Когда мобильный пользователь посылает данные, узел SGSN направляет пакеты на соответствующий узел GGSN. GGSN затем направляет данные в соответствии с текущим "контекстом", устанавливаемым для данной сессии. В обратном направлении, пакеты, предназначенные для пользователя, направляются в GGSN, ассоциированный с IP адресом пользователя. Узел GGSN проверяет полученные пакеты в соответствии с текущим контекстом, идентифицирует SGSN, обслуживающий данного пользователя и направляет движение в соответствующем направлении. Узел SGSN затем пересылает пакеты на базовую станцию, где находится пользователь.
Преимущества GPRS
GPRS обеспечивает более высокие скорости передачи данных, постоянное соединение - "всегда онлайн", устойчивость соединения, широкую поддержку приложений и сильные механизмы безопасности.
Увеличение скорости передачи данных
GPRS в настоящее время поддерживает средние скорости передачи данных порядка 115 кбит/с, но такие скорости достигаются только при задействовании всех восьми тайм-слотов (промежутков времени) для GPRS. Вместо этого носители и конечные устройства будут конфигурироваться типовым образом, чтобы работать с определенным количеством тайм-слотов для данных, передаваемых в обоих направлениях. Например, устройство GPRS может быть настроено для работы максимум с четырьмя слотами в прямом направлении и двумя слотами в обратном направлении. В хороших радиоусловиях это дает скорости приблизительно в 50 кбит/с в прямом направлении и 20 кбит/с в обратном направлении. Это более чем в три раза быстрее, чем в нынешних сетях GSM (14.4 кбит/с) и того же порядка, что и при хорошем модемном аналоговом соединении в кабельной линии. Совокупная ширина полосы узла сотовой связи делится между голосовым трафиком и трафиком данных. Операторы GPRS по-разному используют эту ширину полосы. Обычно они конфигурируют сети, давая приоритет голосовому трафику; некоторые из них назначают тайм-слоты для трафика данных, чтобы гарантировать минимальный уровень этого сервиса в высокозагруженные голосовым трафиком промежутки времени. Неиспользованная емкость, зарезервированная под голосовой трафик, может быть динамически переопределена под передачу данных. Имея более высокие скорости передачи данных, GPRS дает возможность реализации приложений, требующих более высокой ширины полосы и в настоящее время не осуществимых на сетях GSM.
Постоянное соединение
Постоянное соединение - "всегда онлайн" - устраняет задержки по времени, характерные для dial-up соединения, связанные с установлением нового соединения с сетью всякий раз, когда требуется отсылать и получать данные. Информация может передаваться конечному пользователю в режиме реального времени. GPRS позволяет провайдерам осуществлять биллинговый учет попакетно, а не поминутно, давая таким образом возможность предоставлять пользователям более эффективные по стоимости сервисы.
Устойчивость соединения
GPRS улучшила целостность передачи данных путем применения ряда механизмов. Во-первых, пользовательские данные кодируются с некоторой избыточностью, что улучшает их устойчивость к неблагоприятным радиоусловиям. Уровень избыточности при кодировании можно варьировать, в зависимости от тех же радиоусловий. GPRS определяет четыре кодирующие схемы - с CS1 по CS4. Вначале поддерживаются только CS1 и CS2, которые обеспечивают примерно 9 и 13 кбит/с на каждый тайм-слот. Если в полученном фрейме обнаружена ошибка в BSS, этот фрейм до передачи его на центральную сеть GPRS периодически повторяется, пока не будет получен в приемлемом качестве.
Широкая поддержка приложений
Подобно сети интернет, GPRS основан на пакетной коммутации данных. Это означает, что все собственные IP приложения могут быть реализованы в рамках GPRS - такие как e-mail, Web-доступ, мгновенная передача сообщений и передача файлов. Кроме того, его более высокие скорости передачи данных дают возможность GPRS осуществлять работу приложений, требующих большей ширины полосы (таких как мультимедийный веб-контент), которые не идут в условиях более медленных GSM dial-up соединений. GPRS более-менее хорошо подходит для приложений, основанных на Wireless Application Protocol (WAP). WAP достиг широкого распространения в новом поколении мобильных телефонов, поддерживающих микробраузеры.
Безопасность
GPRS строится на проверенной на практике модели аутентификации и авторизации, используемой GSM. При инициации сессии пользователя аутентифицируют, используя секретную информацию, содержащуюся на смарт-карте, называемой «модуль идентификации абонента» (Subscriber Identity Module, SIM). Аутентификационные данные посылаются на узел сети HLR и там подтверждаются. GPRS дает возможность дополнительной аутентификации путем использования таких протоколов как RADIUS - перед тем, как абонентам будет разрешен доступ в интернет или корпоративную сеть данных. GPRS поддерживает шифрование пользовательских данных при передаче через беспроводный интерфейс с мобильного терминала на SGSN. Кроме того, может иметь место высокоуровневое сквозное шифрование VPN (Virtual Private Network), когда пользователь подсоединяется к частной корпоративной сети. Итак, если разделить эти преимущества на те, что касаются пользователей и поставщиков услуг, то получаем следующую картину:
Для поставщиков услуг:
• Новый рынок и возрастание прибыли при переходе к предложению новых мультимедийных и контент-сервисов для клиентов.
• Многие клиенты с большей вероятностью захотят приобрести мобильный телефон с функцией GPRS, нежели покупать новый персональный компьютер, поскольку моделей телефонов на рынке существует гораздо больше, чем ПК.
• GPRS позволяет снизить себестоимость услуг за счет эффективного использования ресурсов.
• Новые возможности использования ширины полосы позволяют разрабатывать более продвинутые приложения, без вынужденного уменьшения качества контента.
Для клиентов:
• Сервисы QoS становятся доступными в качестве продаваемого продукта. Теперь, когда технология GPRS представила первое приложение с коммутацией пакетов для абонентов мобильной связи, поставщики услуг могут использовать обычные технологии для внедрения сервисных приложений в условиях традиционных IP сетей.
• Скорость гораздо выше, по сравнению с существующими сейчас скоростями GMS, и будет продолжать расти, что является очевидным преимуществом для пользователей. Скорости увеличатся в пять раз, а в некоторых случаях, и более.
• Низкая стоимость (зависящая от объема передаваемых данных);
• Постоянное соединение;
• Приложения, которые могут работать в многозадачном режиме (одновременно и текст, и голос, и видео).
Ограничения GPRS
Уже совершенно понятно, что GPRS является важным новым сервисом для мобильных устройств, не просто дающим возможность передачи данных, а существенно улучшающим спектральную эффективность, емкость и функциональность, по сравнению с используемыми до сих пор неголосовыми мобильными сервисами. Однако важно отметить, что GPRS имеет и некоторые ограничения, которые описаны ниже:
Ограниченная емкость соты
GPRS оказывает существенное влияние на существующую емкость соты сети. Объем имеющихся радиоресурсов, которые могут быть использованы для различных целей, ограничен, причем использование ресурсов для одной цели препятствует одновременному их использованию для других. Например, и голосовые вызовы, и GPRS-сессии используют одни и те же сетевые ресурсы. Ощутимость влияния зависит от количества тайм-слотов, зарезервированных для эксклюзивного использования GPRS, если это имеет место быть. Однако в действительности GPRS динамически управляет назначением каналов и позволяет уменьшать нагрузку канала сигнала в пиковое время путем пересылки коротких сообщений по GPRS каналам. Результат: Потребность в SMS как в дополнительном носителе, использующем другой тип радиоресурсов.
Реальные скорости гораздо ниже
Достижение теоретически максимальной скорости передачи данных через GPRS - 172.2 кбит/с потребовало бы, чтобы отдельный пользователь использовал все восемь тайм-слотов без какой-либо защиты от ошибок. Ясно, что на практике достаточно маловероятно, чтобы оператор сети позволил использовать все тайм-слоты одному пользователю GPRS. Кроме того, «первое поколение» GPRS-терминалов жестко лимитировано на поддержку всего одного, двух или трех тайм-слотов. Поэтому ширина полосы, доступная пользователю GPRS, так же жестко лимитирована. По этой причине теоретические максимальные скорости GPRS не могут быть достигнуты в реальных сетях и на реальных терминалах. Реальность такова, что мобильные сети, вероятно, всегда будут иметь более низкие скорости передачи данных, по сравнению с фиксированными сетями. Результат: Относительно высокие скорости передачи данных через мобильные устройства могут не быть доступными индивидуальным пользователям мобильных сервисов , пока не появились возможности существенного повышения скоростей на сетях GSM Evolution (EDGE) или Universal Mobile Telephone System (3GSM).