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GPRS Technik

Die Entwicklung der Mobilfunknetze in Richtung 3. Generation kann als Evolution betrachtet werden, wobei GPRS eine zentrale Instanz des Übergangs wahrnimmt.

Für eine Kommunikation mittels GPRS sind spezielle Endgeräte nötig. Diese müssen den GPRS-Dienst unterstützen. Hierfür wurden in den Standards 3 Endgerättypen definiert:

Klasse A
Eine Mobilstation kann gleichzeitig GPRS-Kommunikationsverbindungen und herkömmliche GSM-Dienste (Sprachkommunikation) nutzen.

Klasse B
Die Signalisierungskanäle von GPRS und GSM werden gleichzeitig intern überwacht. Die Mobilstation kann jedoch nur einen der beiden Dienste verarbeiten. Somit ist kein Parallelbetrieb möglich, jedoch besteht eine Möglichkeit der Umschaltung zwischen den Diensten.

Klasse C
Hierbei muss eine manuelle Selektion von Sprachverbindungen (GSM) und Datenverbindungen (GPRS) vorgenommen werden. Es ist bei dieser Klasse nur ein Dienst pro Kommunikation möglich.

Die logische Systemarchitektur setzt auf einer GSM-Architektur (GSM-Netz) auf. Der GPRS-Dienst erweitert die GSM-Architektur. Somit sind in der folgenden Abbildung 2.1 bekannte Komponenten aus der GSM-Architektur zu erkennen. Bei Erweiterungen eines GSM-Netzes mittels GPRS-Funktionalitäten werden die GSM-Komponenten ergänzt. So kommt z. B. eine Packet Control Unit (PCU), welche die paketierten Daten verarbeitet, zum Einsatz.

GPRS Systemarchitektur

GPRS Systemarchitektur

Die BTS (Base Tranceiver Station), der BSC (Base Station Controller) und das MSC (Mobile Switching Center) mit der Anbindung ans PSTN realisieren weiterhin die bis dato (aus GSM-Netz) durchzuführenden Aufgaben. Das Netz des Funkzugangs wird mittels einer im BSC integrierten PCU erweitertet. Die verschiedenen vorhandenen Datenbanken und Register werden auch für die GPRS-Dienste verwendet. Für die Kommunikation mit den verschiedenen Registern nutzt der SGSN (Serving GPRS Supporting Node) das Signaling System 7 (SS7). Das Geräteregister EIR (Equitment Identity Register) speichert die Seriennummern der Endgeräte, welche mittels der IMEI (International Mobile Equitment Identity) registriert werden. Die sensiblen und vertraulichen User-Daten bzw. User-Schlüssel sind im Verwaltungszentrum der Berechtigungen AUC (Authentication Center) hinterlegt. Das für SMS-Versand spezifische Gateway Mobile Switching Center (GMSC) kann sowohl die MSCs als auch die SGSNs für den SMS-Versand in Anspruch nehmen.

Die GPRS-Infrastruktur ist auf einem IP-basierenden Backbone aufgebaut.

Backbone

Backbone

Der SGSN beinhaltet dabei eine Router-Funktionalität. Dieser lokalisiert die Mobilstationen und bildet die Schnittstelle zwischen den GPRS- und den GSM-Komponenten. Der GGSN (Gateway GPRS Supporting Node) bietet dementsprechend die Schnittstelle zu externen Netzwerken (z. B. Internet).

Wie in der Abbildung 2.2 dargestellt, existieren in der GPRS-Infrastruktur 2 Arten der Backbone-Struktur.

1. Intra-PLMN- Backbone
Hierbei handelt es sich um ein IP-Netzwerk, welches die GSNs innerhalb des selben PLMN (Public Land Mobile Network) verbindet.

2. Inter-PLMN-Backbone
Hierbei handelt es sich um ein IP-Netzwerk, welches die Aufgabe besitzt, verschiedene GSNs und Intra-PLMN-Backbones aus verschiedenen PLMNs zu verbinden.

Intra-PLMN-Backbones sind private IP-Netze, welche nur für die GPRS-Signalisierung und Datenübertragung eingesetzt werden. Diese privaten IP-Netze sind durch bestimmte Mechanismen für eine Zugangskontrolle gekennzeichnet, um so ein gewisses Sicherheitsniveau bzw. einen gewissen Sicherheitsstandard zu gewährleisten. Ein wichtiger Bestandteil dieser Technik sind die Boarder Gateways (BG), welche die Schnittstelle bzw. der Ankerpunkt bei der Kopplung von mehreren Intra-PLMN-Backbones darstellen.
Damit die GPRS-Technik ihre Leistung voll entfalten kann, sind verschiedenste Schnittstellen nötig.

2.2 GPRS-Schnittstellen

Da die GPRS-Technik auf der GSM-Infrastruktur aufsetzt, existieren die entsprechenden Schnittstellen des konventionellen GSM-Betriebs weiterhin.

Bezeichnung Bemerkung
A Schnittstelle zwischen BSS und MSC/VLR
C Schnittstelle zwischen HLR und SMS-GMSC
D Schnittstelle zwischen MSC/VLR und HLR
E Schnittstelle zwischen MSC/VLR und SMS-GMSC
R Schnittstelle zwischen TE (Terminal Equipment) und MT (Mobile Termination)
GB Schnittstelle zwischen SGSN und GSM-Funksystem
GD Schnittstelle für Signalisierung und Übertragung von SMS
GF Schnittstelle für Signalisierung zwischen SGSN und EIR
GI Schnittstelle zur Anbindung von GPRS-Netz an externe Datennetze
GN Schnittstelle zwischen SGSN und GGSN des selben PLMN
GP Schnittstelle zur Verbindung verschiedener Intra-PLMN-Backbones
UM Luftschnittstelle

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