GPRS aneb Internet proklatě nízko u pasu

GPRS je zkratka, kterou budeme slýchat čím dál tím častěji. Skrývá se za ní technologie Global Packet Radio Services...


GPRS je zkratka, kterou budeme slýchat čím dál tím častěji. Skrývá se za ní
technologie Global Packet Radio Services, která umožňuje přenášet data
rychlostí až 171 Kb/s je to tedy v podstatě vstupní brána do světa mobilních
sítí třetí generace. Podívejme se blíže, co bude její nástup znamenat pro
mobilní operátory, jejich zákazníky a jak to vše bude fungovat.
V telekomunikacích patří budoucnost datům. Odhaduje se, že do pěti let převýší
příjmy z datových služeb příjmy ze služeb hlasových. Operátoři budou stát před
rozhodnutím, zda svoji síť poskytovat pouze k přenosu informací (tzv. pipe
provider), zda nové typy služeb a přenosu informací poskytovat sami nebo zda
zvolit nějakou kombinaci obou přístupů.
GPRS a mobilní operátoři
Se zavedením GPRS dojde k rozšíření řad poskytovatelů obsahu (content
providers), tedy firem, které nemají žádnou síť, ale něco, co nabývá stále
větší hodnoty informace. Může se jednat o aktuální zpravodajství, předpověď
počasí, burzovní zprávy, databanku ukradených aut nebo obchodní rejstřík. V
dnešní době jsou typickými představiteli poskytovatelů obsahu různé internetové
portály. Jasná výhoda síťových operátorů však spočívá v tom, že na rozdíl od
poskytovatelů obsahu mohou nabídnout integraci klasických telekomunikačních
služeb a informací.
Lze si představit řadu variant budoucího uspořádání, vztahů mezi jednotlivými
subjekty a scénářů dalšího vývoje. Kdo komu bude posílat fakturu a za co? Budou
vlastníci mobilního telefonu dostávat každý měsíc pouze jediný účet? Nebo bude
jeden od mobilního operátora a další od jednotlivých poskytovatelů obsahu? Je
přitom jasné, že ten, kdo "vlastní zákazníka" (posílá mu fakturu), je ve výhodě.
Pro firmy zabývající se poskytováním mobilní telefonie znamená GPRS v první
řadě značné investice. Musí být rozšířena infrastruktura sítě, přibudou nové
typy ústředen, které zprostředkují paketový přenos, musí dojít k úpravě
stávajícího vybavení sítě. Bude nutno vybudovat kompletní páteřní IP síť, tzn.
routery, firewally, DNS servery. Dále je nezbytné připravit na tuto změnu
mediační zařízení, tj. systém, který zprostředkovává spojení mezi vlastní sítí
a výpočetním střediskem operátora. V neposlední řadě je nutno upravit i
zúčtovací systém. A samozřejmostí je i marketingová kampaň propagující nové
služby.
Na druhé straně může GPRS znamenat nezanedbatelný přísun finančních prostředků,
pokud operátor dokáže nabídnout ty pravé služby. Zavedení GPRS totiž umožní
poskytovat řadu služeb, které dosud nebylo z technických důvodů možné nabízet
vůbec nebo to nebylo možné v prakticky použitelné podobě. Zde je třeba si
uvědomit, že technologie GPRS sama o sobě nestačí, je třeba nacházet služby,
které dokáží nové možnosti využít a přinést zákazníkům přesně to, co potřebují.
Ano, nebo ne?
Nabízí se otázka, zda je vůbec rozumné do této technologie investovat. Není
lepší počkat až na sítě třetí generace? Odpověď je jednoduchá. Nechce-li
operátor ztratit stávající nebo potenciální zákazníky a to asi chce jen
málokterý bude nucen GPRS implementovat. Je proto několik důvodů:
GPRS, jak již bylo uvedeno, umožní zavedení nových typů služeb. Budou to
služby, které potřebují rychle navázat komunikaci a nemohou čekat 15 s, až se
vytočí číslo a dojde k sestavení spojení. Jedním z typických představitelů je
například WAP, který se v kombinaci s GPRS stává skutečně interaktivním a stále
dostupným nástrojem. Tyto nové služby znamenají větší využití sítě a přilákají
více zákazníků.
Zavedením nových služeb používajících GPRS jako nosnou technologii bude
operátor připraven na 3. generaci mobilních sítí ve smyslu nabídky služeb,
protože se jedná o stejný princip přenosu, pouze při jiných rychlostech.
Přechod na 3. generaci pak už bude mnohem snadnější a plynulejší.
Dále jsou tu noví operátoři vstupující na trh, ať už se jedná o GSM 1 800 MHz
nebo UMTS (sítě 3. generace). V prvním případě začne operátor stavět na zelené
louce a nenechá si ujít příležitost síť od začátku přizpůsobit paketovému
přenosu, v případě druhém je paketový přenos principem samotné sítě 3. generace.
GPRS a uživatelé
Co bude GPRS znamenat pro nás, mobilní telefonisty? Určitě spoustu výhod.
Budeme mít k dispozici nové služby, které navíc nemusejí být nutně placeny jen
podle času.
Co se týče nových služeb, každého jistě na prvním místě napadne Internet.
Možnost spojení s Internetem se nabízí tím spíš, že GPRS je v podstatě síť
založená na internetovém protokolu. A když Internet, proč ne podnikové
intranety?
Zavedení GPRS určitě přinese další výrazný nárůst uživatelů Internetu.
Chcete-li se dnes připojit na Internet, potřebujete počítač ať už ve formě
klasického PC nebo různých handheldů a organizérů a modem s telefonní linkou.
Další možností je použití již existující nabídky GSM, kdy se telefonista může
připojit rychlostí zpravidla 9,6 Kb/s. Pak už se může jen dívat na hodinky a
sledovat, jak účet narůstá.
Jakmile bude k dispozici GPRS, bude stačit pouze mobilní telefon. Samozřejmě je
nutné, aby tento aparát GPRS podporoval. Nelze pochopitelně předpokládat, že na
displeji velikosti větší poštovní známky budeme brouzdat Internetem. Internet
ale není jen WWW přes klasický prohlížeč, použití WAPu může například
zpřístupnit jakýkoliv informační server, a to za přijatelnou cenu. Nebude
záležet na době spojení, ale především na tom, jaké informace bude zákazník
využívat.
Jeden z největších přínosů GPRS je totiž v možnosti platit za přenesená data,
nikoliv za délku přenosu. Samozřejmě, možnost platit za každou minutu spojení
tu stále zůstává, ale už to není tak praktické jako v případě CSD (Circuit
Switched Data), klasické GSM datové služby. Atributy, podle kterých může
probíhat účtování, tedy jsou:
doba spojení
množství přenesených dat
událost
obsah
paušální poplatek
Co je to kilobajt?
Problémem bude vysvětlit lidem, co to znamená, že zaplatí x korun za kilobyte.
Pro ty z nás, kteří se pohybují ve světě počítačů, je tato informace dostatečná
a máme představu, co to znamená. Pokud ale ten, kdo byl doposud zvyklý na 3 Kč
za minutu, bude mít před sebou cenu za kilobyte, bude asi zmaten. Co to je 100,
200 KB? To může být několik set stránek textu, pár minut hudby nebo pár sekund
videa. Na kolik mě přijde prohlédnutí dané stránky na Webu? Nemalým úkolem pro
mobilní operátory tak bude právě toto vše vysvětlit běžným zákazníkům.
Stanovení ceny podle události může například znamenat, že každý přístup na
webovou stránku je oceněn určitou sumou bez ohledu na to, jak dlouho na této
stránce jste nebo kolik dat jste z ní přenesli. Také počet kliknutí myší může
být brán jako měrná jednotka.
Co se týče placení podle obsahu, nezáleží kolik k sobě toho přitáhnete z
Internetu a za jak dlouho, ale hlavně co. Jinými slovy, burzovní zprávy budou
pravděpodobně dražší než předpověď počasí či recept na bramboračku.
Jak vlastně GPRS funguje
Pro navázání spojení je důležitá adresa, přes kterou se chce uživatel připojit
k externí síti. Tato adresa je uložena v jeho profilu na HLR a odpovídá DNS
konvencím. V tomto profilu jsou také uloženy všechny další jeho povolené
adresy, se kterými se může spojit.
V HLR je také uvedeno, zda používá statickou, nebo dynamickou IP adresu. V
prvním případě je adresa přímo uvedena, dynamická adresa je mu přidělena při
každém navázání spojení. Dynamickou adresu může přidělit operátorův DHCP server
nebo nějaký externí, např. z firemního intranetu, do kterého je právě
požadováno spojení. V HLR je také stanovena kvalita služby, která byla
přidělena při aktivaci GPRS.
Při navazování spojení pošle mobilní telefon prvku sítě SGSN požadavek na
určitou kvalitu služby (Requested QoS), která je porovnána s právě volnou
kapacitou sítě, a výsledkem je přidělení služby s kvalitou požadovanou nebo
nižší (Negotiated QoS).
Kvalita služby (QoS) je parametr skládající se z pěti atributů:
Priorita (určuje zda budou pakety přenášeny přednostně před jinými s nižší
prioritou)
Zpoždění
Spolehlivost (určuje pravděpodobnost ztráty dat, možnost jejich zduplikování,
poškození nebo příjem v nesprávném pořadí)
Průměrná rychlost
Maximální rychlost, jakou můžou být data přenášena.
Přepínaní paketů (Packet Switching)
Vlastní komunikace probíhá tak, že uživatel zadá adresu (Access Point Name), se
kterou se chce spojit (např. www.internet.cz). Následuje ověření, zda je platná
a jestli může být vytvořen PDP kontext, což je ekvivalent hovoru při klasickém
použití GSM. Od tohoto okamžiku je mobilní telefon nebo k němu připojený
notebook součástí externí sítě, v našem případě Internetu. To vše trvá zhruba
jednu sekundu.
Vedle rychlosti připojení je největším přínosem GPRS a zároveň i změnou oproti
dosavadním datovým službám GSM použití paketového přenosu, tedy dynamické
využití kapacity sítě. Má-li uživatel data, která chce přenést, je mu přidělena
příslušná kapacita. Pokud taková data nemá, síť nezatěžuje, přestože zůstává
připojen. V okamžiku, kdy se opět rozhodne data odeslat, mu síť vyhradí
potřebnou kapacitu. Pochopitelně bez toho, že by znovu navazoval spojení. Z
toho vyplývá, že je teoreticky možné, aby uživatel zůstal připojen třeba i
několik dnů bez toho, že by přenášel data a cokoliv platil.
Další možností, kterou GPRS poskytuje, je přenos SMS zpráv. Dostáváme zde druhý
přenosový kanál pro SMS, a tím i zvýšení dostupné kapacity.
Rychlosti, kterých je možno dosáhnout při použití GPRS, jdou až k 171 Kb/s.
Toto je ovšem maximální teoretická rychlost při využití veškeré možné kapacity
vyhrazené jednomu telefonu. Na výši rychlosti bude mít vliv spousta okolností,
jako je pokrytí signálem, vliv interferencí a také možnosti aparátů. Ale i
kdyby byla skutečná dosažená rychlost třeba čtvrtinová, stále to bude ohromný
skok proti 9,6 Kb/s odpovídajícím současným běžným možnostem GSM. Současné
klasické modemy připojené do pevné sítě dosahují rychlostí 33-56 Kb/s, čemuž se
GPRS bez problémů vyrovná.
Pokud je použito klasických datových služeb GSM, přenos vypadá tak, že vytočíte
číslo, spojíte se s druhou stranou a pro toto spojení je vyhrazen kanál. Tento
kanál je trvale rezervován a nemůže být využit nikým jiným, ať už data
přenášíte, nebo ne. Proto je v tomto případě cena spojení kalkulována v
závislosti na čase a ne na množství přenesených dat.
Architektura GPRS sítě
Do sítě přibudou dva nové typy prvků, a to SGSN a GGSN. Dojde také k přidání
modulu PCU do BSS, který umožní zpracování paketů, protože GSM síť je původně
přizpůsobena k přepínání okruhů. Do stávajících prvků (HLR, MSC, VLR...) bude
nutno přidat rozhraní pro komunikaci s GPRS infrastrukturou.
SGSN se stará o komunikaci mezi GSM sítí a mobilním telefonem. Zároveň má
přehled, ve které oblasti se mobilní telefon nachází (Routing Area). Autorizuje
uživatele při přihlášení, šifruje data odesílaná mobilnímu telefonu.
Naproti tomu GGSN má za úkol propojit GSM síť s externí datovou sítí (např.
Internetem), do které požadujete spojení, a následně se stará o směrování
paketů. GGSN je v podstatě router.
Důležitou součástí každé sítě je také její zabezpečení. To jde v GPRS o něco
dále než u klasického GSM. Je zachováno použití A3 a A8 algoritmů, navíc je
použit nový A5 algoritmus pro šifrování přenášených dat mezi mobilním telefonem
a SGSN. Klasické GSM šifruje pouze mezi mobilním telefonem a BSC.
Mediační zařízení
Součástí systému poskytovatele telekomunikačních služeb (mobilních, pevných,
ISP) bývá často mediační zařízení. Jeho úlohou je zprostředkovat výměnu dat
mezi vlastní telekomunikační sítí a výpočetním systémem operátora.
Slouží jako vrstva, která odstiňuje telekomunikační síť od ostatních systémů,
takže například zúčtovací systém nebo systémy pro správu zákazníků komunikují s
mediátorem a ne přímo se sítí.
Činnost mediátoru lze v podstatě rozdělit na dvě části:
Sběr CDR (Call Detail Record) záznamů ze sítě. CDR je záznam, který je vytvořen
na telefonní ústředně pro každý uskutečněný hovor a obsahuje o něm veškeré
informace (číslo volajícího, číslo volané, čas a dobu hovoru atd.), které se
pak využívají pro zúčtování, výpočet statistik, identifikaci zneužití sítě apod.
Zasílání příkazů síti pro aktivaci nových zákazníků, deaktivaci stávajících
nebo změnu jejich nastavení.
Jedná se tedy o obousměrnou komunikaci se sítí. Existují různé produkty, které
plní výše zmíněné funkce, ať už obě zároveň, či pouze jen jednu z nich.
Jak už jsme uvedli, mediátor je v podstatě nepovinný a ne všichni operátoři ho
mají. I když bez popsaných činností (sběr CDR a zasílání příkazů síti) se žádný
operátor neobejde. Je však možné je provozovat jako součást jiné aplikace,
například účtovacího systému.
S příchodem GPRS nabývá mediátor na důležitosti, protože zvláště sběr CDR
záznamů ze sítě je mnohem složitější a komplexnější než v případě pouze
hlasových služeb.
V případě hlasových služeb ústředna (MSC), která sestavila hovor, vygeneruje
pro každý hovor jeden CDR záznam, který je následně zaslán a zpracován ve
výpočetním centru. V případě, že je hovor dlouhý, může být k němu vygenerováno
několik CDR záznamů (např. každých 20 minut). Ty jsou poté v mediátoru sloučeny
do jednoho výsledného záznamu a do zúčtovacího systému putuje už jen jeden
kompletní záznam pro každý hovor.
V GPRS je situace trochu složitější. Pro každý PDP kontext jsou vygenerovány
minimálně 3 CDR záznamy:
S-CDR na SGSN informace o komunikaci mobilní sítě a mobilního telefonu
M-CDR na SGSN informace o lokalitě mobilního telefonu během trvání PDP kontextu
G-CDR na GGSN informace o komunikaci s externí sítí
Tyto tři záznamy z různých zdrojů musejí být spojeny dohromady, protože tvoří
logický kompletní soubor informací o daném PDP kontextu.
GPRS CDR záznamů může být ale vytvořeno pro jeden PDP kontext daleko více.
Podle stejného principu jako u hlasových služeb může být CDR záznam generován
po uběhnutí daného intervalu. Navíc, pokud se pohybujete a překročíte hranice
jedné SGSN, je na této CDR záznam uzavřen, a na SGSN, která převzala spojení,
je nový otevřen. Není tedy výjimkou, že bude vygenerováno 6 a více CDR záznamů
pro jeden PDP kontext. To je další rozdíl proti hlasovým službám. Tam platí, že
pokud během hovoru změníte MSC, je CDR záznam stále uchováván na původním, kde
je po ukončení hovoru také uložen.
Generování záznamů CDR je zobrazeno na 3 modelových situacích na obrázcích,
které jsou součástí tohoto článku.
Závěr
Zavádění GPRS se v mnohém podobá začátkům zavádění GSM. K dispozici budou zcela
nové služby, ale je nutné pořídit si telefon, který GPRS podporuje. Dojde k
významným změnám v síti. Aby bylo možné využívat GPRS služeb i v zahraničí,
bude zapotřebí znovu navázat roaming a propojit síť (IP) s každým partnerem.
Z technického hlediska je dokonce možné vystavět pouze GPRS síť, tedy vypustit
MSC, a tím i hlasové služby. Vzhledem k tomu, že GPRS není úplně bez zpoždění,
nebyl by přenos hlasu zcela ideální s touto variantou je však zapotřebí
počítat. Mnohé dokonce nasvědčuje, že právě tudy půjde další vývoj.
Co se týče zájmu uživatelů o bezdrátové paketové datové přenosy, je nejdále
Japonsko, kde největší mobilní operátor NTT DoCoMo s 26 miliony zákazníky
uživatelů spustil službu i-mode obsahující paketový přenos dat a během několika
měsíců začaly službu používat více než dva miliony zákazníků.
Za 12 až 18 měsíců po nasazení GPRS dojde k implementaci EDGE (Enhanced Data
rate for GSM Evolution). Tato technologie dosahuje teoretických rychlostí 384
Kb/s. Za ní pak už s odstupem tří let kráčí sítě 3. generace a rychlosti 2
Mb/s. Máme se tedy na co těšit.
0 0730 / pen
POUŽITÉ ZKRATKY
APN Access Point Name
BSC Base Station Controller
BSS Base Station System
CDR Call Detail Record
CSD Circuit Switched Data
DNS Domain Name System
GPRS Global Packet Radio Service
GGSN Gateway GPRS Support Node
HLR Home Location Register
MSC Mobile Switching Center
PCU Packet Control Unit
PDP Packet Data Protocol
QoS Quality of Service
SGSN Serving GPRS Support Node
UMTS Universal Mobile Telecommunications System
WAP Wireless Application Protocol









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.