u skladu sa njegovim potrebama. Prioritetne klase su podjeljene na veće, srednje i
niske prioritete, a brzina prenosa je prilagođena kapacitetima mreže i zahtijevima korisnika.
Naravno, veći prioritet rezultira i većom cijenom servisa. U GPRS sistemu pouzdanost prenosa
podataka i maksimalno vrijeme odlaganja je podjeljeno u tri specifične grupe
Parametri pouzdanosti specificiraju koliko često dolazi do:
1. gubitaka paketa podataka,
2. prenosa duplikata,
3. pogrešnog prenosa paketa,
4. neprepoznatljive greške prenosa.
Premo ova četiri parametra definišu se tri grupe pričemu svaka definiše maksimalan broj
mogućih grešaka. U klasi sa najviše pouzdanosti dozvoljena je greška od samo četiri kategorije
što znači da se samo jedan od bilion paketa mož, npr. izgubiti ili biti pogrešno raspoređen. U
srednjoj klasi, mnogo veće veličine grešaka.
U najnižoj klasi veoma visoke veličine grešaka su dozvoljene. 1% paketa podataka se
mogu izgubiti na svom putu.
27
10. Zaključak
GPRS je svojom pojavom predstavio uslugu koja omogućuje informacije u paketima za
primanje i slanje preko mobilne mreže. Svojim razvojem je dao veliki korak ka evoluciji mobilne
mreže na 3G mrežama, koje ponuđačima GSM usluga su omogućile ulazak u svijet
interneta.Glavne osobine GPRS-a su velike brzine prenosa i primjena tehnike komutacije paketa.
Široko korišćenje GPRS-a dovelo je do razvoja mobilnih uređaja i novih aplikacija. Ova
tehnologija je uticala na kvalitetu života svojih korisnika, jer je omogućila iskorištenja novih
kanala distribucije informacija.
28
11. Literatura
[1] Drilo, B., Šimunović, D., ŽivkovićM. : General Packet Radio Service (GPRS)., Zbornik radova savjetovanja Računala u telekomunikacijama – MIPRO 2000.