El Servicio General de Radio por Paquetes ( GPRS ), también llamado 2.5G , es un estándar de datos móviles orientado a paquetes en el sistema global para comunicaciones móviles (GSM) de la red de comunicación celular 2G . [1] GPRS fue establecido por el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI) en respuesta a las tecnologías celulares de conmutación de paquetes CDPD y i-mode anteriores . Ahora lo mantiene el Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP). [2] [3]
GPRS normalmente se vende según el volumen total de datos transferidos durante el ciclo de facturación, en contraste con los datos conmutados por circuito , que generalmente se facturan por minuto de tiempo de conexión o, a veces, en incrementos de un tercio de minuto. El uso que exceda el límite de datos del paquete GPRS se puede cobrar por MB de datos, la velocidad es limitada o no se permite.
GPRS es un servicio de mejor esfuerzo , que implica un rendimiento y una latencia variables que dependen del número de otros usuarios que comparten el servicio simultáneamente, a diferencia de la conmutación de circuitos , donde se garantiza una cierta calidad de servicio (QoS) durante la conexión. En los sistemas 2G, GPRS proporciona velocidades de datos de 56 a 114 kbit /s. [4] La tecnología celular 2G combinada con GPRS a veces se describe como 2,5G , es decir, una tecnología entre la segunda ( 2G ) y la tercera ( 3G ) generación de telefonía móvil. [5] Proporciona transferencia de datos a velocidad moderada, mediante el uso de canales de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) no utilizados en, por ejemplo, el sistema GSM. GPRS está integrado en GSM versión 97 y versiones más recientes. Los dispositivos móviles con GPRS comenzaron a desplegarse alrededor del año 2001. [6]
La red central GPRS permite que las redes móviles 2G , 3G y WCDMA transmitan paquetes IP a redes externas como Internet . El sistema GPRS es una parte integrada del subsistema de conmutación de red GSM . [7] [8] [9]
GPRS amplía las capacidades de datos conmutados por circuitos de paquetes GSM y hace posibles los siguientes servicios:
Si se utiliza SMS sobre GPRS, se puede lograr una velocidad de transmisión de SMS de aproximadamente 30 mensajes SMS por minuto. Esto es mucho más rápido que utilizar el SMS normal a través de GSM, cuya velocidad de transmisión de SMS es de aproximadamente 6 a 10 mensajes SMS por minuto.
Como el estándar GPRS es una extensión de las capacidades GSM, el servicio opera en las frecuencias GSM de comunicación celular 2G y 3G . [8] [10] Los dispositivos GPRS normalmente pueden usar (una o más) de las frecuencias dentro de una de las bandas de frecuencia que admite la radio (850, 900, 1800, 1900 MHz). Dependiendo del dispositivo, la ubicación y el uso previsto, se pueden imponer regulaciones que restrinjan o especifiquen explícitamente las bandas de frecuencia autorizadas. [10] [11] [12]
GSM-850 y GSM-1900 se utilizan en Estados Unidos, Canadá y muchos otros países de América. GSM-900 y GSM-1800 se utilizan en: Europa, Medio Oriente, África y la mayor parte de Asia. En Sudamérica estas bandas se utilizan en Costa Rica (GSM-1800), Brasil (GSM-850, 900 y 1800), Guatemala (GSM-850, GSM-900 y 1900), El Salvador (GSM-850, GSM-900 y 1900). Existe un registro más completo de asignaciones de frecuencias del servicio celular internacional.
GPRS admite los siguientes protocolos:
Cuando se utiliza TCP/IP , cada teléfono puede tener asignadas una o más direcciones IP . GPRS almacenará y reenviará los paquetes IP al teléfono incluso durante la transferencia . El TCP restaura cualquier paquete perdido (por ejemplo, debido a una pausa inducida por ruido de radio).
Los dispositivos que admiten GPRS se agrupan en tres clases:
Debido a que un dispositivo Clase A debe dar servicio a redes GPRS y GSM juntas, efectivamente necesita dos radios. Para evitar este requisito de hardware, un dispositivo móvil GPRS puede implementar la función de modo de transferencia dual (DTM) . Un móvil compatible con DTM puede manejar paquetes GSM y GPRS con coordinación de red para garantizar que ambos tipos no se transmitan al mismo tiempo. Estos dispositivos se consideran pseudoclase A, a veces denominados "clase A simple". Algunas redes han apoyado DTM desde 2007 [ cita requerida ] .
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Los módems USB 3G/GPRS tienen una interfaz similar a un terminal a través de USB con formatos de datos V.42bis y RFC 1144. Algunos modelos incluyen un conector de antena externa . Se encuentran disponibles tarjetas de módem para PC portátiles, o módems USB externos, similares en forma y tamaño a un ratón de ordenador , o a un pendrive .
Una conexión GPRS se establece mediante referencia a su nombre de punto de acceso (APN). La APN define servicios como acceso al protocolo de aplicaciones inalámbricas (WAP), servicio de mensajes cortos (SMS), servicio de mensajería multimedia (MMS) y servicios de comunicación por Internet como correo electrónico y acceso a la World Wide Web .
Para configurar una conexión GPRS para un módem inalámbrico , un usuario debe especificar un APN, opcionalmente un nombre de usuario y una contraseña, y muy raramente una dirección IP , proporcionada por el operador de red.
El módulo GSM o módulo GPRS son similares a los módems, pero hay una diferencia: el módem es un equipo externo, mientras que el módulo GSM o módulo GPRS puede integrarse dentro de un equipo eléctrico o electrónico. Es una pieza de hardware integrada. Un móvil GSM, por otro lado, es un completo sistema integrado en sí mismo. Viene con procesadores integrados dedicados a proporcionar una interfaz funcional entre el usuario y la red móvil.
Las velocidades de carga y descarga que se pueden alcanzar en GPRS dependen de una serie de factores como:
Los métodos de acceso múltiple utilizados en GSM con GPRS se basan en dúplex por división de frecuencia (FDD) y TDMA. Durante una sesión, a un usuario se le asigna un par de canales de frecuencia de enlace ascendente y de enlace descendente. Esto se combina con la multiplexación estadística en el dominio del tiempo , que hace posible que varios usuarios compartan el mismo canal de frecuencia. Los paquetes tienen una longitud constante, correspondiente a un intervalo de tiempo GSM. El enlace descendente utiliza la programación de paquetes por orden de llegada , mientras que el enlace ascendente utiliza un esquema muy similar a la reserva ALOHA (R-ALOHA). Esto significa que ALOHA ranurado (S-ALOHA) se utiliza para consultas de reserva durante una fase de contienda, y luego los datos reales se transfieren utilizando TDMA dinámico con orden de llegada.
El proceso de codificación de canales en GPRS consta de dos pasos: primero, se utiliza un código cíclico para agregar bits de paridad, que también se conocen como secuencia de verificación de bloques, seguido de la codificación con un código convolucional posiblemente perforado . [13] Los esquemas de codificación CS-1 a CS-4 especifican el número de bits de paridad generados por el código cíclico y la tasa de perforación del código convolucional. [13] En los esquemas de codificación CS-1 a CS-3, el código convolucional tiene una tasa de 1/2, es decir, cada bit de entrada se convierte en dos bits codificados. [13] En los esquemas de codificación CS-2 y CS-3, la salida del código convolucional se perfora para lograr la velocidad de código deseada. [13] En el esquema de codificación CS-4, no se aplica codificación convolucional. [13] La siguiente tabla resume las opciones.
El esquema de codificación menos robusto, pero más rápido (CS-4) está disponible cerca de una estación transceptora base (BTS), mientras que el esquema de codificación más robusto (CS-1) se usa cuando la estación móvil (MS) está más lejos de una BTS.
Con el CS-4 es posible alcanzar una velocidad de usuario de 20,0 kbit/s por intervalo de tiempo. Sin embargo, usando este esquema la cobertura celular es del 25% de lo normal. CS-1 puede alcanzar una velocidad de usuario de sólo 8,0 kbit/s por intervalo de tiempo, pero tiene el 98% de la cobertura normal. Los equipos de red más nuevos pueden adaptar la velocidad de transferencia automáticamente según la ubicación del móvil.
Además de GPRS, existen otras dos tecnologías GSM que brindan servicios de datos: datos conmutados por circuitos (CSD) y datos conmutados por circuitos de alta velocidad (HSCSD). A diferencia de la naturaleza compartida de GPRS, estos establecen un circuito dedicado (normalmente facturado por minuto). Algunas aplicaciones, como las videollamadas, pueden preferir HSCSD, especialmente cuando hay un flujo continuo de datos entre los puntos finales.
La siguiente tabla resume algunas configuraciones posibles de GPRS y servicios de datos con conmutación de circuitos.
La clase multislot determina la velocidad de transferencia de datos disponible en las direcciones de enlace ascendente y descendente . Es un valor entre 1 y 45 que la red utiliza para asignar canales de radio en la dirección de enlace ascendente y descendente. Las clases multiranura con valores superiores a 31 se denominan clases multiranura altas.
Una asignación multislot se representa, por ejemplo, como 5+2. El primer número es el número de intervalos de tiempo de enlace descendente y el segundo es el número de intervalos de tiempo de enlace ascendente asignados para su uso por la estación móvil. Un valor comúnmente utilizado es la clase 10 para muchos móviles GPRS/EGPRS que utiliza un máximo de 4 intervalos de tiempo en dirección de enlace descendente y 2 intervalos de tiempo en dirección de enlace ascendente. Sin embargo, simultáneamente se puede utilizar un número máximo de 5 intervalos de tiempo simultáneos tanto en el enlace ascendente como en el enlace descendente. La red se configurará automáticamente para operación 3+2 o 4+1 dependiendo de la naturaleza de la transferencia de datos.
Algunos móviles de gama alta, que normalmente también soportan UMTS , también soportan GPRS/ EDGE multislot clase 32. Según 3GPP TS 45.002 (Versión 12), Tabla B.1, [16] las estaciones móviles de esta clase soportan 5 intervalos de tiempo en enlace descendente y 3 intervalos de tiempo en enlace descendente. en enlace ascendente con un número máximo de 6 franjas horarias utilizadas simultáneamente. Si el tráfico de datos se concentra en la dirección de enlace descendente, la red configurará la conexión para operación 5+1. Cuando se transfieren más datos en el enlace ascendente, la red puede cambiar en cualquier momento la constelación a 4+2 o 3+3. En las mejores condiciones de recepción, es decir, cuando se puede utilizar el mejor esquema de codificación y modulación EDGE, 5 intervalos de tiempo pueden transportar un ancho de banda de 5*59,2 kbit/s = 296 kbit/s. En dirección de enlace ascendente, 3 intervalos de tiempo pueden transportar un ancho de banda de 3*59,2 kbit/s = 177,6 kbit/s. [17]
Cada clase multiranura identifica lo siguiente:
La especificación de las diferentes clases multislot se detalla en el Anexo B de la Especificación Técnica 45.002 del 3GPP (Multiplexación y acceso múltiple en la ruta de radio)
La velocidad máxima de una conexión GPRS ofrecida en 2003 era similar a la de una conexión por módem en una red telefónica analógica, entre 32 y 40 kbit/s, dependiendo del teléfono utilizado. La latencia es muy alta; El tiempo de ida y vuelta (RTT) suele ser de unos 600 a 700 ms y, a menudo, alcanza 1 s. Generalmente, GPRS tiene menor prioridad que la voz y, por lo tanto, la calidad de la conexión varía mucho.
Los dispositivos con mejoras de latencia/RTT (a través, por ejemplo, de la función de modo UL TBF extendido) están generalmente disponibles. Además, las actualizaciones de funciones de red están disponibles con ciertos operadores. Con estas mejoras, se puede reducir el tiempo de ida y vuelta activo, lo que resulta en un aumento significativo en las velocidades de rendimiento a nivel de aplicación.
GPRS se inauguró en 2000 [18] como un servicio de datos de conmutación de paquetes integrado en la red de radio celular de canal conmutado GSM . GPRS amplía el alcance de Internet fijo conectando terminales móviles en todo el mundo.
El protocolo CELLPAC [19] desarrollado entre 1991 y 1993 fue el punto de partida para que en 1993 se iniciara la especificación del estándar GPRS por parte de ETSI SMG. Especialmente, las funciones de Voz y Datos de CELLPAC introducidas en una contribución al Taller ETSI de 1993 [20] anticipan lo que más tarde se supo que eran las raíces de GPRS. Esta contribución al taller está referenciada en 22 patentes estadounidenses relacionadas con GPRS. [21] Los sistemas sucesores de GSM/GPRS, como W-CDMA ( UMTS ) y LTE, se basan en funciones GPRS clave para el acceso móvil a Internet, tal como las introdujo CELLPAC.
Según un estudio sobre la historia del desarrollo de GPRS, [22] Bernhard Walke y su alumno Peter Decker son los inventores de GPRS, el primer sistema que proporciona acceso móvil a Internet en todo el mundo.
Las tarifas de datos mejoradas para GSM Evolution (EDGE), también conocidas como 2,75G, GPRS mejorado (EGPRS), IMT Single Carrier (IMT-SC) y tarifas de datos mejoradas para Global Evolution, es una tecnología de telefonía móvil digital que permite una transmisión de datos mejorada. tarifas como una extensión compatible con versiones anteriores de GSM . EDGE se considera una tecnología de radio anterior a 3G y forma parte de la definición 3G de la UIT . [23] EDGE se implementó en redes GSM a partir de 2003, inicialmente por Cingular (ahora AT&T ) en los Estados Unidos. [24]
EDGE también está estandarizado por 3GPP como parte de la familia GSM. Se desarrolló una variante, denominada Compact-EDGE, para su uso en una parte del espectro de la red Digital AMPS . [25]
Mediante la introducción de métodos sofisticados de codificación y transmisión de datos, EDGE ofrece tasas de bits más altas por canal de radio, lo que resulta en un aumento tres veces mayor en capacidad y rendimiento en comparación con una conexión GSM/GPRS ordinaria.
EDGE se puede utilizar para cualquier aplicación de conmutación de paquetes , como una conexión a Internet .
EDGE evolucionado continúa en la versión 7 del estándar 3GPP , proporcionando latencia reducida y rendimiento más del doble, por ejemplo, para complementar el acceso a paquetes de alta velocidad ( HSPA ). Se pueden esperar velocidades de bits máximas de hasta 1 Mbit/s y tasas de bits típicas de 400 kbit/s.{{cite web}}: Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace ){{cite web}}: Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace ){{cite web}}: Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace ){{cite web}}: Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace ){{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace ){{cite web}}: Falta o está vacío |title=( ayuda ) [ enlace muerto ]