بنية GPRS في الاتصالات اللاسلكية

إنّ (GPRS) تعني خدمة راديو الحزمة العامة وإنّها النسخة المعدلة من خدمة هندسة (GSM)، حيث في بنية (GSM) يمكن فقط نقل الإشارة الصوتية، ولكن إذا كانت الإشارة تتكون من البيانات فلا يمكن استخدام بنية (GSM) فقط، لذلك يتم استخدام مكونين برمجيين آخرين هُما (SGSN) أي عقدة دعم (GPRS) لخدمة (GPRS) و(GGSN) أي عقدة دعم (GPRS) للبوابة.

ما هي خدمة حزمة الراديو العامة GPRS

خدمة حزمة الراديو العامة (GPRS): هي تحسين لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وهو عبارة عن خدمة بيانات متنقلة موجهة الحزمة على نظام الاتصالات الخلوية (2G) و(3G)، كما يوفر الاتصال بشبكة حزم البيانات الخارجية من خلال البنية التحتية (GSM) مع وقت وصول قصير إلى الشبكة للحزم القصيرة المستقلة، ويستخدم بالضبط نفس قناة الراديو المادية مثل (GSM) ويتم تحديد قناة راديو (GPRS) المنطقية الجديدة فقط.، كما تم توحيد (GPRS) في الأصل من قبل المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات (ETSI) استجابةً لتقنيات (CDPD) و(i-mode) الخلوية بتبديل الحزمة.

• “GPRS” هي اختصار لـ “General Packet Radio Services”.

• “ETSI” هي اختصار لـ “European Telecommunications Standards Institute”.

• “CDPD” هي اختصار لـ “Cellular Digital Packet Data”.

• “GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile communications”.

• “SGSN” هي اختصار لـ “Serving GPRS Support Node”.

• “GGSN” هي اختصار لـ “Gateway GPRS Support Node”.

• “GPS” هي اختصار لـ “Global Positioning System”.

أساسيات بنية GPRS في الاتصالات اللاسلكية

تعمل بنية (GPRS) على نفس الإجراء مثل شبكة (GSM)، ولكن لديها كيانات إضافية تسمح بنقل حزم البيانات، كما تتداخل شبكة البيانات هذه مع شبكة (GSM) من الجيل الثاني توفر نقل حزم البيانات بمعدلات من (9.6 كيلوبت في الثانية) إلى (171 كيلوبت في الثانية)، وإلى جانب نقل حزم البيانات تستوعب شبكة (GSM) عدة مستخدمين لمشاركة نفس موارد الواجهة الهوائية في نفس الوقت.

ما هي بنية شبكة GPRS

تحاول (GPRS) عادةً إعادة استخدام عناصر شبكة (GSM) الحالية قدر الإمكان، وهناك كيانات جديدة تسمى (GPRS) تدعم العقد (GSN)، وهي مسؤولة عن تسليم وتوجيه حزم البيانات بين المحطات المتنقلة وشبكات الحزم الخارجية، وهناك نوعان من (GSNs):

• خدمة عقدة دعم (SGNS).

• عقدة دعم بوابة (GGNS).

هذان الوضعان يمكن مقارنتهما بـ (MD-IS) في (CPDP)، وهناك أيضاً قاعدة بيانات جديدة تسمى (GPRS Register) والتي توجد مع (HLR)، ويقوم بتخزين معلومات التوجيه وتعيين (IMSI) إلى عنوان (PDN) وفي بنية (GSM) هناك مكون واحد يسمى (BSC)، ولكن في (GPRS) يتم إضافة مكون واحد إلى (BSC) يسمى (PCU).

وإذا وصلت الإشارة إلى (BSC) وكانت تلك الإشارة تحتوي على بيانات، فإنّ (PCU) يوجه إلى (SGSN) والواجهة المستخدمة بين (BSC) و(PCU) هي واجهة (FRI)، وبعد وصول الإشارة إلى (SGSN) تقوم بتسليم حزمة البيانات إلى شبكة (GGSN)، وتقوم (GGSN) بتوجيه حزمة البيانات إلى شبكة البيانات (PDN) أي شبكة البيانات المحددة مسبقاً.

• “PDN” هي اختصار لـ “Packet Data Network”.

• “FRI” هي اختصار لـ “Frame Relaying Information”.

• “PCU” هي اختصار لـ “Peripheral Control Unit”.

• “BSC” هي اختصار لـ “Base Station Controller”.

• “IMSI” هي اختصار لـ “International Mobile Subscriber Identity”.

• “HLR” هي اختصار لـ “Home Location Register”.

1- مهام نظام SGSN

• تسليم الحزم.

• إدارة التنقل.

• تطبيق أو تسجيل الخروج من المحطات.

• الموقع.

• إدارة التحكم في الارتباط المنطقي (LLC).

• المصادقة.

• الفواتير.

ملاحظة:“LLC” هي اختصار لـ “Logical Link Control”.

2- مهام نظام GGSN

• وسيط بين (GPRS) بين العمود الفقري وشبكات البيانات الخارجية.

• يحفظ البيانات الحالية لعنوان (SGSN) للمشارك بالإضافة إلى ملفه التعريفي وبياناته للمصادقة والفاتورة.

تطور عمل GPRS

تحاول (GPRS) إعادة استخدام عناصر شبكة (GSM) الحالية قدر الإمكان، ولكن من أجل بناء شبكة خلوية متنقلة قائمة على الرزم بشكل فعال، يلزم وجود بعض عناصر الشبكة الجديدة والواجهات والبروتوكولات للتعامل مع حركة مرور الحزم، لذلك تتطلب (GPRS) تعديلات على العديد من عناصر شبكة (GSM).

ملاحظة:“BTS” هي اختصار لـ “Base Transceiver Station”.

ملاحظة:“VLR” هي اختصار لـ “Visitor Location Register” و”MS” هي اختصار لـ “Mobile station”.

مبدأ عمل عنصر شبكة GPRS

1- محطات جوال GPRS

• يلزم وجود محطات متنقلة جديدة (MS) لاستخدام خدمات (GPRS) لأنّ هواتف (GSM) الحالية لا تتعامل مع واجهة الهواء المحسّنة أو حزم البيانات.

• يمكن أن توجد مجموعة متنوعة من (MS)، بما في ذلك إصدار عالي السرعة من الهواتف الحالية لدعم الوصول عالي السرعة إلى البيانات، وجهاز (PDA) جديد بهاتف (GSM) مضمن وبطاقات كمبيوتر لأجهزة الكمبيوتر المحمولة.

• هذه المحطات المحمولة متوافقة مع الإصدارات السابقة لإجراء مكالمات صوتية باستخدام (GSM).

2- النظام الفرعي لمحطة GPRS الأساسية

• يتطلب كل (BSC) تثبيت واحد أو أكثر من وحدات التحكم في الحزم (PCUs) وترقية البرنامج.

• توفر وحدة (PCU) واجهة بيانات فعلية ومنطقية للنظام الفرعي للمحطة الأساسية (BSS) لحركة مرور حزم البيانات.

• يمكن أن تتطلب (BTS) ترقية البرامج ولكنها عادةً لا تتطلب تحسينات في الأجهزة.

• عندما يتم إنشاء حركة نقل الصوت أو البيانات في الهاتف المحمول المشترك يتم نقلها عبر الواجهة الهوائية إلى (BTS)، ومن (BTS) إلى (BSC) بنفس طريقة مكالمة (GSM) القياسية.

• ومع ذلك عند ناتج (BSC) يتم فصل حركة المرور ويتم إرسال الصوت إلى مركز التحويل المحمول (MSC) لكل (GSM) قياسي.

• يتم إرسال البيانات إلى جهاز جديد يسمى (SGSN) عبر (PCU) عبر واجهة ترحيل الإطارات.

3- العمود الفقري الداخلي

• العمود الفقري الداخلي عبارة عن شبكة قائمة على بروتوكول الإنترنت تستخدم لنقل الحزم بين شبكات (GSN) المختلفة.

• يتم استخدام الاتصال النفقي بين شبكات (SGSN) و(GGSN)، لذلك لا يحتاج العمود الفقري الداخلي إلى أي معلومات حول المجالات خارج شبكة (GPRS).

• يتم إرسال الإشارات من (GSN) إلى (MSC) أو (HLR) أو (EIR) باستخدام (SS7).

ملاحظة:“MSC” هي اختصار لـ “Mobile Switching Center” و”EIR” هي اختصار لـ “Equipment Identity Register”.

ملاحظة:“SS7” هي اختصار لـ “Signaling System No. 7″ و”GSN” هي اختصار لـ “General Packet Radio Service Support Node”.

4- منطقة التوجيه

• يقدم (GPRS) مفهوم منطقة التوجيه، ويشبه هذا المفهوم منطقة الموقع في (GSM) باستثناء أنّه يحتوي بشكل عام على عدد أقل من الخلايا.

• نظرًا لأن مناطق التوجيه أصغر من مناطق الموقع، يتم استخدام موارد راديو أقل أثناء بث رسالة صفحة.