GPRS - Architektur
Die GPRS-Architektur funktioniert nach dem gleichen Verfahren wie das GSM-Netz, verfügt jedoch über zusätzliche Entitäten, die die Übertragung von Paketdaten ermöglichen. Dieses Datennetzwerk überlappt ein GSM-Netz der zweiten Generation, das einen Paketdatentransport mit Raten von 9,6 bis 171 kbps ermöglicht. Zusammen mit dem Paketdatentransport bietet das GSM-Netz Platz für mehrere Benutzer, die gleichzeitig dieselben Luftschnittstellenressourcen gemeinsam nutzen.
Es folgt das Diagramm der GPRS-Architektur:
GPRS versucht, die vorhandenen GSM-Netzwerkelemente so weit wie möglich wiederzuverwenden. Um jedoch ein paketbasiertes Mobilfunknetz effektiv aufzubauen, sind einige neue Netzwerkelemente, Schnittstellen und Protokolle für die Verarbeitung des Paketverkehrs erforderlich.
Daher erfordert GPRS Änderungen an zahlreichen GSM-Netzelementen, wie nachstehend zusammengefasst:
| GSM-Netzwerkelement | Für GPRS sind Änderungen oder Upgrades erforderlich. |
|---|---|
| Mobilstation (MS) | Für den Zugriff auf GPRS-Dienste ist eine neue Mobilstation erforderlich. Diese neuen Terminals sind für Sprachanrufe abwärtskompatibel mit GSM. |
| BTS | In der vorhandenen Base Transceiver Station (BTS) ist ein Software-Upgrade erforderlich. |
| BSC | Der Base Station Controller (BSC) erfordert ein Software-Upgrade und die Installation neuer Hardware, die als Packet Control Unit (PCU) bezeichnet wird. Die PCU leitet den Datenverkehr zum GPRS-Netzwerk und kann ein separates Hardwareelement sein, das der BSC zugeordnet ist. |
| GPRS-Unterstützungsknoten (GSNs) | Die Bereitstellung von GPRS erfordert die Installation neuer Kernnetzwerkelemente, die als Serving GPRS Support Node (SGSN) und Gateway GPRS Support Node (GGSN) bezeichnet werden. |
| Datenbanken (HLR, VLR usw.) | Für alle am Netzwerk beteiligten Datenbanken sind Software-Upgrades erforderlich, um die von GPRS eingeführten neuen Anrufmodelle und -funktionen zu verarbeiten. |
GPRS-Mobilstationen
Für die Nutzung von GPRS-Diensten sind neue Mobilstationen (MS) erforderlich, da vorhandene GSM-Telefone die erweiterte Luftschnittstelle oder Paketdaten nicht verarbeiten. Es kann eine Vielzahl von MS geben, darunter eine Hochgeschwindigkeitsversion aktueller Telefone zur Unterstützung des Hochgeschwindigkeitsdatenzugriffs, ein neues PDA-Gerät mit integriertem GSM-Telefon und PC-Karten für Laptops. Diese Mobilstationen sind abwärtskompatibel für Sprachanrufe über GSM.
GPRS-Basisstationssubsystem
Jede BSC erfordert die Installation einer oder mehrerer Packet Control Units (PCUs) und ein Software-Upgrade. Die PCU bietet eine physische und logische Datenschnittstelle zum Basisstationssubsystem (BSS) für den Paketdatenverkehr. Die BTS kann auch ein Software-Upgrade erfordern, erfordert jedoch normalerweise keine Hardware-Verbesserungen.
Wenn entweder Sprach- oder Datenverkehr vom Teilnehmermobil ausgeht, wird er wie ein Standard-GSM-Anruf über die Luftschnittstelle zur BTS und von der BTS zur BSC transportiert. Am Ausgang der BSC wird der Verkehr jedoch getrennt; Sprache wird per Standard-GSM an das Mobile Switching Center (MSC) gesendet, und Daten werden über die PCU über eine Frame-Relay-Schnittstelle an ein neues Gerät namens SGSN gesendet.
GPRS-Unterstützungsknoten
Die folgenden zwei neuen Komponenten, die als Gateway GPRS Support Nodes (GSNs) und Serving GPRS Support Node (SGSN) bezeichnet werden, werden hinzugefügt:
Gateway GPRS Support Node (GGSN)
Der Gateway GPRS Support Node fungiert als Schnittstelle und Router für externe Netzwerke. Es enthält Routing-Informationen für GPRS-Handys, mit denen Pakete über das IP-basierte interne Backbone zum richtigen Serving GPRS Support Node getunnelt werden. Der GGSN sammelt auch Ladeinformationen, die mit der Verwendung der externen Datennetze verbunden sind, und kann als Paketfilter für eingehenden Verkehr fungieren.
Serving GPRS Support Node (SGSN)
Der Serving GPRS Support Node ist für die Authentifizierung von GPRS-Mobiltelefonen, die Registrierung von Mobiltelefonen im Netzwerk, das Mobilitätsmanagement und das Sammeln von Informationen zum Aufladen für die Nutzung der Luftschnittstelle verantwortlich.
Internes Backbone
Das interne Backbone ist ein IP-basiertes Netzwerk, das zum Übertragen von Paketen zwischen verschiedenen GSNs verwendet wird. Das Tunneln wird zwischen SGSNs und GGSNs verwendet, sodass das interne Backbone keine Informationen zu Domänen außerhalb des GPRS-Netzwerks benötigt. Die Signalisierung von einer GSN zu einer MSC, HLR oder EIR erfolgt über SS7.
Routing-Bereich
GPRS führt das Konzept eines Routing-Bereichs ein. Dieses Konzept ähnelt dem Standortbereich in GSM, enthält jedoch im Allgemeinen weniger Zellen. Da Routing-Bereiche kleiner als Standortbereiche sind, werden beim Senden einer Seitennachricht weniger Funkressourcen verwendet.