شبکه Network

مفهوم GPRS

ژانویه 4, 2016
admin

gprs

GPRS (General Packet Radio Service)

GPRS یک فناوری ارتباطی در شبکه‌های تلفن همراه است که در اواخر دهه 1990 به‌عنوان ارتقایی برای شبکه‌های GSM (Global System for Mobile Communications) توسعه یافت. این فناوری امکان انتقال داده‌های بسته‌ای را از طریق شبکه‌های سلولی فراهم می‌کند و به عنوان گامی مهم به سمت اینترنت موبایل و ارتباطات داده‌ای در تلفن‌های همراه محسوب می‌شود.

اجزای اصلی GPRS:

  1. Packet Switching (تبدیل به بسته‌های داده‌ای):
    • بر خلاف سیستم‌های سنتی که از مدارهای اختصاصی (circuit-switched) برای انتقال صدا و داده استفاده می‌کنند، GPRS از سیستم Packet-Switching بهره می‌برد. این سیستم بسته‌های داده را به صورت کوچک‌تر تقسیم می‌کند و آن‌ها را از طریق شبکه انتقال می‌دهد و سپس در مقصد آن‌ها را به هم متصل می‌کند.
  2. ارتباط دائمی با شبکه:
    • در GPRS، بر خلاف سیستم‌های قبلی که برای هر ارتباط نیاز به برقراری مجدد اتصال بود، کاربران می‌توانند به صورت دائمی و بدون قطع اتصال به اینترنت متصل باشند. به عبارت دیگر، اتصال “همیشه روشن” را فراهم می‌کند که این امکان را به کاربران می‌دهد که حتی با قطع ارتباط، به سادگی دوباره متصل شوند.

مزایای GPRS:

  1. افزایش سرعت انتقال داده:
    • GPRS سرعت انتقال داده را به طور چشم‌گیری نسبت به سیستم‌های قدیمی‌تر افزایش داد. سرعت تئوری GPRS تا حدود 114 کیلوبیت بر ثانیه است، هرچند سرعت واقعی معمولاً کمتر است (بین 40 تا 60 کیلوبیت بر ثانیه)، که به کاربران امکان استفاده از برنامه‌های مبتنی بر داده مانند ایمیل و مرور وب را می‌دهد.
  2. استفاده بهینه از پهنای باند:
    • GPRS از کانال‌های رادیویی به صورت بهینه استفاده می‌کند، به‌طوری که منابع شبکه فقط زمانی مصرف می‌شوند که داده‌ای برای ارسال یا دریافت وجود دارد. این بهینه‌سازی منجر به استفاده مؤثرتر از پهنای باند می‌شود.
  3. ارتباط همزمان صدا و داده:
    • با استفاده از GPRS، کاربران می‌توانند هم‌زمان تماس‌های صوتی برقرار کنند و داده‌های اینترنتی را نیز ارسال یا دریافت کنند. این یک تغییر بزرگ نسبت به سیستم‌های قدیمی است که این امکان را نداشتند.

کاربردهای GPRS:

  1. دسترسی به اینترنت موبایل:
    • GPRS اولین فناوری بود که دسترسی به اینترنت از طریق تلفن‌های همراه را امکان‌پذیر ساخت. کاربران می‌توانند ایمیل‌های خود را چک کنند، وب‌سایت‌ها را مرور کنند و حتی فایل‌ها را دانلود کنند.
  2. خدمات پیام‌رسانی چندرسانه‌ای (MMS):
    • GPRS امکان ارسال و دریافت پیام‌های چندرسانه‌ای (MMS) را فراهم کرد که شامل عکس‌ها، ویدیوها و فایل‌های صوتی است.
  3. کاربردهای سازمانی و صنعتی:
    • بسیاری از کاربردهای صنعتی از جمله سیستم‌های ردیابی، پرداخت‌های موبایلی و دستگاه‌های خودپرداز از GPRS برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کنند.

ساختار GPRS چگونه است؟

ساختار GPRS (General Packet Radio Service) شامل اجزای مختلفی است که برای انتقال داده‌ها در شبکه موبایل مورد استفاده قرار می‌گیرند. این اجزا با هم کار می‌کنند تا داده‌ها را از دستگاه کاربر به مقصد نهایی و برعکس منتقل کنند. GPRS به عنوان ارتقایی برای شبکه‌های GSM عمل می‌کند و از زیرساخت‌های شبکه GSM استفاده می‌کند، اما اجزای جدیدی برای پشتیبانی از انتقال داده‌های بسته‌ای (Packet-Switched) به آن اضافه شده‌اند.

اجزای اصلی ساختار GPRS

  1. Mobile Station (MS) یا ایستگاه موبایل:
    • این بخش شامل تلفن همراه یا دستگاه‌هایی است که از GPRS پشتیبانی می‌کنند. دستگاه کاربر یا MS شامل سخت‌افزار و نرم‌افزاری است که برای ارتباط با شبکه GPRS و ارسال و دریافت داده‌های بسته‌ای طراحی شده است.
    • MS با شبکه از طریق ایستگاه‌های پایه (BTS) ارتباط برقرار می‌کند و داده‌ها را به شبکه ارسال یا از آن دریافت می‌کند.
  2. Base Transceiver Station (BTS) یا ایستگاه فرستنده و گیرنده پایه:
    • BTS همان آنتن‌های مخابراتی است که برای ارتباط رادیویی با MS مورد استفاده قرار می‌گیرند. BTS داده‌های بسته‌ای را از دستگاه کاربر دریافت کرده و آن‌ها را به Base Station Controller (BSC) می‌فرستد.
  3. Base Station Controller (BSC) یا کنترل‌کننده ایستگاه پایه:
    • وظیفه BSC مدیریت ترافیک بین BTS‌ها و اجزای دیگر شبکه است. BSC داده‌ها را از BTS دریافت کرده و آن‌ها را به SGSN برای پردازش ارسال می‌کند. همچنین تخصیص منابع رادیویی و مدیریت سیگنالینگ بین BTS و هسته شبکه را بر عهده دارد.
  4. Serving GPRS Support Node (SGSN) یا گره پشتیبانی خدمات GPRS:
    • SGSN بخش کلیدی شبکه GPRS است که وظیفه کنترل و مدیریت ارتباطات بین ایستگاه‌های موبایل و شبکه اصلی GPRS را دارد. SGSN:
      • داده‌های بسته‌ای را از دستگاه‌های موبایل (از طریق BTS و BSC) دریافت می‌کند و آن‌ها را به GGSN یا دیگر اجزای شبکه هدایت می‌کند.
      • مکان‌یابی دستگاه‌های موبایل و مدیریت تحرک آن‌ها در شبکه را بر عهده دارد.
      • برای حفظ ارتباط و تداوم ارتباط در صورت تغییر سلول، از Mobility Management استفاده می‌کند.
  5. Gateway GPRS Support Node (GGSN) یا گره پشتیبانی دروازه GPRS:
    • GGSN مانند یک دروازه به شبکه‌های خارجی مانند اینترنت و دیگر شبکه‌های داده عمل می‌کند. وظیفه اصلی GGSN این است که داده‌های بسته‌ای را از شبکه‌های خارجی (مانند اینترنت) به SGSN و برعکس منتقل کند.
    • GGSN آدرس‌های IP دستگاه‌های موبایل را مدیریت می‌کند و به عنوان نقطه اتصال بین شبکه GPRS و شبکه‌های داده‌ای دیگر عمل می‌کند.
  6. Packet Control Unit (PCU) یا واحد کنترل بسته:
    • PCU به BSC متصل است و مدیریت انتقال داده‌های بسته‌ای بین ایستگاه موبایل و شبکه را بر عهده دارد. PCU وظیفه دارد که داده‌های بسته‌ای را به سمت SGSN هدایت کند.
  7. HLR (Home Location Register) یا پایگاه داده مکان خانگی:
    • HLR یک پایگاه داده است که اطلاعات مربوط به مشترکان را ذخیره می‌کند، از جمله اطلاعات موقعیت مکانی و مشخصات سرویس‌هایی که کاربر مجاز به استفاده از آن‌ها است. SGSN از HLR برای تأیید هویت و پیگیری مکان کاربران استفاده می‌کند.
  8. VLR (Visitor Location Register) یا پایگاه داده مکان بازدیدکننده:
    • VLR اطلاعات موقتی مشترکینی را که در منطقه‌ای خاص از شبکه متصل هستند، نگه می‌دارد. وقتی یک دستگاه به شبکه GPRS متصل می‌شود، اطلاعات آن به SGSN منتقل و سپس در VLR ثبت می‌شود.

جریان کاری در GPRS

برای انتقال داده‌ها از دستگاه کاربر (MS) به اینترنت یا یک سرور خاص، فرآیند زیر طی می‌شود:

  1. دریافت داده از MS:
    • دستگاه کاربر، داده‌ها را از طریق BTS و BSC به SGSN ارسال می‌کند. این داده‌ها به صورت بسته‌های کوچک تقسیم شده و ارسال می‌شوند.
  2. انتقال به SGSN:
    • SGSN داده‌های بسته‌ای را از PCU دریافت می‌کند و از طریق GTP (GPRS Tunneling Protocol) آن‌ها را برای GGSN ارسال می‌کند. این پروتکل برای انتقال داده‌های بسته‌ای بین اجزای مختلف شبکه GPRS استفاده می‌شود.
  3. مسیر‌یابی به GGSN:
    • GGSN بسته‌های داده‌ای را از SGSN دریافت می‌کند و آن‌ها را به مقصد نهایی (مانند اینترنت یا شبکه‌های دیگر) هدایت می‌کند.
  4. بازگشت داده‌ها:
    • داده‌های برگشتی از اینترنت یا سرور مقصد از طریق GGSN به SGSN ارسال می‌شوند و سپس از طریق BSC و BTS به دستگاه کاربر بازگردانده می‌شوند.

معایب GPRS:

  1. سرعت پایین‌تر نسبت به 3G و 4G:
    • در مقایسه با فناوری‌های جدیدتر مانند 3G و 4G، سرعت GPRS بسیار کمتر است و برای کاربردهای داده‌ای سنگین مانند پخش ویدیو مناسب نیست.
  2. وابستگی به پوشش GSM:
    • GPRS برای عملکرد بهینه نیاز به پوشش شبکه GSM دارد و در مناطق با پوشش ضعیف یا بدون پوشش، عملکرد آن کاهش می‌یابد.

تکامل GPRS به فناوری‌های جدیدتر:

GPRS به عنوان فناوری بینابینی بین GSM و 3G معرفی شد و بعدها با فناوری‌هایی مانند EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) و سپس UMTS (3G) و LTE (4G) جایگزین شد. هرکدام از این فناوری‌ها سرعت و قابلیت‌های بیشتری نسبت به GPRS ارائه دادند.

جمع‌بندی:

GPRS یک گام مهم در تحول شبکه‌های موبایل به سمت اینترنت موبایل و ارتباطات داده‌ای بود. اگرچه سرعت آن در مقایسه با فناوری‌های جدیدتر پایین است، اما همچنان پایه‌ای برای بسیاری از خدمات داده‌ای و پیام‌رسانی در اوایل دهه 2000 بود.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *