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General Packet Radio Service

General Packet Radio Service (GPRS) (deutsch: „Allgemeiner paketorientierter Funkdienst“) ist ein paketorientierter Übertragungsdienst, der im Bereich des Mobilfunks eingesetzt wird.

Inhaltsverzeichnis

Datenübertragung

Wenn GPRS aktiviert ist, besteht nur virtuell eine dauerhafte Verbindung zur Gegenstelle (sog. Always-on-Betrieb). Erst wenn wirklich Daten übertragen werden, wird der Funkraum besetzt, ansonsten ist er für andere Benutzer frei. Deshalb braucht kein Funkkanal dauerhaft (wie bei HSCSD) für einen Benutzer reserviert zu werden. GPRS-Abrechnungen sind deshalb hauptsächlich von den übertragenen Datenmengen abhängig, und nicht von der Verbindungsdauer.

Im Gegensatz zum leitungsvermittelten (circuit switched) Datendienst HSCSD ist GPRS paketorientiert. Das heißt, die Daten werden beim Sender in einzelne Pakete umgewandelt, als solche übertragen und beim Empfänger wieder zusammengesetzt.

Kanalbündelung

Die GPRS-Technik ermöglicht bei der Bündelung aller acht GSM-Zeitschlitze eines Kanals theoretisch eine Datenübertragungsrate von 171,2 kbit/s. Im praktischen Betrieb ist die Anzahl der parallel nutzbaren Zeitschlitze jedoch durch die Fähigkeit der Mobilstation (multislot capability) und der Netze begrenzt. Am Markt befinden sich (Stand 2007) Geräte mit maximal vier Zeitschlitzen im Downlink und maximal zwei Zeitschlitzen im Uplink (jedoch nicht gleichzeitig). Die damit erreichbare Datenübertragungsrate beträgt – abhängig vom verwendeten Coding Scheme (hängt ab vom Signal und Rauschverhältnis) und der von der Netzauslastung abhängigen Anzahl der zugeteilten Zeitschlitze (Timeslots) – bis zu 55,6 kbit/s. Dies entspricht in etwa der Geschwindigkeit eines V.90-Telefonmodems.

GPRS-Kodierungsschemata

Kodierungsschemata Datenübertragungsrate
(kbit/s) pro Zeitschlitz
CS-1 8,0
CS-2 12,0
CS-3 14,4
CS-4 20,0

Anwendung

So gut wie alle neuen Mobiltelefone unterstützen GPRS zum Beispiel als Datenübertragungsdienst für die Betrachtung von WAP-Seiten. Der Multimedia Messaging Service (MMS) basiert ebenfalls auf GPRS. Oft kann auch ein Computer oder Handheld mit dem GPRS-fähigen Mobiltelefon verbunden werden, um diesen Geräten einen vollwertigen, wenn auch schmalbandigen Internetzugang zu gewähren. Das Mobiltelefon fungiert dann als Modem. Bekannt sind auch Steckkarten für Notebooks, welche kleine GPRS-Modems sind und eine ähnliche Aufgabe haben. Besonders geeignet ist GPRS auch für Fernwirkaufgaben. In der Regel wird eine geringe Bandbreite benötigt. Die Übertragungsgeschwindigkeit spielt eine untergeordnete Rolle. Größte Vorteile von GPRS im Bereich Fernwirken ist die Netzabdeckung und Verfügbarkeit von GSM, sowie die geringeren Investitionen im Vergleich zu anderen Übertragungstechniken. Ein weiterer Anwendungsfall ist die Ortung von Fahrzeugen und Objekten, bei der GPRS zur Übertragung von Positions- und Telemetriedaten benutzt wird. Weiterhin wird das GPRS-Datennetz für den Mobilfunkdienst Push-to-talk genutzt.

Netzarchitektur

Der paketvermittelnde Dienst GPRS baut auf dem GSM-Mobilfunknetz auf. GPRS benötigt aber zusätzliche Netzelemente, den SGSN und den GGSN.

Schnittstellen der GSN (GPRS Support Node)

Die GSM-Richtlinien wie auch WPP3G (der GSM-Nachfolger für UMTS) definieren genormte Schnittstellen zwischen den verschiedenen Netzelementen. Die folgende Liste führt die gebräuchlichsten Schnittstellen (Signalisierung) und Verbindungen (Signalisierung und Nutzdaten) auf. Die weitgehend englischen Begriffe sind den "GSM Recommendations", dem Regelwerk entnommen. Eine Übersetzung ist nicht immer sinnstiftend.

SGSN (Serving GPRS Support Node)

Die BSC koppeln die GPRS-Paketdaten aus und leiten diese über Frame-Relay- oder IP- Verbindungen an den zuständigen Serving GPRS Support Node (SGSN) weiter. Jeder SGSN verwaltet den GPRS-Datenverkehr für eine größere Anzahl von BSCen. Sofern die Gb Schnittstelle über IP statt Frame Relay geleitet wird kann eine BSC mit einer Gruppe von SGSN kommunizieren. Man spricht dann von "SGSN in Pool" oder "Gb flex". Damit wird das Netz ausfallsicherer und die Last kann besser zwischen den SGSN verteilt werden.

Ein SGSN hat für GPRS-Datenkommunikation eine ähnliche Funktion wie ein MSC für Sprachkommunikation. Der SGSN organisiert das Einbuchen von Teilnehmern für GPRS-Dienste, organisiert den Wechsel von Funkzellen und SGSN-Bereichen (GPRS-Routing Area Update bzw. GPRS-Cell Reselection) und organisiert das Routing von GPRS-Daten. Ein SGSN nutzt hierfür folgende Schnittstellen:

GGSN (Gateway GPRS Support Node)

Die GGSN (Gateway GPRS Support Node) stellen die GPRS-Datenverbindungen zu netzinternen Diensteplattformen oder zu Datennetzen her. Ein GGSN hat folgende Schnittstellen, welche alle auf IP basieren:

Der Zugang zum GPRS-Netz erfolgt über einen Zugangspunkt, der APN (Access-Point-Name) genannt wird. Die Zuordnung von APN zu einem Teilnehmer erfolgt über die Teilnehmerdaten, die im HLR gespeichert werden. Ein Teilnehmer kann dabei mehrere APN nutzen.

Siehe auch

Literatur