مقدمه

امروز همزمانی رشد سریع شبکه موبایل سلولی و افزایش تعداد کاربران اینترنت، شرایط را جهت ترکیب هر دو تکنولوژی فراهم آورده است. ماحصل این ترکیب، سرویس های داده در بستر شبکه بی سیم سلولی است.
سرویس های داده در شبکه سلولی موجود، نیازهای کاربران وفراهم کنندگان سرویس ها را تامین نمی کنند. از نقطه نظر کاربران، نرخ بیت انتقال داده بسیار پائین بوده و زمان تنظیم برقراری یک ارتباط بسیار طولانی است. از نقطه نظر فنی، بستر ارائه این سرویس ها مبتنی بر مدار (Circuit) است که به تبع آن در بخش رادیویی یک کانال ترافیکی مستقل، تنها به یک کاربر تخصیص می یابد. در حالیکه در ترافیک پیاپی(Burst) مثل اینترنت، ترافیک مبتنی بر بسته (Packet) بوده و چندین کاربر همزمان می توانند از یک کانال فیزیکی استفاده نمایند.
GPRS بستر جدیدی در کنار شبکه GSM سلولی است که امکان ارائه این نوع سرویس ها را فراهم می آورد. از مهمترین مزایای GPRS، صرفه جویی در منابع رادیویی است بدین نحو که تنها زمانی که ترافیک داده وجود دارد، از منابع موجود در شبکه استفاده شده و نیز همزمان چندین کاربر امکان استفاده از سرویس را دارا هستند. با افزایش کارایی GPRS، هزینه های فراهم کردن سرویس های داده، کاهش یافته و به تبع آن، ضریب نفوذ سرویس های داده در بین کاربران تجاری ومعمولی افزایش خواهد یافت.
علاوه بر تهیه سرویس های نوین برای کاربران امروزی موبایل، GPRS به عنوان گامی به سوی شبکه های نسل سوم می باشد. GPRS برای اپراتورهای شبکه موبایل این امکان را فراهم می کند که شبکه ایی مبتنی بر IP جهت ارائه سرویس های داده پیاده سازی نمایند که مسلماً با راه اندازی سرویس های نسل سوم، به راحتی امکان گسترش شبکه IP موجود میسر خواهد بود. از نگاه دیگر GPRS محیطی را جهت تست و توسعه سرویس ها وبرنامه های جدید فراهم می نماید که کمک شایانی به کسب تجربه در زمینه این نوع سرویس ها وگسترش سرویس های نسل سوم موبایل 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

چکیده ………………………………………………………………………………………………………………………….1

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

فصل اول: کلیات

در شبکه GSM ارائه سرویس های مبتنی بر IP امکان پذیر نبوده و تنها امکان ارائه نرخ بیت kbps 6/9 داده از نوع Circuit وجود دارد. از آنجا که در آینده نزدیک حجم زیادی از سرویس های مبتنی بر IP در شبکه کنونی GSM وارد خواهد شد آشنایی با ساختار و سرویس های شبکه GPRS کمک شایانی به پیاده سازی ساختار و سرویس های آن خواهد نمود.

1-2. پیشینه تحقیق
GPRS تکنولوژی نسل دو و نیم موبایل است که تا کنون در ایران اجرا نشده است و به تبع آن اطلاعات مدونی در این خصوص وجود ندارد.

1-3. روش کار و تحقیق
با توجه به اینکه GPRS از تکنولوژی های نوینی است که تا کنون در ایران پیاده سازی نشده است لذا هنوز منابعی در این زمینه ترجمه و یا تالیف نشده است. از اینرو کلیه منابع مورد استفاده، منابع انگلیسی از جمله استانداردهای موجود در این زمینه می باشد. در این متن ابتدا به بررسی ساختار شبکه GPRS پرداخته و سپس سرویس هایی که در بستر این شبکه قابل پیاده سازی است ارائه خواهد شد.

1-1. هدف……………………………………………………………………………………………………………………..4
1-2. پیشینه تحقیق………………………………………………………………………………………………………….4
1-3. روش کار و تحقیق………………………………………………………………………………………………………4

فصل دوم: مروری بر GPRS

تکنولوژی GSM در حالت سوئیچینگ مداری کار می کند. در سوئیچینگ مداری جهت برقراری ارتباط
3 مرحله وجود دارد:
1- ایجاد ارتباط بین مبداء و مقصد با اختصاص کلیه منابع شبکه ایی میانی (مانند کانال رادیویی).
2- ارسال و انتقال داده.
3- آزاد سازی منابع شبکه ایی تخصیص داده شده و به دنبال آن قطع ارتباط.
حالت سوئیچینگ مداری برای سرویس هایی که پهنای باند ثابتی را نیاز دارند ونسبت به تاخیر زمانی حساس هستند مناسب است مانند سرویس های صحبت وگفتگو.
تکنولوژی GPRS در حالت سوئیچینگ بسته ای کار می کند دراین حالت تنها یک مرحله وجود دارد و آن ارسال داده می باشد. در سوئیچینگ بسته ای، داده ها به بسته هایی مستقل ولی مرتبط بهم تقسیم می شوند. با وجود اطلاعات آدرس مقصد و مبداء که در بسته وجود دارد، آن بسته مسیر خود را جهت رسیدن به مقصد طی می نماید. لذا در این حالت، تخصیص کانال اختصاصی جهت برقراری ارتباط بین ارسال کننده و دریافت کننده لازم نبوده و کاربران زیادی می توانند همزمان از منابع شبکه استفاده نمایند.
شکل 2-2. Packet Switch (شبکه بسته ایی)
ƒ از نظر تخصیص منابع رادیویی، در سیستم GSM یک کانال کامل جهت دسترسی به سرویس داده به هر مشترک تخصیص می یابد در حالیکه درGPRS هرگاه که نیاز باشد مشترک می تواند از منابع آزاد موجود استفاده نماید.
ƒ نرخ بیت دسترسی در GSM با اختصاص یک کانال حدود kbps6/9 محدود گشته است و این در حالتی است که GPRS با اختصاص 8 کانال به یک مشترک، بصورت تئوری دسترسی تا نرخ بیت kbps 2/171و بصورت عملی تا kbps 56 نیز مهیا خواهد بود.
ƒ درGSM هر کاربر جهت دسترسی به داده نیاز به یک کانال مجزا و اختصاصی دارد در حالیکه در GPRS، چندین کاربر می توانند کانال یا کانالهای موجود را به اشتراک استفاده نمایند.
ƒ در GSM در صورتیکه سرویس داده با برقراری یک مکالمه دچار وقفه گردد، نیاز به اتصال مجدد جهت ادامه کار است در حالیکه در GPRS حتی بعد از وقفه سرویس توسط یک مکالمه، ادامه سرویس داده امکان پذیر خواهد بود.
ƒ در GSM می بایست جهت پشتیبانی از ترافیک ساعات پیک، ظرفیت بیشتری در سیستم درنظر گرفته شود درحالیکه در سیستم GPRS با استفاده بهینه از منابع استفاده نشده، نهایت استفاده از منابع درساعات پیک ترافیک انجام می پذیرد.

. تاریخچه GPRS….ا……………………………………………………………………………………………………6
2-3. فازهای GPRS…ل……………………………………………………………………………………………………9
2-4. خصوصیات کلیدی GPRS از دید اپراتور شبکه ……………………………………………………………………10
2-5. خصوصیات کلیدی GPRS از دید مشترکین موبایل………………………………………………………………..12
2-6. مقایسه GPRS با تکنولوژی های مشابه ………………………………………………………………………….14

فصل سوم: معرفی شبکه GPRS

3-1-3. (Mobile Station) ایستگاه موبایل
ایستگاه موبایل در واقع به وسیله ایی گفته می شود که هر دو عملکرد وسیله ترمینال و ترمینال موبایل را داشته باشند، البته ایستگاه موبایل ممکن است بصورت یک وسیله فیزیکی و یا دو وسیله فیزیکی مجزا (TE , MT) وجود داشته باشد.
ایستگاه موبایل می تواند در هر یک از مدهای کلاس B ،A ویا C کارکند.
3-1-4. Serving GPRS Support Node) SGSN) SGSN از عناصر پایه ایی و اساسی شبکه GPRS است که جهت ارائه سرویس های GPRS در شبکه GSM معرفی می گردد. عملکرد اصلی آن، تبادل بسته های IP ورودی/خروجی برای MS است.
عملکردهای دیگر SGSN عبارتند از:
ƒ مسیردهی وتبادل بسته های داده در محدوده SGSN محلی
ƒ عملکرد تایید هویت و رمزگذاری
ƒ عملکرد مدیریت جلسه
ƒ عملکرد مدیریت حرکت
ƒ SGSN , MS مدیریت لینکهای منطقی بین SMS-GW/IWMSC ،PCU ،MSC ،HLR ،GGSN ارتباط دهی با 
ƒ تولید اطلاعات شارژینگ وارسال به سیستم صورتحسابگیری
به علاوه SGSN، عملکردی مانند عملکرد VLR در GSM را داراست. در زمانیکه مشترک در وضعیت اتصال GPRS است، SGSN اطلاعات مشترک و اطلاعات مکانی مربوط به سرویس بسته ایی وی را در خود ذخیره می نماید، یعنی عملکردی مانند VLR در GSM. اغلب اطلاعات مشترکین در SGSN با انجام فرآیند به روز رسانی مکان مشترک از HLR دریافت می شود.
3-1-5. Gateway GPRS Support Node) GGSN) GGSN عنصر شبکه جدیدی جهت ارائه سرویس های GPRS می باشد. GGSN، مسیردهی و عملیات کپسوله کردن بسته های داده را در شبکه GPRS و شبکه داده خارجی انجام می دهد.
از عمده وظایف آن می توان موارد زیر را برشمرد:
ƒ ارتباط دهی به شبکه IP خارجی. GGSN با فراهم آوردن امکانات مانند گذرگاهی می تواند امکان ارتباط یک MS با شبکه داده خارجی را فراهم نماید. از نقطه نظر شبکه های داده خارجی، GGSN بعنوان یک روتر که می تواند تمام آدرس های IP مشترکین را در شبکه GPRS پیدا کند، عمل می کند.
ƒ مدیریت جلسه و پیاده سازی فرآیند برقراری ارتباط بین MS و شبکه خارجی
ƒ ارسال بسته داده مشترکین موبایل به SGSN مربوطه
ƒ تولید اطلاعات شارژینگ و ارسال به سیستم صورتحسابگیری
ƒ پردازش سیگنالینگی جهت ارتباط با SCP
3-1-6. (Packet Control Unit) PCU
PCU واحد پردازشگر است که در مجموعه BSS نصب شده ومعمولاً مسئول پردازش بسته ها و مدیریت منابع کانال رادیویی بسته در بخش BSS می باشد. PCU می تواند درBSC ،BTS یا حتی عنصر شبکه GSN نصب گردد اما معمولاً درBSC قرارمی گیرد. شکل زیر حالتهای مختلف قرارگرفتن PCU را نشان می دهد.

3-2. رابط ها در شبکه GPRS
در شبکه GPRS با اضافه کردن عناصر شبکه جدید مانند SGSN و GGSN اصولاً به رابط های جدیدی نیاز می باشد در شکل 2-1 این رابط ها نشان داده شده است.
ƒ رابط Gb: رابطی است بین SGSN و BSC (بخش SGSN .(PCU از طریق این رابط، با سیستم BSS وMS جهت تبادل کامل بسته های داده، مدیریت حرکت و مدیریت جلسه ارتباط برقرار می کند. این رابط، رابط اجباری در شبکه GPRS است. پروتکل استاندارد GPRS، در رابطGb در پایین ترین لایه، از پروتکل Frame Relay استفاده میکند. SGSN معمولاً از طریق شبکه Frame relay و یا از طریق اتصال نقطه به نقطه Frame Relay، با BSS ارتباط برقرار می کند.
ƒ رابط Gs: این رابط بین MSC/VLR و SGSN است. وظیفه رابط Gs ، توانا ساختن سیگنالینگ شماره 7 جهت حمل پروتکل +BSSAP می باشد. SGSN جهت مدیریت حرکت MS شامل اتصال/قطع اتصال و عملیات به روز سازی (Routing Location Area) از طریق رابط Gs با MSC همکاری می کند. همچنین SGSN، اطلاعات فراخوانی مبتنی برمدار را از MSC دریافت کرده و از طریق PCU به سمت MS می فرستد. برای MS کلاس C، وجود رابط Gs تاثیر خاصی در ارائه سرویس ندارد. در حالیکه برای MS کلاس AوB، پیاده سازی رابطGs ، کارایی استفاده از رابط هوایی را افزایش می دهد به عبارت دیگر، وجود رابط Gs به کاهش انتقال سیگنالینگ در رابط هوایی، کمک کرده و همچنین کارایی فراخوانی مداری را افزایش می دهد.
ƒ رابط Gr: رابط بین SGSN وHLR است وسیگنالینگ شماره 7 را قادر می سازد که پروتکل MAP را حمل نماید. SGSN داده های مربوط به MS را از HLR از طریق رابط Gr بدست می آورد. HLR داده های مشترکین GPRS و اطلاعات مسیردهی را در خود ذخیره می کند. در حالت به روز رسانی ناحیه مسیردهی بین SGSN های مختلف، SGSN اطلاعات مکانی مربوطه را با کمک HLR، به روز می کند و زمانیکه این اطلاعات تغییر می کند، SGSN، جهت بازیابی این اطلاعات مطلع می گردد.
ƒ رابط Gd: رابطی است بین SGSN وSMSC-GW. از طریق این رابط، SGSN پیامهای کوتاه یا SMS را دریافت کرده و به سمت MS ارسال می نماید. SGSN با همکاری SMS-GW ارائه سرویس SMS را درشبکه GPRS امکانپذیر می سازد. روشن است که بدون وجود این رابط، پیامهای کوتاه یا SMS تنها از طریق شبکه قدیمی GSM می تواند برای مشترکین ارسال شود و ارائه این سرویس در شبکه GPRS امکان پذیر نمی باشد.
ƒ رابط Gn: رابط بین عنصرهای شبکه GGSN) GSNو (SGSNاست. این رابط پروتکل GTP
.حمل می نماید TCP/UDP را روی پروتکل (GPRS Tunneling Protocol)
ƒ رابط Gp: رابطی است جهت اتصال شبکه های مختلف GPRS به عبارت دیگر این رابط ارتباط بین GSN های شبکه های مختلف PLMN را فراهم می کند. از لحاظ پروتکل ارتباطی مانند رابط Gn است با این تفاوت که به رابط Border Gateway) BG ، Gp) و دیواره آتش (Firewall) نیز اضافه شده است. BG، جهت برقراری ارتباط بین GSN های شبکه GPRS اپراتورهای PLMN مختلف، پروتکل مسیردهی BG را مورد استفاده قرار میدهد.
ƒ رابطGi : رابطی است بین شبکه GPRS و شبکه های بسته داده. شبکه GPRS با شبکه های خارجی زیادی مانند Internet وIntranet از طریقGi ارتباط برقرار می کند. در رابطGi عملیاتی مانند پروتکل رمزگذاری/رمزگشایی، ترجمه آدرس (تبدیل IP آدرس های خصوصی به عمومی) وتائید هویت مشترک انجام می پذیرد.

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

فصل چهارم: عملکرد های سیستم GPRS

مشترک در این حالت به مدیریت حرکت شبکه GPRS وصل می باشد. MS وSGSN، MM Context هایی را، برای IMSI مشترک می سازند. در این وضعیت، MS قادر به دریافت یا ارسال داده نیست اما قادر به دریافت فراخوانی (شامل فراخوانی بسته، فراخوانی مدار) می باشد . بعد از فراخوانی موفقیت آمیز، MS از حالت Standby به حالت آماده (Ready) تغییر وضعیت میدهد. در حالت MS ،Standby به روز رسانی ناحیه مسیردهی (Routing Area) را به SGSN مربوطه اطلاع میدهد و این درحالی است که اطلاعات به روز شدن سلول را ارسال نمی کند لذا اطلاعات سلولی دقیقی از MS در SGSN وجود نخواهد داشت. مشترکینی که در حالت Standby وجود دارند، بعد از انجام فرآیند قطع اتصال (detach) به حالت بیکار، تغییر وضعیت می دهند. MS ممکن است درحالت Standby، فعال سازی یا غیرفعال سازی PDP Context هارا انجام دهد. یک PDP Context می بایست قبل از ارسال یا دریافت داده، فعال گردد. زمانیکه MS از وضعیت Standby می خواهد داده ارسال کند، ابتدا وضعیت خود را به Ready تغییر داده و سپس بسته داده ها را به SGSN ارسال می کند. SGSN به محض دریافت بسته های داده MS و دریافت اطلاعات دقیق سلولی آن، وضعیت MS را به حالت Ready درMM Context تبدیل کرده و بسته های داده را به سمت مقصد ارسال میکند.
ƒ حالت سوم Readyیا آماده: MS در حالت آماده یا Ready می تواند واحدهای بسته داده (PDU-Packet Data Unit) را ارسال یا دریافت کرده واطلاعات مکانی آن می تواند خیلی دقیق و درحد سلول در SGSN مشخص باشد. اگرMS در حالت آماده (Ready)، برای مدت طولانی، داده ایی دریافت یا ارسال ننماید، زمان تایمر Ready تمام شده و MS به حالت Standby تغییر وضعیت خواهد داد.

. مدیریت حرکت(MM) ……ا………………………………………………………………………………………….29
4-1-1.حالتهای MM مربوط به مشترک موبایل………………………………………………………………………….30
4-2. سیگنالینگ……………………………………………………………………………………………………………32
4-3. مدیریت جلسه……………………………………………………………………………………………………….32
4-4. تائید هویت و رمزگذاری………………………………………………………………………………………………33
4-5. فراخوانی……………………………………………………………………………………………………………….33

فصل پنجم: خصوصیات سرویس های GPRS

5-1. خصوصیات سرویس های GPRS……….ا…………………………………………………………………………..35
5-2. انواع سرویس های GPRS…ا……………………………………………………………………….و………………35

-2-1. سرویس 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. مثالهایی از سرویسها ی کاربردی………………………………………………………………………………38
5-2-2. سرویس پیام کوتاه………………………………………………………………………………………………….40
5-3. برنامه های کاربردی GPRS…..ا……………………………………………………………………………………..40
5-3-1. ارتباطات …………………………………………………………………………………………………………….41
5-3-2. سرویس های ارزش افزوده………………………………………………………………………………………..42
5-3-3. سرویس های مبتنی بر مکان و اندازه گیری از راه دور …………………………………………………………44
5-3-4. برنامه های کاربردی عمودی……………………………………………………………………………………….44
5-3-5. تبلیغات ……………………………………………………………………………………………………………….44

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات

نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………..47 اختصارات…………………………………………………………………………………………………………………………50

فهرست منابع فارسی ………………………………………………………………………………………………………….55

فهرست منابع لاتین……………………………………………………………………………………………………………….56

سایت های اطلاع رسانی………………………………………………………………………………………………………..57
چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………………..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 مقایسه نرخ بیت ………………………………………………………………………………………………… 14 جدول3-1: تغییرات مورد نیاز برای شبکه GPRS ….ا………………………………………………………………………………..16 جدول4-1: مجوز های مختلف در وضعیت ها ی مختلف مدیریت حرکت …………………………………………………………31

فهرست شکل ها

شکل2-2: Packet Switch (شبکه بسته ایی) ……………………………………………………………………………………..8 شکل3-1: معماری شبکه GPRS……ا………………………………………………………………………………………………..17 شکل3-2: حالتهای مختلف قرارگرفتنPCU…..ا…………………………………………………………………………………….. 19 شکل3-3: پروتکل های بستر انتقال در GPRS……..ا……………………………………………………………………………… 24 شکل4-1: مدل وضعیت 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

250,000RIAL – اضافه‌کردن به سبدخرید

خرید فایل pdf به همراه فایلword

قیمت:35هزار تومان

350,000RIAL – اضافه‌کردن به سبدخرید