GPRS – UMTS

Il GSM (Global System for Mobile Communications), è lo standard europeo per le reti digitali della telefonia mobile, che garantisce una compatibilità tra gli apparecchi di trasmissione dati e che utilizza la commutazione di circuito, consentendo un bit rate massimo di 9,6 Kbps.

TerminaleBit rate
Wap9,6 Kbps
Modem56 Kbps
Isdn64+64 Kbps
Adsl128 Kbps – 640 Kbps

Con lo standard HSCSD (High Speed Circuit Switched Data, tecnologia alternativa al GPRS per il trasferimento dati ad alta velocità) supportato dai cellulari di recente generazione, si può arrivare ad utilizzare fino ad un massimo di quattro timeslots ( 14,4Kbps x 4 ) con una velocità massima pari a 57,6 Kbps. Tale tecnologia risulta comunque più adatta al trasferimento voce ( Tv ) rispetto al trasferimento di dati ( Td) veri e propri.
La commutazione di circuito insita nel GSM e nell’HSCSD una volta stabilità la connessione tra Tx ( unità trasmittente) e Rx (unità ricevente)continua ininterrottamente fino al momento del rilascio, anche se le unità (utenti) non si scambiano dati durante tutto il periodo di connessione.Tutto bene per il Tv (voce) meno bene invece per il Td (dati),come abbiamo già accennato.Nella trasmissione dei dati in Internet viene utilizzato ormai da diverso tempo la commutazione di pacchetto, con il protocollo Tcp/Ip. Nella commutazione a pacchetto, l’informazione, prima di essere trasmessa, viene divisa in più „pacchetti“ per poi essere riassemblata nel terminale all’arrivo. Ogni pacchetto contiene l’indirizzo del mittente e l’indirizzo del destinatario.Ciò consente di aumentare la velocità di trasmissione dei dati, e di impegnare la linea di comunicazione solo per il tempo necessario al trasferimento dell’informazione. Il GSM non consente l’utilizzo di tale tecnologia, ecco allora lo sviluppo di un nuovo standard per la telefonia mobile basato sulla commutazione di pacchetto il Gprs( terminale di Seconda e mezza Generazione).

L’avvento del GPRS (General Packet Radio System) è un passo importante verso la creazione di un nuovo mondo della comunicazione mobile, un inizio che prepara la strada ai dispositivi di Terza Generazione.Le caratteristiche principali che contraddistinguono  il Gprs sono :

  • una discreta velocità di trasmissione dati (bit rate)
  • trasmissione basata sulla commutazione a pacchetto
  • connettività always on (sempre aperta)
  • possibilità di accesso ai servizi internet
  • tariffazione costi per quantità dati e non rispetto al tempo come nel GSM

La velocità massima teorica è di 171,2 Kbps usando tutti ed otto i timeslots contemporaneamente, ciò consente una maggior efficienza nella trasmissione delle informazioni attraverso la rete di telefonia mobile (TM).

Il GPRS facilita le connessioni istantanee perchè l’informazione può essere mandata o ricevuta immediatamente appena se ne ha bisogno, i terminali gprs vengono identificati come sempre on line.Le risorse radio vengono impegnate solo quando vi è la necessità di inviare o ricevere i dati, ed è possibile avere più connessioni su un unico canale trasmissivo (multiplexing).

Time slot frequenza portante
utilizzando nuova codifica
consente un bit rate pari 14,4Kbps
fase 1
Half Duplex
Gprs 4 + 1
fase 2
Full Duplex
Gprs 8 + 8max
Rx ricezione57,6 Kbps115,2 Kbps
Tx trasmissione14,4 Kbps115,2 Kbps

( contro GSM a 9,6 Kbps )

La rete Gsm impiega antenne che utilizzano canali da 200Khz con  otto time slot per canale , una connessione voce utilizza un unico time slot sulla portante principale di 900 Mhz o 1800 Mhz .La principale tecnologia impiegata nel GSM per la trasmissione voce è chiamata TDMA ,Time Division Multiple Access  permette la condivisione dello stesso canale timeslot. La voce viene codifica e compressa per consentire più conversazioni contemporanee,stessa frequenza ma in un tempo diverso.

Un’altra tecnologia impiegata insieme alla TDMA è CDMA, Code Division Multiple Access tecnica digitale che permette agli utenti di telefoni cellulari di condividere lo stesso canale di frequenza, ogni voce è distinta tramite un pseudocodice casuale;ogni canale è flessibile  in quanto accetta una vasta gamma di bit rate.Con il GPRS i dati sono separati in pacchetti correlati tra loro prima di essere trasmessi, e ricostituiti una volta giunti a destinazione. Lo stesso sistema è utilizzato per ottenere e mandare informazioni tramite Internet.Con la commutazione a pacchetto le risorse disponibili potranno essere divise tra diversi utenti, potenzialmente un gran numero di utenti GPRS potranno dividersi la stessa banda ed essere serviti da una singola cella. La quantità di terminali contemporaneamente connessi dipenderà dal tipo di applicazioni utilizzate e dal bit rate trasferito.Il GPRS consentirà  l’accesso agli utenti a risorse e servizi internet .Il GPRS nel suo pieno sviluppo consentirà la fruizione di servizi Internet mobili permettendo l’interconnessione tra la Rete e il nuovo network, ciò che per il momento è limitato alla telefonia fissa.Il World Wide Web è ormai diventato un’interfaccia primaria di comunicazione, la gente accede ad Internet per cercare intrattenimento ed informazioni, le aziende utilizzano sempre più le intranet per accedere ad informazioni dell‘ azienda e per connettere i propri dipendenti a distanza , e le extranet per collegare i clienti ed i fornitori.

La navigazione su Internet sarà una delle applicazioni più importanti per il GPRS. La rete GPRS diventerebbe un sotto-network di Internet, con i terminali GPRS visti come postazioni di collegamento mobili.Ogni terminale gprs potrebbe possedere un proprio indirizzo IP (Internet Protocol) ed essere raggiungibile esattamente come un computer/server connesso ad Internet.ll General Packet Radio System può utilizzare alcune risorse del network GSM (della rete Gsm) con una capacità in funzione del numero dei timeslots impegnati.La velocità massima teorica, come abbiamo visto è di 171,2 Kbps usando tutti ed otto i timeslots contemporaneamente. Tale velocità è circa dodici volte maggiore delle attuali connessioni mobili a commutazione di circuito impiegate nella telefonia mobile del GSM (9,6Kbps).

FASI SVILUPPO GPRSBIT RATE per TIMESLOT
  • Code Scheme 1 CS1
  • Code Scheme 2 CS2
  • Code Scheme 3 CS3
  • Code Scheme 4 CS4
  • 9,05 Kbps point to point
  • 13,4 Kbps multipoint
  • 15,6 Kbps multipoint
  • 21,4.Kbps multipoin
massimo teorico 171,2 Kbps

Il Gprs consentendo alle informazioni di essere trasmesse più velocemente tramite le reti mobili risulta essere un efficente ed economico mezzo di trasmissioni dati mobile, riuscendo a sfuttare i protocolli Tcp/Ip ( Trasmission Control Protocol/Internet Protocol, il sistema utilizzato dalle reti per comunicare l’una con l’altra), X25 (Protocollo che definisce lo scambio di pacchetti nelle reti digitali a commutazione di pacchetto).

Abbiamo anche visto che un’evoluzione tecnologica del Gsm è rappresentata dalla tecnologia EDGE, che porta ad un miglioramento delle reti basate su TDMA. L’EDGE utilizza una modulazione che permette un bit rate molto più elevato, chiamata EPSK (Eight Phase Shfit Keying), tale schema potrà essere utilizzato nei futuri network Umts.

Il GPRS quando opera sotto la copertura radio, facilita le connessioni istantanee poiché l’informazione può essere mandata o ricevuta immediatamente appena se ne avesse bisogno, senza la necessità di modem come nel caso del PSTN (Public Switched Telephone Network ,telefonia fissa).Il traffico dati risulterà inoltre interattivo.Un’altro aspetto che caratterizza il Gprs è l’immediatezza , diversamente dai terminali che si basano sulla tecnologia commutazione a circuito , ciò consentirà ad esempio pagamenti tramite carte di credito, la navigazione in internet su siti wap o www, invio ricezione di e-mail, instant messaging ( evoluzione del SMS superando la limitazione dei 160 caratteri), MsM (Multimedia message Service) come l’invio e ricezione di immagini,clip audio o video, il download di files. Il GPRS faciliterà  e permetterà una serie di nuove applicazioni che prima non era possibile  implementate nel sistema GSM. L’architettura del network GPRS  si fonda su alcuni elementi base :

BTS ( Base Transceiver Station ,antenna della stazione base radio)

BSC ( Base Station Controller , stazione base di controllo per l’autenticazione del terminale e la sua accettazione)

SGSN (  Serving Gprs Support Node, si occupa  della gestione della mobilità, dell’autenticazione, della cifratura, dell’instradamento )

GGSN ( Gateway Gprs Support Node, gateway, gestione della mobilità, incapsulamento e instradamento dei dati )

Il segnale GPRS utilizza una tecnica di modulazione chiamata GMSK (Gaussian Minimun Shift Keying) viene inviato alla BTS quindi segue il percorso BSC ,SGSN quindi backbone Gprs ,GGSN. I pacchetti dati sono mandati in direzioni differenti, e in fasi separate tramite i nodi del network SGSN e GGSN, per poi raggiungere la medesima destinazione,incorporando un sistema di integrità dati e di ritrasmissione al fine di limitare la perdita dati, o gli errori nella trasmissione.

Per tali motivi il Gprs risulta particolarmente vantaggioso per le applicazioni che necessitano di una trasmissione di grossi volumi dati e per periodi intermittenti di traffico dati. L’introduzione del nuovo servizio Gprs richiede  un certo tempo prima che esso si stabilizzi, comportando nuove procedure di standardizzazione, nuove infrastrutture, nuovi terminali e loro disponibilità,nuovi contratti e tariffazioni.