Aufgabe 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

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