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GPRS

Cos'è

Attualmente la rete GSM offre servizi di trasmissione dei dati con modalità di trasferimento a commutazione di circuito (la velocità standard è di 9600 bit/sec. che, a volte,  arriva fino a 14400 bit/sec.), ossia la rete, una volta stabilita la connessione fisica tra i due utenti, assegna un canale, e quindi le sue risorse, finché non è esplicitamente richiesto il rilascio della connessione (modalità detta perciò resource reservation), a prescindere dal fatto che gli utenti si scambino dati durante il periodo della connessione.

 Nel caso dell'HSCDSD, in cui il trasferimento avviene sempre a commutazione di circuito, la velocità di connessione può essere incrementata fino a 56000 bit/sec. poiché, a differenza del normale GSM, riserva fino a 4 timeslot per ogni connessione (il GSM ne riserva solo 1).

Tale modalità è l'ideale nel caso in cui i due utenti di cui si è detto si scambino una mole significativa di dati (in caso di trasferimento di file). 

Essa non è indicata, invece, nel caso in cui la quantità di dati sia modesta o il traffico dati sia interattivo o transazionale, ossia il tempo di effettivo utilizzo delle risorse di rete è una parte del tempo di effettiva connessione (ad esempio la navigazione di internet tramite World Wide Web).

Sarebbe, a tal punto, opportuno per il GSM poter avere una modalità di trasferimento a pacchetto ove i dati degli utenti, inglobati in entità di protocollo autosufficienti (indicanti mittente e destinatario), possano essere trasportati dalla rete senza la necessità di una associazione con un circuito fisico.

Un passo in questa direzione é stato fatto con il GSM di fase 2, prevedendo servizi con accesso a opportune porte della rete PSPDN (Public Switched Packet Data Network). È, però, sempre necessario instaurare una connessione fisica (a commutazione di circuito) sulla tratta radio, anche quando si accede ad un canale virtuale della rete a pacchetto. Da ciò deriva che la risorsa radio è ancora sottoutilizzata e l'utente impegna un canale di traffico (per il cui uso dovrà presumibilmente pagare sulla base del tempo impegnato), per connettersi ad un'altra rete sulla quale, invece, l'informazione non viaggia a throughput fisso (ed il relativo trasporto viene pagato tipicamente in base al volume di dati trasportati).

Con il sistema GPRS (General Packet Radio Service), introdotto dall'ETSI (European Telecommunication Standard Institute) per la fase 2+ del sistema GSM, l'accesso alla rete a pacchetto viene portato al livello dell'utente mobile attraverso protocolli quali TCP/IP (Transmission Control Protocol), X.25, e CLNP (Connectionless Network Protocol), senza più bisogno di utilizzare delle connessioni intermedie a commutazione di circuito.

Al contrario del servizio di trasferimento dati con modalità a commutazione di circuito, nel quale ogni connessione stabilita é dedicata solo all'utente che l'ha richiesta, il servizio GPRS consente la trasmissione dei pacchetti in modalità link by link, ossia i pacchetti vengono instradati in fasi separate attraverso i vari nodi di supporto del servizio, denominati GSN (Gateway Support Node).

 Ad esempio, una volta che un pacchetto é stato trasmesso sull'interfaccia radio, vengono rilasciate le risorse, che possono essere così utilizzate da qualche altro utente. Il pacchetto successivamente viene rilanciato di nodo in nodo verso la sua destinazione finale.

Nei servizi GSM le risorse sono gestite secondo la modalità resource reservation, ossia sono impegnate fino al momento in cui la richiesta di servizio non é stata espletata. Nel GPRS, invece, si adotta la tecnica del context reservation, ossia si tende a preservare le informazioni necessarie per supportare sia le richieste di servizio in modo attivo che quelle momentaneamente quiescenti. Pertanto le risorse radio sono effettivamente impegnate solo quando c'è la necessita di inviare o ricevere dati. Le stesse risorse radio di una cella sono così condivise da tutte le stazioni mobili (MS), aumentando notevolmente l'efficienza del sistema.  

Il servizio GPRS, pertanto, é rivolto ad applicazioni che esibiscono le seguenti caratteristiche:

Dal punto di vista fisico le risorse possono essere riutilizzate ed esistono alcuni punti comuni nella segnalazione, così che nella stessa portante radio, possono coesistere simultaneamente sia time slots riservati alla commutazione di circuito, che time slots riservati all'uso del GPRS.

L'ottimizzazione dell'utilizzo delle risorse si ottiene attraverso il dynamic sharing dei canali riservati alla commutazione di circuito e quelli riservati al GPRS. Quando viene inoltrata una chiamata voce, c'è abbastanza tempo per liberare le risorse usate dal GPRS, in modo tale che la chiamata a commutazione di circuito, a priorità maggiore, possa essere effettuata senza problemi.

Il nodo di supporto GSN (Gateway Support Node) del GPRS è l'elemento principale dell'infrastruttura. Questo router è in grado di fornire la connessione e l'interworking con altre reti dati, di amministrare la mobilità degli utenti attraverso i registri del GPRS ed è in grado di recapitare i pacchetti di dati alle stazioni mobili, indipendentemente dalla loro posizione.

Fisicamente il GSN può essere integrato con l'MSC (Mobile Switching Center) oppure può essere un elemento separato del network, basato sull'architettura dei routers delle reti dati.

I pacchetti di dati dell'utente scorrono direttamente tra il GSN ed il BSS (Base Station Subsystem), grazie alla segnalazione che avviene tra il GSN e l'MSC.