- ¿Por qué surge
GPRS? - ¿Qué es GPRS?
- ¿Cómo se accede a
GPRS? - ¿Cómo funciona
GPRS? - Mercado actual.
- Conclusiones
- Bibliografía
¿Por
qué surge GPRS?
Hoy en día el número de usuarios de
telefonía móvil y de usuarios de Internet ha
crecido de una manera increíble. Debido a esto era
inevitable que en algún momento ambos mundos se
fusionasen.
GSM: LA BASE DEL GPRS.
El sistema GSM es el sistema de comunicación de
móviles digital de 2ª generación basado en
células de radio. Apareció para dar respuestas a
los problemas de los sistemas analógicos.
Fue diseñado para la transmisión de voz
por lo que se basa en la conmutación de circuitos, aspecto
del que se diferencia del sistema GPRS. Al realizar la
transmisión mediante conmutación de circuitos los
recursos quedan ocupados durante toda la comunicación y la
tarificación es por tiempo. Más adelante veremos
como estas limitaciones hacen ineficiente la transmisión
de datos con GSM y como GPRS lo soluciona.
ARQUITECTURA DE UNA RED GSM.
Todas las redes GSM se pueden dividir en cuatro partes
fundamentales y bien diferenciadas:
1.- La Estación Móvil o Mobile Station
(MS): Consta a su vez de dos elementos básicos que
debemos conocer, por un lado el terminal o equipo móvil y
por otro lado el SIM o Subscriber Identity Module. Con respecto a
los terminales poco tenemos que decir ya que los hay para todos
los gustos, lo que si tenemos que comentar es que la diferencia
entre unos y otros radica fundamentalmente en la potencia que
tienen que va desde los 20 watios (generalmente instalados en
vehiculos) hasta los 2 watios de nuestros terminales.
El SIM es una pequeña tarjeta inteligente que
sirve para identificar las características de nuestro
terminal. Esta tarjeta se inserta en el interior del móvil
y permite al usuario acceder a todos los servicios que haya
disponibles por su operador, sin la tarjeta SIM el terminal no
nos sirve de nada por que no podemos hacer uso de la red. El SIM
esta protegido por un número de cuatro dígitos que
recibe el nombre de PIN o Personal Identification Number (bueno
ya sabemos por que se nos pide dicho número).
La mayor ventaja de las tarjetas SIM es que proporcionan
movilidad al usuario ya que puede cambiar de terminal y llevarse
consigo el SIM aunque todos sabemos que esto en la
práctica en muchas ocasiones no resulta tan sencillo. Una
vez que se introduce el PIN en el terminal, el terminal va a
ponerse a buscar redes GSM que estén disponibles y va a
tratar de validarse en ellas, una vez que la red (generalmente la
que tenemos contratada) ha validado nuestro terminal el
teléfono queda registrado en la célula que lo ha
validado.
2.- La Estación Base o Base Station Subsystem
(BSS): Sirve para conectar a las estaciones móviles
con los NSS, además de ser los encargados de la
transmisión y recepción. Como los MS también
constan de dos elementos diferenciados: La Base Transceiver
Station (BTS) o Base Station y la Base Station Controller (BSC).
La BTS consta de transceivers y antenas usadas en cada
célula de la red y que suelen estar situadas en el centro
de la célula, generalmente su potencia de
transmisión determinan el tamaño de la
célula.Los BSC se utilizan como controladores de los BTS y
tienen como funciones principales las de estar al cargo de los
handovers, los frequency hopping y los controles de las
frecuencias de radio de los BTS.
3.- El Subsistema de Conmutación y Red o
Network and Switching Subsystem (NSS): Este sistema se
encarga de administrar las comunicaciones que se realizan entre
los diferentes usuarios de la red; para poder hacer este trabajo
la NSS se divide en siete sistemas diferentes, cada uno con una
misión dentro de la red:
Mobile Services Switching Center (MSC): Es el
componente central del NSS y se encarga de realizar las
labores de conmutación dentro de la red, así
como de proporcionar conexión con otras
redes.Gateway Mobile Services Switching Center (GMSC): Un
gateway es un dispositivo traductor (puede ser software o
hardware que se encarga de interconectar dos redes haciendo
que los protocolos de comunicaciones que existen en ambas
redes se entiendan. Bien, la misión del GMSC es esta
misma, servir de mediador entre las redes de telefonía
fijas y la red GSMHome Location Registrer (HLR): El HLR es una base de
datos que contiene información sobre los usuarios
conectados a un determinado MSC. Entre la información
que almacena el HLR tenemos fundamentalmente la
localización del usuario y los servicios a los que
tiene acceso. El HRL funciona en unión con en VLR que
vemos a continuación.Visitor Location Registrer (VLR): contiene toda la
información sobre un usuario necesaria para que dicho
usuario acceda a los servicios de red. Forma parte del HLR
con quien comparte funcionalidad.Authentication Center (AuC): Proporciona los
parámetros necesarios para la autentificación
de usuarios dentro de la red; también se encarga de
soportar funciones de encriptación.Equipment Identy Registrer (EIR): También se
utiliza para proporcionar seguridad en las redes GSM pero a
nivel de equipos válidos. La EIR contiene una base de
datos con todos los terminales que son válidos para
ser usados en la red. Esta base de datos contiene los
International Mobile Equipment Identy o IMEI de cada
terminal, de manera que si un determinado móvil trata
de hacer uso de la red y su IMEI no se encuentra localizado
en la base de datos del EIR no puede hacer uso de la
red.GSM Interworking Unit (GIWU): sirve como interfaz de
comunicación entre diferentes redes para
comunicación de datos.
4. Los Subsistemas de soporte y Operación o
Operation and Support Subsystem (OSS): Los OSS se conectan a
diferentes NSS y BSC para controlar y monitorizar toda la red
GSM. La tendencia actual en estos sistemas es que, dado que el
número de BSS se está incrementando se pretende
delegar funciones que actualmente se encarga de hacerlas el
subsistema OSS t eb los BTS de modo que se reduzcan los costes de
mantenimiento del sistema.
En la figura se muestra un pequeño esquema de lo
que hemos contado antes:
LIMITACIONES DE GSM PARA LA TRANSMISIÓN DE
DATOS.
Las redes GSM tienen ciertas limitaciones para la
transmisión de datos:
Velocidad de transferencia de 9,6 Kbps.
Tiempo de establecimiento de conexión, de 15
a 30 segundos. Además las aplicaciones deben ser
reinicializadas en cada sesión.Pago por tiempo de conexión.
Problemas para mantener la conectividad en
itinerancia (Roaming).
La baja velocidad de transferencia limita la cantidad de
servicios que Internet nos ofrece. Por ejemplo, a 9,6 Kbps no se
puede navegar por Internet de una manera satisfactoria. Si,
además, tenemos en cuenta que estamos pagando por tiempo
de conexión, los costos se disparan. Esta es la eterna
lucha, pues no se puede comparar una hora de conversación
con una hora de navegar por Internet. La combinación de
estos tres factores negativos hace que GSM sea una
tecnología mayoritariamente utilizada para la voz y no
para los datos.
Las tradicionales redes GSM no se adaptan adecuadamente
a las necesidades de transmisión de datos con terminales
móviles. Por ello surge una nueva tecnología
portadora denominada GPRS ( General Packet Radio Service) que
unifica el mundo IP con el mundo de la telefonía
móvil, creándose toda una red paralela a la red GSM
y orientada exclusivamente a la transmisión de
datos.
Al sistema GPRS se le conoce también como GSM-IP
ya que usa la tecnología IP (Internet Protocol) para
acceder directamente a los proveedores de contenidos de
Internet.
¿Qué es
GPRS?
GPRS es una nueva tecnología que comparte el
rango de frecuencias de la red GSM utilizando una
transmisión de datos por medio de 'paquetes'. La
conmutación de paquetes es un procedimiento más
adecuado para transmitir datos, hasta ahora los datos se
habían transmitido mediante conmutación de
circuitos, procedimiento más adecuado para la
transmisión de voz.
Los canales se comparten entre los diferentes
usuarios.
En GSM, cuando se realiza una llamada se asigna un canal
de comunicación al usuario, que permanecerá
asignado aunque no se envíen datos. En GPRS los canales de
comunicación se comparten entre los distintos usuarios
dinámicamente, de modo que un usuario sólo tiene
asignado un canal cuando se está realmente transmitiendo
datos. Para utilizar GPRS se precisa un teléfono que
soporte esta tecnología. La mayoría de estos
terminales soportarán también GSM, por lo que
podrá realizar sus llamadas de voz utilizando la red GSM
de modo habitual y sus llamadas de datos (conexión a
internet, WAP,…) tanto con GSM como con GPRS.
La tecnología GPRS, o generación 2.5,
representa un paso más hacia los sistemas
inalámbricos de Tercera Generación o UMTS. Su
principal baza radica en la posibilidad de disponer de un
terminal permanentemente conectado, tarificando únicamente
por el volumen de datos transferidos (enviados y recibidos) y no
por el tiempo de conexión como hemos podido observar en un
punto anterior.
Obtiene mayor velocidad y mejor eficiencia de la
red.
Tradicionalmente la transmisión de datos
inalámbrica se ha venido realizando utilizando un canal
dedicado GSM a una velocidad máxima de 9.6 Kbps. Con el
GPRS no sólo la velocidad de transmisión de datos
se ve aumentada hasta un mínimo 40 Kbps y un máximo
de 115 Kbps por comunicación, sino que además la
tecnología utilizada permite compartir cada canal por
varios usuarios, mejorando así la eficiencia en la
utilización de los recursos de red.
La tecnología GPRS permite proporcionar servicios
de transmisión de datos de una forma más eficiente
a como se venía haciendo hasta el momento.
GPRS es una evolución no traumática de la
actual red GSM: no conlleva grandes inversiones y reutiliza parte
de las infraestructuras actuales de GSM. Por este motivo, GPRS
tendrá, desde sus inicios, la misma cobertura que la
actual red GSM. GPRS (Global Packet Radio Service) es una
tecnología que subsana las deficiencias de GSM
¿POR QUÉ ES MEJOR GPRS QUE
GSM?
Como hemos visto anterioriormente el sistema GSM no se
adaptaba del todo bien a la transmisión de datos. Vamos a
ver ahora las características de GPRS:
Velocidad de transferencia de hasta 144
Kbps.Conexión permanente. Tiempo de
establecimiento de conexión inferior al
segundo.Pago por cantidad de información transmitida,
no por tiempo de conexión. Veamos unos ejemplos de los
tamaños de información que
descargaríamos:Envío de un e-mail de 5 líneas
de texto con un anexo (documento tipo de Word de 4
páginas), consumiría alrededor de 95
kbytes.Acceder a un buscador, buscar un
término (ej. viajes) y recibir una pantalla de
respuesta podría ocupar 100 kbytes
aproximadamente.Recibir una hoja de cálculo (documento
tipo Excel de 5 hojas), consumiría aproximadamente
250 kbytes.Bajarse una presentación (documento
tipo PowerPoint de 20 diapositivas y con fotos) equivale a
unos 1.000 kbytes.
Como vemos estas características se amoldan mucho
mejor para la transmisión de datos que el tradicional
sistema GSM.
VENTAJAS DEL GPRS PARA EL USUARIO.
Las ventajas que obtiene el usuario con el sistema GPRS
son consecuencia directa de las características vistas en
el punto anterior.
Característica de "Always connected": un
usuario GPRS puede estar conectado todo el tiempo que desee,
puesto que no hace uso de recursos de red (y por tanto no
paga) mientras no esté recibiendo ni transmitiendo
datos.Tarificación por volumen de datos
transferidos, en lugar de por tiempo.Coste nulo de establecimiento de conexión a
la red GPRS, frente a los quantum de conexión
existentes actualmente en GSM.Mayor velocidad de transmisión. En GSM
sólo se puede tener un canal asignado (un "timeslot"),
sin embargo, en GPRS, se pueden tener varios canales
asignados, tanto en el sentido de transmisión del
móvil a la estación base como de la
estación base al móvil. La velocidad de
transmisión aumentará con el número de
canales asignados. Además, GPRS permite el uso de
esquemas de codificación de datos que permiten una
velocidad de transferencia de datos mayor que en
GSM.Posibilidad de realizar/recibir llamadas de voz
mientras se está conectado o utilizando cualquiera de
los servicios disponibles con esta
tecnología.Modo de transmisión asimétrico,
más adaptado al tipo de tráfico de
navegación html o wml (un terminal GPRS 4+1 (4 slots
downlink y 1 uplink) tendrá cuatro veces mayor
capacidad de transmisión de bajada que de
subida).
SERVICIOS DEL GPRS PARA EL
USUARIO.
Los servicios que obtendrá un usuario de este
sistema serían los equivalentes a tener un PC conectado a
Internet, siendo este de tamaño bolsillo.
Acceder en movilidad a Internet y correo
electrónico. GPRS permite acceder en movilidad a
todas las facilidades de Internet usando el terminal GPRS
como módem:
Acceso a cuentas de correo Internet (lectura y
envío de e-mails).Aviso de recepción de correo en el
móvil.Navegación por Internet.
Descarga de ficheros.
Desde cualquier PC, asistente personal digital (PDA)
o directamente desde el terminal GPRS (si sus
características lo permiten).
Pagando sólo por el volumen de datos transmitidos
y recibidos y no por el tiempo de conexión.
Acceder en movilidad a la Intranet
corporativa.Acceso a cuentas de correo corporativas
(intranet):
GPRS permite utilizar desde un dispositivo
móvil (Ordenador portátil, PDA o el propio
móvil) los sistemas de correo electrónico de la
empresa (Microsoft Mail, Outlook Express, Microsoft Exchange,
Lotus Notes etc…).El usuario puede acceder en movilidad a su correo
corporativo, leerlo y contestarlo como si estuviera en la
oficina.
Acceso a bases de datos y aplicaciones
corporativas desde un dispositivo
móvil:
Gestión de Fuerza de Ventas: consulta de
estados de pedidos, consulta de catálogos, consulta de
stocks, información relativa a los clientes…
desde cualquier lugar.Gestión de equipos de trabajo que operan
fuera de la empresa (equipos de mantenimiento,
supervisión, reparto…). Con GPRS se pueden
enviar avisos, cumplimentar partes de trabajo, obtener
información detallada sobre envíos o
reparaciones…….desde cualquier
lugar.
Acceso GPRS a aplicaciones WAP para uso
empresariales (a través del servicio
WAP):
Agenda, directorios, tarjetas de visita, E-mail,
correo, Tareas, Tablón, enviar fax, gestión de
equipos.
Acceso a servicios de información (a
través del servicio WAP) :
Guía Conecta: Guía de carreteras,
Reserva de restaurantes, Guía de teléfono,
Callejero…Centro comercial: Banca móvil,
Entradas….Internet/ Servicios: Buscador,
Traductor….VENTAJAS DEL GPRS PARA LA
OPERADORA.
Uso eficiente de los recursos de la red: los usuarios
sólo ocupan los recursos de la red en el momento en que
están transmitiendo o recibiendo datos, y además se
pueden compartir los canales de comunicación entre
distintos usuarios y no dedicados como en el modelo
GSM.
¿Cómo
se accede a GPRS?
Ya existen en el mercado un buen número de
móviles adaptados al sistema GPRS. En la
bibliografía se comentan algunas direcciones donde obtener
los diferentes modelos que homologan las operadoras.
Los terminales GPRS presentan las siguientes
características comunes:
– Capacidad Dual:
Los terminales GPRS están adaptados para
aprovechar la cobertura existente GSM para la voz y en GPRS para
la transmisión de datos.
– Velocidad de transferencia:
– Los terminales GPRS utilizan varios canales
simultáneos o slots.- El número de canales depende
de cada terminal, variando de 1 a 4 para la recepción de
datos y de 1 a 2 para el envío.
– Cada canal representa una velocidad teórica de
13.4 kilobits (en GSM sólo 9 Kbits).
Tarjeta SIM:
La tarjeta SIM es la misma que para GSM. No es preciso
cambiar de tarjeta para usar GPRS.
Existen tres tipos de terminales, cada uno con sus
características:
Algunos de los terminales GPRS que se irán
desarrollando con capacidades adicionales a medida que la
tecnología vaya avanzando son:
Teléfonos móviles similares a los
actuales con visor cada vez mayor y con mejor
resolución. Estos terminales permitirán el uso
de información escrita o gráfica de forma
resumida. Además actuarán de módem
inalámbrico cuando se conectan a un ordenador
portátil o de sobremesa.Terminales tipo Organizador Personal Digital (PDA
"Personal Digital Assistant") con pantalla plana en color de
mayor formato y gran capacidad gráfica.Ordenadores portátiles que utilicen para su
conexión inalámbrica un teléfono
móvil GPRS o una tarjeta PCMCIA con capacidad de
comunicación móvil.Otros dispositivos muy diversos que
utilizarán comunicación móvil y que
estarán adaptados a una función muy
especializada como sistemas de navegación en los
coches, tarjetas de comunicación inalámbrica en
máquinas vending, dispositivos de telemetría y
telecontrol industrial, etc.-
¿Cómo funciona
GPRS?PILA DE PROTOCOLOS DEL PLANO DE
TRANSMISIÓN.
El plano de transmisión es el encargado de
proveer la transmisión de los datos del usuario y su
señalización para el control de flujo,
detección de errores y la corrección de los
mismos.GTP: GPRS Tunneling Protocol. Es el encargado
de transportar los paquetes del usuario y sus señales
relacionadas entre los nodos de soporte de GPRS (GSN). Los
paquetes GTP contiene los paquetes IP o X.25 del usuario. Por
debajo de él, los protocolos estándares TCP o
UDP se encargan de transportar los paquetes por la red.
Resumiendo, en el Backbone del GPRS tenemos una arquitectura
de transporte IP/X.25-sobre-GTP-sobre-UDP/TCP-sobre
IP.SNDCP: Subnetwork Dependent Convergence
Protocol. Es el encargado de transferir los paquetes de
datos entre los SGSN (nodo responsable de la entrega de
paquetes al terminal móvil) y la estación
móvil. Las funciones que desempeña:Multiplexación de diversas conexiones de
la capa de red en una conexión lógica
virtual de la capa LLC.Compresión y descompresión de los
datos e información redundante de
cabecera.
AIR INTERFACE: Concierne a las comunicaciones
entre la estación móvil y la BSS en los
protocolos de las capas física, MAC, y RLC.Las subcapas RLC/MAC permiten una eficiente
multiplexación multiusuario en los canales de paquetes
de datos compartidos, y utiliza un protocolo ARQ selectivo
para transmisiones seguras a través del interfaz aire.
El canal físico dedicado para tráfico en modo
paquete se llama PDCH(Packet Data Channel).En adelante se considerará la capa de enlace
de datos (Data Link Layer) y la capa física (Physical
Layer) como parte del Interfaz Aire Um.DATA LINK LAYER: Capa de enlace de datos. Se
encuentra entre la estación móvil (el
móvil GPRS en sí) y la red.Se subdivide en:
la capa LLC (entre MS-SGSN): Provee una enlace
altamente fiable y esta basado en el protocolo DIC e
incluye control de secuencia, entrega en orden, control
de flujo, detección de errores de
transmisión y retransmisión. Es
básicamente una adaptación del protocolo
LAPDm usado en GSM.la capa RLC/MAC (entre MS-BSS): Incluye dos
funciones. El principal propósito de la capa de
Control de Radio Enlace (RLC) es la de establecer un
enlace fiable. Esto incluye la segmentación y
reensamblado de las tramas LLC en bloques de datos RLC y
ARQ (peticiones de retransmisión) de
códigos incorregibles. La capa MAC controla los
intentos de acceder de un MS a un canal de radio
compartido por varios MS. Emplea algoritmos de
resolución de contenciones, multiplexación
de multiusuarios y prioridades según la QoS
contratada.
PHYSICAL LAYER: Capa física entre MS y
BSS. También se subdivide en dos subcapas.La capa del enlace físico (PLL) provee un
canal físico. Sus tareas incluyen la
codificación del canal (detección de
errores de transmisión, correccion adelantada
(FEC), indicación de codigos incorregibles),
interleaving y la detección de congestión
del enlace físico.La capa de enlace de radio frecuencia (RFL)
trabaja por debajo de la PLL e incluye la
modulación y la demodulacion.
INTERFAZ BSS-SGSN: El protocolo de
aplicación BSS GPRS (BSSGP) se encarga del enrutado y
lo relativo a la información de la QoS entre BSS y
SGSN. El servicio de red (NS) esta basado en el protocolo de
Frame Relay.
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