مقدمه

امروز همزماني رشد سريع شبكه موبايل سلولي و افزايش تعداد كاربران اينترنت، شرايط را جهت تركيب هر دو تكنولوژي فراهم آورده است. ماحصل اين تركيب، سرويس هاي داده در بستر شبكه بي سيم سلولي است.
سرويس هاي داده در شبكه سلولي موجود، نيازهاي كاربران وفراهم كنندگان سرويس ها را تامين نمي كنند. از نقطه نظر كاربران، نرخ بيت انتقال داده بسيار پائين بوده و زمان تنظيم برقراري يك ارتباط بسيار طولاني است. از نقطه نظر فني، بستر ارائه اين سرويس ها مبتني بر مدار (Circuit) است كه به تبع آن در بخش راديويي يك كانال ترافيكي مستقل، تنها به يك كاربر تخصيص مي يابد. در حاليكه در ترافيك پياپي(Burst) مثل اينترنت، ترافيك مبتني بر بسته (Packet) بوده و چندين كاربر همزمان مي توانند از يك كانال فيزيكي استفاده نمايند.
GPRS بستر جديدي در كنار شبكه GSM سلولي است كه امكان ارائه اين نوع سرويس ها را فراهم مي آورد. از مهمترين مزاياي GPRS، صرفه جويي در منابع راديويي است بدين نحو كه تنها زماني كه ترافيك داده وجود دارد، از منابع موجود در شبكه استفاده شده و نيز همزمان چندين كاربر امكان استفاده از سرويس را دارا هستند. با افزايش كارايي GPRS، هزينه هاي فراهم كردن سرويس هاي داده، كاهش يافته و به تبع آن، ضريب نفوذ سرويس هاي داده در بين كاربران تجاري ومعمولي افزايش خواهد يافت.
علاوه بر تهيه سرويس هاي نوين براي كاربران امروزي موبايل، GPRS به عنوان گامي به سوي شبكه هاي نسل سوم مي باشد. GPRS براي اپراتورهاي شبكه موبايل اين امكان را فراهم مي كند كه شبكه ايي مبتني بر IP جهت ارائه سرويس هاي داده پياده سازي نمايند كه مسلماً با راه اندازي سرويس هاي نسل سوم، به راحتي امكان گسترش شبكه IP موجود ميسر خواهد بود. از نگاه ديگر GPRS محيطي را جهت تست و توسعه سرويس ها وبرنامه هاي جديد فراهم مي نمايد كه كمك شاياني به كسب تجربه در زمينه اين نوع سرويس ها وگسترش سرويس هاي نسل سوم موبايل خواهد نمود.

تاریخچه ، معرفی ، عملکرد و خصوصیات GPRS

تاریخچه ، معرفی ، عملکرد و خصوصیات GPRS

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست مطالب

چكيده ………………………………………………………………………………………………………………………….1

مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………….2

فصل اول: كليات

در شبكه GSM ارائه سرويس هاي مبتني بر IP امكان پذير نبوده و تنها امكان ارائه نرخ بيت kbps 6/9 داده از نوع Circuit وجود دارد. از آنجا كه در آينده نزديك حجم زيادي از سرويس هاي مبتني بر IP در شبكه كنوني GSM وارد خواهد شد آشنايي با ساختار و سرويس هاي شبكه GPRS كمك شاياني به پياده سازي ساختار و سرويس هاي آن خواهد نمود.

1-2. پيشينه تحقيق
GPRS تكنولوژي نسل دو و نيم موبايل است كه تا كنون در ايران اجرا نشده است و به تبع آن اطلاعات مدوني در اين خصوص وجود ندارد.

1-3. روش كار و تحقيق
با توجه به اينكه GPRS از تكنولوژي هاي نويني است كه تا كنون در ايران پياده سازي نشده است لذا هنوز منابعي در اين زمينه ترجمه و يا تاليف نشده است. از اينرو كليه منابع مورد استفاده، منابع انگليسي از جمله استانداردهاي موجود در اين زمينه مي باشد. در اين متن ابتدا به بررسي ساختار شبكه GPRS پرداخته و سپس سرويس هايي كه در بستر اين شبكه قابل پياده سازي است ارائه خواهد شد.

1-1. هدف……………………………………………………………………………………………………………………..4
1-2. پيشينه تحقيق………………………………………………………………………………………………………….4
1-3. روش كار و تحقيق………………………………………………………………………………………………………4

فصل دوم: مروري بر GPRS

تكنولوژي GSM در حالت سوئيچينگ مداري كار مي كند. در سوئيچينگ مداري جهت برقراري ارتباط
3 مرحله وجود دارد:
1- ايجاد ارتباط بين مبداء و مقصد با اختصاص كليه منابع شبكه ايي مياني (مانند كانال راديويي).
2- ارسال و انتقال داده.
3- آزاد سازي منابع شبكه ايي تخصيص داده شده و به دنبال آن قطع ارتباط.
حالت سوئيچينگ مداري براي سرويس هايي كه پهناي باند ثابتي را نياز دارند ونسبت به تاخير زماني حساس هستند مناسب است مانند سرويس هاي صحبت وگفتگو.
تكنولوژي GPRS در حالت سوئيچينگ بسته اي كار مي كند دراين حالت تنها يك مرحله وجود دارد و آن ارسال داده مي باشد. در سوئيچينگ بسته اي، داده ها به بسته هايي مستقل ولي مرتبط بهم تقسيم مي شوند. با وجود اطلاعات آدرس مقصد و مبداء كه در بسته وجود دارد، آن بسته مسير خود را جهت رسيدن به مقصد طي مي نمايد. لذا در اين حالت، تخصيص كانال اختصاصي جهت برقراري ارتباط بين ارسال كننده و دريافت كننده لازم نبوده و كاربران زيادي مي توانند همزمان از منابع شبكه استفاده نمايند.
شكل 2-2. Packet Switch (شبكه بسته ايي)
ƒ از نظر تخصيص منابع راديويي، در سيستم GSM يك كانال كامل جهت دسترسي به سرويس داده به هر مشترك تخصيص مي يابد در حاليكه درGPRS هرگاه كه نياز باشد مشترك مي تواند از منابع آزاد موجود استفاده نمايد.
ƒ نرخ بيت دسترسي در GSM با اختصاص يك كانال حدود kbps6/9 محدود گشته است و اين در حالتي است كه GPRS با اختصاص 8 كانال به يك مشترك، بصورت تئوري دسترسي تا نرخ بيت kbps 2/171و بصورت عملي تا kbps 56 نيز مهيا خواهد بود.
ƒ درGSM هر كاربر جهت دسترسي به داده نياز به يك كانال مجزا و اختصاصي دارد در حاليكه در GPRS، چندين كاربر مي توانند كانال يا كانالهاي موجود را به اشتراك استفاده نمايند.
ƒ در GSM در صورتيكه سرويس داده با برقراري يك مكالمه دچار وقفه گردد، نياز به اتصال مجدد جهت ادامه كار است در حاليكه در GPRS حتي بعد از وقفه سرويس توسط يك مكالمه، ادامه سرويس داده امكان پذير خواهد بود.
ƒ در GSM مي بايست جهت پشتيباني از ترافيك ساعات پيك، ظرفيت بيشتري در سيستم درنظر گرفته شود درحاليكه در سيستم GPRS با استفاده بهينه از منابع استفاده نشده، نهايت استفاده از منابع درساعات پيك ترافيك انجام مي پذيرد.

. تاريخچه GPRS….ا……………………………………………………………………………………………………6
2-3. فازهاي GPRS…ل……………………………………………………………………………………………………9
2-4. خصوصيات كليدي GPRS از ديد اپراتور شبكه ……………………………………………………………………10
2-5. خصوصيات كليدي GPRS از ديد مشتركين موبايل………………………………………………………………..12
2-6. مقايسه GPRS با تكنولوژي هاي مشابه ………………………………………………………………………….14

فصل سوم: معرفي شبكه GPRS

3-1-3. (Mobile Station) ايستگاه موبايل
ايستگاه موبايل در واقع به وسيله ايي گفته مي شود كه هر دو عملكرد وسيله ترمينال و ترمينال موبايل را داشته باشند، البته ايستگاه موبايل ممكن است بصورت يك وسيله فيزيكي و يا دو وسيله فيزيكي مجزا (TE , MT) وجود داشته باشد.
ايستگاه موبايل مي تواند در هر يك از مدهاي كلاس B ،A ويا C كاركند.
3-1-4. Serving GPRS Support Node) SGSN) SGSN از عناصر پايه ايي و اساسي شبكه GPRS است كه جهت ارائه سرويس هاي GPRS در شبكه GSM معرفي مي گردد. عملكرد اصلي آن، تبادل بسته هاي IP ورودي/خروجي براي MS است.
عملكردهاي ديگر SGSN عبارتند از:
ƒ مسيردهي وتبادل بسته هاي داده در محدوده SGSN محلي
ƒ عملكرد تاييد هويت و رمزگذاري
ƒ عملكرد مديريت جلسه
ƒ عملكرد مديريت حركت
ƒ SGSN , MS مديريت لينكهاي منطقي بين SMS-GW/IWMSC ،PCU ،MSC ،HLR ،GGSN ارتباط دهي با 
ƒ توليد اطلاعات شارژينگ وارسال به سيستم صورتحسابگيري
به علاوه SGSN، عملكردي مانند عملكرد VLR در GSM را داراست. در زمانيكه مشترك در وضعيت اتصال GPRS است، SGSN اطلاعات مشترك و اطلاعات مكاني مربوط به سرويس بسته ايي وي را در خود ذخيره مي نمايد، يعني عملكردي مانند VLR در GSM. اغلب اطلاعات مشتركين در SGSN با انجام فرآيند به روز رساني مكان مشترك از HLR دريافت مي شود.
3-1-5. Gateway GPRS Support Node) GGSN) GGSN عنصر شبكه جديدي جهت ارائه سرويس هاي GPRS مي باشد. GGSN، مسيردهي و عمليات كپسوله كردن بسته هاي داده را در شبكه GPRS و شبكه داده خارجي انجام مي دهد.
از عمده وظايف آن مي توان موارد زير را برشمرد:
ƒ ارتباط دهي به شبكه IP خارجي. GGSN با فراهم آوردن امكانات مانند گذرگاهي مي تواند امكان ارتباط يك MS با شبكه داده خارجي را فراهم نمايد. از نقطه نظر شبكه هاي داده خارجي، GGSN بعنوان يك روتر كه مي تواند تمام آدرس هاي IP مشتركين را در شبكه GPRS پيدا كند، عمل مي كند.
ƒ مديريت جلسه و پياده سازي فرآيند برقراري ارتباط بين MS و شبكه خارجي
ƒ ارسال بسته داده مشتركين موبايل به SGSN مربوطه
ƒ توليد اطلاعات شارژينگ و ارسال به سيستم صورتحسابگيري
ƒ پردازش سيگنالينگي جهت ارتباط با SCP
3-1-6. (Packet Control Unit) PCU
PCU واحد پردازشگر است كه در مجموعه BSS نصب شده ومعمولاً مسئول پردازش بسته ها و مديريت منابع كانال راديويي بسته در بخش BSS مي باشد. PCU مي تواند درBSC ،BTS يا حتي عنصر شبكه GSN نصب گردد اما معمولاً درBSC قرارمي گيرد. شكل زير حالتهاي مختلف قرارگرفتن PCU را نشان مي دهد.

3-2. رابط ها در شبكه GPRS
در شبكه GPRS با اضافه كردن عناصر شبكه جديد مانند SGSN و GGSN اصولاً به رابط هاي جديدي نياز مي باشد در شكل 2-1 اين رابط ها نشان داده شده است.
ƒ رابط Gb: رابطي است بين SGSN و BSC (بخش SGSN .(PCU از طريق اين رابط، با سيستم BSS وMS جهت تبادل كامل بسته هاي داده، مديريت حركت و مديريت جلسه ارتباط برقرار مي كند. اين رابط، رابط اجباري در شبكه GPRS است. پروتكل استاندارد GPRS، در رابطGb در پايين ترين لايه، از پروتكل Frame Relay استفاده ميكند. SGSN معمولاً از طريق شبكه Frame relay و يا از طريق اتصال نقطه به نقطه Frame Relay، با BSS ارتباط برقرار مي كند.
ƒ رابط Gs: اين رابط بين MSC/VLR و SGSN است. وظيفه رابط Gs ، توانا ساختن سيگنالينگ شماره 7 جهت حمل پروتكل +BSSAP مي باشد. SGSN جهت مديريت حركت MS شامل اتصال/قطع اتصال و عمليات به روز سازي (Routing Location Area) از طريق رابط Gs با MSC همكاري مي كند. همچنين SGSN، اطلاعات فراخواني مبتني برمدار را از MSC دريافت كرده و از طريق PCU به سمت MS مي فرستد. براي MS كلاس C، وجود رابط Gs تاثير خاصي در ارائه سرويس ندارد. در حاليكه براي MS كلاس AوB، پياده سازي رابطGs ، كارايي استفاده از رابط هوايي را افزايش مي دهد به عبارت ديگر، وجود رابط Gs به كاهش انتقال سيگنالينگ در رابط هوايي، كمك كرده و همچنين كارايي فراخواني مداري را افزايش مي دهد.
ƒ رابط Gr: رابط بين SGSN وHLR است وسيگنالينگ شماره 7 را قادر مي سازد كه پروتكل MAP را حمل نمايد. SGSN داده هاي مربوط به MS را از HLR از طريق رابط Gr بدست مي آورد. HLR داده هاي مشتركين GPRS و اطلاعات مسيردهي را در خود ذخيره مي كند. در حالت به روز رساني ناحيه مسيردهي بين SGSN هاي مختلف، SGSN اطلاعات مكاني مربوطه را با كمك HLR، به روز مي كند و زمانيكه اين اطلاعات تغيير مي كند، SGSN، جهت بازيابي اين اطلاعات مطلع مي گردد.
ƒ رابط Gd: رابطي است بين SGSN وSMSC-GW. از طريق اين رابط، SGSN پيامهاي كوتاه يا SMS را دريافت كرده و به سمت MS ارسال مي نمايد. SGSN با همكاري SMS-GW ارائه سرويس SMS را درشبكه GPRS امكانپذير مي سازد. روشن است كه بدون وجود اين رابط، پيامهاي كوتاه يا SMS تنها از طريق شبكه قديمي GSM مي تواند براي مشتركين ارسال شود و ارائه اين سرويس در شبكه GPRS امكان پذير نمي باشد.
ƒ رابط Gn: رابط بين عنصرهاي شبكه GGSN) GSNو (SGSNاست. اين رابط پروتكل GTP
.حمل مي نمايد TCP/UDP را روي پروتكل (GPRS Tunneling Protocol)
ƒ رابط Gp: رابطي است جهت اتصال شبكه هاي مختلف GPRS به عبارت ديگر اين رابط ارتباط بين GSN هاي شبكه هاي مختلف PLMN را فراهم مي كند. از لحاظ پروتكل ارتباطي مانند رابط Gn است با اين تفاوت كه به رابط Border Gateway) BG ، Gp) و ديواره آتش (Firewall) نيز اضافه شده است. BG، جهت برقراري ارتباط بين GSN هاي شبكه GPRS اپراتورهاي PLMN مختلف، پروتكل مسيردهي BG را مورد استفاده قرار ميدهد.
ƒ رابطGi : رابطي است بين شبكه GPRS و شبكه هاي بسته داده. شبكه GPRS با شبكه هاي خارجي زيادي مانند Internet وIntranet از طريقGi ارتباط برقرار مي كند. در رابطGi عملياتي مانند پروتكل رمزگذاري/رمزگشايي، ترجمه آدرس (تبديل IP آدرس هاي خصوصي به عمومي) وتائيد هويت مشترك انجام مي پذيرد.

. عناصر شبكه GPRS………..ا……………………………………………………………………………………….16
3-2. رابط ها در شبكه GPRS………ا……………………………………………………………………………………21
3-3. بستر انتقال در شبكه GPRS…………….ا………………………………………………………………………..24
3-4. ترمينالهاي GPRS ……ا……………………………………………………………………………………………..26

فصل چهارم: عملكرد هاي سيستم GPRS

مشترك در اين حالت به مديريت حركت شبكه GPRS وصل مي باشد. MS وSGSN، MM Context هايي را، براي IMSI مشترك مي سازند. در اين وضعيت، MS قادر به دريافت يا ارسال داده نيست اما قادر به دريافت فراخواني (شامل فراخواني بسته، فراخواني مدار) مي باشد . بعد از فراخواني موفقيت آميز، MS از حالت Standby به حالت آماده (Ready) تغيير وضعيت ميدهد. در حالت MS ،Standby به روز رساني ناحيه مسيردهي (Routing Area) را به SGSN مربوطه اطلاع ميدهد و اين درحالي است كه اطلاعات به روز شدن سلول را ارسال نمي كند لذا اطلاعات سلولي دقيقي از MS در SGSN وجود نخواهد داشت. مشتركيني كه در حالت Standby وجود دارند، بعد از انجام فرآيند قطع اتصال (detach) به حالت بيكار، تغيير وضعيت مي دهند. MS ممكن است درحالت Standby، فعال سازي يا غيرفعال سازي PDP Context هارا انجام دهد. يك PDP Context مي بايست قبل از ارسال يا دريافت داده، فعال گردد. زمانيكه MS از وضعيت Standby مي خواهد داده ارسال كند، ابتدا وضعيت خود را به Ready تغيير داده و سپس بسته داده ها را به SGSN ارسال مي كند. SGSN به محض دريافت بسته هاي داده MS و دريافت اطلاعات دقيق سلولي آن، وضعيت MS را به حالت Ready درMM Context تبديل كرده و بسته هاي داده را به سمت مقصد ارسال ميكند.
ƒ حالت سوم Readyيا آماده: MS در حالت آماده يا Ready مي تواند واحدهاي بسته داده (PDU-Packet Data Unit) را ارسال يا دريافت كرده واطلاعات مكاني آن مي تواند خيلي دقيق و درحد سلول در SGSN مشخص باشد. اگرMS در حالت آماده (Ready)، براي مدت طولاني، داده ايي دريافت يا ارسال ننمايد، زمان تايمر Ready تمام شده و MS به حالت Standby تغيير وضعيت خواهد داد.

. مديريت حركت(MM) ……ا………………………………………………………………………………………….29
4-1-1.حالتهاي MM مربوط به مشترك موبايل………………………………………………………………………….30
4-2. سيگنالينگ……………………………………………………………………………………………………………32
4-3. مديريت جلسه……………………………………………………………………………………………………….32
4-4. تائيد هويت و رمزگذاري………………………………………………………………………………………………33
4-5. فراخواني……………………………………………………………………………………………………………….33

فصل پنجم: خصوصيات سرويس هاي GPRS

5-1. خصوصيات سرويس هاي GPRS……….ا…………………………………………………………………………..35
5-2. انواع سرويس هاي GPRS…ا……………………………………………………………………….و………………35

-2-1. سرويس حامل ………………………………………………………………………………………………………..35
5-2-1-1. نقطه به نقطه (PTP)………ا…………………………………………………………………………………….35
5-2-1-2. نقطه به چند نقطه(PTM) …….ا………………………………………………………………………………..36
5-2-1-3. مثالهايي از سرويسها ي كاربردي………………………………………………………………………………38
5-2-2. سرويس پيام كوتاه………………………………………………………………………………………………….40
5-3. برنامه هاي كاربردي GPRS…..ا……………………………………………………………………………………..40
5-3-1. ارتباطات …………………………………………………………………………………………………………….41
5-3-2. سرويس هاي ارزش افزوده………………………………………………………………………………………..42
5-3-3. سرويس هاي مبتني بر مكان و اندازه گيري از راه دور …………………………………………………………44
5-3-4. برنامه هاي كاربردي عمودي……………………………………………………………………………………….44
5-3-5. تبليغات ……………………………………………………………………………………………………………….44

فصل ششم: نتيجه گيري و پيشنهادات

نتيجه گيري……………………………………………………………………………………………………………………..47 اختصارات…………………………………………………………………………………………………………………………50

فهرست منابع فارسي ………………………………………………………………………………………………………….55

فهرست منابع لاتين……………………………………………………………………………………………………………….56

سايت هاي اطلاع رساني………………………………………………………………………………………………………..57
چكيده انگليسي…………………………………………………………………………………………………………………..58

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست جدول ها

جدول2-1: مراحل رشدGPRS…ا……………………………………………………………………………………………………..6 جدول2-2: جدول مقايسه نرخ بيت ………………………………………………………………………………………………… 14 جدول3-1: تغييرات مورد نياز براي شبكه GPRS ….ا………………………………………………………………………………..16 جدول4-1: مجوز هاي مختلف در وضعيت ها ي مختلف مديريت حركت …………………………………………………………31

فهرست شكل ها

شكل2-2: Packet Switch (شبكه بسته ايي) ……………………………………………………………………………………..8 شكل3-1: معماري شبكه GPRS……ا………………………………………………………………………………………………..17 شكل3-2: حالتهاي مختلف قرارگرفتنPCU…..ا…………………………………………………………………………………….. 19 شكل3-3: پروتكل هاي بستر انتقال در GPRS……..ا……………………………………………………………………………… 24 شكل4-1: مدل وضعيت MM ………………….ا……………………………………………………………………………………..3

 

Abstract:
The importance of IP based services technologies in wireless communication world is increasing day by bay. Today common networks are used as a new access methode to Internet and IP based networks. So many works have been done for optimimizing of cellular network in order to present data services, and as a result GPRS was created. GPRS is abbreviation of “General Packet Radio Service”. In fact GPRS is a complementary of GSM network and by adding some GPRS cababilities to priviouse GSM Network, make it possible to present variety Services with higher bit rate. In this article GPRS infrastructure and its services will be introduced.


 

قیمت 25 هزار تومان

خرید فایل pdf به همراه فایلword

قیمت:35هزار تومان