Manuel Linares Ochando SISTEMA GPRS Manuel Linares Ochando SISTEMA GPRS

GSM: Base del GPRS GSM: Sistema de com. móviles digital (celular) de 2ª generación. Da respuesta a los problemas de los sistemas analógicos (incompatibilidad entre normas, capacidad limitada y sistema ¡ANALÓGICO!). GSM diseñado para voz. Conmutación de circuitos: Recursos ocupados durante toda la comunicación. Tarificación por tiempo. Técnica de Acceso: FDMA/TDMA-FDD: 1 radiocanal: 2 portadoras (downlink+uplink). En cada radiocanal 8 canales de tráfico (8 slots temporales). Capacidad limitada: 9.6 kb/s (síncrono) equivalente a 1.2 kBytes/s El sistema GSM es el sistema de comunicación de móviles digital de 2ª generación basado en células de radio. Apareció para dar respuestas a los problemas de los sistemas analógicos. Fue diseñado para la transmisión de voz por lo que se basa en la conmutación de circuitos, aspecto del que se diferencia del sistema GPRS. Al realizar la transmisión mediante conmutación de circuitos los recursos quedan ocupados durante toda la comunicación y la tarificación es por tiempo. Más adelante veremos como estas limitaciones hacen ineficiente la transmisión de datos con GSM y como GPRS lo soluciona. SISTEMA GPRS

GSM. Estructura de Red Estructura de Red: SISTEMA GPRS 1.- La Estación Movil o Mobile Station (MS): Consta a su vez de dos elementos básicos que debemos conocer, por un lado el terminal o equipo móvil y por otro lado el SIM o Subscriber Identity Module. 2.- La Estación Base (BSS): Sirve para conectar a los móviles con los NSS, además de ser los encargados de la transmisión y recepción. Dos elementos diferenciados: La Base Transceiver Station (BTS) y la Base Station Controller (BSC). La BTS consta de transceivers y antenas usadas en cada célula de la red y que suelen estar situadas en el centro de la célula, generalmente su potencia de transmisión determinan el tamaño de la célula. Los BSC se utilizan como controladores de los BTS y estan a cargo de los handovers, los frequency hopping y los controles de las frecuencias de radio de los BTS. 3.- El Subsistema de Conmutación y Red o Network and Switching Subsystem (NSS): Este sistema se encarga de administrar las comunicaciones que se realizan entre los diferentes usuarios de la red (MSC): se encarga de realizar las labores de conmutación dentro de la red, así como de proporcionar conexión con otras redes. Gateway Mobile Services Switching Center (GMSC): la misión del GMSC es servir de mediador entre las redes de telefonía fijas y la red GSM (HLR): Base de datos que contiene información sobre los usuarios conectados a un determinado MSC. Tenemos fundamentalmente la localización del usuario y los servicios a los que tiene acceso. (VLR): contiene la información sobre un usuario necesaria para que dicho usuario acceda a los servicios de red. (AuC): Proporciona los parámetros necesarios para la autentificación de usuarios dentro de la red; también se encarga de soportar funciones de encriptación. (EIR): La EIR contiene una base de datos con todos los terminales que son válidos para ser usados en la red. Esta base de datos contiene los International Mobile Equipment Identy o IMEI de cada terminal, de manera que si un determinado móvil trata de hacer uso de la red y su IMEI no se encuentra localizado en la base de datos del EIR no puede hacer uso de la red. GSM Interworking Unit (GIWU): sirve como interfaz de comunicación entre diferentes redes para comunicación de datos. 4. Los Subsistemas de soporte y Operación o Operation and Support Subsystem (OSS): Los OSS se conectan a diferentes NSS y BSC para controlar y monitorizar toda la red GSM. SISTEMA GPRS

Transmisión de datos en GSM Conexión a Internet compleja: Subscripción a Proveedor Servicio Internet (ISP): Coste conexión y coste servicio separados. Conexión via MODEM: Necesita protocolos PPP ó SLIP. Retardo muy grande, de 400 a 500 mseg: Ineficiente en Protocolo TCP/IP Tiempo de establecimiento sesión muy grande: Las aplicaciones deben ser reinicializadas en cada sesión. Problemas para mantener la conectividad en Itinerancia (Roaming) La baja velocidad de transferencia limita la cantidad de servicios que Internet nos ofrece. Por ejemplo, a 9,6 Kbps no se puede navegar por Internet de una manera satisfactoria. Si, además, tenemos en cuenta que estamos pagando por tiempo de conexión, los costos se disparan. SISTEMA GPRS

Evolución de GSM HSCSD TCH9.6 EDGE GSM GPRS WAP TCH 14.4 k Multislot Link adaptation TCH9.6 GSM EDGE TCH 48 k (BPSK) Multislot Link adaptation GPRS TCH 100 k TCP/IP WAP SISTEMA GPRS

Ventajas de GPRS Ventajas para el usuario: Ventajas para la operadora: Siempre conectado. Pagas por lo que transmites. Coste nulo de establecimiento de conexión. Mayor velocidad de transmisión. Posibilidad de recibir/establecer llamadas estando conectado. Transmisión asimétrica, acorde para la navegación html o wml. Ventajas para la operadora: Uso más eficiente de los recursos. Compartir los canales disponibles entre varios usuarios. SISTEMA GPRS

Servicios de GPRS Servicios para el usuario: Acceso móvil a Internet y correo electrónico. Acceso móvil a Intranet y correo electrónico corporativos. Acceso móvil a BB.DD y aplicaciones corporativas. Acceso a aplicaciones de uso empresarial. Acceso a servicios de información. SISTEMA GPRS

“LA NOVEDAD”: conmutación de paquetes GPRS “LA NOVEDAD”: conmutación de paquetes Velocidades de hasta 144 kbps. Conexión permanente. Tiempo de establecimiento de conexión inferior al segundo. Pago por cantidad de información transmitida, no por tiempo de conexión. Los recursos se utilizan cuando se necesitan, si no quedan libres para otros usuarios. Permite asignar Calidades de Servicios (QoS) diferenciadas a los distintos usuarios. GPRS puede combinar hasta 8 canales de 10 Kbps/canal (aprox.) para transferir datos. Prioridades en función del caudal medio/pico del enlace, de los retardos ó de la fiabilidad del enlace. SISTEMA GPRS

GPRS. Características La tecnología de paquetes permite: Varios usuarios pueden compartir un mismo canal. Separar las asignaciones de recursos entre enlace ascendente y descendente. Tasas de transmisión de datos variables por multislot: CS-1: 9.05 kbps. CS-2: 13.4 kbps. CS-3: 15.6 kbps. CS-4: 21.4 kbps. (CS son los distintos tipos de codificación) Red troncal basada en TCP/IP. SISTEMA GPRS

Servicios Soportados Todo lo anterior hacen a GPRS un sistema idóneo para aplicaciones de datos: Transmisiones de ráfaga, intermitentes. Transmisiones frecuentes de pequeño volumen. Transmisiones infrecuentes de volumen elevado. Aplicaciones Potenciales: Punto a punto: lectura de ficheros, www, e-mail, telnet, ftp, telemetría, equipos de monitorización, control de flotas. Punto a multi-punto: información meteorológica, de tráfico, mensajería, anuncios, control de flotas. SISTEMA GPRS

GPRS. Arquitectura de Red GPRS es una red superpuesta a GSM, por lo que comparte con ella la red de acceso (GSM-IP). GPRS introduce dos nuevos nodos: Gateway GPRS Support Node (GGSN): Actúa como un interfaz lógico hacia las redes de paquetes de datos externas (router). Serving GPRS Support Node (SGSN): es responsable de la entrega de paquetes al terminal móvil en su área de servicio. También introduce a nivel de BSC (Base Station Control) el denominado Packet Control Unit (PCU). SISTEMA GPRS

GPRS. Arquitectura de Red SISTEMA GPRS

TERMINALES Clase A: el más completo. Clase B: Clase C: Uso simultáneo de GSM y GPRS. 1 Time-Slot para GSM y 1 o más Time-Slots para GPRS. No hay degradación de ninguno de los dos servicios. Clase B: Registro GPRS y GSM. Uno de los dos está en suspenso mientras el otro está activo. Prioridad para GSM. Degradación de QoS sólo para GPRS. Clase C: Elección manual de GPRS o GSM. No hay uso simultáneo. SISTEMA GPRS

Pila de Protocolos SISTEMA GPRS

Pila de Protocolos SISTEMA GPRS

Interfaz Aire del Sistema GPRS Protocolo Interfaz Aire Concepto Maestro – Esclavo (MSDRA) PDCH SPDCH Flujo de datos Canales lógicos Multiplexado de canales lógicos Procedimiento de codificación Transferencia de datos SISTEMA GPRS

Protocolo Interfaz Aire PDCH SISTEMA GPRS

Concepto Maestro – Esclavo Dos tipos de PDCH: MPDCH (Master Packet Data Channel) PCCCH Señalización dedicada Datos de usuario SPDCH (Slave Packet Data Channel) Capacity on Demand SISTEMA GPRS

MPDCH PRACH: iniciar la transferencia de datos. PPCH: para informar de la entrega de paquetes. PPRCH: de uso exclusivo por el móvil para responder a un paging (búsqueda) PAGCH: reserva de canales. PNCH: notificaciones. (MULTICAST) PBCCH: información específica sobre GPRS. BROADCAST SISTEMA GPRS

SPDCH PDTCH: transferir datos desde / hacia el móvil PACCH: transportar información de señalización. PDBCH: enviar en modo de difusión, datos de usuario. SISTEMA GPRS

Canales Lógicos SISTEMA GPRS

Flujo de datos SISTEMA GPRS

Multiplexado de Canales Lógicos Indicadores: Temporary Flow Identy (TFI) Temporary Block Flow (TBF) Uplink State Flag (USF) SISTEMA GPRS

Codificación SISTEMA GPRS

Transferencia de datos (Uplink) SISTEMA GPRS

Transferencia de datos (Downlink) SISTEMA GPRS

QoS en GPRS Diferentes disciplinas de sevicio Sin prioridad: -Firs Input Firs Output (FIFO) -Round Robin (RR) Con prioridad: -Weighted Round Robin (WRR) -Deficit Round Robin (DRR) -Adapted Round Robin (ARR) -Shortest Job Next (SJN) -Static Priority Scheduling (SPS) Garantizando QoS: -Modified Earliest Deadline (MED) -Virtual Clock (VC) SISTEMA GPRS

QoS en GPRS Sin prioridad: FIFO: Garantiza QoS hasta un 30% de carga Retardos muy variables No protección entre diferentes aplicaciones de usuarios móviles RR: Los paquetes se clasifican y envían a N colas Garantiza QoS hasta un 70% de carga Retardos variables, pero inferiores a FIFO Más equitativo que FIFO SISTEMA GPRS

QoS en GPRS Con prioridad: WRR: diferentes pesos para cada cola. DRR: el peso de cada cola oscila alrededor de un “deficit”. ARR: adopta prioridades hacia colas Round Robin. SJN: escoge los paquetes según su tamaño. Los paquetes pequeños se envían antes. SPS: una cola de cierta prioridad no se servirá hasta que todas las colas de pioridad superior están vacías. WPQ:igual que SPS pero ahora se limita el número de paque- tes procesados para evitar la desatención de las colas menos prioritarias. SISTEMA GPRS

QoS en GPRS Garantizando QoS: “Timestamp” MED: Virtual Clock: Garantiza el ancho de banda por conexión A cada paquete se le asocia un “Timestamp” Se selecciona en cada cola el paquete con menor “Timestamp” MED: A cada paquete se le asigna un “deadline” Si se cumple el “deadline” del paquete éste se pone en su cola de QoS Mucho mejor resultado que con cualquier estrategia Best Effort SISTEMA GPRS

GPRS: PRESENTE Y FUTURO Mercado actual EGPRS SISTEMA GPRS

Mercado actual: tarifas     Megas PRECIO BONO PRECIO/KB CUOTA MENSUAL   Movistar   BONO 1   1 MB. 6 €   0,01 €/Kbyte   Amena   BONO 10   10 MB 15 €   0,0021 €/Kbyte   BONO 20   20 MB. 30 €   0,006 €/Kbyte   BONO 25   25 MB.   Vodafone   BONO 20 MB   0.0015 €/Kbyte   BONO 2 MB   2 MB. 10 €   0.05 €/Kbyte   BONO 50   50 MB. 60 €   BONO 100   100 MB. 120 €   0,003 €/Kbyte   BONO 200   200 MB. 240 €   BONO 1000   1000 MB. 1.200 €   MEGAFACIL      0,02 €/Kbyte Amena MEGA 0,0075 €/Kbyte 1,5025 € MEGAGRUPO 0,0009 €/Kbyte SISTEMA GPRS

Mercado actual: nuevos servicios Gran éxito del servicio SMS Nuevos mensajes: EMS: Extended Messaging Service MMS: Multimedia Messaging Service SISTEMA GPRS

Mercado actual: nuevos servicios EMS: Texto: justificación, tamaño de letra variable. Imágenes: - 16x16 pixels - 32x32 pixels - tamaño variable: máx. 96x64 pixels Sonidos: - Standar iMelody: representación mediante texto - Sonidos predefinidos: Drum, Clap… - Creación propia: máx. 128 bytes Animaciones: - Predefinidas: almacenadas en el terminal - Creación propia - 8x8 pixels ó 16x16 pixels SISTEMA GPRS

Mercado actual: nuevos servicios MMS: Contenidos: multimedia de todo tipo Protocolos: MIME, SMTP Compatibilidad: - incompatible con SMS - necesidad de nuevos terminales Plataformas: - MMS Relay - MMS Server - MMS Databases - WAP Gateway SISTEMA GPRS

CONCLUSIONES GPRS: “solución” inalámbrica viable de acceso a internet. Dura competencia: Entornos cerrados: WLAN Telefonía de proxima generación: - UMTS - I-mode SISTEMA GPRS

BIBLIOGRAFÍA www.amena.com www.airtelvodaphone.com www.programa-puntos.movistar.com www.auladatos.movistar.com www.wmclub.com/articulos/fundamentosgsm.htm www.symmetrycomm.com www.terra.es www.ciberpais.elpais.es www.mobilegprs.com www.mobilesms.com www.mobileems.com GSM PHASE 2+ GENERAL PACKET RADIO SERVICE GPRS: ARCHITECTURE, PROTOCOLS,AND AIR INTERFACE. Christian Bettstetter, Hans-Jörg Vögel and Jörg Eberspächer de la Technische Universität München (TUM) publicado por IEEE Communications Surveys • http://www.comsoc.org/pubs/surveys • Third Quarter 1999, vol. 2 no. 3 SISTEMA GPRS