Что такое GPRS модем | Информационный портал, посвященный GSM GPRS EDGE модемам, терминалам EDGEMODEM_RU
Информационный портал по GSM модемам  
 

На главную | Новости | GSM модемы | GSM модемы с GPRS | GSM модемы с EDGE | Реклама на сайте

Статья: Что такое GPRS модем?


Новости
Применение
GSM модемов
Технологии
GSM GPRS EDGE M2M GPS
GSM модемы
GSM модемы
с поддержкой GPRS
GSM модемы
с поддержкой EDGE
Документация, драйвера,
программы для GSM модемов
Статьи
по GSM модемам
Форум
по GSM модемам
Гостевая книга
Контакты
Обратная связь
Каталог ссылок


Что такое GPRS модем?


В последние пару лет уже стали регулярными появления сообщений о выпуске все новых и новых моделей устройств, относящихся к особому классу аппаратных средств - GPRS-модемы. Что же это такое?
Предельно коротко GPRS-модемы можно охарактеризовать как еще один тип устройств беспроводной передачи данных. Принципиальным же их отличием от других приборов этой группы является то, что они работают с использованием одного из вариантов технологии пакетной передачи информации, реализуемой в сетях сотовой связи стандарта GSM и получившей наименование General Packet Radio Service, или сокращенно - GPRS. Освоение этой технологии две крупнейшие российские компании сотовой связи - "Вымпелком" и "Мобильные ТелеСистемы" - начали еще в 2000 г., а сейчас общее число сотовых сетей в мире, внедривших GPRS, уже исчисляется сотнями. Вовсю решаются и вопросы организации международного роуминга для абонентов, работающих в этом режиме. Все основные свойства и особенности работы и параметров этого типа беспроводных модемов, обусловленные использованием такого технического решения, становятся более ясны после ознакомления с сущностью самой технологии GPRS. На эту тему наш журнал уже писал около полутора лет тому назад, поэтому сейчас мы только кратко напомним основную суть.

Зачем был создан GPRS?
Нынешний этап развития нашего индустриального общества привел к тому, что для успешной работы многих современных "информационных производств" не требуется, чтобы человек был территориально "привязан" к какому-либо отдельному станку, помещению или даже всему производственному комплексу, а лишь необходимо, чтобы он просто постоянно находился "на связи". Многочисленные современные средства телекоммуникаций, и в первую очередь мобильных, отчасти позволяют решить эту задачу. Но если человек, например, по характеру своей работы должен участвовать в коллективной обработке больших массивов данных, тут уже телефон не очень спасает положение. Ведь часами заниматься диктовкой или сверкой по телефону множества цифр в каких-нибудь сводках или отчетах - занятие не из приятных. Да и эффективной такую работу назвать трудно. Другое дело, если эти данные, буквально одним нажатием на клавишу, можно быстро передать любому необходимому абоненту и столь же просто получить другие. В этом случае для успешной совместной работы становится уже совершенно не важно где вы находитесь: в офисе, дома, в купе поезда, в другом городе или за границей...
В общем, по оценкам аналитиков, потребности людей в мобильной передаче данных в обозримом будущем будут возрастать ежегодно не менее чем в полтора раза.
Конечно, нельзя забывать, что возможность передачи данных в сотовой связи была реализована почти с самого начала работы таких сетей, но вот только на практике эта возможность долгое время оказывалась почти теоретической - пользоваться ею люди не очень хотели - буквально единицы процентов от общего числа абонентов по всему миру! И основных причин здесь было две: медленно и дорого. Действительно, например, даже современная сотовая связь второго поколения стандарта GSM обеспечивает передачу данных со скоростью всего 9,6 кбит/с. Представить себе насколько эта скорость "современна" можно просто вспомнив, что пользователи модемов на обычных телефонных линиях полностью отказались от таких скоростей уже боле пяти лет тому назад. Да и сам метод связи по голосовому каналу с поминутной оплатой делал нахождение в онлайне, хоть и возможным, но весьма дорогостоящим.
Вот для устранения этих недостатков и была придумана технология GPRS. Ее целью было существенное повышение скорости передачи данных по каналам сотовой связи, а также обеспечение режима "постоянной подключенности" абонентов, наподобие того, как это реализовано в локальных вычислительных сетях. Но в отличие от локальных сетей, рабочей зоной здесь оказывается уже вся зона охвата используемой сотовой сети, а с учетом роуминга - практически все области Земли, где действуют сотовые сети GSM. Такой охват сегодня не доступен, фактически, никаким другим беспроводным технологиям, за исключением спутниковых. В этом состоит одно из принципиальных достоинств технологии GPRS.

Техническая сущность GPRS
Прежде всего, необходимо отметить, что технология GPRS ориентирована на применение только в сетях цифровой сотовой связи стандарта GSM, реализованных на основе метода временного разделения доступа - Time Division Multiple Access (TDMA). Именно использованию особенностей TDMA и обязана своим появлением GPRS.
Упрощенно, суть метода TDMA заключается в следующем. Все время работы одного радиоканала связи делится на стандартные по длительности временные интервалы, распределяемые по очереди между несколькими абонентами. В результате этого, на одной радиочастоте оказывается возможным передавать сразу несколько разговоров, или организовать несколько независимых каналов обмена данными. В стандарте GSM максимальное число таких каналов равно восьми.
Подобное временное разделение канала связи между несколькими пользователями позволяет увеличить число одновременно обслуживаемых абонентов, однако все каналы оказываются занятыми только в редкие моменты пиковых нагрузок в сотовой сети. Остальное же время часть таких каналов - свободны. Вот на этой особенности и была основана идея технологии GPRS: в случаях, когда абоненту требуется высокоскоростная передача информации - временно "отдавать" ему свободные временные интервалы в данном радиоканале. Таким образом, скорость передачи информации может сразу возрасти в несколько раз.
Но это еще не все. Сам канал GSM может обеспечить несколько большую скорость передачи информации, если использовать другие методы кодирования. Без заметного снижения качества скорость передачи данных может быть увеличена до 14,4 кбит/с, а потенциально - даже до 22,8 кбит/с. Вот отсюда и возникают высокие скорости передачи данных в GPRS: до 115 кбит/с, а в пределе - более 170 кбит/с. Причем именно столь большие скорости связи позволяют достаточно безболезненно выделять на некоторое время увеличенные ресурсы одному из пользователей, не рискуя заметно снизить шансы других абонентов дозвониться до сети. Действительно, в режиме GPRS, например, получение даже довольно большого электронного письма размером с целую машинописную страницу может быть осуществлено всего за десятые доли секунды. А если учесть, что заложенное в технологии GPRS время задержки выделения радиоресурсов для передачи пакета данных не должно превышать 1 секунды, то обмен небольшими объемами информации между пользователями будет происходить почти мгновенно. Столь существенные изменения в условиях обмена данными с помощью мобильных терминалов открывают и многочисленные новые возможности.


Функциональные возможности
Одним из самых больших преимуществ режима GPRS является то, что абонентское устройство в паузах между приемом и передачей данных "не занимает линию". Аппаратура оператора сотовой сети просто "помнит" о том, что пользователь находится в готовности к передаче или получению данных, а ресурсы радиоканала выделяются ему только на время обмена информацией. Другими словами, любые GPRS-устройства могут находиться на связи непрерывно (если, конечно, включены и расположены в пределах зоны покрытия сети) - в состоянии "постоянного виртуального соединения". При этом оператору нет нужды требовать от абонента оплаты всего времени его соединения с мобильной сетью (фактически составляющего 24 часа в сутки), а только интервалов активной работы его терминала или объема переданной и полученной информации.
Большие возможности технология GPRS открывает и перед развитием систем передачи телеметрии, дистанционного мониторинга, охранных систем, промышленной электроники и т. п. Удобна технология GPRS и для операторов сотовых сетей, так как она, являясь модернизацией существующих сетей GSM по пути их развития к системам связи третьего поколения, не требует коренной замены оборудования. Правда, абоненты, с этой точки зрения, наоборот оказываются в проигрыше - для пользования услугами GPRS обязательно нужны специальные терминалы, поддерживающие эту технологию.


Пользовательское оборудование
Принятыми сценариями внедрения GPRS предусмотрено поэтапное наращивание скоростей передачи данных. Сделано это, в частности, из-за ограничений накладываемых нынешними абонентскими терминалами. Дело в том, что максимальная скорость приема и передачи информации, которую может обеспечить мобильный терминал, зависит от количества каналов (числа тайм-слотов), поддерживаемых им на прием и передачу. Пока все выпускаемые абонентские терминалы GPRS способны поддерживать от 2 до 4 каналов для приема информации и 1 или 2 канала - на передачу. Это позволяет получить максимальную скорость приема до 57,6 кбит/с и передачи - до 28,8 кбит/с (реальные скорости, зависящие от загрузки сотовой сети и определяемые фактическим наличием свободных от голосового трафика тайм-слотов, в процессе работы могут заметно изменяться и на практике быть существенно ниже). В будущем следует ожидать появления GPRS терминалов, поддерживающих большее (до 7) количество каналов на прием и передачу и способных обеспечивать более высокие скорости связи. С позиций алгоритма функционирования, стандартом предусмотрено существование GPRS-терминалов трех различных классов:
- модели класса А должны обеспечивать возможность одновременной работы в телефонном режиме и в режиме GPRS;
- терминалы класса В также поддерживают и голосовые соединения, и пакетную передачу данных, но эти режимы реализуются не одновременно - в процессе передачи данных через GPRS абонент не может совершать и принимать голосовые звонки, однако терминал должен оперативно реагировать на входящие вызовы и позволять без потери данных приостанавливать сеанс для ответа на телефонный звонок;
- класс С ориентирован на работу по очереди в режимах - GPRS и телефонном.
Фактически все выпускаемые сейчас в мире мобильные телефоны с поддержкой GPRS (а это уже более полусотни моделей) относятся к классу B и имеют средства для их соединения с компьютером через специальный кабель или инфракрасный порт. А одним из преимущественных воплощений устройств класса С (хотя не исключены и классы A и B) могут быть GPRS-модемы, выполняемые либо в виде PC-карты, подключаемой к портативному компьютеру, либо в форме малогабаритных GPRS-модулей, ориентированных на использование в самом различном оборудовании - от портативных компьютеров до средств промышленной электроники.

GPRS-модемы и модули
Число реально доступных сейчас моделей подобных устройств составляет уже несколько десятков и в самом скором будущем оно, несомненно, увеличится, ведь их созданием сегодня заняты очень многие известные фирмы: Ericsson, Motorola, Nokia, Novatel, Olitec, Option International, Pretec Electronics, Real Time Devices, Siemens, Sony, Wavecom, Xircom и др., чутко уловившие перспективность этого направления.
В чем же заключаются основные достоинства применения именно специализированных устройств, по сравнению с использованием обычных мобильных телефонов с поддержкой GPRS?
Их можно назвать сразу несколько, а обусловлены они, в первую очередь, особенностями конструктивного исполнения, а также функциональных возможностей и параметров таких модулей, которые и определяют области их преимущественного использования. Для простоты пояснений все эти особенности можно подразделить на несколько групп:
- "Широкие функциональные возможности". Это не просто лозунг - многие устройства этого типа рассчитаны на работу в нескольких (а то и даже во всех!) диапазонах частот, используемых современными сетями GSM (EGSM-850 МГц, GSM-900 МГц, DCS-1800 МГц, PCS-1900 МГц), что позволяет применять такие модемы, практически, по всему миру. Также универсальность использования подобных устройств обеспечивается и тем, что в них нередко реализуются сразу несколько технологий передачи данных, возможных в сетях GSM: традиционный GSM-модем (скорость 9,6 кбит/с), пакетная передача в режиме GPRS и передача в режиме коммутации линий по технологии HSCSD (High Speed Circuit Switched Data), близкой по методам и параметрам к GPRS. Кроме этого, современные GPRS-модемы, как правило, поддерживают все функции, предусмотренные фазой развития стандарта GSM 2+, включая SIM Application Toolkit и др. В результате этого, пользователю оказываются доступны и функции обычного мобильного телефона: голосовая связь, прием и отправка факсов, SMS и т. п.
- "Все, что нужно для работы и ничего лишнего". Так можно охарактеризовать позицию, с которой осуществляется оптимизация самой структуры этих устройств. Действительно, в отличие от телефонов, GPRS-модемы часто имеют сразу несколько пользовательских входов-выходов, поддерживающих полностью стандартные интерфейсы RS-232, USB и др., а также разъемы для подключения внешней антенны и других устройств. Кроме этого, многие модемы имеют широкие возможности по дистанционной настройке параметров и оперативному программному управлению их работой. С другой стороны, модемы максимально облегчены за счет исключения из их состава таких, неиспользуемых в данном случае частей, как микрофон, динамик, дисплей, клавиатура и др.
- "Работоспособность в самых различных условиях" - обеспечивают конструкции модемов и "неприхотливость" части из них к питающим напряжениям. Чисто конструктивно, существующие GPRS-модемы можно подразделить на три группы. В первую из них, которую условно можно назвать "офисной", входят устройства, выполненные в виде PC-карт Type II (PCMCIA), ориентированные на подключение и использование совместно с переносными компьютерами. Ко второй группе могут быть отнесены модели, предназначенные для встраивания в другие устройства, и поэтому отличающиеся максимальной "облегченностью" конструкции. Третью же группу составляют модели промышленного назначения, имеющие, напротив, "защищенное" конструктивное исполнение, обеспечивающее их надежную работу в широком диапазоне температур, влажности, давлений, вибраций, электромагнитных полей и других видов воздействий. Такие модели часто имеют и широкодиапазонный (например, от 5 до 32 В) внутренний стабилизатор питающих напряжений, обеспечивающий возможность их прямого подключения к самым различным источникам (Li-ion аккумуляторы, бортовая сеть автомобиля, различные промышленные приборы и т. п.). Некоторые модели последних двух групп дополняются и другими устройствами (приемник системы GPS, аналогово-цифровой преобразователь и пр.), что еще больше расширяет их функциональные возможности и области применения.
Особую перспективность применение GPRS-модемов и модулей имеет для реализации "межмашинных" коммуникаций, в область которых попадает очень большой круг самых различных приложений: средства безопасности автомобилей и жилищ, промышленной и домашней автоматики, телеметрическое оборудование и системы контроля параметров и перемещений различных объектов, мобильный офис и многое, многое другое. Другими словами, GPRS-модемы могут оказаться полезными во всех тех случаях, когда прокладка кабеля связи или развертывание специализированной беспроводной системы по тем или иным причинам (организационным, техническим, экономическим) оказываются невозможными или нецелесообразными. Немаловажным является и то, что получать какое-либо специальное разрешение на эксплуатацию GPRS-модемов не требуется. Для их использования достаточно просто купить SIM карту и в дальнейшем оплачивать стандартные услуги GSM-оператора.
Вообще следует отметить, что GPRS, несмотря на существование и других технологий высокоскоростной передачи данных по каналам сотовой связи (например, Cellular Digital Packet Data для сетей стандарта D-AMPS, High Speed Packet Data - для систем с кодовым разделением сигналов по стандарту cdmaOne и др.), вследствие нынешнего фактического мирового господства GSM, просто "обречена" стать на ближайшее десятилетие (до широкого распространения сетей 3G, Wi-Fi и др.) одной из ключевых технологий беспроводной передачи данных.
Игорь Сколотнев

 
 
   
   
Copyright by "EDGEMODEM" 2000-2005
Наши информационные партнеры ООО НПО СибСвязь и Teltonika.RU