ТЕХНОЛОГИЯ ПАКЕТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В СЕТЯХ GSM

Широко распространенные сотовые сети стандарта GSM могут быть использованы не только для организации голосовой связи между “мобильными” абонентами, но также нередко являются единствен- ной возможностью обеспечения обмена цифровыми данными между бытовыми и промышленными ин- формационно-управляющими системами с использованием промышленных GSM-модемов. При этом обмен управляющими сообщениями размером до 160 байт можно осуществлять, используя предоставляемую операторами систем сотовой связи услугу передачи кратких сообщений (SMS). Данные большего объема можно передавать по GSM-каналам с максимально допустимой для этого стандарта скоростью передачи 14.4 кбит/c, однако устойчивая связь может быть осуществлена на скорости 9.6 кбит/c. При передаче данных в режиме GSM абоненту выделяется один голосовой канал, а оплата начисляется исходя из продолжительности со- единения (причем по тарифам, мало отличающимся от тарифов для речевых сообщений). Время установления коммутируемого GSM- соединения составляет десятки секунд. Сравнительно низкая скорость передачи данных и длительное время установления соединения приводят к увеличению эксплуатационных затрат системы в целом. Снизить эти затраты, а также увеличить скорость обмена информацией можно, осуществляя передачу данных в режиме GPRS (General Packet Radio Service) − оказания услуг пакетной передачи данных по радиоканалу.

Главной особенностью режима GPRS является то, что цифровая информация (принимаемая и передаваемая), разделенная на пакеты данных, передается одновременно

по нескольким голосовым каналам связи. Этим и обеспечивается увеличение скорости обмена информацией. Необходимо отметить, что передача данных в режиме GPRS осуществляется только в паузах между передачей речевых сообщений. Поскольку приоритет речевых сообщений выше, чем цифровых данных, реальная скорость передачи данных зависит от загрузки сети речевыми сообщениями. Теоретически максимально возможная скорость передачи в режиме GPRS составляет 171.2 кбит/с.

Для режима GPRS используется иная, чем для стандарта GSM, схема оплаты услуг по передаче данных: расчеты производятся, исходя из объема переданных данных, а не продолжительности сеанса связи.

Преимущества передачи данных в режиме GPRS заключаются в высокоскоростном обмене информацией, выгодной системе тарификации, обеспечении мобильного доступа к ресурсам сети Интернет, возможности передачи данных большого объема и мультимедийной информации. Немаловажную роль GPRS играет и в системах телеметрии: устройство может быть все время подключено к сети и готово к обмену информацией, не занимая при этом отдельный канал связи. В табл. 1 приведены предоставленные компанией “Киевстар GSM” данные, подтверждающие преимущества передачи данных в режиме GPRS.

Таблица 1. Преимущества передачи данных в режиме GPRS

Для обеспечения возможности предоставления услуги пакетной передачи данных необходима как аппаратная, так и программная модернизация GSM-сети. Такая модернизация подразумевает значительные материальные затраты со стороны операторов GSM-сетей. Но уже сейчас два крупнейших украинских оператора сотовой связи предлагают воспользоваться GPRS: компания “Vodafone” − в тестовом режиме, а “Киевстар GSM” − в коммерческом (для контрактных абонентов).

Для того, чтобы воспользоваться услугой пакетной передачи данных, необходимы абонентские терминалы, поддерживающие режим GPRS. Такие терминалы классифицируются по типам и классам, определяющим их возможности. Типы GPRS-терминалов:

• А-терминал позволяет одновременно работать как в режиме GSM для обеспечения голосовой связи, так и GPRS − для обмена данными
• В-терминал поддерживает голосовое соединение по GSM-каналам и передачу данных в пакетном режиме, но одновременно в этих режимах работать нельзя
• С-терминал обеспечивает передачу данных только в пакетном режиме. Такие терминалы обычно выполняются в виде PCMCIA-карты, устанавливаемой в портативный компьютер.

Таблица 2. Основные классы GPRS-терминалов

Скорость приема и передачи информации зависит от класса мобильного терминала. Класс GPRS- терминала определяется количеством GSM-каналов, по которым осуществляется прием и передача данных. Согласно стандарту GPRS мобильные терминалы разделены на 29 классов. Наиболее распространенными являются терминалы типа В, разделенные на двенадцать основных классов; их характеристики приведены в табл. 2. Для терминалов типа А выделены классы с 13 по 18. Следует отметить, что чем большее количество временных слотов используется, тем больше потребляемая мощность и тем чаще нуждаются в перезарядке аккумуляторы мобильных терминалов.

Таблица 3. Скорости передачи данных по технологии GPRS

Не менее критичной характеристикой является используемая схема кодирования сигнала (Coding Scheme − CS), которая в значительной мере влияет на скорость передачи данных. Например, CS1 обеспечивает наилучшую коррекцию ошибок, но скорость обмена данными составляет всего 9.05 кбит/с.

По мере возрастания номера схемы кодирования снижается эффективность коррекции ошибок. В схеме CS4 коррекция ошибок не про- изводится и скорость обмена достигает максимального значения 21.4 кбит/с. В табл. 3 приведены значения скорости передачи для различных схем кодирования.

Операторы GSM-сетей обычно используют только схемы CS1 и CS2, а также ограничивают число занимаемых временных слотов четырьмя, при этом скорость обмена данными в режиме GPRS не превышает 53.6 кбит/с. Однако, с учетом того, что режим GPRS обладает достаточно высокой гибкостью и масштабируемостью, эти показатели могут быть значительно улучшены. Вышеперечисленные преимущества пакетного режима передачи данных позволяют считать перспективной возможность его использования в беспроводных бытовых и промышленных информационно-управляющих системах для повышения качества предоставляемых услуг связи.