General Packet Radio Service VANNAI, Nándor General Packet Radio Service

Csomagkapcsolt adat-hálózat PSPDN 0191 0193 0196 0201 0192 0190 0200 0199 0195 0194 0197 0198

GSM : GPRS : UMTS 2G : 2,5G : 3G VLR PSTN ISDN CSPDN PSPDN Intranet SIM MT BTS BSC IW-SMS GW-SMS GMSC EIR HLR AuC MSC VLR SGSN GGSN BG USIM UE BS RNC PSPDN Intranet Internet

GSM Time Division Multiple Access TCH6 TCH3 TCH1 segment = 0,577 msec round = 4,6 msec TCH7 DOWNLINK BTS BCCH TCH5 TCH2 TCH4 UPLINK

Áramkörkapcsolt adatátvitel Circuit Switched data (CS) CCh DOWNLINK

Csomagkapcsolt adatátvitel General Packet Radio Service DOWNLINK PDTCh TCh CCh PD

Radio burst (csomag), block 456 bits / block Block 200 bursts / sec TB 3 SF 1 TRAINING 26 DATA 57 GUARD 8,25 148 bits 156,25 bits = 0,577 ms DATA = 2*57 = 114 bits / burst Max. speed = 200 * 114 = 22,8 kb/s

OSI model Process Layer Transport Layer Application Presentation AH Data Presentation PH Data Session Transport SH Data TH Transport Layer Network Link Physical NH Data LH PH

Demo Channel coding

GPRS csatornakódolás CS-1 : 9,05 kb/s 22 bytes * 8 bits = 176 bits Data block Spare 176*50=8,8 kb/s 3+5 176 Header Data block BCS + Tail = 228 3 181 4 40 Pc. USF + Data block + Block coding 181*50=9,05 kb/s 456 1/2 Convolutional coding 114 Punctured bits = 0 456 - 0 = 456 => 22,8 kb/s

GPRS csatornakódolás CS-2 : 13,4 kb/s 32 bytes * 8 bits = 256 bits 7 Data block Spare 256*50=12,8 kb/s 3+5 256 Header Data block BCS + Tail = 294 6 268 4 16 Pc. USF + Data block + Block coding 268*50=13,4 kb/s 1/2 Convolutional coding 588 114 Punctured bits = 132 588 - 132 = 456 => 22,8 kb/s

GPRS csatornakódolás CS-3 : 15,6 kb/s 38 bytes * 8 bits = 304 bits 3 Data block Spare 304*50=15,2 kb/s 3+5 304 Header Data block BCS + Tail = 338 6 312 4 16 Pc. USF + Data block + Block coding 312*50=15,6 kb/s 676 1/2 Convolutional coding 114 Punctured bits = 220 676 - 220 = 456 => 22,8 kb/s

GPRS csatornakódolás CS-4 : 21,4 kb/s 52 bytes * 8 bits = 416 bits 7 Data block Spare 416*50=20,8 kb/s 3+5 416 Header Data block BCS + Tail = 456 12 428 16 Pc. USF + Data block + Block coding 428*50=21,4 kb/s No Convolutional coding is done 114 Punctured bits = 0 456 - 0 = 456 => 22,8 kb/s

A protokoll overhead-ek hatása az előfizető által érzékelt sebességre 2 és 4 TS-ot használó mobillal CS2 kódolással átvitt adatok sebessége a különböző rétegeken

Ellátási terület 1 CS-1 9.05 kb/s ~ 6 2 CS-2 13,4 kb/s ~ 9 Coding C/I (dB) C/I (dB) 3 CS-3 15,6 kb/s ~ 12 CS-4 21,4 kb/s ~ 17 4

Ellátási terület 9,05 kb/s 13,4 kb/s 15,6 kb/s 21,4 kb/s

Csatorna hatékonyság Maximális sebesség 22,8 kb/s Beszéd 13 kb/s 57 % CS data T 9,6 kb/s 42,1% HSD 14,4 kb/s 63,2 % CS-1 9,05 kb/s 39,7 % CS-2 13,4 kb/s 58,8 % CS-3 15,6 kb/s 68,4 % CS-4 21,4 kb/s 93,8 %

GPRS mobil készülékek Mobil osztályok forgalomkezelés szerint Class A Mind CS, mind PS kapcsolat és kommunikáció lehetséges egyidőben legalább 1 TS-on A CS és PS szolgáltatás kezelése független egymástól Class B Mind CS, mind PS kapcsolat, de kommunikáció, illetve adatátvitel egy időben csak az egyik módon lehetséges A PS kommunikáció automatikusan felfüggesztődik a CS idejére, majd folytatódik Class C Vagy CS vagy PS eszköz. Manuálisan választható. PS üzemmódban CS forgalomra nem használható, és viszont.

GPRS mobil készülékek Mobil típusok multislot kapacitás (Multislot Capability) szerint * * * *

Ready Timer expiry or Force to STANDBY GPRS mobil állapotai Idle State: A MS be van kapcsolva, de a GPRS hálózat számára “láthatatlan”, az SGSN semmit nem tud a hollétéről Nem volt még GPRS Attach GPRS ellátási területen kívül került (pl. olyan cellába, ahol nincs aktiválva a GPRS, vagy pl. GSM ellátás sincsen) Ready State: Packet Transfer Mode vagy Packet Idle Mode adatátvitel folyamatban van, vagy nemrég fejeződött be az SGSN-ben cellaszintű információnk van a mobil helyzetéről ha új csomagot kell küldeni a MS-nek, nincs szükség Paging-re, mivel az SGSN tudja, melyik cellán kell csatornát foglalni A Ready Timer lejárta után Standby státuszba kerül Standby State: A mobil GPRS Attach állapotban van, azaz: RA szintű Paging-re van szükség a MS megszólításához RA Update üzenetet küld a MS a hálózatnak, ha másik RA-ba kerül lejár a periódikus RA Update időzítő STANDBY READY IDLE GPRS Attach GPRS Detach Ready Timer expiry or Force to STANDBY PDU Transmission MM State of MS

Rádiós csatorna-allokáció DL TBF felépítéséből adódó késleltetés MS Gb Gn Gi TE FR N/W SGSN IP N/W BTS GGSN BSC/PCU` MS 150 ms TBF Setup 1000 ms Első csomag = 1.4s 200 ms Over air delay SGSN/GGSN <50ms További csomagok: 200 ms <50ms 100ms <0.5s 200 ms <50ms 100ms <0.5s Forrás: Motorola 2000 október: A számértékek valószínűleg nem aktuálisak már, de a nagyságrendek hasonlóak lehetnek, a folyamat pedig nem változott.

Rádiós csatorna-allokáció UL TBF felépítéséből adódó késleltetés MS Gb Gn Gi TE FR N/W SGSN IP N/W GGSN BTS BSC/PCU` 400ms TBF Setup MS 250 ms Első csomag = 1.1s 400ms Over air delay SGSN/GGSN <50ms További csomagok: 400ms <50ms 100ms <0.6s 400ms <50ms 100ms <0.6s Forrás: Motorola 2000 október: A számértékek valószínűleg nem aktuálisak már, de a nagyságrendek hasonlóak lehetnek, a folyamat pedig nem változott.

Rádiós csatorna-allokáció PDCH foglalás Fix vagy dedicated PDCH allokáció. Cellánként meghatározható, hogy legalább mennyi PDCH-t szeretnénk PS forgalomra fenntartani maximum 8 fix PDCH lehet egy cellában Fix allokáció esetén leteséges az első dedikált PDCH-t “Master” -nek definiálni, így konfigurálható PBCCH a cellában Ha nincs kihasználva a fix PDCH PS forgalomra, akkor sem lehetséges CS forgalmat kezelni vele Dinamikusan a BSS annyi (on demand) PDCH-t definiál egy GPRS-t támogató cellában, amennyire szükség van Ez befolyásolható a TBF_UL_LIMIT és TBF_DL_LIMIT BSC szintű paraméterekkel Csak annyi időre konfigurálódnak PS használatra a dinamikus PDCH-k, ameddig használják PS adatátvitelre.

Átviteli sebességet befolyásoló tényezők: CS hívások TS kiosztása és a MC A GPRS mobilok Multislot Capability -jüknek megfelelően csak adott számú, egymás melletti TS-ot tudnak összevontan használni A CS forgalom kezelésében véletlenszerű a TS kiosztás 10 mp felbontású negyed órás TS használati eloszlás egy 4 TRX-es budapesti celláról:

PS forgalom “maradék” kapacitása cella szinten

GPRS hálózat A’’ BSC Frame Relay backbone Gb Multi -service BTS BSC PCU Frame Relay backbone Gb Multi -service IP backbone Gn GGSN Gi ISP Host Radius Corporate Gp Other PLMNs SS-7 SGSN GPRS Management PXM BGw NTP DNS A MSC/VLR Gs SMS GW-MSC Gd HLR Gr

GPRS hálózat felépítése Kiegészítő elemek DNS (Domain Name System) A kiválasztott adatcsatornához a GGSN meghatározása NTP (Network Time Protocol) A rendszeróra szinkronozása BGW (Billing Gateway) A számlázási adatok előfeldolgozása RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service) Felhasználók hitelesítése BG, GRX Inter-PLMN hálózat, GPRS roaming Hálózati elemek Routerek, ATM/FR switchek, Firewall,

GPRS Szolgáltatások WAP Intranet Internet SMS Authentikáció Titkosítás GEA1-2 SIM, GPRS Kc, GPRS RAI,

Csomagkapcsolt hálózat IP címek AZ Internethez csatlakozó valamennyi eszközt individuális IP címen lehet elérni Regisztrált Publikus IP címek díjmentesek voltak a 90-es évek közepéig Új címzési model, bevezették a privát cím tartományt a privát cím csak a magán hálózaton belül használható, az Internetről nem lehet elérni a privát hálózat és az Internet között megjelent a NAT (Network Address Translation) funkció, amit gyakran a Firewall funkcióval egy eszközként implementálnak

Csomagkapcsolt hálózat IP címek Host # Bit Hálózat# bit Cím eleje 240-255 E 224-239 D 256 8 2097152 21 192-223 C 65536 16 16384 14 128-191 B 16777216 24 128 7 0-127 A IP cím (IP v4): 32 bites szám, 8 bitenként csoportosítva Foglalt Multicast Host cím Hálózati cím 1

Csomagkapcsolt hálózat Internet Protocol Irányított hálózat Route táblák: 10.1.255.34 255.255.240.0 10.1.255.32 193.224.117.23 255.255.255.0 193.224.117.0 193.224.117.200 193.224.112.0 Next Hop Mask Destination

Privát és regisztrált IP címek NAT, Firewall (NAT in a web request & response) User PC 10.4.202.136 ( private) NAT Firewall 158.230.100.101 registered) 10.122.23.45 (private) Web Server 193.34.122.58 From 10.4.202.136 To: 193.34.122.58 From 158.230.100.101 From 193.34.122.58 To: 158.230.100.101 To: 10.4.202.136 Web request Web response Private IP Addressing Public IP Addressing Csak akkor működik ha a User PC küldi a kérést, a push irány nem működik A mobil világban nagy az igény a push tecnikára,

IP címek Private, Registered, NAT, Firewall WAP Phone Gateway (Proxy) Internet WAP Server Binary WML Format Encoded WAP request request WAP response response Local WML Firewall with NAT Registered Addressing Private

Access Point Name Az előfizető által elérhető szolgáltatást definiálja Kiválasztható: A mobiltelefonról A HLR-ből A SGSN-ből Formátum: alma.körte.barack.mncXXX.mccYYY.gprs

GPRS hálózat felépítése Domain Name System DNS root server Primary DNS root server Secondary 2 Gi 3 10.7.2.1 Corporate A Host Radius Corporate B GGSN SGSN Multi-service IP backbone DNS resolver 1 Gn Gn 4 10.7.2.2 5 Gi DNS cache GGSN

Domain név feloldás xyz.co.hu Time Where is .hu ? Root One of 13 Calling host Root Server One of 13 TLD for .hu SLD for .co xyz.co.hu Where is .hu ? IP address of server for .hu Where is .co.hu ? IP address of server for .co.hu Where is xyz.co.hu ? IP address of server for .xyz.co.hu Time

Inter PLMN Backbone Operator A Operator C GRX Network 1 Operator D Operator B Operator E Operator D Operator C Border Gateway Firewall Router GRX Network 1 Leased lines Network 2 Internet

GPRS roaming Local access, Home access BTS BSC SGSN GGSN Internet VISITED Operator PLMN FW HOME BG Root DNS Inter-PLMN Backbone HPLMN VPLMH Border Gateway connects autonomous IP networks together Visitor Local access Home access

Számlázás Packet Data Network GPRS backbone GPRS Network SGSNs GGSNs S-CDR M-CDR S-SMT-CDR S-SMO-CDR G-CDR GPRS backbone GGSNs SGSNs Billing System Billing Gateway Charging Gateway

GPRS cellaváltás hatása az adatátviteli sebességre

GPRS cellaváltás hatása az adatátviteli sebességre