Yota-inet.ru GPRS (General Packet Radio Service) — это технология передачи данных в сотовых сетях связи, которая предоставляет возможность передачи данных в пакетах через цифровые каналы связи. Основные преимущества технологии GPRS:
- Высокая скорость передачи данных. GPRS обеспечивает скорость передачи данных до 115 кбит/с, что позволяет быстро загружать и отправлять информацию.
- Возможность организации удалённого контроля. Благодаря возможности отправки и получения данных в реальном времени, GPRS позволяет организовать удалённый мониторинг и управление различными устройствами.
- Экономия ресурсов. Используя технологию GPRS, можно оптимизировать расход трафика данных и снизить затраты на связь.
- Широкий охват радиосети. GPRS позволяет передавать данные в режиме реального времени в большом диапазоне радиопокрытия оператора сотовой связи.
Области применения технологии GPRS
Технология GPRS нашла применение в различных сферах деятельности, включая:
- Телематика и мониторинг. GPRS используется для отслеживания местоположения и передачи данных о состоянии объектов в реальном времени.
- Промышленность и автоматизация. GPRS применяется для дистанционного управления и контроля различными процессами и системами.
- Безопасность и охрана. Технология GPRS используется для передачи сигналов тревоги, видеонаблюдения и контроля доступа.
- Торговля и финансы. GPRS позволяет проводить платежи, передавать финансовые данные и осуществлять электронную коммерцию.
Порядок работы с системами передачи данных по технологии GPRS
Для работы с системами передачи данных по технологии GPRS необходимо выполнить следующие шаги:
- Получение и установка GPRS-модема или SIM-карты с поддержкой технологии GPRS.
- Настройка параметров подключения к сети оператора связи.
- Разработка программного обеспечения для организации передачи данных.
- Тестирование и отладка системы передачи данных.
- Внедрение системы в рабочую среду и обеспечение мониторинга и поддержки.
Таким образом, технология GPRS является эффективным способом передачи данных в сотовых сетях связи, что позволяет использовать её в различных областях деятельности для организации удалённого контроля, мониторинга и управления.
Преимущества систем передачи данных на основе GPRS
Главное преимущество систем передачи информации на основе GPRS – их беспроводная структура. Это качество наряду с высокой скоростью передачи данных открывает новые возможности для развития многих направлений применения, в первую очередь таких как мобильные приложения (мобильный доступ в Интернет, системы безопасности и т.д.), а также распределённые системы сбора данных и управления (дистанционный контроль и измерение, телеметрия, торговые автоматы и т.д.).
Применение в мобильных приложениях
Пока наибольшее развитие получили мобильные приложения: системы определения координат на местности (GPS), различные системы охраны и обеспечения безопасности мобильных объектов. Перспективным направлением применения GPRS являются сети удалённых передвижных торговых терминалов, связанных с единой базой данных.
Применение в стационарных приложениях
Однако и для стационарных приложений GPRS также открывает большие перспективы. Особенно заметным экономический эффект может быть в системах учёта энергопотребления и, в частности, в системах сбора информации в коммунальном хозяйстве. Потребность в более оперативном и точном контроле потребления энергоносителей возрастёт по мере повышения тарифов.
Недостатки других решений
При создании систем сбора информации на базе кабельных линий связи возникает множество трудностей из-за проблем прямого дозвона и качества связи, что не гарантирует своевременную передачу аварийного сигнала от объекта. Всё это говорит в пользу применения систем передачи данных по радиоканалу.
Другие решения
Однако использование радиомодемов с выделенной частотой требует лицензирования частоты и установку репитеров для большой зоны охвата территории. У GPRS-модемов нет таких недостатков, однако есть необходимость оплаты трафика, что делает их вполне оправданными для объектов с небольшим трафиком.
Роутер, маршрутизатор, модем
Перед тем как говорить о роутерах, стоит разобраться, что это такое и чем они отличаются от таких устройств, как маршрутизатор и модем. Роутер – это устройство, которое подключается к интернету и раздает сигнал на все устройства в квартире или ином помещении через провод или wifi. Обычно в них сочетаются оба варианта подключения.
Роутер vs Маршрутизатор: В Чем Разница?
Теперь давайте разберемся, в чем отличие между роутером и маршрутизатором.
Роутер
Роутер – это устройство, которое обеспечивает подключение нескольких устройств к интернету одновременно. Роутеры бывают разделены на три основные категории:
- Проводные – подключение к ним возможно только при помощи провода, чаще всего используется в офисах.
- Wi-Fi роутеры – транслируют сигнал по Wi-Fi, при этом также имеют порты для проводного подключения.
- Мобильные роутеры – не требуют кабельного подключения, связь осуществляется через мобильную сеть.
Маршрутизатор
Маршрутизатор – это просто другое название для роутера. Он также позволяет подключать устройства к интернету.
Модем
Модем является устройством, которое представляет собой приемник сигнала интернета. Провайдер подключается к модему, затем роутеры подключаются к модему для распределения сигнала на устройства.
Портативный модем (USB-модем)
USB-модемы часто используются для доступа к интернету за пределами дома. Они продаются в магазинах сотовых операторов.
Антенны роутера
Антенны роутера могут быть внешними, внутренними или съемными. Съемные антенны позволяют улучшить сигнал роутера. Учитывайте, что увеличение мощности антенны не всегда гарантирует более высокую скорость интернета, так как слишком сильный сигнал может создавать помехи.
В целом, выбор между роутером, маршрутизатором и модемом зависит от ваших потребностей и условий использования интернета.
Сети передачи данных
Для поддержания хорошего уровня соединения скорость входящих и исходящих потоков информации должна быть примерно равной. Если же ваш роутер будет выдавать сигнал большей мощности, чем принимающее устройство, то соединение будет не лучшего качества.
Угол направленности антенны зависит от ваших задач: если нужен одинаково сильный сигнал во все стороны, лучше выбрать круговую антенну, если только в одном направлении — секторную.
Если вы живёте в небольшой квартире с малым количеством перегородок, то хватит недорогой модели с двумя антеннами. Если же речь идёт о большом доме, то стоит приобрести более мощный роутер с несколькими антеннами, иначе есть вероятность, что сигнал не покроет всю необходимую площадь.
Виды сетей передачи данных
В настоящее время существуют различные сети передачи данных — совокупности оконечных устройств (терминалов) связи, объединённых каналами передачи данных и коммутирующими устройствами (узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами.
Существуют следующие виды сетей передачи данных:
- Широкополосные сети
- ISDN (Integrated Services Digital Network)
Широкополосные сети
Термин широкополосные включает в себя широкий диапазон технологий, которые обеспечивают более высокие скорости передачи данных и доступ к сети Интернет. Эти технологии используют провода или волоконно-оптические кабели.
ISDN (Integrated Services Digital Network)
ISDN (цифровая сеть с интеграцией служб) позволяет совместить услуги телефонной связи и обмена данными. Название было предложено группой XI CCITT в 1981 году. Основное назначение ISDN — передача данных со скоростью до 64 кбит/с по абонентской проводной линии и обеспечение интегрированных телекоммуникационных услуг (телефон, факс и пр.). Для объединения в сети ISDN различных видов трафика используется технология TDM (мультиплексирование по времени). Для каждого типа данных выделяется отдельная полоса, называющаяся элементарным каналом (или стандартным каналом).
Для этой полосы гарантируется фиксированная, согласованная доля полосы пропускания. Выделение полосы происходит после подачи сигнала CALL по отдельному каналу, называющемуся каналом внеканальной сигнализации.
xDSL (англ. digital subscriber line, цифровая абонентская линия) — семейство технологий, позволяющих значительно повысить пропускную способность абонентской линии телефонной сети общего пользования путём использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники и методов цифровой обработки сигнала. Технологии xDSL появились в середине 90-х годов как альтернатива цифровому абонентскому окончанию ISDN. К основным типам xDSL относятся ADSL, HDSL, IDSL, MSDSL, PDSL, RADSL, SDSL, SHDSL, UADSL, VDSL. Все эти технологии обеспечивают высокоскоростной цифровой доступ по абонентской телефонной линии. Некоторые технологии xDSL являются оригинальными разработками, другие представляют собой просто теоретические модели, в то время как третьи уже стали широко используемыми стандартами. Основным различием данных технологий являются методы модуляции, используемые для кодирования данных.
Связь по ЛЭП
Связь по ЛЭП — термин, описывающий несколько разных линий электропередачи (ЛЭП) для передачи голосовой информации или данных. Сеть может передавать голос и данные, накладывая аналоговый сигнал поверх стандартного переменного тока частотой 50 или 60 Герц. PLC включает BPL (англ. Broadband over Power Lines — широкополосная передача через линии электропередачи), обеспечивающий передачу данных со скоростью до 200 Мбит/с, и NPL (англ. Narrowband over Power Lines — узкополосная передача через линии электропередачи) со значительно меньшими скоростями передачи данных до 1 Мбит/с.
Один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть. Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид шестиугольных ячеек (сот). Сеть составляют разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приёмопередатчика в зону действия другого.
Разновидность связи, способ передачи информации с помощью электромагнитных сигналов, например, по проводам, волоконно-оптическому кабелю или по радио. В настоящее время передача информации на дальние расстояния осуществляется с использованием таких электрических устройств, как телеграф, телефон, телетайп, с использованием радио и СВЧ-связи, а также ВОЛС, спутниковой связи и глобальной информационно-коммуникационной сети Интернет. Принцип электросвязи основан на преобразовании сигналов сообщения (звук, текст, оптическая информация) в первичные электрические сигналы. В свою очередь, первичные электрические сигналы при помощи передатчика преобразуются во вторичные электрические сигналы, характеристики которых хорошо согласуются с характеристиками линии связи. Далее посредством линии связи вторичные сигналы поступают на вход приёмника. В приёмном устройстве вторичные сигналы обратно преобразуются в сигналы сообщения в виде звука, оптической или текстовой информации.
Аппаратное обеспечение вычислительных систем — обобщённое название оборудования, на котором работают компьютеры и сети компьютеров. Периферийное устройство — важная часть аппаратного обеспечения, которая позволяет вводить информацию в компьютер или выводить её из него.
Терминалы выступают в качестве точек доступа пользователей к информационному пространству.
Компьютер (англ. — «вычислитель») — электронное устройство, предназначенное для эксплуатации одним пользователем, то есть для личного использования. К персональным компьютерам (далее — ПК) условно можно отнести также и любой другой компьютер, используемый конкретным человеком в качестве своего личного компьютера. Подавляющее большинство людей используют в качестве ПК настольные и различные переносные компьютеры (лэптопы, планшетные компьютеры). Хотя изначально компьютер был создан как вычислительная машина, в качестве ПК он обычно используется в других целях — как средство доступа в информационные сети и как платформа для компьютерных игр, а также для творчества и профессиональной деятельности с помощью программного обеспечения.
Мобильный телефон, предназначенный для работы в сетях сотовой связи; использует радиоприёмопередатчик и традиционную телефонную коммутацию для осуществления телефонной связи на территории зоны покрытия сотовой сети. В настоящее время сотовая связь — самая распространённая из всех видов мобильной связи, поэтому обычно мобильным телефоном называют именно сотовый телефон, хотя мобильными телефонами, помимо сотовых, являются также спутниковые телефоны, радиотелефоны и аппараты магистральной связи.
Современное электронное устройство для приёма и отображения изображения и звука, передаваемых по беспроводным каналам или по кабелю (в том числе телевизионных программ или сигналов от устройств воспроизведения видеосигнала — например, видеомагнитофонов).
Специализированное электронное устройство, разработанное и созданное для видеоигр. Наиболее часто используемым устройством вывода является телевизор или, реже, компьютерный монитор — поэтому такие устройства и называют приставками, так как они приставляются к независимому устройству отображения. Портативные (карманные) игровые системы имеют собственное встроенное устройство отображения (ни к чему не приставляются), поэтому называть их игровыми приставками несколько некорректно. Изначально игровые приставки отличались от персональных компьютеров по ряду важных признаков — они предполагали использование телевизора в качестве основного отображающего устройства и не поддерживали большинство из стандартных периферийных устройств, созданных для персональных компьютеров — таких как клавиатура или модем. До недавнего времени почти все продаваемые приставки предназначались для запуска собственнических игр, распространяемых на условиях отсутствия поддержки других приставок. Однако, по мере развития игровых приставок, разница между ними и персональными компьютерами стала постепенно размываться — некоторые приставки могут позволить подключение клавиатуры, жёсткого диска и даже запуск на них операционной системы Linux. Схемы и программное обеспечение некоторых приставок могут распространяться, в виде исключения, под свободными лицензиями. Рынок игровых приставок развился из сравнительно простых электронных телевизионных игровых систем, таких как Pong, превратившись в наши дни в мощные многофункциональные игровые системы.
Статистика по России
Расходы на информационные и коммуникационные технологии в 2005 году в процентах к основному потребителю — США (1 096 112 600 000 $)
Система GPRS — развитие стандарта GSM
GPRS (General Packet Radio Service — услуга пакетной передачи данных по радиоканалу) — по сути, расширение существующих сетей GSM. Система GPRS обеспечивает мобильных пользователей высокой скоростью передачи данных и максимально приспособлена для прерывистого трафика, характерного для сетей Интернет/интранет. Скорость доступа от 14,4 кбит/с (при использовании одного временного слота) до 115 кбит/с (при объединении нескольких слотов).
Система GPRS реализует пакетную коммутацию на всем протяжении канала связи, существенно оптимизируя услуги передачи данных в сетях стандарта GSM. Она практически мгновенно устанавливает соединения, использует сетевые ресурсы и занимает участок диапазона частот только в моменты фактической передачи данных, что гарантирует чрезвычайно эффективное использование доступной полосы частот и позволяет делить один радиоканал между несколькими пользователями. Пакеты данных передаются одновременно по многим каналам, что и определяет выигрыш в скорости. Однако голосовой трафик имеет безусловный приоритет, поэтому данные передаются в паузах речи и скорость их передачи определяется не только возможностями сетевого и абонентского оборудования, но и загрузкой сети. Система GPRS поддерживает все самые распространенные протоколы передачи данных в сети, в частности, Интернет-протокол IP, что позволяет абонентам сети подключаться к любому источнику информации. Новая система предполагает также иную схему оплаты услуги передачи данных: при использовании GPRS расчёты производятся пропорционально объёму переданной информации, а не времени, проведённому в сети.
GPRS позволяет без дополнительных устройств реализовать соединение, например, через интерфейсы TCP/IP или Х.25 с существующими системами передачи данных, обеспечивая поддержку самых разнообразных приложений: от низкоскоростной системы обмена сообщениями до работы с высокоскоростной корпоративной ЛВС. Кроме того, GPRS предоставляет услугу многоточечной передачи (мультивещания) между провайдером определённой сети и группой мобильных абонентов с терминалами GPRS.
Система GPRS строится путём простого добавления новых узлов пакетной обработки данных и модернизации существующих для маршрутизации пакетов данных от мобильного терминала до шлюза, который обеспечивает соединение с внешней сетью пакетной передачи данных для реализации доступа к Интернет/интранет или, например, к базам данных.
Структура системы
Ядро системы GPRS (GPRS Core Network) состоит из двух типов основных блоков (рис. 1): SGSN (Serving GPRS Support Node — узел поддержки GPRS) и GGSN (Gateway GPRS Support Node — шлюз GPRS).
SGSN контролирует доставку пакетов данных пользователям, взаимодействует с реестром собственных абонентов, проверяя, разрешены ли запрашиваемые ими услуги, ведёт мониторинг находящихся в сети пользователей, организует регистрацию абонентов, вновь проявившихся в зоне действия сети, и т.п.
В GPRS-систему заложена хорошая масштабируемость: при появлении новых абонентов оператор может увеличивать число SGSN, а при увеличении суммарного трафика — добавлять в систему новые GGSN. Внутри ядра GPRS-системы (между SGSN и GGSN) данные передаются с помощью специального туннельного протокола GTP (GPRS Tunneling Protocol).
Работа системы
Для быстрой маршрутизации информации GPRS-система нуждается в данных о месторасположении абонента относительно сети, причём с большей точностью, нежели в случае передачи голосового трафика. Чтобы оптимизировать работу системы в зависимости от местонахождения абонента, применяют деление терминалов на три класса.
Согласно этой идеологии, терминалы, находящиеся в STANDBY-режиме, при переходе из одной RA в другую посылают SGSN специальный сигнал о смене области маршрутизации. Если новая и старая RA контролируются одним SGSN, то смена RA приводит лишь к корректировке записи в SGSN. Если же абонент переходит в зону действия нового SGSN, то новый SGSN запрашивает у старого информацию о пользователе, а сетевая и коммутирующая подсистема, а также вовлеченные в работу GGSN ставятся в известность о смене SGSN.
Следует отметить такой важный параметр, как QoS (Quality of Service — качество сервиса). В GPRS существует несколько классов QoS, подразделяющихся по следующим признакам:
Класс QoS выбирается индивидуально для каждого нового сеанса передачи данных.
Кроме QoS, в характеристику сессии передачи данных входят тип протокола (Packet Data Protocol type — PDP type), PDP-адрес, выданный мобильной станции, а также адрес GGSN, с которым идет работа. Профиль сессии (PDP context) записывается в абонентский терминал, а также в обслуживающие его SGSN и GGSN. Одновременно может поддерживаться несколько профилей передачи данных для каждого пользователя.
Пакетная передача данных предусматривает два вида соединений:
Широковещательный режим с соединением РТМ, в свою очередь, подразделяется на два подрежима:
PTM-M (PTM-Multicast) — информация передаётся всем пользователям, находящимся в определённой географической зоне;
PTM-G (PTM-Group Call) — данные направляются определённой группе пользователей.
Абонентские устройства
Для работы с системой пакетной передачи данных необходимо иметь специальный телефон, совместимый с GPRS, или соответствующий модем. GPRS-терминалы подразделяются на три класса.
Максимальная скорость передачи данных определяется, в первую очередь, количеством каналов, с которыми одновременно может работать абонентский терминал. Один канал обеспечивает передачу данных со скоростью до 14,4 кбит/с.
Технологический потенциал и рост
Компания Siemens выпускает большой ряд GPRS-модемов. Модемы выпускаются в виде встраиваемых модулей и как законченные устройства, приспособленные для эксплуатации в составе систем АСУ ТП.
Модемы TC35 Terminal и MC35 Terminal (рис. 2) поддерживают практически все функции обычного сотового телефона, с той только разницей, что управление происходит не с клавиатуры, а по интерфейсу RS-232. Более ранняя модель ТС35 используется для передачи коротких SMS-сообщений или передачи данных по аналоговому каналу, а её дальнейшее развитие — модель МС35 — дополнительно имеет возможность работы в формате GPRS (пакетной передачи данных в сотовых сетях). Для применения в АСУ ТП это свойство имеет большое практическое значение. Остановимся подробнее на особенностях последней модели и способах применения данного устройства в системах АСУ ТП.
Основные технические характеристики модема MC35 Terminal приведены в табл. 1. Модем представляет собой законченное устройство, которое можно разместить в шкафах управления. Дополнительно он комплектуется антенной с кабелем AMM-580 (рис. 3) и блоком питания PS.
Питание модема можно осуществлять и от любого другого источника, имеющего стабилизированное выходное напряжение от 10 до 30 В, например, от любого из широко используемых в АСУ ТП источников питания с номиналом 24 В. У модема имеется разъём для подключения внешней телефонной гарнитуры, с помощью которой его можно использовать для обычной голосовой телефонной связи.
Управление модемом осуществляется по интерфейсу RS-232. Система команд совместима со стандартным набором команд Hayes, однако имеет ряд дополнительных команд для управления параметрами GSM и GPRS. В инструкции все команды управления модемом подробно описаны, что делает достаточно простой интеграцию устройства в систему, с точки зрения разработки прикладного программного обеспечения. Для пользователей Windows поставляется программное обеспечение, упрощающее установку модема.
Благодаря тому, что модем имеет стандартный вход RS-232 и открытую систему команд, он может быть легко интегрирован в любую промышленную сеть, для чего удобно применять устройства серий ADAM-45хх и ADAM-65хх. Например, для подключения MC35 в сеть на основе интерфейса
RS-485 в качестве ведомого устройства можно применить ADAM-4521, а для сетей на основе Ethernet — ADAM-6530 и ADAM-6500. Так же легко модем взаимодействует с контроллерами серий ADAM-5000 (рис. 4), имеющими свободный COM-порт. Для подключения модема к контроллерам и распределенным системам WAGO можно применить модули 750-650 фирмы WAGO.
Отрасль информационных технологий
GPRS-модемы Siemens MC35 Terminal позволяют создавать системы автоматизации удалённых автономных объектов, поддерживающих постоянную связь с диспетчерским пунктом. Для многих задач диспетчеризации и автоматизации применение GPRS-модемов является наиболее экономичным решением. К тому же у большинства сотовых операторов наблюдается тенденция к снижению цен на услуги GPRS.
Возможности стандарта GSM далеко не исчерпаны, и можно надеяться, что в скором времени появятся дополнительные сервисы, основанные на цифровой передаче данных GPRS. ●