GPRS - Architettura

L'architettura GPRS funziona sulla stessa procedura della rete GSM, ma ha entità aggiuntive che consentono la trasmissione di dati a pacchetto. Questa rete dati si sovrappone a una rete GSM di seconda generazione che fornisce il trasporto di dati a pacchetto a velocità comprese tra 9,6 e 171 kbps. Insieme al trasporto dei dati a pacchetto, la rete GSM consente a più utenti di condividere contemporaneamente le stesse risorse dell'interfaccia aerea.

Di seguito è riportato il diagramma dell'architettura GPRS:

Il GPRS tenta di riutilizzare il più possibile gli elementi di rete GSM esistenti, ma per costruire efficacemente una rete cellulare mobile basata su pacchetti, sono necessari alcuni nuovi elementi di rete, interfacce e protocolli per la gestione del traffico a pacchetto.

Pertanto, GPRS richiede modifiche a numerosi elementi della rete GSM come riepilogato di seguito:

Elemento di rete GSM Modifica o aggiornamento richiesto per GPRS.
Stazione mobile (MS) È necessaria una nuova stazione mobile per accedere ai servizi GPRS. Questi nuovi terminali saranno retrocompatibili con il GSM per le chiamate vocali.
BTS È necessario un aggiornamento del software nella BTS (Base Transceiver Station) esistente.
BSC Il Base Station Controller (BSC) richiede un aggiornamento software e l'installazione di un nuovo hardware chiamato unità di controllo dei pacchetti (PCU). La PCU indirizza il traffico dati alla rete GPRS e può essere un elemento hardware separato associato al BSC.
Nodi di supporto GPRS (GSN) L'implementazione di GPRS richiede l'installazione di nuovi elementi della rete centrale chiamati SGSN (nodo di supporto GPRS) e nodo di supporto GPRS gateway (GGSN).
Database (HLR, VLR, ecc.) Tutti i database coinvolti nella rete richiederanno aggiornamenti software per gestire i nuovi modelli e funzioni di chiamata introdotti dal GPRS.

Stazioni mobili GPRS

Le nuove stazioni mobili (MS) sono necessarie per utilizzare i servizi GPRS perché i telefoni GSM esistenti non gestiscono l'interfaccia aerea avanzata oi dati a pacchetto. Può esistere una varietà di MS, inclusa una versione ad alta velocità dei telefoni attuali per supportare l'accesso ai dati ad alta velocità, un nuovo dispositivo PDA con un telefono GSM incorporato e schede PC per computer portatili. Queste stazioni mobili sono compatibili con le versioni precedenti per effettuare chiamate vocali tramite GSM.

Sottosistema stazione base GPRS

Ogni BSC richiede l'installazione di una o più Packet Control Unit (PCU) e un aggiornamento software. La PCU fornisce un'interfaccia dati fisica e logica al BSS (Base Station Subsystem) per il traffico di dati a pacchetto. Il BTS può anche richiedere un aggiornamento software, ma in genere non richiede miglioramenti hardware.

Quando il traffico vocale o di dati viene originato dal cellulare dell'abbonato, viene trasportato tramite l'interfaccia aerea al BTS e dal BTS al BSC allo stesso modo di una chiamata GSM standard. Tuttavia, all'uscita del BSC, il traffico è separato; la voce viene inviata al Mobile Switching Center (MSC) per GSM standard ei dati vengono inviati a un nuovo dispositivo chiamato SGSN tramite la PCU su un'interfaccia Frame Relay.

Nodi di supporto GPRS

Di seguito vengono aggiunti due nuovi componenti, chiamati Gateway GPRS Support Nodes (GSN) e Serving GPRS Support Node (SGSN):

Gateway GPRS Support Node (GGSN)

Il nodo di supporto GPRS del gateway funge da interfaccia e router per le reti esterne. Contiene informazioni di instradamento per cellulari GPRS, che vengono utilizzate per eseguire il tunneling dei pacchetti attraverso il backbone interno basato su IP al nodo di supporto GPRS di servizio corretto. Il GGSN raccoglie anche le informazioni di tariffazione connesse all'utilizzo delle reti dati esterne e può fungere da filtro dei pacchetti per il traffico in entrata.

Nodo di supporto GPRS (SGSN)

Il Nodo di supporto GPRS di servizio è responsabile dell'autenticazione dei cellulari GPRS, della registrazione dei cellulari nella rete, della gestione della mobilità e della raccolta delle informazioni sulla tariffa per l'uso dell'interfaccia aerea.

Backbone interno

Il backbone interno è una rete basata su IP utilizzata per trasportare pacchetti tra diversi GSN. Il tunneling viene utilizzato tra SGSN e GGSN, quindi il backbone interno non necessita di alcuna informazione sui domini esterni alla rete GPRS. La segnalazione da un GSN a un MSC, HLR o EIR viene eseguita utilizzando SS7.

Area di instradamento

GPRS introduce il concetto di Routing Area. Questo concetto è simile all'area di localizzazione in GSM, tranne per il fatto che generalmente contiene meno celle. Poiché le aree di instradamento sono più piccole delle aree di ubicazione, vengono utilizzate meno risorse radio durante la trasmissione di un messaggio di pagina.