GPRS là cầu nối giữa hệ thống thông tin GSM thế hệ 2 và thế hệ 3. GPRS là một dịch vụ số liệu chuyển mạch gói trên cơ sở hạ tầng GSM. Công nghệ chuyển mạch gói đƣợc đƣa ra để tối ƣu việc truyền số liệu cụm và tạo điều kiện truyền tải cho một lƣợng dữ liệu lớn
Về mặt lý thuyết GPRS có thể cung cấp tốc độ số liệu lên đến 171Kb/s ở giao diện vô tuyến, mặc dù các mạng thực tế không bao giờ có thể đạt đƣợc tốc độ này do cần phải dành một phần dung lƣợng cho việc hiệu chỉnh lỗi trên đƣờng truyền vô tuyến. Trong thực tế, giá trị cực đại của tốc độ chỉ cao hơn 100Kb/s một chút với tốc độ khả thi thƣờng vào khoảng 40-50Kb/s. Tuy nhiên các tốc độ nói trên cũng lớn hơn nhiều so với tốc độ cực đại ở GSM.
GPRS đảm bảo tốc độ số liệu cao hơn nhƣng vẫn sử dụng giao diện vô tuyến giống GSM. Tuy nhiên bằng GPRS, MS có thể truy nhập đến nhiều khe thời gian hơn.
Ƣu điểm lớn nhất của GPRS không chỉ đơn giản là ở chỗ nó cho phép tốc độ số liệu cao hơn. Ƣu điểm lớn nhất của GPRS là nó sử dụng công nghệ chuyển mạch gói. Điều này có nghĩa là một ngƣời sử dụng chỉ tiêu phí tài nguyên khi ngƣời này cần truyền hoặc nhân số liệu. Nếu một ngƣời sử dụng không phát hiện số liệu ở một thời điểm thì các khe thời gian ở giao diện vô tuyến tại thời điểm này sẽ đƣợc dành cho các ngƣời sử dụng khác.
Việc GPRS cho phép nhiều ngƣời sử dụng cùng hia sẻ tài nguyên vô tuyến là một ƣu điểm lớn. Điều này có nghĩa rằng mỗi khi một ngƣời sử dụng muốn truyền số liệu thì MS phải yêu cầu đƣợc truyền đến các tài nguyên này và mạng phải cấp phát các tài nguyên này và mạng phải cấp phát các tài nguyên này trƣớc khi xảy ra truyền số liệu. Mặc dù điều này có vẻ nhƣ nghịch lý với việc dịch vụ luôn luôn đƣợc kết nối nhƣng GPRS hoạt động sao cho thủ tục yêu cầu cấp phát không bị phát hiện vì thế ngƣời sử dụng và dịch vụ dƣờng nhƣ luôn luôn đƣợc kết nối.
GPRS phù hợp với một phạm vi rộng các ứng dụng từ thƣ điện tử, các ứng dụng do lƣờng lƣu lƣờng từ xa, tới tất cả các ứng dụng dữ liệu cụm, chẳng hạn nhƣ truy nhập Internet. GPRS cho phép hỗ trợ các ứng dụng dữ liệu của mạng cố định hiện tại trên các đầu cuối di động. Dịch vụ GPRS đƣợc định hƣớng chủ yếu cho các ứng dụng với các đặc tính lƣu lƣợng của truyền tải chu kỳ với khối lƣợng nhỏ và truyền không theo chu kỳ của các dữ liệu có kích thƣớc nhỏ hoặc trung bình. Điều này tạo khả năng cho hệ thống có thể
phục vụ và ứng dụng mới. Sự truyền tải một lƣợng lớn dữ liệu vẫn sẽ đƣợc duy trì qua các kênh chuyển mạch kênh để tránh trở ngại của phổ vô tuyến gói. Các ứng dụng của GPRS có thể tiến hành từ các công cụ thông tin trong một máy xách tay PC (thƣ điện tử, truyền dẫn file, ….) đến các ứng dụng đặc biệt liên quan tới các truyền tải thấp (máy đo từ xa,điều khiển lƣu lƣợng đƣờng sắt và đƣờng giao thông, giao dịch tiền tệ …)
Vì lúc đầu GSM đƣợc thiết kế cho lƣu lƣợng chuyển mạch kênh, nên việc đƣa dịch vụ chuyển mạch gói vào đòi hỏi phải bổ sung them thiết bị cho mạng. Mạng GPRS kết nối với mạng số liệu công cộng nhƣ IP và mạng X.25. Nút hỗ trợ GPRS phục vụ SGSN và cổng GGSN hỗ trợ GPRS thực hiện nhận và truyền các gói số liệu giữa các MS và các thiết biij đầu cuối số liệu cố định của mạng số liệu công cộng (PDN). Nút GGSN còn cho phép nhận các gói số liệu đến các MS ở các mạng thông tin di động GSM khác.
Giao diện vô tuyến của GPRS sử dụng các tính năng cơ bản của giao diện vô tuyến GSM. Nhƣ vậy, cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói đều có thể sử dụng cùng sóng mang. Tuy nhiên,mạng đƣờng trục của GPRS đƣợc thiết kế sao cho nó không phụ thuộc vào giao diện vô tuyến.
Hình 2.3 Kiến trúc mạng GPRS
Trong đƣờng dẫn vô tuyến, GSM sử dụng các kênh độ rộng 200Khz, đƣợc phân chia trong thời gian thành 8 khe thời gian và các khe này đƣợc lặp lại sau 4,6ms. Mạng có thể có nhiều kênh vô tuyến hoạt động trong mỗi sector. Mạng gán các chức năng khác nhau tới mỗi khe thời gian, nhƣ là kênh điều khiển quáng bá, các chức năng chuyển mạch kênh giống nhƣ các cuộc gọi thoại hoặc các cuộc gọi dữ liệu chuyển mạch kênh, kênh điều khiển quảng bá gói và các kênh dữ liệu gói. Mạng có thể điều chỉnh dung lƣợng giữa
Đồ án tốt nghiệp Chương II. GSM và các công nghệ cho quá trình chuyển đổi lên 3G
các chức năng thoại và dữ liệu và cũng dành riêng một lƣợng tối thiểu nguồn tài nguyên cho mỗi dịch vụ. Cái này cho phép nhiều lƣu lƣợng dữ liệu hơn khi mà lƣu lƣợng thoại thấp hoặc cũng giống nhƣ vậy nhiều lƣu lƣợng thoại hơn khi mà lƣu lƣợng dữ liệu thấp.
Hình 2.4. Kiến trúc khe thời gian của GPRS
GPRS thƣờng ghép chặt giữa các dịch vụ thoại và dữ liệu. Trong khi trong một phiên dữ liệu, ngƣời sử dụng có thể nhận một cuộc gọi thoại đến, khi mà phiên dữ liệu đƣợc ngƣng lại và sau đó tự động tiếp tục lại phiên dữ liệu của chúng khi phiên dữ liệu kết thúc. Ngƣời sử dụng có thể nhận các tin nhắn SMS và các thông báo dữ liệu khi trên một cuộc gọi thoại.
2.2.3. Công nghệ EDGE
Một kỹ thuật điều chế mới áp dụng tại giao diện vô tuyến là 8-PSK sao cho một ký tự có thể mạng một tổ hợp 3bit thông tin và do vậy tốc độ bit sẽ đƣợc cải thiện đáng kể. Khi kỹ thuật này đƣợc kết hợp với các kỹ thuật mã hóa kênh phức tạp, ngƣời ta có thể đạt đƣợc tốc độ dữ lieu 48kb/s so với 9,6kb/s cho một kênh ở GSM truyền thống và trong trƣờng hợp này một bit thông tin chính là một ký tự tại giao diện vô tuyến. Kỹ thuật làm tăng tốc số liệu trên gọi là EDGE (Enhanced Data Rates for Global/GSM Evolution)
Sự phát triển của EDGE chia làm hai giai đoạn:
EDGE giai đoạn một đƣợc biết nhƣ là E-GPRS (Enhanced GPRS). Cũng nhƣ vậy BSS đổi thành E-RAN. Giai đoạn một EDGE xác định các phƣơng pháp điều chế và mã hóa kênh nhằm đặt đƣợc tốc độ dữ liệu lên đến 384Kb/s cho lƣu lƣợng chuyển mạch gói dƣới các điều kiện xác định. Giả thiết ở đây là một thiết bị đầu cuối có 8 khe thời gian của giao diện vô tuyến(Um) sẽ cho một đƣờng kết nối tốc độ 8x48Kb/s=384Kb/s
.
Hình 2.5.Kiến trúc mạng EDGE
EDGE giai đoạn 2 có tên là E-HSCSD và nhằm đạt tốc độ truyền dữ liệu trên các dịch vụ chuyển mạch kênh.
Đứng trên quan điểm phát triển mạng thì nói chung công nghệ EDGE có cả ƣu điểm và nhƣợc điểm. Ƣu điểm chính của công nghệ này là có thể đạt đƣợc tốc độ truyền dữ liệu gần nhƣ tƣơng đƣơng với yêu cầu phủ sóng ở vùng đô thị của công nghệ UMTS. Nhƣơc điểm của công nghệ này là tốc độ dữ liệu này khó đạt đƣợc cho toàn bộ các thuê bao trên toàn cell phủ sóng.Nếu yêu cầu cho toàn bộ một vùn với công nghệ EDGE thì chắc chắn số lƣợng cell phủ sóng trong vùng này sẽ phải tăng lên đáng kể. Nói cách khác EDGE là giải pháp đắt giá về công nghệ sử dụng cho một số trƣờng hợp. Tƣơng lai của công nghệ EDGE theo khía cạnh này còn phải đƣợc kiểm chứng khi nó phải thực sự cạnh tranh với các giải pháp công nghệ thực sự của 3G
Để tăng tốc độ bit trên giao diện vô tuyến, một phƣơng thức điều chế mới đƣợc đƣa ra. 8-PSK là phƣơng thức đƣợc lựa chọn vì nó cung cấp tốc độ dữ liệu cao,hiệu quả phổ cao và độ phức tạp lắp đặt vừa phải. Tốc độ từ mã đƣợc giữ ở mức 271ksp/s dẫn đến tốc độ bit tăng từ 22,8kb/s lên 69,2kb/s trên một khe thời gian.
Bằng việc tái sử dụng cấu trúc của GPRS , dịch vụ chuyển mạch gói đƣợc cung cấp với giao diện vô tuyến trong đó tốc độ bit biến đổi từ 11,2 đến 69,2kb/s trên một khe thời gian. Các dịch vụ thông thƣờng đƣợc hỗ trợ với tốc độ trên giao diện vô tuyến đạt đến 28,8kb/s. Đối với tất cả các dịch vụ, sử dụng đa kênh thời gian đƣợc hỗ trợ để thu
Đồ án tốt nghiệp Chương II. GSM và các công nghệ cho quá trình chuyển đổi lên 3G
đƣợc 8 lần tốc độ bit cung cấp bởi một khe thời gian đơn, tạo nên tốc độ đỉnh đối với chuyển mạch gói là 544kb/s.
Nhận thấy hạ tầng GSM đƣợc sử dụng hiệu quả, chỉ có giao diện A-bis cần có sự thay đổi chút ít. Một điểm quan trọng là sự phủ sóng và kế hoạch tần số không cần thiết có thay đổi khi có hiện diện của EDGE. Thêm nữa vì các kênh vật lý của EDGE có thể đƣợc sử dụng cho tất cả các dịch vụ GSM chuẩn, không cần có sự phân chia cố đinh các kênh giữa các dịch vụ.
Bất lợi của EDGE ở chỗ tỉ lệ mã hóa tăng lên làm tăng nhiều độ phức tạp khi sử dụng mạch trung hòa tối ƣu. Tỉ lệ bit tăng lên so với GSM/GPRS chuẩn cũng giảm độ thô đối với tính rời rạc thời gian và vận tốc di chuyển của thuê bao di động.
EDGE cũng có thể xem xét nhƣ một giải pháp kỹ thuật cho các nhà khai không sở hữu bất kỳ một giấy phép nào về UMTS.
CHƢƠNG III. HỆ THỐNG WCDMA