Технология GPRS - насколько она хороша? Анализ с точки зрения пользователя

От редактора. Всегда интересен взгляд со стороны на ту ли иную проблему, вдвойне он интересен от компании зарекомендовавшей себя, как лидер в области производства и разработки процессоров, а также телекоммуникационных приложений и оборудования. Многие уже догадались, что речь идет о компании Intel, это действительно так. Область интересов Intel простирается намного дальше обычных компьютеров, в исследовательских лабораториях изучаются многие проблемы, в том числе уже эксплуатирующиеся на рынке. Этой публикацией мы открываем целую серию статей, в них будет изложен взгляд Intel современные коммуникации и их будущее. С этим взглядом можно соглашаться или нет, но то, что он его интересность безусловна.

Джей Гилберт Старший технический инженер по маркетингу, подразделение Intel Technology Group

др. Нихил М. Дешпэнд Старший технический инженер по маркетингу, подразделение Intel Technology Group

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Джима Тали, заведующего отделом рекламы корпорации VoiceStream Corporation, Сэма Сингера, заведующего отделом рекламы из AT&T Wireless Services, а также Роки Грегори, системного инженера из AT&T Wireless Services, за их помощь в предоставлении оборудования и услуг, использованных при написании этой статьи, а также за обеспечение доступа к важным техническим ресурсам.

GPRS уже здесь

Что такое GPRS?

GPRS (General Packet Radio Service - пакетная радиосвязь общего назначения) - новый сервис, не связанный с передачей речи, который появился в сетях IS-136 TDMA (Time Division Multiple Access - множественный доступ с разделением каналов) в США и сетях GSM (Global System for Mobile Communications - глобальная система связи с подвижными объектами) в США и Европе. Данный сервис обеспечивает передачу пакетов протокола IP в уже существующих сотовых сетях, обеспечивая доступ к Интернету с мобильных телефонов. Все услуги Интернета, включая Web-ресурсы, чат и электронную почту, будут доступны в сетях провайдеров GSM и TDMA пользователям устройств, поддерживающих GPRS.

Как это работает?

Технология GPRS реализуется в существующих сотовых сетях поколения 2,5 в виде дополнительного сетевого уровня. Она не требует выделения новых каналов в сотовых сетях. С учетом "взрывного" характера пакетной передачи данных протокола IP технология GPRS позволяет использовать короткие временные интервалы каналов, выделенных для передачи голосовых данных. Таким образом, удается достичь высокой производительности, поскольку каналы, используемые для передачи речи, могут одновременно использоваться и для передачи пакетов данных протокола IP. Кроме того, во время большинства сеансов обмена данными передача информации происходит не постоянно. Один пользователь может передавать или принимать данные в тот момент, пока другой пользователь просматривает полученную информацию. Такой принцип использование каналов совместно с другими пользователями, передающими данные или разговаривающими по телефону, гораздо более эффективен, чем услуги передачи данных второго поколения, основанные на коммутации каналов. В сетях второго поколения при передаче данных пользователи полностью блокируют канал, независимо от того, ведется ли в данный момент времени передача данных или нет.

Каждый выделенный канал разделен на восемь временных интервалов, каждый из которых позволяет осуществлять передачу данных с максимальной скоростью 13,4 Кбит/с . На практике один из таких интервалов резервируется для передачи управляющих данных. Хотя в особых случаях сотовый оператор может выделить оставшиеся семь интервалов для передачи GPRS-трафика, обычно два интервала резервируются для передачи голосовых данных.

Поскольку доступ к Интернету в общем случае несимметричен (большее время пользователи получают, а не передают данные), оставшиеся пять интервалов остаются свободными для передачи трафика GPRS, и распределяются ассиметрично, как это показано ниже, в зависимости от модели используемого мобильного устройства.

Тип 2+1 - два временных интервала выделяются для приема данных, один - для передачи
Тип 3+1 - три временных интервала выделяются для приема данных, один - для передачи
Тип 4+1 - четыре временных интервала выделяются для приема данных, один - для передачи

Кроме того, мобильные телефоны с поддержкой GPRS разделяются на следующие классы в зависимости от их возможностей по одновременной передаче голоса в стандарте GSM и данных в стандарте GPRS.

Класс А - телефоны этого класса могут одновременно передавать голос и данные.
Класс B - телефоны автоматически переключаются (в зависимости от настроек аппарата) в режим передачи голоса или данных.
Класс C - переключение таких телефонов между голосовым режимом и режимом передачи данных осуществляется вручную.

Что обещает новая технология?

Теоретически максимальная скорость передачи данных на каждый канал в сетях GPRS составляет 161,2 Кбит/с. Однако скорости, хоть сколько-нибудь близкие к этому значению, никогда не будут доступны пользователям. Причина этого заключается в том, что оценка скорости получена без учета необходимости применения коррекции ошибок и в предположении, что используются все восемь временных интервалов. При обычной передаче данных применяется механизм коррекции ошибок, что ограничивает скорость передачи данных для одного интервала 12,4 Кбит/с. А поскольку для передачи GPRS-данных доступны не все восемь интервалов, максимальная скорость, которую можно ожидать, составляет 53,6 Кбит/с (4 интервала по 13,4 Кбит/с) при работе с мобильными устройствами, поддерживающими тип передачи данных 4+1.

Независимо от скорости, технология GPRS гарантирует постоянную связь с Интернетом, что является существенным прогрессом по сравнению с тем, что было раньше, когда в сетях была возможна передача только голосовых данных.

Как это используется?

Существует два различных способа использования технологии GPRS для доступа к Интернету. В одном из них GPRS-устройство используется как модем, с помощью которого пользователь портативного компьютера может просматривать web-страницы HTML. Пользователи портативных компьютеров с GPRS-модемами имеют возможность просматривать любые страницы, доступные пользователям настольных компьютеров.

Второй способ - это подключение к Интернету напрямую с мобильного устройства, поддерживающего технологию GPRS. Это способ позволяет при помощи встроенного микробраузера просматривать web-страницы в формате WAP (Wireless Application Protocol - протокол приложений для беспроводной связи). Информация в формате WAP представляется только в текстовом виде, благодаря чему для ее передачи требуется гораздо меньшая пропускная способность. Микробраузеры не могут читать web-страницы, не содержащие данные в формате WAP - доступ через сеть к страницам в другом формате блокируется. Поскольку набрать адрес URL на небольшой клавиатуре мобильного телефона может оказаться затруднительным, провайдеры услуг часто дают пользователям настроить WAP-портал в соответствии со своими потребностями. При этом доступ становится легким и доступным - ведь пользователям приходится нажимать минимальное число клавиш, чтобы получить доступ к ограниченному набору избранных WAP-ресурсов.

А как же на самом деле?

Иногда можно услышать громкие заявления о простоте использования технологии GPRS и высокой скорости передачи данных, которую она обеспечивает. Поэтому мы в лаборатории Intel Labs решили разобраться, чего же в действительности могут ожидать пользователи от этой новой технологии.

Конфигурация оборудования

Хотя сегодня в мире многие мобильные технологии обеспечивают GPRS-сервис, мы ограничили наш анализ рассмотрением сотовой технологии 1900 МГц, которая в настоящее время применяется в США. Первоначально мы использовали несколько GPRS-устройств класса B, чтобы ознакомиться с различным оборудованием, и обнаружили, что все устройства функционируют так, как мы и ожидали.

Телефон Ericsson* T68 в режиме Bluetooth*-модема. Был подключен к карманному компьютеру Compaq iPAQ* и использовался для доступа к Интернету при помощи службы VoiceStream*.
Модем PC Card Novatel Merlin* подключенный к портативному компьютеру, используя услуги AT&T Wireless*.
Телефон Motorola Timeport* в режиме автономного микробраузера и в режиме модема. Телефон был подключен к портативному компьютеру для доступа к Интернету при помощи служб AT&T Wireless и VoiceStream.

Все устройства, за исключением Novatel PC Card, было легко настроить. Первоначально мы не смогли заставить работать драйвер, поставляемый с модемом Novatel. Однако, в конечном счете, проблему удалось решить, загрузив драйверы с web-сайта AT&T Wireless. Мы также обнаружили, что для модема, выполненного в формате PC card, требуется более высокий уровень принимаемого сигнала RSS (Received Signal Strength), чтобы поддерживать связь с Интернетом; время подключения (одна минута) также оказалось значительно большим, чем у остальных устройств.

Мы также обнаружили, что в телефонном аппарате Motorola Timeport хорошо работали оба интерфейса: как IrDA (Infrared Data Association - интерфейс IrDA обеспечивает беспроводную передачу данных в инфракрасном диапазоне), так и последовательный порт. Последовательное подключение было просто и быстро настроить, поэтому именно такую конфигурацию мы использовали в большинстве тестов.

Сначала мы убедились, что каждое из тестируемых GPRS-устройств обеспечивало успешную загрузку WAP-старниц. Хотя время загрузки для всех устройств оказалось, как мы и ожидали, небольшим, данный сервис показался нам неудовлетворительным, поскольку в Интернете просто не существует достаточного количества WAP-ресурсов. Во время выполнения наших тестов мы старались как можно более реалистично воспроизвести работу на настольном компьютере. Поэтому мы настроили все устройства для работы в качестве модемов, и использовали их для загрузки web-страниц на портативные компьютеры.

Как мы проводили испытания

Поскольку мы хотели получить оценки с точки зрения обычного конечного пользователя, в наших тестах использовалось только то оборудование, которым обычно располагают пользователи. Для тестирования были также выбраны типичные места, в которых пользователи работают с беспроводными устройствами. Тесты не были строгими лабораторными испытаниями. Нашей задачей было оценить удобство пользования новой технологией - мы хотели ощутить, какое удовлетворение испытают конечные пользователи, использующие оборудование GPRS и доступные на сегодняшний день услуги.

Для сравнения производительности при различных условиях мы использовали время установления соединения и время загрузки web-страниц. Хотя технология GPRS не требует набора номера для подключения к сети, соединение должно быть установлено. С нашей точки зрения два этих показателя являются хорошими индикаторами зависимости скорости передачи данных от уровня сигнала (RSS).

Для измерения времени установления соединения и времени загрузки мы использовали секундомер. Измерения времени приема и передачи данных проводились при помощи программы , запущенной на портативном компьютере. Во время всех измерений загружались одни и те же web-сайты. Следующие сайты были выбраны нами как наиболее типичные ресурсы, к которым часто обращаются пользователи. Эти сайты отличались богатым графическим оформлением.

путешествия - united.com, delta.com
финансы - yahoo.com, cbs.marketwatch.com
развлечения - moviephone.com
погода - accuweather.com, weather.com, weatherbug.com
новости - cnn.com, mssnbc.com, abc.com, bbc.com
поисковые сервисы - google.com, excite.com, yahoo.com

Мы не тестировали приложения для одноранговой связи, например, программы обмена файлами, и не устанавливали связь с виртуальной частной сетью через корпоративный брандмауэр.

Что мы выяснили

Что мы узнали о производительности

Нам удалось загрузить все страницы, независимо от их насыщенности графическими элементами, однако время загрузки значительно различалось. Оборудование, которое мы использовали при тестировании, не позволило нам определить, как загруженность сотовой сети или Интернета повлияло на полученные результаты. Однако мы обнаружили, что загрузка web-сайтов, при работе с которыми происходит большое число взаимодействий клиент-сервер (сайты, содержащие JAVA-приложения, анимацию, код XML), происходит со скоростью, сравнимой со скоростью коммутируемых соединений.

В других случаях мы выяснили, что изменение ряда параметров не привело к каким-либо заметным результатам. Мы проводили измерения, стоя на одном месте, двигаясь пешком и перемещаясь в автомобиле с различной скоростью, однако не заметили какого-либо различия в производительности. Мы обратили внимание, что время суток, в которое проводились измерения, также не влияло на результаты измерений. Измерения проводились в различных точках Западного побережья США от Сиэтла до Лос-Анджелеса. Нам удалось обнаружить, что в любом месте производительность была примерно одинаковой.

Как и ожидалось, мы обнаружили сильную зависимость скорости передачи данных (оцениваемую по времени установления соединения и времени загрузки страниц) от уровня сигнала (RSS) (измерялся по индикатору уровня сигнала). Типичная зависимость приведена на Рис. 2.

Что мы узнали о роуминге и тарификации

Хотя GSM-операторы предлагают услуги роуминга в сетях конкурентов, на сегодняшний день это относится только к голосовым коммуникациям. Роуминг для GPRS-трафика в настоящее время не поддерживается. Это означает, что пользователи смогут пользоваться GPRS только в регионах, обслуживаемых их основным провайдером.

Пользователям также необходимо тщательно подумать, прежде чем выбрать тарифный план. В некоторых тарифных планах с невысокой оплатой предусматривается загрузка только одного мегабайта данных в месяц. Для проверки время от времени электронной почты и просмотра WAP-ресурсов этого может быть достаточно. Однако большинству пользователей потребуется менее жесткие ограничения на объем загружаемой информации. Даже при более типичных условиях, когда пользователи имеют возможность загружать около 10 МБ данных в месяц, такого предела может хватить всего лишь на несколько часов web-серфинга. На сегодняшний день не существует тарифных планов с предоплатой, включающих услуги GPRS, что могло бы оказаться полезным для многих пользователей. Ожидается, что бизнес-модели и тарифные планы будут скорректированы в соответствие с запросами пользователей, когда эта услуга станет более популярной. Но пока этого не произошло, пользователи должны иметь в виду: web-серфинг может оказаться недешевым.

Заключение

В общем, нам удалось выяснить, что производительность GPRS-соединений сравнима с производительностью коммутируемых соединений 56 Кбит/с. Конечно, это прогресс по сравнению с тем, что было раньше. Можно сказать, что это даже больше, чем то, на что пользователи могли рассчитывать. Конечно, скорости, большей 100 Кбит/с, ожидать не приходится, но скорости 53,6 Кбит/с для подключения по типу 4+1 вполне удастся достичь. Пользователи, привыкшие к производительности коммутируемых соединений, будут обрадованы, получив соединения сравнимого или лучшего качества, используя в пути свой мобильный телефон как модем.

Однако следует не забывать о том, что эта услуга появилась совсем недавно. По мере появления новых подписчиков услуги GPRS скорость обмена данными будет падать. Провайдеры услуг будут увеличивать мощности, чтобы удовлетворить потребностям пользователей, за счет выделения большего числа временных интервалов на один канал, увеличения числа сотовых станций, а также за счет применения технологии интеллектуальных антенн для увеличения производительности сетей.

Являясь промежуточным этапом при переходе от технологии второго поколения к технологиям третьего поколения, технология GPRS прокладывает свой тернистый путь, обеспечивая беспроводные услуги передачи данных. Пока скорость передачи данных не достигла значений, которые в будущем обещает технология третьего поколения, GPRS становится основой дальнейшего развития новых услуг и приложений, использующих беспроводную передачу данных. Это, в свою очередь, поможет извлекать новые прибыли, необходимые провайдерам для построения инфраструктуры сетей третьего поколения и расширения спектра услуг.

Благодарим российское представительство компании Intel за любезно предоставленный материал.

Записано Эльдаром Муртазиным ([email protected])
Опубликовано — 17 октября 2002 г.

Есть, что добавить?! Пишите... [email protected]

Новости:

13.05.2021 MediaTek представила предфлагманский чипсет Dimensity 900 5G