Что такое GPRS и как это работает?

Полина Иванова
Технический писатель «Radiofid»

GPRS это одна из технологий передачи данных по мобильной GSM связи.

GPRS (General Packet Radio Service) – это способ передачи данных по сетям сотовой связи, который позволяет достигать скорости до 171,2 Кбит/с.

GSM это общее название для сотовой связи. Существует несколько технологий, обеспечивающих передачу данных. Эти технологии разрабатывались последовательно и с каждой итерацией скорость передачи данных увеличивалась.

Технологии передачи данных по GSM связи:

• Технология CSD (9,6 Кбит/с) – передача любого объема данных через телефонную линию;
• Технология HCSD (57,6 Кбит/с) – передача любого объема данных через телефонную линию с большей скоростью, чем CSD;
• Технология GPRS (171,2 Кбит/с) – пакетная передача данных любого объема;
• Технология EDGE (384 Кбит/с) – пакетная передача данных любого объема с большей скоростью, чем GPRS.

Со скоростью 171,2 Кбит/с можно передать стандартную фотографию размером 100 Кбайт за 5 секунд. Однако это лишь теоретические расчеты. На практике скорость передачи данных ниже. Для того, чтобы пользователю пошерстить интернет без торможений, GPRS технологии будет мало: ее хватит для загрузки простеньких интернет-страниц и загрузки файлов размером до 1 МБ.

Подробнее о GSM связи и всех ее технологиях читайте в статье «Просто о мобильной GSM связи».

Общий принцип работы GSM

Рассмотрим упрощенную структуру сотовой GSM связи, которая поможет разобраться, как это работает.

Подключение мобильного телефона к интернету выглядит следующим образом:

• телефон территориально располагается в определенной соте,
• телефон передает данные по GSM сети на базовую станцию той зоны, где он находится,
• базовая станция передает данные на контроллер базовых станций,
• контроллер базовых станций передает данные в центр коммутации мобильной связи, который и устанавливает соединение с Интернетом или обслуживает голосовой вызов.

Базовая станция представляет собой совокупность приемо-передатчиков и антенн для обеспечения покрытия сотовой связи в определенной соте. Базовая станция принимает сигнал от мобильного телефона и передает его на контроллер базовых станций.

Базовая станция могла бы быть подключена напрямую к центру коммутации, но из-за большого количества абонентов линии связи были бы перегружены. Чтобы распределить нагрузку используется контроллер базовых станций.

Контроллер базовых станций это такая система, которая предотвращает перегруз сети. Контроллер базовых станций перераспределяет нагрузку абонентов между несколькими базовыми станциями, чтобы любой абонент в любое время смог отправить свои данные. Контроллер, это промежуточный этап между базовой станцией и «мозгом» – центром коммутации. Без контроллера данные тоже будут передаваться, но с тем количеством абонентов, которое есть сейчас он просто необходим.

Контроллеры базовых станций есть для сетей 2G и 3G, а вот для сетей 4G их нет.

Центр коммутации мобильной связи, это «мозг» всей сотовой системы. Он устанавливает соединение для голосового вызова или для выхода в Интернет. Отвечает за предоставление выбранных абонентом услуг, обслуживает вызов: регулирует качество связи во время разговора, осуществляет шифрование данных, переподключает абонента, при перемещении телефона в другую соту.

Как работает GPRS

Принцип работы сети GPRS кроется в его названии, аббревиатура GPRS переводится как «пакетная радиосвязь общего пользования». Передача данных здесь осуществляется пакетами.

Как сеть GSM передает данные, поясню на таком примере, допустим, я хочу отправить другу несколько фотографий с отпуска через Интернет. Я сделал три снимка, зашел в чат с другом, выбрал фото и нажал «отправить». Что происходит в этот момент?

• Мой телефон формирует из фотографий определенный пакет данных. Каждая фотография представляют собой набор данных, нулей и единиц. Такой набор нулей и единиц складывается мобильным телефоном в определенный пакет данных. Представим, что каждая фотография, это отдельный пакет данных, соответственно нам нужно отправить три пакета.
  
• Центр коммутации устанавливает несколько голосовых каналов между моим мобильным и ближайшей ко мне базовой станцией, а также между базовой станцией рядом с другом и его мобильным.
  
• Мобильный отправляет один пакет данных по одному свободному голосовому каналу на базовую станцию. Базовая станция представляет собой набор приемо-передатчиков, она как антенна просто ловит данные и передает их на контроллер базовых станций.
  
• Когда отправленный пакет данных достигает получателя, канал связи освобождается. Освободившийся канал связи снова становится открытым и может принять следующий пакет данных. Кстати, по освободившемуся каналу могут быть переданы как мои данные стоящие в очереди. Так и данные, например, моего соседа, который в это время решил тоже что-то передать.
  

Так как канал связи освобождается после передачи пакета данных и готов к передаче других пакетов, то увеличивается проходимость данных. По трем свободным каналам одновременно передаются три пакета данных. Это отличает технологию GPRS от технологии CSD и HSCSD, в которых канал связи занимается на все время сессии абонента и, соответственно не может использоваться другими абонентами.

172,1 Кбит\с это теоретическая скорость передачи данных по технологии GPRS. На практике эта скорость меньше. Скорость передачи уменьшают устройства поблизости, которые создают помехи. Также на скорость влияет рельеф местности между мобильным телефоном и базовой станцией, то, сколько базовых станций в зоне досягаемости и какая у них загруженность в данный момент. Чем больше станций, тем больше свободных каналов связи, и, соответственно, больше скорость.