Вікі ЦДУ - Внесок користувача [uk]

Вплив топології зв'язків і продуктивності комунікаційних пристроїв на пропускну здатність мережі

2010-12-28T12:02:11Z

Tarasenko A:

Можливість зміни топології зв'язків між вузлами мережі надає мережному інтегратору широкі можливості для підвищення пропускної спроможності як мережі в цілому так і її окремих ділянок. Навіть при фіксованих пропускних спроможностях каналів зв'язків наявність двох альтернативних каналів між якими-небудь вузлами зразу ж в два рази підвищує пропускну спроможність мережі при взаємодії цих вузлів.

Локальні мережі, що використовують тільки повторители/концентратори, повинні будуватися по цілком певній топології - загальної шини, кільця або зірки, яка визначається базовою мережною технологією, що використовується (Ethernet, TokenRing і т.п.).
Проте при використовуванні мостів, комутаторів або маршрутизаторів з'являється можливість використовувати складніші топології, відмінні від стандартних. Вибір відповідної топології мережі може розв'язати багато проблем вузьких (відносно пропускної спроможності) місць мережі. Це пов'язано не тільки з наявністю додаткових каналів зв'язку, але і з тією обставиною, що мережа утворює у такому разі не одне загальне середовище, що розділяється між всіма вузлами мережі, а декілька таких середовищ, пропускна спроможність яких розділяється вже тільки між вузлами даного сегменту мережі.

Безумовно, великий вплив на пропускну спроможність мережі має і продуктивність таких комунікаційних пристроїв як мости, комутатори і маршрутизатори. Ця продуктивність повинна бути достатньою для передачі міжсегментного або міжмережевого трафіку між частинами мережі, які утворюються в результаті установки в мережу пристроїв даного типу. Втрати кадрів або пакетів мостами, комутаторами або маршрутизаторами можуть приводити до значного зниження пропускної спроможності мережі, особливо якщо відновлення загублених пакетів здійснюється пртоколами з великими значеннями тайм-ауту очікування квитанцій, як це було показано в роздiлi 2.1.6.

==Середовище передачі, що розділяється, як причина зниження продуктивності мережі ==

Повторювачі і концентратори локальних мереж реалізують базові технології, розроблені для середовищ передачі даних, що розділяються. Класичним представником такої технології є технологія Ethernet на коаксіальному кабелі. В такій мережі всі комп'ютери мережі розділяють в часі єдиний канал зв'язку, утворений сегментом коаксіального кабелю.

При передачі яким-небудь комп'ютером кадру даних вся решта комп'ютерів приймає його по загальному коаксіальному кабелю, знаходячись з передавачем в постійному побитном синхронізмі. На час передачі цього кадру ніякі інші обміни інформації в мережі не дозволяються. Спосіб доступу до загального кабелю управляється нескладним розподіленим механізмом арбітражу - кожний комп'ютер має право почати передачу кадру, якщо на кабелі відсутні інформаційні сигнали, а при одночасній передачі кадрів декількома комп'ютерами схеми приймачів вузлів уміють розпізнавати і обробляти цю ситуацію, звану колізією. Обробка колізії також нескладна - всі передаючі вузли припиняють виставляти біти своїх кадрів на кабель і повторюють спробу передачі кадру через випадковий проміжок часу.

При підключенні до загального каналу мережі Ethernet кожний вузол користується його пропускною здатністю 10 Мб/с протягом тільки деякої частки загального часу роботи мережі. Відповідно, на вузол доводиться ця ж частка пропускній здатності каналу. Навіть якщо спрощений вважати, що всі вузли одержують рівні частки часу роботи каналу і непродуктивні втрати часу отстутствуют, то за наявності в мережі N вузлів на один вузол доводиться тільки 10/N Мб/с пропускній здатності. Очевидно, що при великих значеннях N пропускна спроможність, що виділяється кожному вузлу, виявляється настільки малою величиною, що нормальна робота додатків і користувачів стає неможливою - затримки доступу до мережних ресурсів перевищують тайм-аути додатків, а користувачі просто відмовляються так довго чекати відгуку мережі.

Випадковий характер алгоритму доступу до середовища передачі даних, прийнятий в технології Ethernet, ще усугубляє ситуацію. Якщо запити на доступ до середовища генеруються вузлами у випадкові моменти часу, то при великій їх інтенсивності вірогідність виникнення колізій також зростає і приводить до неефективного використовування каналу: час виявлення колізії і час її обробки складають непродуктивні витрати. Частка часу, протягом якого канал надається в розпорядження конкретному вузлу, стає ще меншою.

До недавнього часу в локальних мережах рідко використовувалися мультимедійні додатки, перекачуючі великі файли даних, нерідко що складаються з декількох десятків мегабайт. Додатки ж, що працюють з алфивитно-цифровою інформацією, не створювали значного трафіку. Тому довгий час для сегментів Ethernet було дійсним емпіричне правило - в сегменті, що розділяється, не повинно бути більше 30 вузлів. Тепер ситуація змінилася і нерідко 3-4 комп'ютери повністю завантажують сегмент Ethernet з його максимальною пропускною здатністю в 10 Мб/с або ж 14880 кадрів в секунду.

Обмеження, пов'язані з виникаючими колізіями і великим часом очікування доступу при значному завантаженні сегменту, що розділяється, частіше за все виявляються більш серйозними, ніж обмеження на максимальну кількість вузлів, визначену в стандарті з міркувань стійкої передачі електричних сигналів в кабелях.

Техногия Ethernet була вибрана як приклад при демонстрації обмежень, властивих технологіям локальних мереж, оскільки в цій технології обмеження виявляються найбільш яскраво, а їх причини достатньо очевидні. Проте подібні обмеження властиві і всім іншим технологям локальних мереж, оскільки вони спираються на використовування середовища передачі даних як одного ресурсу, що розділяється. Кільця TokenRing і FDDI також можуть використовуватися вузлами мережі тільки в режимі ресурсу, що розділяється. Відмінність від каналу Ethernet тут полягає тільки в тому, що маркерний метод доступу визначає детерміновану черговість надання доступу до кільця, але як і раніше при наданні доступу одного вузла до кільця вся решта вузлів не може передавати свої кадри і повинні чекати, поки володіючий правом доступу вузол не завершить свою передачу.

Загальне обмеження локальних мереж, побудованих тільки з використанням повторителей і концентраторів, полягає в тому, що загальна продуктивність такої мережі завжди фіксована і рівна максимальній продуктивності протоколу, що використовується. І цю продуктивність можна підвищити тільки перейшовши до іншої технології, що пов'язане з дорогою заміною всього устаткування.
Розглянуті обмеження є платнею за переваги, які дає використовування каналів, що розділяються, в локальних мережах. Ці переваги істотні, недаремно технології такого типу існують вже близько 20 років.

До переваг потрібно віднести в першу чергу:
* ''простоту топології мережі;
* ''гарантію доставки кадру адресату при дотриманні обмежень стандарту і коректно працюючій апаратурі;
* ''простоту протоколів, низьку вартість мережних адаптерів, повторителей і концентраторів, що забезпечила.
Проте процес витіснення повторителей і концентраторів, що почався, комутаторами говорить про те, що пріоритети змінилися, і за підвищення загальної пропускної здатності мережі користувачі готові піти на витрати, пов'язані з придбанням комутаторів замість концентраторів.

== Обмеження мережі, побудованої на загальному поділюваному середовищі ==

При побудові невеликих мереж, що складаються з 10-30 вузлів, використання стандартних технологій на поділюваних середовищах передачі даних приводить до економічних й ефективних рішень. У всякому разі, це твердження справедливо для дуже великої кількості сьогоднішніх мереж, навіть тих, у яких передаються великими обсяги мультимедійної інформації, - поява високошвидкісних технологій зі швидкостями обміну 100 й 1000 Мбіт/с вирішує проблему якості транспортного обслуговування таких мереж.

Ефективність поділюваного середовища для невеликої мережі проявляється в першу чергу в наступних властивостях:

* простої топології мережі, що допускає легке нарощування числа вузлів (у невеликих межах);
* відсутності втрат кадрів через переповнення буферів комунікаційних пристроїв, тому що новий кадр не передається в мережу, поки не прийнятий попередній - сама логіка поділу середовища регулює потік кадрів і припиняє станції, що занадто часто генерують кадри, змушуючи їх чекати доступу;
* простоті протоколів, що забезпечила низьку вартість мережних адаптерів, повторювачів і концентраторів.

Однак справедливим є й інше твердження - великі мережі, що нараховують сотні й тисячі вузлів, не можуть бути побудовані на основі одного поділюваного середовища навіть такої швидкісної технології, як Gigabit Ethernet. І не тільки тому, що практично всі технології обмежують кількість вузлів у поділюваному середовищі; всі види сімейства Ethernet - 1024 вузлами, Token Ring - 260 вузлами, a FDDI - 500 вузлами. Навіть мережа середніх розмірів, що складається з 50-100 комп'ютерів й вкладається в дозволений максимум кількості вузлів, найчастіше буде погано працювати на одному поділюваному середовищі.
Основні недоліки мережі на одному поділюваному середовищі починають проявлятися при перевищенні деякого порога кількості вузлів, підключених до поділюваного середовища, і полягають у наступному. Навіть та частка пропускної здатності поділюваного сегмента, що повинна в середньому діставатися одному вузлу (тобто, наприклад, 10/N Мбіт/с для сегмента Ethernet з N комп'ютерами), дуже часто вузлу не дістається. Причина полягає у випадковому характері методу доступу до середовища, використовуваному у всіх технологіях локальних мереж. Найбільш важкі умови для вузлів мережі створює метод доступу CSMA/CD технології Ethernet, але й в інших технологіях, таких як Token Ring або FDDI, де метод доступу носить менш випадковий характер і навіть часто називається детермінованим, випадковий фактор доступу до середовища однаково є присутнім і робить свій негативний вплив на пропускну здатність, що дістається окремому вузлу.

Як видно з малюнка, всім технологіям властиво експонентнціальне зростання величини затримок доступу при збільшенні коефіцієнта використання мережі, відрізняється тільки поріг, при якому наступає різкий перелом в поведінці мережі, коли майже прямолінійна залежність переходить у круту експоненту. Для всього сімейства технологій Ethernet це 40-50 %, для технології Token Ring - 60 %, а технології FDDI- 70%.

Кількість вузлів, при яких коефіцієнт використання мережі починає наближатися до небезпечного кордону, залежить від типу функціонуючих у вузлах додатків. Якщо раніше для мереж Ethernet вважалося, що 30 вузлів - це цілком прийнятне число для одного поділюваного сегмента, то сьогодні для мультимедійних додатків, що перекачують великі файли даних, цю цифру потрібно уточнювати за допомогою натурних або імітаційних експериментів.

== Підвищення продуктивності шляхом сегментації мережі мостами і комутаторами ==
=== Розділення загального середовища за допомогою локальних мостів ===

Для подолання обмежень технологій локальних мереж вже достатньо давно почали застосовувати локальні мости, які є функціональними попередниками комутаторів. Хоча в сучасних мережах комутатори майже витіснили мости з локальних мереж, принципи роботи і міркування по їх вживанню практично співпадають.
Міст - цей пристрій, який забезпечує взаємозв'язок двох (рідше декількох) локальних мереж за допомогою передачі кадрів з однієї мережі в іншу за допомогою їх проміжної буферизації. Міст, на відміну від повторителя, не прагне підтримати побітовий синхронізм в обох об'єднуваних мережах. Натомість він виступає по відношенню до кожної з мереж як кінцевий вузол. Він приймає кадр, буферизує його, аналізує адресу призначення кадру, і лише у тому випадку, коли вузол, що адресується, дійсно належить іншій мережі, він передає його туди.
Для передачі кадру в іншу мережу міст повинен отримати доступ до її середовища передачі даних, що розділяється, відповідно до тих же правил, що і звичайний вузол.
Таким чином, міст ізолює трафік одного сегменту від трафіку іншого сегменту, фільтруючи кадри. Оскільки в кожний з сегментів тепер прямує трафік від меншого числа вузлів, то коефіцієнт завантаження сегментів зменшується (мал. 2.11). В результаті пропускна спроможність кожного сегменту збільшується, а, значить, підвищується і сумарна пропускна спроможність мережі.

[[Файл:2.!!!!!11.jpg]]

Мал. 2.11. Локалізація трафіку при використовуванні моста
Кожний сегмент мережі залишається доменом колізій, тобто ділянкою мережі, в якій всі вузли одночасно фіксують і відпрацьовують колізію, в якому б місці цієї ділянки вона б ні трапилася. Проте колізії одного сегменту не приводять до виникнення колізій в іншому сегменті, оскільки міст не транслює їх між сегментами.

=== Вимоги до пропускної здатності моста ===

Дотепер ми припускали, що при використовуванні моста для зв'язку двох сегментів замість повторителя загальна продуктивність мережі завжди підвищується, оскільки зменшується кількість вузлів в кожному сегменті і завантаження сегменту зменшується на ту частку трафіку, яка тепер є внутрішнім трафіком іншого сегменту. Це дейсвительно так, але за умови, що міст передає міжсегментний трафік без значних затримок і без втрат кадрів. Проте, аналіз розглянутого алгоритму роботи моста говорить про те, що міст може і затримувати кадри, і, за певних умов, втрачати їх. Затримка, що вноситься мостом, рівна принаймні часу запису кадру в буфер. Як правило, після запису кадру на обробку адрес також йде якийсь час, особливо якщо розмір адресної таблиці великий. Тому затримка збільшується на час обробки кадру.
Час обробки кадру впливає не тільки на затримку, але і на вірогідність втрати кадрів. Якщо час обробки кадру виявиться менше інтервалу до надходження наступного кадру, то наступний кадр буде поміщений в буфер і чекатиме там, поки процесор моста не звільниться і не займеться обробкою кадру, що поступив. Якщо середня інтенсивність надходження кадрів буде протягом довгого часу перевищувати продуктивність моста, тобто величину, зворотну середньому часу обробки кадру, то буферна пам'ять, що є у моста для зберігання необроблених кадрів, може переповнитися. В такій ситуації мосту нікуди буде записувати кадри, що поступають, і він почне їх втрачати, тобто просто відкидати.

Втрата кадру - ситуація дуже небажана, оскільки її наслідки протоколами локальних мереж не ліквідовуються. Втрата кадру буде виправлена тільки протоколами транспортного або прикладного рівнів, які помітять втрату частини своїх даних і організують їх повторну пересилку. Проте, при регулярних втратах кадрів канального рівня продуктивність мережі може зменшитися у декілька разів, оскільки тайм-аути, що використовуються в протоколах верхніх рівнів, істотно перевищують часи передачі кадрів на канальному рівні, і повторна передача кадру може відбутися через десятки секунд.
Для запобігання втрат кадрів міст повинен володіти продуктивністю, що перевищує середню інтенсивність міжсегментного трафіку, і великий буфер для зберігання кадрів, передаваних в періоди пікового навантаження.

Для того, щоб міст підвищував, а не знижував пропускну спосбность мережі, завжди повинне виконуватися наступне правило:
Швидкість виконання мостом операції передачі кадрів між будь-якими двома його портами (ця операція називається forwarding) повинна бути завжди вище, ніж середня інтенсивність трафіку, існуючого між цими портами, що сполучаються, сегментами мережі.
В локальних мережах часто виявляється справедливим емпіричне правило 80/20, говоряче про те, що при правильному розбитті мережі на сегменти 80% трафіку виявляється внутрішнім трафіком сегменту, і лише 20% виходить за його межі. Якщо вважати, що це правило діє по відношенню до конкретної мережі, то міст повинен володіти продуктивністю виконання операції forwarding в 20 % від максимальної пропускної здатності сегменту Ethernet, тобто продуктивністю 0.2х14880 = 3000 кадру в секунду. Звичайно, локальні мости володіють продуктивністю від 3000 кадрів в секунду і вище.
Проте, гарантій на доставку кадрів в будь-яких ситуаціях міст, на відміну від повторителя, не дає. Це його принциповий недолік, з яким доводиться миритися.

Для того, щоб з'ясувати можливість успішного вживання моста в мережі, необхідно заздалегідь заміряти за допомогою аналізатора протоколів або ж системи управління мережею матрицю трафіку між вузлами мережі. Ця інформація дозволить зрозуміти рівень міжсегментного трафіку при розділенні мережі на сегменти і порівняти її з продуктивністю моста.

=== Сегментація мереж за допомогою комутаторів ===

Технологія комутації сегментів Ethernet була запропонована фірмою Kalpana в 1990 році у відповідь на потреби, що ростуть, в підвищенні пропускної здатності локальних мереж. Ця технологія заснована на відмові від використовування ліній зв'язку між всіма вузлами сегменту, що розділяються, і використовуванні комутаторів, що дозволяють одночасно передавати пакети між всіма його парами портів.
Функціонально багатопортовий комутатор працює як багатопортовий міст, тобто працює на канальному рівні, аналізує заголовки кадрів, автоматично будує адресну таблицю і на підставі цієї таблиці перенаправляє кадр в один з своїх вихідних портів або фільтрує його, видаляючи з буфера. Новина полягала в паралельній обробці кадрів, що поступають, тоді як міст обробляє кадр за кадром. Комутатор же звичайно має декілька внутрішніх процесорів обробки кадрів, кожний з яких може виконувати алгоритм моста. Таким чином, можна вважати, що комутатор - це мультипроцесорний міст, що має за рахунок внутрішнього паралелізму високу продуктивність.
Цей ефект ілюструє малюнок 2.12. На малюнку зображена ідеальна відносно підвищення продуктивності ситуація, коли два порти з 4-х, підключених до комутатора передають дані з максимальною для протоколу Ethernet швидкістю 10 Мб/с, причому вони передають ці дані на решту двох портів комутатора не конфліктуючи - у кожного вхідного порту свій вихідний порт. Якщо комутатор володіє здатністю встигати обробляти вхідний трафік навіть при максимальній інтенсивності надходження кадрів на вхідні порти, то загальна продуктивність комутатора в наведеному прикладі складе 2х10 Мб/с, а при узагальненні прикладу на N портів - (N/2 ) х10 Мб/с. Говорять, що комутатор надає кожній станції або сегменту, підключеному до його портів виділену пропускну спроможність протоколу.

[[!!!!Файл:2.12.jpg]]

Мал. 2.12. Підвищення продуктивності мережі за рахунок одночасної обробки декількох кадрів
Перший комутатор для локальних мереж не випадково з'явився для технології Ethernet. Окрім очевидної причини, пов'язаної з найбільшою популярністю мереж Ethernet, існувала і інша, не менше важлива причина - ця технологія більше за інші страждає від підвищення часу очікування доступу до середовища при підвищенні завантаження сегменту. Тому сегменти Ethernet в крупних мережах в певую чергу потребували засобу розвантаження вузьких місць мережі, якими стали комутатори фірми Kalpana, а потім і інших компаній.
Деякі компанії сталі розвивати технологію комутації і для підвищення продуктивності інших технологій локальних мереж, таких як TokenRing і FDDI. Оскільки в основі технології комутації лежить алгоритм роботи прозорого моста, то принцип комутації не залежить від методу доступу, формату пакету і інших деталей кожної технології. Комутатор вивчає на підставі проходячого через нього трафіку адреси кінцевих вузлів мережі, будує адресну таблицю мережі і потім на її підставі проводить міжкільцеві передачі в мережах TokenRing або FDDI. Принцип роботи комутатора в мережах будь-яких технологій залишався незмінним, забезпечуючи одночасне просування кадрів між парами портів комутатора.
Безумовно, підвищення продуктивності мережі при установці комутатора в загальному випадку не буде таким значним, як в прикладі. На ефективність роботи комутатора впливає багато чинників, і в деяких випадках, як це буде показано нижче, комутатор може зовсім не дати ніяких переваг в порівнянні з концентратором. Прикладом такого чинника може служити незбалансованість трафіку в мережі - якщо порт 1 і порт 2 комутатори частіше за все звертаються до порту 3 комутатори, то порт 3 буде періодично зайнятий і неприступний для одного з двох цих портів і що входить в них трафік простоюватиме, чекаючи звільнення порту 3.

=== Оцінка необхідної загальної продуктивності комутатора ===

В ідеальному випадку комутатор, встановлений в мережі, передає кадри між вузлами, підключеними до його портів, з тією швидкістю, з якою вузли генерують ці кадри, не вносячи додаткових затримок і не втрачаючи жодного кадру. В реальній практиці комутатор завжди вносить деякі затримки при передачі кадрів, а також може деякі кадри втрачати, тобто не доставляти їх адресатам. Через відмінності у внутрішній організації різних моделей комутаторів, важко передбачати, як той або інший комутатор передаватиме кадри якогось конкретного зразка трафіку. Кращим критерієм як і раніше залишається практика, коли комутатор ставиться в реальну мережу і измеряеются що вносяться їм затримки і кількість втрачених кадрів. Проте, існують нескладні розрахунки, які можуть дати уявлення про те, як комутатор поводитиметься в реальній ситуації.

[[!!!!Файл:2.13.jpg]]

Мал. 2.13. Розподіл трафіку в мережі, побудованій на комутаторі
Подивимося, якомога оцінити поведінку комутатора на прикладі мережі, зображеної на малюнку 2.13.
Основою для оцінки того, як справлятиметься комутатор із зв'язком вузлів або сегментів, підключених до його портів, є дані про середню інтенсивність трафіку між вузлами мережі. Для наведеного прикладу це означає, що потрібно якимсь чином оцінити, скільки в середньому кадрів в секунду вузол, поключенный до порту P1, генерує вузлам, підключеним до порту P2 (трафік P12), вузлу, підключеному до порту P3 (трафік P13), і так далі, до вузла, підключеного до порту P6. Потім цю процедуру потрібно повторити для трафіку, узалми, що генерується, підключеними до порту 2, 3, 4, 5 і 6. В загальному випадку, інтенсивність трафіку, що генерується одним вузлом іншому, не співпадає з интесивностью трафіку, що генерується у зворотному напрямі.
Результатом дослідження трафіку буде побудова матриці трафіку, приведеної на малюнку 2.14. Трафік можна вимірювати як в кадрах в секунду, так і в бітах в секунду. Оскільки потім необхідні значення трафіку порівнюватимуться з показниками продуктивності комутатора, то потрібно їх мати в одних і тих же одиницях. Для визначеності вважатимемо, що в даному прикладі трафік і продуктивність комутатора вимірюються в бітах в секунду.

[[!!!!Файл: 2.14.jpg]]

Мал. 2.14. Матриця середніх значень интенсивностей трафіку
Подібну матрицю будують агенти RMONMIB (змінна TrafficMatrix), вбудовані в мережні адаптери або інше комунікаційне устаткування.
Для того, щоб комутатор справився з підтримкою необхідної матриці трафіку, необхідне виконання декількох умов.
1. Загальна продуктивність комутатора повинна бути більше або рівно сумарній інтенсивності передаваного трафіку:

[[!!!!Файл:1a.jpg]]

де B - загальна продуктивність комутатора, Pij - середня інтенсивність трафіку від i-го порту до j-му; сума береться по всіх портах комутатора, від 1 до 6.
Якщо ця нерівність не виконується, то комутатор явно не справлятиметься з потоком що поступають в нього кадрів, і вони втрачатимуться через переповнювання внутрішніх буферів. Оскільки у формулі фігурують середні значення интенсивностей трафіку, то ніякий, навіть дуже великий розмір внутрішнього буфера або буферів комутатора не зможе компенсувати дуже повільну обробку кадрів.
Сумарна продуктивність комутатора забезпечується достатньо високою продуктивністю кожного його окремого елемента - процесора порту, комутаційної матриці, загальної шини, що сполучає модулі і т.п. Незалежно від внутрішньої організації комутатора і способів конвейєризації його операцій, можна визначити достатньо прості вимоги до продуктивності його елементів, які є необхідними для підтримки заданої матриці трафіку. Перерахуємо деякі з них.
2. Номінальна максимальна продуктивність протоколу кожного порту комутатора повинна бути не менше за середню інтенсивність сумарного трафіку, що проходить через порт:

[[!!!!Файл:2a.jpg]]

де Сk - номінальна максимальна продуктивність протоколу к-го порту (наприклад, якщо к-ый порт подддерживает Ethernet, то Сkравно 10 Мб/с), перша сума рівна інтенсивності що виходить з порту трафіку, а друга - що входить. Ця формула вважає, що порт комутатора працює в стандартному напівдуплексному режимі, для повнодуплексного режиму величину Сkнужно подвоїти.
3. Продуктивність процесора кожного порту повинна бути не менше за середню інтенсивність сумарного трафіку, що проходить через порт. Умова аналогічно попередній, але замість номінальної продуктивності підтримуваного протоколу в ній повинна використовуватися продуктивність процесора порту.
4. Продуктивність внутрішньої шини комутатора повинна бути не менше за середню інтенсивність сумарного трафіку, передаваного між портами, що належать різним модулям комутатора:

[[!!!Файл:4.jpg]]

де Bbus - продуктивність загальної шини комутатора, а сума [[Файл:4.1.jpg]]
SijPij береться тільки по тих i і j, які належать різним модулям.
Ця перевірка повинні виконуватися, очевидно, тільки для тих комутаторів, які мають внутрішню архітектуру модульного типу з використанням загальної шини для міжмодульного обміну. Для комутаторів з іншою внутрішньою організацією, наприклад, з пам'яттю, що розділяється, нескладно запропонувати аналогічні формули для перевірки достатньої продуктивності їх внутрішніх елементів.
Приведені умови є необхідними для того, щоб комутатор в середньому справлявся з поставленою задачею і не втрачав кадрів постійно. Якщо хоча б одна з приведених умов не буде виконана, то втрати кадрів стають не епізодичним явищем при пікових значеннях трафіку, а явищем постійним, оскільки навіть середні значення трафіку перевищують можливості комутатора.
Умови 1 і 2 застосовні для комутаторів з будь-якою внутрішньою організацією, а умови 3 і 4 наведені як приклад необхідності обліку продуктивності окремих.
Оскільки виробники комутаторів прагнуть зробити свої пристрої якомога більш швидкодійними, то загальна внутрішня продуктивність комутатора часто з деяким запасом перевищує середню інтенсивність будь-якого варіанту трафіку, який можна направити на порти комутатора відповідно до їх протоколів. Такі комутатори називаються неблокуючими, що підкреслює той факт, що будь-який варіант трафіку передається без зниження його інтенсивності.
Проте, якою б загальною продуктивністю не володів комутатор, завжди можна вказати для нього такий розподіл трафіку між портами, з яким комутатор не справиться і почне неминуче втрачати кадри. Для цього достатньо, щоб сумарний трафік, передаваний через комутатор для якого-небудь його вихідного порту, перевищив максимальну пропускну спроможність протоколу цього порту. В термінах умови 2 це означатиме, що друге складове SiPik перевищує пропускну спроможність протоколу порту Сk. Наприклад, якщо порти P4, Р5 і Р6 посилатимуть на порт Р2 кожний по 5 Мб/с, то порт Р2 не зможе передавати в мережу трафік з середньою інтенсивністю 15 Мб/с, навіть якщо процесор цього порту володіє такою продуктивністю. Буфер порту Р2 заповнюватиметься із швидкістю 15 Мб/с, а спустошуватися з швидкістю максимум 10 Мб/с, тому кількість необроблених даних ростиме із швидкістю 5 Мб/с, неминуче приводячи до переповнювання будь-якого буфера кінцевого розміру, а значить і до втрати кадрів.
З наведеного прикладу видно, що комутатори можуть повністю використовувати свою високу внутрішню продуктивність тільки у разі добре збалансованого трафіку, коли вірогідність передачі кадрів від одного порту іншим приблизно рівна. При "перекосах" трафіку, коли декілька портів посилають свій трафік переважно одному порту, комутатор може не справитися з поставленою задачею навіть не через недостатню продуктивність своїх процесорів портів, а унаслідок обмежень протоколу порту.
Комутатор може втрачати великий відсоток кадрів і в тих випадках, коли всі приведені умови дотримуються, оскільки вони є необхідними, але недостатніми для своєчасного просування одержуваних на приймачах портів кадрів. Ці умови недостатні тому що вони дуже спрощують процеси передачі кадрів через комутатор. Орієнтація тільки на середні значення интенсивностей потоків не враховує колізій, що виникають між передавачами порту і мережного адаптера комп'ютера, втрат на час очікування доступу до середовища і інших явищ, які обумовлені випадковими моментами генерації кадрів, випадковими розмірами кадрів і іншими випадковими чинниками, значно знижуючими реальну продуктивність комутатора. Проте, використовування приведених оцінок корисно, оскільки дозволяє виявити випадки, коли вживання конкретної моделі комутатора для конкретної мережі явно неприйнятне.
Оскільки інтенсивності потоків кадрів між вузлами мережі оцінити вдається далеко не завжди, то на закінчення цього розділу приведемо співвідношення, яке дозволяє говорити про те, що комутатор володіє достатньою внутрішньою продуктивністю для підтримки потоків кадрів в тому випадку, якщо вони проходять через всі його порти з максимальною інтенсивністю. Іншими словами, отримаємо умову того, що при даному наборі портів комутатор є неблокуючим.
Очевидно, що комутатор буде неблокуючим, якщо загальна внутрішня продуктивність комутатора B рівна сумі максимальних пропускних спроможностей протоколів всіх його портів Сk:
[[!!!Файл:5.jpg]]

Тобто, якщо у комутатора є, наприклад, 12 портів Ethernet і 2 порти FastEthernet, то внутрішньої продуктивності в 320 Мб/с буде достатньо для обробки будь-якого розподілу трафіку, що потрапив в комутатор через його порти. Проте, така внутрішня продуктивність є надмірною, оскільки комутатор призначений не тільки для прийому кадрів, але і для їх передачі на порт призначення. Тому, всі порти коммутатра не можуть постійно з максимальною швидкістю тільки приймати інформацію ззовні - середня інтенсивність йде через всі порти комутатора інформації повинна бути рівний середній інтенсивності інформації, що приймається. Отже, максимальна швидкість передаваної через комутатор інформації в стабільному режимі рівна половині сумарної пропускної здатності всіх портів - кожний вхідний кадр є для якого-небудь порту вихідним кадром. Відповідно до цього твердження, для нормальної роботи комутатора достатньо, щоб його внутрішня загальна продуктивність була рівна половині суми максимальних пропускних спроможностей протоколів всіх його портів:

[[!!!!Файл:5.1.jpg]]

Тому, для комутатора з 12 портами Ethernet і 2 портами FastEthernet цілком досточно мати середню загальну продуктивність в 160 Мб/с, для нормальної роботи по передачі будь-яких варіантів розподілу трафіку, які можуть бути передані його портами протягом достатньо тривалого періоду часу.
Ще раз потрібно підкреслити, що ця умова гарантує тільки те, що внутрішні елементи комутатора - процесори портів, міжмодульна шина, центральний процесор і т.п. - справляться з обробкою трафіку, що поступає. Несимметрія в розподілі цього трафіку по вихідних портах завжди може привести до неможливості своєчасної передачі трафіку в мережу через обмеження протоколу порту. Для запобігання втрат кадрів багато виробників комутаторів застосовують фірмові рішення, що дозволяють "пригальмовувати" передавачі вузлів, підключених до комутатора, тобто вводять елементи управління потоком не модифікуючи протоколи портів кінцевих вузлів.

== Вплив маршрутизаторів на продуктивність мережі ==

Маршрутизатори, подібно мостам і комутаторам, ізолюють трафік однієї частини мережі від іншої і, тим самим, підвищують пропускну спроможність мережі в цілому. При цьому ступінь ізоляції мереж більш високий, ніж при використовуванні мостів і комутаторів, оскільки маршрутизатори не передають між мережами широкомовний трафік і кадри з невідомими адресами призначення.
Як і у разі вживання мостів/комутаторів, використовування маршрутизаторів може і зменшити пропускну спроможність. Це може відбутися в тому випадку, якщо продуктивність маршрутизатора виявиться менше середньої интесивности міжмережевого трафіку. Звичайно продуктивність маршрутизатора істотно менше за продуктивність комутатора - середній маршрутизатор витрачає на обробку одного пакету в 5 - 10 разів більше часу, ніж середній комутатор. Тому маршрутизатори звичайно застосовують для з'єднання таких фрагментів мереж, які є достатньо відособленими і породжують не дуже інтенсивний міжмережевий трафік.
Всі співвідношення, приведені вище, які були отримані при обговоренні вимог до продуктивності комутаторів, справедливі і для маршрутизаторів.

== Як інтерпретувати результати тестування мостів, комутаторів і маршрутизаторів ==
Часто в періодичних виданнях, присвячених мережній тематиці, приводяться результати тестування продуктивності комунікаційного устаткування - мостів, комутаторів і маршрутизаторів, виконаними в спеціальних тестових лабораторіях.
Результати тестування можуть виглядати, наприклад, таким чином:
Модель комутатора
Продуктивність в кадрах/сек на один порт
3Com Linkswitch 1000
3700
3Com LANplex 6012
4050
Madge LANswitch
4400
DECswitch 900EF +GIGAswitch
4400
Cisco Catalyst 5000
4900
Cisco Catalyst 2800
4500
Bay Networks LattisSwitch 28115
3950
Тестірованієпроводілосьлабораторієйжурнала Data Communication International совместнослабораторией European Network Labs.
Для того, щоб правильно інтерпретувати результати тестування і ухвалити обгрунтоване рішення про те, який з комутаторів можна застосувати у вашій конкретній мережі, потрібно перш за все з'ясувати, за яких умов ці результати були отримані і наскільки ці умови відповідають тим, які можуть зустрітися у вашій мережі.
В наведеному прикладі два тестовані комутатори з'єднувалися один з одним високошвидкісними портами так, як це показано на малюнку 2.15.
Навантаження на мережу створювалося двома генераторами трафіку SmartbitsAdvancedSMB100, які посилали трафік на 20 портів Ethernet кожного з двох тестованих зразків комутатора. Трафік, посиланий на кожний вхідний порт, прямував через цей порт решті 39 портів комутаторів з рівним ступенем вірогідності, так що кожний порт був завантажений на 100%, тобто повинен був передавати 14880 кадрів в секунду. Використовувалися кадри мінімального розміру по 64 байти кожний.
Генератори трафіку підраховували кількість кадрів, які дійшли до порту призначення, і на підставі цих даних підраховувалися кількісні оцінки якості передачі трафіку комутаторами.

[[Файл:2.15.jpg]]

Мал. 2.15. Схема тестування комутаторів
Очевидно, що на підставі цих результатів можна вибирати комутатори для тих реальних мереж, в яких розподіл навантаження між портами комутатора близько до рівномірного. Такі випадки нерідкі для однорангових мереж або ж для мереж, де комутатори працюють на верхніх рівнях ієрархії, об'єднуючи трафіки крупних сегментів. Проте, якщо комутатор використовується в мережі з виділеним сервером, де спостерігається явний перекіс трафіку у бік порту, до якого підключений сервер, то необхідно шукати результати тестування у відповідних умовах, з несиметричним розподілом трафіку.

Перейти до [[Засоби аналізу та оптимізації мереж]]

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Вплив топології зв'язків і продуктивності комунікаційних пристроїв на пропускну здатність мережі

2010-12-28T11:49:56Z

Tarasenko A:

Можливість зміни топології зв'язків між вузлами мережі надає мережному інтегратору широкі можливості для підвищення пропускної спроможності як мережі в цілому так і її окремих ділянок. Навіть при фіксованих пропускних спроможностях каналів зв'язків наявність двох альтернативних каналів між якими-небудь вузлами зразу ж в два рази підвищує пропускну спроможність мережі при взаємодії цих вузлів.

Локальні мережі, що використовують тільки повторители/концентратори, повинні будуватися по цілком певній топології - загальної шини, кільця або зірки, яка визначається базовою мережною технологією, що використовується (Ethernet, TokenRing і т.п.).
Проте при використовуванні мостів, комутаторів або маршрутизаторів з'являється можливість використовувати складніші топології, відмінні від стандартних. Вибір відповідної топології мережі може розв'язати багато проблем вузьких (відносно пропускної спроможності) місць мережі. Це пов'язано не тільки з наявністю додаткових каналів зв'язку, але і з тією обставиною, що мережа утворює у такому разі не одне загальне середовище, що розділяється між всіма вузлами мережі, а декілька таких середовищ, пропускна спроможність яких розділяється вже тільки між вузлами даного сегменту мережі.

Безумовно, великий вплив на пропускну спроможність мережі має і продуктивність таких комунікаційних пристроїв як мости, комутатори і маршрутизатори. Ця продуктивність повинна бути достатньою для передачі міжсегментного або міжмережевого трафіку між частинами мережі, які утворюються в результаті установки в мережу пристроїв даного типу. Втрати кадрів або пакетів мостами, комутаторами або маршрутизаторами можуть приводити до значного зниження пропускної спроможності мережі, особливо якщо відновлення загублених пакетів здійснюється пртоколами з великими значеннями тайм-ауту очікування квитанцій, як це було показано в роздiлi 2.1.6.

==Середовище передачі, що розділяється, як причина зниження продуктивності мережі ==

Повторювачі і концентратори локальних мереж реалізують базові технології, розроблені для середовищ передачі даних, що розділяються. Класичним представником такої технології є технологія Ethernet на коаксіальному кабелі. В такій мережі всі комп'ютери мережі розділяють в часі єдиний канал зв'язку, утворений сегментом коаксіального кабелю.

При передачі яким-небудь комп'ютером кадру даних вся решта комп'ютерів приймає його по загальному коаксіальному кабелю, знаходячись з передавачем в постійному побитном синхронізмі. На час передачі цього кадру ніякі інші обміни інформації в мережі не дозволяються. Спосіб доступу до загального кабелю управляється нескладним розподіленим механізмом арбітражу - кожний комп'ютер має право почати передачу кадру, якщо на кабелі відсутні інформаційні сигнали, а при одночасній передачі кадрів декількома комп'ютерами схеми приймачів вузлів уміють розпізнавати і обробляти цю ситуацію, звану колізією. Обробка колізії також нескладна - всі передаючі вузли припиняють виставляти біти своїх кадрів на кабель і повторюють спробу передачі кадру через випадковий проміжок часу.

При підключенні до загального каналу мережі Ethernet кожний вузол користується його пропускною здатністю 10 Мб/с протягом тільки деякої частки загального часу роботи мережі. Відповідно, на вузол доводиться ця ж частка пропускній здатності каналу. Навіть якщо спрощений вважати, що всі вузли одержують рівні частки часу роботи каналу і непродуктивні втрати часу отстутствуют, то за наявності в мережі N вузлів на один вузол доводиться тільки 10/N Мб/с пропускній здатності. Очевидно, що при великих значеннях N пропускна спроможність, що виділяється кожному вузлу, виявляється настільки малою величиною, що нормальна робота додатків і користувачів стає неможливою - затримки доступу до мережних ресурсів перевищують тайм-аути додатків, а користувачі просто відмовляються так довго чекати відгуку мережі.

Випадковий характер алгоритму доступу до середовища передачі даних, прийнятий в технології Ethernet, ще усугубляє ситуацію. Якщо запити на доступ до середовища генеруються вузлами у випадкові моменти часу, то при великій їх інтенсивності вірогідність виникнення колізій також зростає і приводить до неефективного використовування каналу: час виявлення колізії і час її обробки складають непродуктивні витрати. Частка часу, протягом якого канал надається в розпорядження конкретному вузлу, стає ще меншою.

До недавнього часу в локальних мережах рідко використовувалися мультимедійні додатки, перекачуючі великі файли даних, нерідко що складаються з декількох десятків мегабайт. Додатки ж, що працюють з алфивитно-цифровою інформацією, не створювали значного трафіку. Тому довгий час для сегментів Ethernet було дійсним емпіричне правило - в сегменті, що розділяється, не повинно бути більше 30 вузлів. Тепер ситуація змінилася і нерідко 3-4 комп'ютери повністю завантажують сегмент Ethernet з його максимальною пропускною здатністю в 10 Мб/с або ж 14880 кадрів в секунду.

Обмеження, пов'язані з виникаючими колізіями і великим часом очікування доступу при значному завантаженні сегменту, що розділяється, частіше за все виявляються більш серйозними, ніж обмеження на максимальну кількість вузлів, визначену в стандарті з міркувань стійкої передачі електричних сигналів в кабелях.

Техногия Ethernet була вибрана як приклад при демонстрації обмежень, властивих технологіям локальних мереж, оскільки в цій технології обмеження виявляються найбільш яскраво, а їх причини достатньо очевидні. Проте подібні обмеження властиві і всім іншим технологям локальних мереж, оскільки вони спираються на використовування середовища передачі даних як одного ресурсу, що розділяється. Кільця TokenRing і FDDI також можуть використовуватися вузлами мережі тільки в режимі ресурсу, що розділяється. Відмінність від каналу Ethernet тут полягає тільки в тому, що маркерний метод доступу визначає детерміновану черговість надання доступу до кільця, але як і раніше при наданні доступу одного вузла до кільця вся решта вузлів не може передавати свої кадри і повинні чекати, поки володіючий правом доступу вузол не завершить свою передачу.

Загальне обмеження локальних мереж, побудованих тільки з використанням повторителей і концентраторів, полягає в тому, що загальна продуктивність такої мережі завжди фіксована і рівна максимальній продуктивності протоколу, що використовується. І цю продуктивність можна підвищити тільки перейшовши до іншої технології, що пов'язане з дорогою заміною всього устаткування.
Розглянуті обмеження є платнею за переваги, які дає використовування каналів, що розділяються, в локальних мережах. Ці переваги істотні, недаремно технології такого типу існують вже близько 20 років.

До переваг потрібно віднести в першу чергу:
* ''простоту топології мережі;
* ''гарантію доставки кадру адресату при дотриманні обмежень стандарту і коректно працюючій апаратурі;
* ''простоту протоколів, низьку вартість мережних адаптерів, повторителей і концентраторів, що забезпечила.
Проте процес витіснення повторителей і концентраторів, що почався, комутаторами говорить про те, що пріоритети змінилися, і за підвищення загальної пропускної здатності мережі користувачі готові піти на витрати, пов'язані з придбанням комутаторів замість концентраторів.

== Обмеження мережі, побудованої на загальному поділюваному середовищі ==

При побудові невеликих мереж, що складаються з 10-30 вузлів, використання стандартних технологій на поділюваних середовищах передачі даних приводить до економічних й ефективних рішень. У всякому разі, це твердження справедливо для дуже великої кількості сьогоднішніх мереж, навіть тих, у яких передаються великими обсяги мультимедійної інформації, - поява високошвидкісних технологій зі швидкостями обміну 100 й 1000 Мбіт/с вирішує проблему якості транспортного обслуговування таких мереж.

Ефективність поділюваного середовища для невеликої мережі проявляється в першу чергу в наступних властивостях:

* простої топології мережі, що допускає легке нарощування числа вузлів (у невеликих межах);
* відсутності втрат кадрів через переповнення буферів комунікаційних пристроїв, тому що новий кадр не передається в мережу, поки не прийнятий попередній - сама логіка поділу середовища регулює потік кадрів і припиняє станції, що занадто часто генерують кадри, змушуючи їх чекати доступу;
* простоті протоколів, що забезпечила низьку вартість мережних адаптерів, повторювачів і концентраторів.

Однак справедливим є й інше твердження - великі мережі, що нараховують сотні й тисячі вузлів, не можуть бути побудовані на основі одного поділюваного середовища навіть такої швидкісної технології, як Gigabit Ethernet. І не тільки тому, що практично всі технології обмежують кількість вузлів у поділюваному середовищі; всі види сімейства Ethernet - 1024 вузлами, Token Ring - 260 вузлами, a FDDI - 500 вузлами. Навіть мережа середніх розмірів, що складається з 50-100 комп'ютерів й вкладається в дозволений максимум кількості вузлів, найчастіше буде погано працювати на одному поділюваному середовищі.
Основні недоліки мережі на одному поділюваному середовищі починають проявлятися при перевищенні деякого порога кількості вузлів, підключених до поділюваного середовища, і полягають у наступному. Навіть та частка пропускної здатності поділюваного сегмента, що повинна в середньому діставатися одному вузлу (тобто, наприклад, 10/N Мбіт/с для сегмента Ethernet з N комп'ютерами), дуже часто вузлу не дістається. Причина полягає у випадковому характері методу доступу до середовища, використовуваному у всіх технологіях локальних мереж. Найбільш важкі умови для вузлів мережі створює метод доступу CSMA/CD технології Ethernet, але й в інших технологіях, таких як Token Ring або FDDI, де метод доступу носить менш випадковий характер і навіть часто називається детермінованим, випадковий фактор доступу до середовища однаково є присутнім і робить свій негативний вплив на пропускну здатність, що дістається окремому вузлу.

== Підвищення продуктивності шляхом сегментації мережі мостами і комутаторами ==
=== Розділення загального середовища за допомогою локальних мостів ===

Для подолання обмежень технологій локальних мереж вже достатньо давно почали застосовувати локальні мости, які є функціональними попередниками комутаторів. Хоча в сучасних мережах комутатори майже витіснили мости з локальних мереж, принципи роботи і міркування по їх вживанню практично співпадають.
Міст - цей пристрій, який забезпечує взаємозв'язок двох (рідше декількох) локальних мереж за допомогою передачі кадрів з однієї мережі в іншу за допомогою їх проміжної буферизації. Міст, на відміну від повторителя, не прагне підтримати побітовий синхронізм в обох об'єднуваних мережах. Натомість він виступає по відношенню до кожної з мереж як кінцевий вузол. Він приймає кадр, буферизує його, аналізує адресу призначення кадру, і лише у тому випадку, коли вузол, що адресується, дійсно належить іншій мережі, він передає його туди.
Для передачі кадру в іншу мережу міст повинен отримати доступ до її середовища передачі даних, що розділяється, відповідно до тих же правил, що і звичайний вузол.
Таким чином, міст ізолює трафік одного сегменту від трафіку іншого сегменту, фільтруючи кадри. Оскільки в кожний з сегментів тепер прямує трафік від меншого числа вузлів, то коефіцієнт завантаження сегментів зменшується (мал. 2.11). В результаті пропускна спроможність кожного сегменту збільшується, а, значить, підвищується і сумарна пропускна спроможність мережі.

[[Файл:2.!!!!!11.jpg]]

Мал. 2.11. Локалізація трафіку при використовуванні моста
Кожний сегмент мережі залишається доменом колізій, тобто ділянкою мережі, в якій всі вузли одночасно фіксують і відпрацьовують колізію, в якому б місці цієї ділянки вона б ні трапилася. Проте колізії одного сегменту не приводять до виникнення колізій в іншому сегменті, оскільки міст не транслює їх між сегментами.

=== Вимоги до пропускної здатності моста ===

Дотепер ми припускали, що при використовуванні моста для зв'язку двох сегментів замість повторителя загальна продуктивність мережі завжди підвищується, оскільки зменшується кількість вузлів в кожному сегменті і завантаження сегменту зменшується на ту частку трафіку, яка тепер є внутрішнім трафіком іншого сегменту. Це дейсвительно так, але за умови, що міст передає міжсегментний трафік без значних затримок і без втрат кадрів. Проте, аналіз розглянутого алгоритму роботи моста говорить про те, що міст може і затримувати кадри, і, за певних умов, втрачати їх. Затримка, що вноситься мостом, рівна принаймні часу запису кадру в буфер. Як правило, після запису кадру на обробку адрес також йде якийсь час, особливо якщо розмір адресної таблиці великий. Тому затримка збільшується на час обробки кадру.
Час обробки кадру впливає не тільки на затримку, але і на вірогідність втрати кадрів. Якщо час обробки кадру виявиться менше інтервалу до надходження наступного кадру, то наступний кадр буде поміщений в буфер і чекатиме там, поки процесор моста не звільниться і не займеться обробкою кадру, що поступив. Якщо середня інтенсивність надходження кадрів буде протягом довгого часу перевищувати продуктивність моста, тобто величину, зворотну середньому часу обробки кадру, то буферна пам'ять, що є у моста для зберігання необроблених кадрів, може переповнитися. В такій ситуації мосту нікуди буде записувати кадри, що поступають, і він почне їх втрачати, тобто просто відкидати.

Втрата кадру - ситуація дуже небажана, оскільки її наслідки протоколами локальних мереж не ліквідовуються. Втрата кадру буде виправлена тільки протоколами транспортного або прикладного рівнів, які помітять втрату частини своїх даних і організують їх повторну пересилку. Проте, при регулярних втратах кадрів канального рівня продуктивність мережі може зменшитися у декілька разів, оскільки тайм-аути, що використовуються в протоколах верхніх рівнів, істотно перевищують часи передачі кадрів на канальному рівні, і повторна передача кадру може відбутися через десятки секунд.
Для запобігання втрат кадрів міст повинен володіти продуктивністю, що перевищує середню інтенсивність міжсегментного трафіку, і великий буфер для зберігання кадрів, передаваних в періоди пікового навантаження.

Для того, щоб міст підвищував, а не знижував пропускну спосбность мережі, завжди повинне виконуватися наступне правило:
Швидкість виконання мостом операції передачі кадрів між будь-якими двома його портами (ця операція називається forwarding) повинна бути завжди вище, ніж середня інтенсивність трафіку, існуючого між цими портами, що сполучаються, сегментами мережі.
В локальних мережах часто виявляється справедливим емпіричне правило 80/20, говоряче про те, що при правильному розбитті мережі на сегменти 80% трафіку виявляється внутрішнім трафіком сегменту, і лише 20% виходить за його межі. Якщо вважати, що це правило діє по відношенню до конкретної мережі, то міст повинен володіти продуктивністю виконання операції forwarding в 20 % від максимальної пропускної здатності сегменту Ethernet, тобто продуктивністю 0.2х14880 = 3000 кадру в секунду. Звичайно, локальні мости володіють продуктивністю від 3000 кадрів в секунду і вище.
Проте, гарантій на доставку кадрів в будь-яких ситуаціях міст, на відміну від повторителя, не дає. Це його принциповий недолік, з яким доводиться миритися.

Для того, щоб з'ясувати можливість успішного вживання моста в мережі, необхідно заздалегідь заміряти за допомогою аналізатора протоколів або ж системи управління мережею матрицю трафіку між вузлами мережі. Ця інформація дозволить зрозуміти рівень міжсегментного трафіку при розділенні мережі на сегменти і порівняти її з продуктивністю моста.

=== Сегментація мереж за допомогою комутаторів ===

Технологія комутації сегментів Ethernet була запропонована фірмою Kalpana в 1990 році у відповідь на потреби, що ростуть, в підвищенні пропускної здатності локальних мереж. Ця технологія заснована на відмові від використовування ліній зв'язку між всіма вузлами сегменту, що розділяються, і використовуванні комутаторів, що дозволяють одночасно передавати пакети між всіма його парами портів.
Функціонально багатопортовий комутатор працює як багатопортовий міст, тобто працює на канальному рівні, аналізує заголовки кадрів, автоматично будує адресну таблицю і на підставі цієї таблиці перенаправляє кадр в один з своїх вихідних портів або фільтрує його, видаляючи з буфера. Новина полягала в паралельній обробці кадрів, що поступають, тоді як міст обробляє кадр за кадром. Комутатор же звичайно має декілька внутрішніх процесорів обробки кадрів, кожний з яких може виконувати алгоритм моста. Таким чином, можна вважати, що комутатор - це мультипроцесорний міст, що має за рахунок внутрішнього паралелізму високу продуктивність.
Цей ефект ілюструє малюнок 2.12. На малюнку зображена ідеальна відносно підвищення продуктивності ситуація, коли два порти з 4-х, підключених до комутатора передають дані з максимальною для протоколу Ethernet швидкістю 10 Мб/с, причому вони передають ці дані на решту двох портів комутатора не конфліктуючи - у кожного вхідного порту свій вихідний порт. Якщо комутатор володіє здатністю встигати обробляти вхідний трафік навіть при максимальній інтенсивності надходження кадрів на вхідні порти, то загальна продуктивність комутатора в наведеному прикладі складе 2х10 Мб/с, а при узагальненні прикладу на N портів - (N/2 ) х10 Мб/с. Говорять, що комутатор надає кожній станції або сегменту, підключеному до його портів виділену пропускну спроможність протоколу.

[[!!!!Файл:2.12.jpg]]

Мал. 2.12. Підвищення продуктивності мережі за рахунок одночасної обробки декількох кадрів
Перший комутатор для локальних мереж не випадково з'явився для технології Ethernet. Окрім очевидної причини, пов'язаної з найбільшою популярністю мереж Ethernet, існувала і інша, не менше важлива причина - ця технологія більше за інші страждає від підвищення часу очікування доступу до середовища при підвищенні завантаження сегменту. Тому сегменти Ethernet в крупних мережах в певую чергу потребували засобу розвантаження вузьких місць мережі, якими стали комутатори фірми Kalpana, а потім і інших компаній.
Деякі компанії сталі розвивати технологію комутації і для підвищення продуктивності інших технологій локальних мереж, таких як TokenRing і FDDI. Оскільки в основі технології комутації лежить алгоритм роботи прозорого моста, то принцип комутації не залежить від методу доступу, формату пакету і інших деталей кожної технології. Комутатор вивчає на підставі проходячого через нього трафіку адреси кінцевих вузлів мережі, будує адресну таблицю мережі і потім на її підставі проводить міжкільцеві передачі в мережах TokenRing або FDDI. Принцип роботи комутатора в мережах будь-яких технологій залишався незмінним, забезпечуючи одночасне просування кадрів між парами портів комутатора.
Безумовно, підвищення продуктивності мережі при установці комутатора в загальному випадку не буде таким значним, як в прикладі. На ефективність роботи комутатора впливає багато чинників, і в деяких випадках, як це буде показано нижче, комутатор може зовсім не дати ніяких переваг в порівнянні з концентратором. Прикладом такого чинника може служити незбалансованість трафіку в мережі - якщо порт 1 і порт 2 комутатори частіше за все звертаються до порту 3 комутатори, то порт 3 буде періодично зайнятий і неприступний для одного з двох цих портів і що входить в них трафік простоюватиме, чекаючи звільнення порту 3.

=== Оцінка необхідної загальної продуктивності комутатора ===

В ідеальному випадку комутатор, встановлений в мережі, передає кадри між вузлами, підключеними до його портів, з тією швидкістю, з якою вузли генерують ці кадри, не вносячи додаткових затримок і не втрачаючи жодного кадру. В реальній практиці комутатор завжди вносить деякі затримки при передачі кадрів, а також може деякі кадри втрачати, тобто не доставляти їх адресатам. Через відмінності у внутрішній організації різних моделей комутаторів, важко передбачати, як той або інший комутатор передаватиме кадри якогось конкретного зразка трафіку. Кращим критерієм як і раніше залишається практика, коли комутатор ставиться в реальну мережу і измеряеются що вносяться їм затримки і кількість втрачених кадрів. Проте, існують нескладні розрахунки, які можуть дати уявлення про те, як комутатор поводитиметься в реальній ситуації.

[[!!!!Файл:2.13.jpg]]

Мал. 2.13. Розподіл трафіку в мережі, побудованій на комутаторі
Подивимося, якомога оцінити поведінку комутатора на прикладі мережі, зображеної на малюнку 2.13.
Основою для оцінки того, як справлятиметься комутатор із зв'язком вузлів або сегментів, підключених до його портів, є дані про середню інтенсивність трафіку між вузлами мережі. Для наведеного прикладу це означає, що потрібно якимсь чином оцінити, скільки в середньому кадрів в секунду вузол, поключенный до порту P1, генерує вузлам, підключеним до порту P2 (трафік P12), вузлу, підключеному до порту P3 (трафік P13), і так далі, до вузла, підключеного до порту P6. Потім цю процедуру потрібно повторити для трафіку, узалми, що генерується, підключеними до порту 2, 3, 4, 5 і 6. В загальному випадку, інтенсивність трафіку, що генерується одним вузлом іншому, не співпадає з интесивностью трафіку, що генерується у зворотному напрямі.
Результатом дослідження трафіку буде побудова матриці трафіку, приведеної на малюнку 2.14. Трафік можна вимірювати як в кадрах в секунду, так і в бітах в секунду. Оскільки потім необхідні значення трафіку порівнюватимуться з показниками продуктивності комутатора, то потрібно їх мати в одних і тих же одиницях. Для визначеності вважатимемо, що в даному прикладі трафік і продуктивність комутатора вимірюються в бітах в секунду.

[[!!!!Файл: 2.14.jpg]]

Мал. 2.14. Матриця середніх значень интенсивностей трафіку
Подібну матрицю будують агенти RMONMIB (змінна TrafficMatrix), вбудовані в мережні адаптери або інше комунікаційне устаткування.
Для того, щоб комутатор справився з підтримкою необхідної матриці трафіку, необхідне виконання декількох умов.
1. Загальна продуктивність комутатора повинна бути більше або рівно сумарній інтенсивності передаваного трафіку:

[[!!!!Файл:1a.jpg]]

де B - загальна продуктивність комутатора, Pij - середня інтенсивність трафіку від i-го порту до j-му; сума береться по всіх портах комутатора, від 1 до 6.
Якщо ця нерівність не виконується, то комутатор явно не справлятиметься з потоком що поступають в нього кадрів, і вони втрачатимуться через переповнювання внутрішніх буферів. Оскільки у формулі фігурують середні значення интенсивностей трафіку, то ніякий, навіть дуже великий розмір внутрішнього буфера або буферів комутатора не зможе компенсувати дуже повільну обробку кадрів.
Сумарна продуктивність комутатора забезпечується достатньо високою продуктивністю кожного його окремого елемента - процесора порту, комутаційної матриці, загальної шини, що сполучає модулі і т.п. Незалежно від внутрішньої організації комутатора і способів конвейєризації його операцій, можна визначити достатньо прості вимоги до продуктивності його елементів, які є необхідними для підтримки заданої матриці трафіку. Перерахуємо деякі з них.
2. Номінальна максимальна продуктивність протоколу кожного порту комутатора повинна бути не менше за середню інтенсивність сумарного трафіку, що проходить через порт:

[[!!!!Файл:2a.jpg]]

де Сk - номінальна максимальна продуктивність протоколу к-го порту (наприклад, якщо к-ый порт подддерживает Ethernet, то Сkравно 10 Мб/с), перша сума рівна інтенсивності що виходить з порту трафіку, а друга - що входить. Ця формула вважає, що порт комутатора працює в стандартному напівдуплексному режимі, для повнодуплексного режиму величину Сkнужно подвоїти.
3. Продуктивність процесора кожного порту повинна бути не менше за середню інтенсивність сумарного трафіку, що проходить через порт. Умова аналогічно попередній, але замість номінальної продуктивності підтримуваного протоколу в ній повинна використовуватися продуктивність процесора порту.
4. Продуктивність внутрішньої шини комутатора повинна бути не менше за середню інтенсивність сумарного трафіку, передаваного між портами, що належать різним модулям комутатора:

[[!!!Файл:4.jpg]]

де Bbus - продуктивність загальної шини комутатора, а сума [[Файл:4.1.jpg]]
SijPij береться тільки по тих i і j, які належать різним модулям.
Ця перевірка повинні виконуватися, очевидно, тільки для тих комутаторів, які мають внутрішню архітектуру модульного типу з використанням загальної шини для міжмодульного обміну. Для комутаторів з іншою внутрішньою організацією, наприклад, з пам'яттю, що розділяється, нескладно запропонувати аналогічні формули для перевірки достатньої продуктивності їх внутрішніх елементів.
Приведені умови є необхідними для того, щоб комутатор в середньому справлявся з поставленою задачею і не втрачав кадрів постійно. Якщо хоча б одна з приведених умов не буде виконана, то втрати кадрів стають не епізодичним явищем при пікових значеннях трафіку, а явищем постійним, оскільки навіть середні значення трафіку перевищують можливості комутатора.
Умови 1 і 2 застосовні для комутаторів з будь-якою внутрішньою організацією, а умови 3 і 4 наведені як приклад необхідності обліку продуктивності окремих.
Оскільки виробники комутаторів прагнуть зробити свої пристрої якомога більш швидкодійними, то загальна внутрішня продуктивність комутатора часто з деяким запасом перевищує середню інтенсивність будь-якого варіанту трафіку, який можна направити на порти комутатора відповідно до їх протоколів. Такі комутатори називаються неблокуючими, що підкреслює той факт, що будь-який варіант трафіку передається без зниження його інтенсивності.
Проте, якою б загальною продуктивністю не володів комутатор, завжди можна вказати для нього такий розподіл трафіку між портами, з яким комутатор не справиться і почне неминуче втрачати кадри. Для цього достатньо, щоб сумарний трафік, передаваний через комутатор для якого-небудь його вихідного порту, перевищив максимальну пропускну спроможність протоколу цього порту. В термінах умови 2 це означатиме, що друге складове SiPik перевищує пропускну спроможність протоколу порту Сk. Наприклад, якщо порти P4, Р5 і Р6 посилатимуть на порт Р2 кожний по 5 Мб/с, то порт Р2 не зможе передавати в мережу трафік з середньою інтенсивністю 15 Мб/с, навіть якщо процесор цього порту володіє такою продуктивністю. Буфер порту Р2 заповнюватиметься із швидкістю 15 Мб/с, а спустошуватися з швидкістю максимум 10 Мб/с, тому кількість необроблених даних ростиме із швидкістю 5 Мб/с, неминуче приводячи до переповнювання будь-якого буфера кінцевого розміру, а значить і до втрати кадрів.
З наведеного прикладу видно, що комутатори можуть повністю використовувати свою високу внутрішню продуктивність тільки у разі добре збалансованого трафіку, коли вірогідність передачі кадрів від одного порту іншим приблизно рівна. При "перекосах" трафіку, коли декілька портів посилають свій трафік переважно одному порту, комутатор може не справитися з поставленою задачею навіть не через недостатню продуктивність своїх процесорів портів, а унаслідок обмежень протоколу порту.
Комутатор може втрачати великий відсоток кадрів і в тих випадках, коли всі приведені умови дотримуються, оскільки вони є необхідними, але недостатніми для своєчасного просування одержуваних на приймачах портів кадрів. Ці умови недостатні тому що вони дуже спрощують процеси передачі кадрів через комутатор. Орієнтація тільки на середні значення интенсивностей потоків не враховує колізій, що виникають між передавачами порту і мережного адаптера комп'ютера, втрат на час очікування доступу до середовища і інших явищ, які обумовлені випадковими моментами генерації кадрів, випадковими розмірами кадрів і іншими випадковими чинниками, значно знижуючими реальну продуктивність комутатора. Проте, використовування приведених оцінок корисно, оскільки дозволяє виявити випадки, коли вживання конкретної моделі комутатора для конкретної мережі явно неприйнятне.
Оскільки інтенсивності потоків кадрів між вузлами мережі оцінити вдається далеко не завжди, то на закінчення цього розділу приведемо співвідношення, яке дозволяє говорити про те, що комутатор володіє достатньою внутрішньою продуктивністю для підтримки потоків кадрів в тому випадку, якщо вони проходять через всі його порти з максимальною інтенсивністю. Іншими словами, отримаємо умову того, що при даному наборі портів комутатор є неблокуючим.
Очевидно, що комутатор буде неблокуючим, якщо загальна внутрішня продуктивність комутатора B рівна сумі максимальних пропускних спроможностей протоколів всіх його портів Сk:
[[!!!Файл:5.jpg]]

Тобто, якщо у комутатора є, наприклад, 12 портів Ethernet і 2 порти FastEthernet, то внутрішньої продуктивності в 320 Мб/с буде достатньо для обробки будь-якого розподілу трафіку, що потрапив в комутатор через його порти. Проте, така внутрішня продуктивність є надмірною, оскільки комутатор призначений не тільки для прийому кадрів, але і для їх передачі на порт призначення. Тому, всі порти коммутатра не можуть постійно з максимальною швидкістю тільки приймати інформацію ззовні - середня інтенсивність йде через всі порти комутатора інформації повинна бути рівний середній інтенсивності інформації, що приймається. Отже, максимальна швидкість передаваної через комутатор інформації в стабільному режимі рівна половині сумарної пропускної здатності всіх портів - кожний вхідний кадр є для якого-небудь порту вихідним кадром. Відповідно до цього твердження, для нормальної роботи комутатора достатньо, щоб його внутрішня загальна продуктивність була рівна половині суми максимальних пропускних спроможностей протоколів всіх його портів:

[[!!!!Файл:5.1.jpg]]

Тому, для комутатора з 12 портами Ethernet і 2 портами FastEthernet цілком досточно мати середню загальну продуктивність в 160 Мб/с, для нормальної роботи по передачі будь-яких варіантів розподілу трафіку, які можуть бути передані його портами протягом достатньо тривалого періоду часу.
Ще раз потрібно підкреслити, що ця умова гарантує тільки те, що внутрішні елементи комутатора - процесори портів, міжмодульна шина, центральний процесор і т.п. - справляться з обробкою трафіку, що поступає. Несимметрія в розподілі цього трафіку по вихідних портах завжди може привести до неможливості своєчасної передачі трафіку в мережу через обмеження протоколу порту. Для запобігання втрат кадрів багато виробників комутаторів застосовують фірмові рішення, що дозволяють "пригальмовувати" передавачі вузлів, підключених до комутатора, тобто вводять елементи управління потоком не модифікуючи протоколи портів кінцевих вузлів.

== Вплив маршрутизаторів на продуктивність мережі ==

Маршрутизатори, подібно мостам і комутаторам, ізолюють трафік однієї частини мережі від іншої і, тим самим, підвищують пропускну спроможність мережі в цілому. При цьому ступінь ізоляції мереж більш високий, ніж при використовуванні мостів і комутаторів, оскільки маршрутизатори не передають між мережами широкомовний трафік і кадри з невідомими адресами призначення.
Як і у разі вживання мостів/комутаторів, використовування маршрутизаторів може і зменшити пропускну спроможність. Це може відбутися в тому випадку, якщо продуктивність маршрутизатора виявиться менше середньої интесивности міжмережевого трафіку. Звичайно продуктивність маршрутизатора істотно менше за продуктивність комутатора - середній маршрутизатор витрачає на обробку одного пакету в 5 - 10 разів більше часу, ніж середній комутатор. Тому маршрутизатори звичайно застосовують для з'єднання таких фрагментів мереж, які є достатньо відособленими і породжують не дуже інтенсивний міжмережевий трафік.
Всі співвідношення, приведені вище, які були отримані при обговоренні вимог до продуктивності комутаторів, справедливі і для маршрутизаторів.

== Як інтерпретувати результати тестування мостів, комутаторів і маршрутизаторів ==
Часто в періодичних виданнях, присвячених мережній тематиці, приводяться результати тестування продуктивності комунікаційного устаткування - мостів, комутаторів і маршрутизаторів, виконаними в спеціальних тестових лабораторіях.
Результати тестування можуть виглядати, наприклад, таким чином:
Модель комутатора
Продуктивність в кадрах/сек на один порт
3Com Linkswitch 1000
3700
3Com LANplex 6012
4050
Madge LANswitch
4400
DECswitch 900EF +GIGAswitch
4400
Cisco Catalyst 5000
4900
Cisco Catalyst 2800
4500
Bay Networks LattisSwitch 28115
3950
Тестірованієпроводілосьлабораторієйжурнала Data Communication International совместнослабораторией European Network Labs.
Для того, щоб правильно інтерпретувати результати тестування і ухвалити обгрунтоване рішення про те, який з комутаторів можна застосувати у вашій конкретній мережі, потрібно перш за все з'ясувати, за яких умов ці результати були отримані і наскільки ці умови відповідають тим, які можуть зустрітися у вашій мережі.
В наведеному прикладі два тестовані комутатори з'єднувалися один з одним високошвидкісними портами так, як це показано на малюнку 2.15.
Навантаження на мережу створювалося двома генераторами трафіку SmartbitsAdvancedSMB100, які посилали трафік на 20 портів Ethernet кожного з двох тестованих зразків комутатора. Трафік, посиланий на кожний вхідний порт, прямував через цей порт решті 39 портів комутаторів з рівним ступенем вірогідності, так що кожний порт був завантажений на 100%, тобто повинен був передавати 14880 кадрів в секунду. Використовувалися кадри мінімального розміру по 64 байти кожний.
Генератори трафіку підраховували кількість кадрів, які дійшли до порту призначення, і на підставі цих даних підраховувалися кількісні оцінки якості передачі трафіку комутаторами.

[[Файл:2.15.jpg]]

Мал. 2.15. Схема тестування комутаторів
Очевидно, що на підставі цих результатів можна вибирати комутатори для тих реальних мереж, в яких розподіл навантаження між портами комутатора близько до рівномірного. Такі випадки нерідкі для однорангових мереж або ж для мереж, де комутатори працюють на верхніх рівнях ієрархії, об'єднуючи трафіки крупних сегментів. Проте, якщо комутатор використовується в мережі з виділеним сервером, де спостерігається явний перекіс трафіку у бік порту, до якого підключений сервер, то необхідно шукати результати тестування у відповідних умовах, з несиметричним розподілом трафіку.

Перейти до [[Засоби аналізу та оптимізації мереж]]

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Вплив топології зв'язків і продуктивності комунікаційних пристроїв на пропускну здатність мережі

2010-12-28T11:48:10Z

Tarasenko A:

Можливість зміни топології зв'язків між вузлами мережі надає мережному інтегратору широкі можливості для підвищення пропускної спроможності як мережі в цілому так і її окремих ділянок. Навіть при фіксованих пропускних спроможностях каналів зв'язків наявність двох альтернативних каналів між якими-небудь вузлами зразу ж в два рази підвищує пропускну спроможність мережі при взаємодії цих вузлів.

Локальні мережі, що використовують тільки повторители/концентратори, повинні будуватися по цілком певній топології - загальної шини, кільця або зірки, яка визначається базовою мережною технологією, що використовується (Ethernet, TokenRing і т.п.).
Проте при використовуванні мостів, комутаторів або маршрутизаторів з'являється можливість використовувати складніші топології, відмінні від стандартних. Вибір відповідної топології мережі може розв'язати багато проблем вузьких (відносно пропускної спроможності) місць мережі. Це пов'язано не тільки з наявністю додаткових каналів зв'язку, але і з тією обставиною, що мережа утворює у такому разі не одне загальне середовище, що розділяється між всіма вузлами мережі, а декілька таких середовищ, пропускна спроможність яких розділяється вже тільки між вузлами даного сегменту мережі.

Безумовно, великий вплив на пропускну спроможність мережі має і продуктивність таких комунікаційних пристроїв як мости, комутатори і маршрутизатори. Ця продуктивність повинна бути достатньою для передачі міжсегментного або міжмережевого трафіку між частинами мережі, які утворюються в результаті установки в мережу пристроїв даного типу. Втрати кадрів або пакетів мостами, комутаторами або маршрутизаторами можуть приводити до значного зниження пропускної спроможності мережі, особливо якщо відновлення загублених пакетів здійснюється пртоколами з великими значеннями тайм-ауту очікування квитанцій, як це було показано в роздiлi 2.1.6.

==Середовище передачі, що розділяється, як причина зниження продуктивності мережі ==

Повторювачі і концентратори локальних мереж реалізують базові технології, розроблені для середовищ передачі даних, що розділяються. Класичним представником такої технології є технологія Ethernet на коаксіальному кабелі. В такій мережі всі комп'ютери мережі розділяють в часі єдиний канал зв'язку, утворений сегментом коаксіального кабелю.

При передачі яким-небудь комп'ютером кадру даних вся решта комп'ютерів приймає його по загальному коаксіальному кабелю, знаходячись з передавачем в постійному побитном синхронізмі. На час передачі цього кадру ніякі інші обміни інформації в мережі не дозволяються. Спосіб доступу до загального кабелю управляється нескладним розподіленим механізмом арбітражу - кожний комп'ютер має право почати передачу кадру, якщо на кабелі відсутні інформаційні сигнали, а при одночасній передачі кадрів декількома комп'ютерами схеми приймачів вузлів уміють розпізнавати і обробляти цю ситуацію, звану колізією. Обробка колізії також нескладна - всі передаючі вузли припиняють виставляти біти своїх кадрів на кабель і повторюють спробу передачі кадру через випадковий проміжок часу.

При підключенні до загального каналу мережі Ethernet кожний вузол користується його пропускною здатністю 10 Мб/с протягом тільки деякої частки загального часу роботи мережі. Відповідно, на вузол доводиться ця ж частка пропускній здатності каналу. Навіть якщо спрощений вважати, що всі вузли одержують рівні частки часу роботи каналу і непродуктивні втрати часу отстутствуют, то за наявності в мережі N вузлів на один вузол доводиться тільки 10/N Мб/с пропускній здатності. Очевидно, що при великих значеннях N пропускна спроможність, що виділяється кожному вузлу, виявляється настільки малою величиною, що нормальна робота додатків і користувачів стає неможливою - затримки доступу до мережних ресурсів перевищують тайм-аути додатків, а користувачі просто відмовляються так довго чекати відгуку мережі.

Випадковий характер алгоритму доступу до середовища передачі даних, прийнятий в технології Ethernet, ще усугубляє ситуацію. Якщо запити на доступ до середовища генеруються вузлами у випадкові моменти часу, то при великій їх інтенсивності вірогідність виникнення колізій також зростає і приводить до неефективного використовування каналу: час виявлення колізії і час її обробки складають непродуктивні витрати. Частка часу, протягом якого канал надається в розпорядження конкретному вузлу, стає ще меншою.

До недавнього часу в локальних мережах рідко використовувалися мультимедійні додатки, перекачуючі великі файли даних, нерідко що складаються з декількох десятків мегабайт. Додатки ж, що працюють з алфивитно-цифровою інформацією, не створювали значного трафіку. Тому довгий час для сегментів Ethernet було дійсним емпіричне правило - в сегменті, що розділяється, не повинно бути більше 30 вузлів. Тепер ситуація змінилася і нерідко 3-4 комп'ютери повністю завантажують сегмент Ethernet з його максимальною пропускною здатністю в 10 Мб/с або ж 14880 кадрів в секунду.

Обмеження, пов'язані з виникаючими колізіями і великим часом очікування доступу при значному завантаженні сегменту, що розділяється, частіше за все виявляються більш серйозними, ніж обмеження на максимальну кількість вузлів, визначену в стандарті з міркувань стійкої передачі електричних сигналів в кабелях.

Техногия Ethernet була вибрана як приклад при демонстрації обмежень, властивих технологіям локальних мереж, оскільки в цій технології обмеження виявляються найбільш яскраво, а їх причини достатньо очевидні. Проте подібні обмеження властиві і всім іншим технологям локальних мереж, оскільки вони спираються на використовування середовища передачі даних як одного ресурсу, що розділяється. Кільця TokenRing і FDDI також можуть використовуватися вузлами мережі тільки в режимі ресурсу, що розділяється. Відмінність від каналу Ethernet тут полягає тільки в тому, що маркерний метод доступу визначає детерміновану черговість надання доступу до кільця, але як і раніше при наданні доступу одного вузла до кільця вся решта вузлів не може передавати свої кадри і повинні чекати, поки володіючий правом доступу вузол не завершить свою передачу.

Загальне обмеження локальних мереж, побудованих тільки з використанням повторителей і концентраторів, полягає в тому, що загальна продуктивність такої мережі завжди фіксована і рівна максимальній продуктивності протоколу, що використовується. І цю продуктивність можна підвищити тільки перейшовши до іншої технології, що пов'язане з дорогою заміною всього устаткування.
Розглянуті обмеження є платнею за переваги, які дає використовування каналів, що розділяються, в локальних мережах. Ці переваги істотні, недаремно технології такого типу існують вже близько 20 років.

До переваг потрібно віднести в першу чергу:
* ''простоту топології мережі;
* ''гарантію доставки кадру адресату при дотриманні обмежень стандарту і коректно працюючій апаратурі;
* ''простоту протоколів, низьку вартість мережних адаптерів, повторителей і концентраторів, що забезпечила.
Проте процес витіснення повторителей і концентраторів, що почався, комутаторами говорить про те, що пріоритети змінилися, і за підвищення загальної пропускної здатності мережі користувачі готові піти на витрати, пов'язані з придбанням комутаторів замість концентраторів.

== Обмеження мережі, побудованої на загальному поділюваному середовищі ==

При побудові невеликих мереж, що складаються з 10-30 вузлів, використання стандартних технологій на поділюваних середовищах передачі даних приводить до економічних й ефективних рішень. У всякому разі, це твердження справедливо для дуже великої кількості сьогоднішніх мереж, навіть тих, у яких передаються великими обсяги мультимедійної інформації, - поява високошвидкісних технологій зі швидкостями обміну 100 й 1000 Мбіт/с вирішує проблему якості транспортного обслуговування таких мереж.

Ефективність поділюваного середовища для невеликої мережі проявляється в першу чергу в наступних властивостях:

* простої топології мережі, що допускає легке нарощування числа вузлів (у невеликих межах);
* відсутності втрат кадрів через переповнення буферів комунікаційних пристроїв, тому що новий кадр не передається в мережу, поки не прийнятий попередній - сама логіка поділу середовища регулює потік кадрів і припиняє станції, що занадто часто генерують кадри, змушуючи їх чекати доступу;
* простоті протоколів, що забезпечила низьку вартість мережних адаптерів, повторювачів і концентраторів.

Однак справедливим є й інше твердження - великі мережі, що нараховують сотні й тисячі вузлів, не можуть бути побудовані на основі одного поділюваного середовища навіть такої швидкісної технології, як Gigabit Ethernet. І не тільки тому, що практично всі технології обмежують кількість вузлів у поділюваному середовищі; всі види сімейства Ethernet - 1024 вузлами, Token Ring - 260 вузлами, a FDDI - 500 вузлами. Навіть мережа середніх розмірів, що складається з 50-100 комп'ютерів й вкладається в дозволений максимум кількості вузлів, найчастіше буде погано працювати на одному поділюваному середовищі.

== Підвищення продуктивності шляхом сегментації мережі мостами і комутаторами ==
=== Розділення загального середовища за допомогою локальних мостів ===

Для подолання обмежень технологій локальних мереж вже достатньо давно почали застосовувати локальні мости, які є функціональними попередниками комутаторів. Хоча в сучасних мережах комутатори майже витіснили мости з локальних мереж, принципи роботи і міркування по їх вживанню практично співпадають.
Міст - цей пристрій, який забезпечує взаємозв'язок двох (рідше декількох) локальних мереж за допомогою передачі кадрів з однієї мережі в іншу за допомогою їх проміжної буферизації. Міст, на відміну від повторителя, не прагне підтримати побітовий синхронізм в обох об'єднуваних мережах. Натомість він виступає по відношенню до кожної з мереж як кінцевий вузол. Він приймає кадр, буферизує його, аналізує адресу призначення кадру, і лише у тому випадку, коли вузол, що адресується, дійсно належить іншій мережі, він передає його туди.
Для передачі кадру в іншу мережу міст повинен отримати доступ до її середовища передачі даних, що розділяється, відповідно до тих же правил, що і звичайний вузол.
Таким чином, міст ізолює трафік одного сегменту від трафіку іншого сегменту, фільтруючи кадри. Оскільки в кожний з сегментів тепер прямує трафік від меншого числа вузлів, то коефіцієнт завантаження сегментів зменшується (мал. 2.11). В результаті пропускна спроможність кожного сегменту збільшується, а, значить, підвищується і сумарна пропускна спроможність мережі.

[[Файл:2.!!!!!11.jpg]]

Мал. 2.11. Локалізація трафіку при використовуванні моста
Кожний сегмент мережі залишається доменом колізій, тобто ділянкою мережі, в якій всі вузли одночасно фіксують і відпрацьовують колізію, в якому б місці цієї ділянки вона б ні трапилася. Проте колізії одного сегменту не приводять до виникнення колізій в іншому сегменті, оскільки міст не транслює їх між сегментами.

=== Вимоги до пропускної здатності моста ===

Дотепер ми припускали, що при використовуванні моста для зв'язку двох сегментів замість повторителя загальна продуктивність мережі завжди підвищується, оскільки зменшується кількість вузлів в кожному сегменті і завантаження сегменту зменшується на ту частку трафіку, яка тепер є внутрішнім трафіком іншого сегменту. Це дейсвительно так, але за умови, що міст передає міжсегментний трафік без значних затримок і без втрат кадрів. Проте, аналіз розглянутого алгоритму роботи моста говорить про те, що міст може і затримувати кадри, і, за певних умов, втрачати їх. Затримка, що вноситься мостом, рівна принаймні часу запису кадру в буфер. Як правило, після запису кадру на обробку адрес також йде якийсь час, особливо якщо розмір адресної таблиці великий. Тому затримка збільшується на час обробки кадру.
Час обробки кадру впливає не тільки на затримку, але і на вірогідність втрати кадрів. Якщо час обробки кадру виявиться менше інтервалу до надходження наступного кадру, то наступний кадр буде поміщений в буфер і чекатиме там, поки процесор моста не звільниться і не займеться обробкою кадру, що поступив. Якщо середня інтенсивність надходження кадрів буде протягом довгого часу перевищувати продуктивність моста, тобто величину, зворотну середньому часу обробки кадру, то буферна пам'ять, що є у моста для зберігання необроблених кадрів, може переповнитися. В такій ситуації мосту нікуди буде записувати кадри, що поступають, і він почне їх втрачати, тобто просто відкидати.

Втрата кадру - ситуація дуже небажана, оскільки її наслідки протоколами локальних мереж не ліквідовуються. Втрата кадру буде виправлена тільки протоколами транспортного або прикладного рівнів, які помітять втрату частини своїх даних і організують їх повторну пересилку. Проте, при регулярних втратах кадрів канального рівня продуктивність мережі може зменшитися у декілька разів, оскільки тайм-аути, що використовуються в протоколах верхніх рівнів, істотно перевищують часи передачі кадрів на канальному рівні, і повторна передача кадру може відбутися через десятки секунд.
Для запобігання втрат кадрів міст повинен володіти продуктивністю, що перевищує середню інтенсивність міжсегментного трафіку, і великий буфер для зберігання кадрів, передаваних в періоди пікового навантаження.

Для того, щоб міст підвищував, а не знижував пропускну спосбность мережі, завжди повинне виконуватися наступне правило:
Швидкість виконання мостом операції передачі кадрів між будь-якими двома його портами (ця операція називається forwarding) повинна бути завжди вище, ніж середня інтенсивність трафіку, існуючого між цими портами, що сполучаються, сегментами мережі.
В локальних мережах часто виявляється справедливим емпіричне правило 80/20, говоряче про те, що при правильному розбитті мережі на сегменти 80% трафіку виявляється внутрішнім трафіком сегменту, і лише 20% виходить за його межі. Якщо вважати, що це правило діє по відношенню до конкретної мережі, то міст повинен володіти продуктивністю виконання операції forwarding в 20 % від максимальної пропускної здатності сегменту Ethernet, тобто продуктивністю 0.2х14880 = 3000 кадру в секунду. Звичайно, локальні мости володіють продуктивністю від 3000 кадрів в секунду і вище.
Проте, гарантій на доставку кадрів в будь-яких ситуаціях міст, на відміну від повторителя, не дає. Це його принциповий недолік, з яким доводиться миритися.

Для того, щоб з'ясувати можливість успішного вживання моста в мережі, необхідно заздалегідь заміряти за допомогою аналізатора протоколів або ж системи управління мережею матрицю трафіку між вузлами мережі. Ця інформація дозволить зрозуміти рівень міжсегментного трафіку при розділенні мережі на сегменти і порівняти її з продуктивністю моста.

=== Сегментація мереж за допомогою комутаторів ===

Технологія комутації сегментів Ethernet була запропонована фірмою Kalpana в 1990 році у відповідь на потреби, що ростуть, в підвищенні пропускної здатності локальних мереж. Ця технологія заснована на відмові від використовування ліній зв'язку між всіма вузлами сегменту, що розділяються, і використовуванні комутаторів, що дозволяють одночасно передавати пакети між всіма його парами портів.
Функціонально багатопортовий комутатор працює як багатопортовий міст, тобто працює на канальному рівні, аналізує заголовки кадрів, автоматично будує адресну таблицю і на підставі цієї таблиці перенаправляє кадр в один з своїх вихідних портів або фільтрує його, видаляючи з буфера. Новина полягала в паралельній обробці кадрів, що поступають, тоді як міст обробляє кадр за кадром. Комутатор же звичайно має декілька внутрішніх процесорів обробки кадрів, кожний з яких може виконувати алгоритм моста. Таким чином, можна вважати, що комутатор - це мультипроцесорний міст, що має за рахунок внутрішнього паралелізму високу продуктивність.
Цей ефект ілюструє малюнок 2.12. На малюнку зображена ідеальна відносно підвищення продуктивності ситуація, коли два порти з 4-х, підключених до комутатора передають дані з максимальною для протоколу Ethernet швидкістю 10 Мб/с, причому вони передають ці дані на решту двох портів комутатора не конфліктуючи - у кожного вхідного порту свій вихідний порт. Якщо комутатор володіє здатністю встигати обробляти вхідний трафік навіть при максимальній інтенсивності надходження кадрів на вхідні порти, то загальна продуктивність комутатора в наведеному прикладі складе 2х10 Мб/с, а при узагальненні прикладу на N портів - (N/2 ) х10 Мб/с. Говорять, що комутатор надає кожній станції або сегменту, підключеному до його портів виділену пропускну спроможність протоколу.

[[!!!!Файл:2.12.jpg]]

Мал. 2.12. Підвищення продуктивності мережі за рахунок одночасної обробки декількох кадрів
Перший комутатор для локальних мереж не випадково з'явився для технології Ethernet. Окрім очевидної причини, пов'язаної з найбільшою популярністю мереж Ethernet, існувала і інша, не менше важлива причина - ця технологія більше за інші страждає від підвищення часу очікування доступу до середовища при підвищенні завантаження сегменту. Тому сегменти Ethernet в крупних мережах в певую чергу потребували засобу розвантаження вузьких місць мережі, якими стали комутатори фірми Kalpana, а потім і інших компаній.
Деякі компанії сталі розвивати технологію комутації і для підвищення продуктивності інших технологій локальних мереж, таких як TokenRing і FDDI. Оскільки в основі технології комутації лежить алгоритм роботи прозорого моста, то принцип комутації не залежить від методу доступу, формату пакету і інших деталей кожної технології. Комутатор вивчає на підставі проходячого через нього трафіку адреси кінцевих вузлів мережі, будує адресну таблицю мережі і потім на її підставі проводить міжкільцеві передачі в мережах TokenRing або FDDI. Принцип роботи комутатора в мережах будь-яких технологій залишався незмінним, забезпечуючи одночасне просування кадрів між парами портів комутатора.
Безумовно, підвищення продуктивності мережі при установці комутатора в загальному випадку не буде таким значним, як в прикладі. На ефективність роботи комутатора впливає багато чинників, і в деяких випадках, як це буде показано нижче, комутатор може зовсім не дати ніяких переваг в порівнянні з концентратором. Прикладом такого чинника може служити незбалансованість трафіку в мережі - якщо порт 1 і порт 2 комутатори частіше за все звертаються до порту 3 комутатори, то порт 3 буде періодично зайнятий і неприступний для одного з двох цих портів і що входить в них трафік простоюватиме, чекаючи звільнення порту 3.

=== Оцінка необхідної загальної продуктивності комутатора ===

В ідеальному випадку комутатор, встановлений в мережі, передає кадри між вузлами, підключеними до його портів, з тією швидкістю, з якою вузли генерують ці кадри, не вносячи додаткових затримок і не втрачаючи жодного кадру. В реальній практиці комутатор завжди вносить деякі затримки при передачі кадрів, а також може деякі кадри втрачати, тобто не доставляти їх адресатам. Через відмінності у внутрішній організації різних моделей комутаторів, важко передбачати, як той або інший комутатор передаватиме кадри якогось конкретного зразка трафіку. Кращим критерієм як і раніше залишається практика, коли комутатор ставиться в реальну мережу і измеряеются що вносяться їм затримки і кількість втрачених кадрів. Проте, існують нескладні розрахунки, які можуть дати уявлення про те, як комутатор поводитиметься в реальній ситуації.

[[!!!!Файл:2.13.jpg]]

Мал. 2.13. Розподіл трафіку в мережі, побудованій на комутаторі
Подивимося, якомога оцінити поведінку комутатора на прикладі мережі, зображеної на малюнку 2.13.
Основою для оцінки того, як справлятиметься комутатор із зв'язком вузлів або сегментів, підключених до його портів, є дані про середню інтенсивність трафіку між вузлами мережі. Для наведеного прикладу це означає, що потрібно якимсь чином оцінити, скільки в середньому кадрів в секунду вузол, поключенный до порту P1, генерує вузлам, підключеним до порту P2 (трафік P12), вузлу, підключеному до порту P3 (трафік P13), і так далі, до вузла, підключеного до порту P6. Потім цю процедуру потрібно повторити для трафіку, узалми, що генерується, підключеними до порту 2, 3, 4, 5 і 6. В загальному випадку, інтенсивність трафіку, що генерується одним вузлом іншому, не співпадає з интесивностью трафіку, що генерується у зворотному напрямі.
Результатом дослідження трафіку буде побудова матриці трафіку, приведеної на малюнку 2.14. Трафік можна вимірювати як в кадрах в секунду, так і в бітах в секунду. Оскільки потім необхідні значення трафіку порівнюватимуться з показниками продуктивності комутатора, то потрібно їх мати в одних і тих же одиницях. Для визначеності вважатимемо, що в даному прикладі трафік і продуктивність комутатора вимірюються в бітах в секунду.

[[!!!!Файл: 2.14.jpg]]

Мал. 2.14. Матриця середніх значень интенсивностей трафіку
Подібну матрицю будують агенти RMONMIB (змінна TrafficMatrix), вбудовані в мережні адаптери або інше комунікаційне устаткування.
Для того, щоб комутатор справився з підтримкою необхідної матриці трафіку, необхідне виконання декількох умов.
1. Загальна продуктивність комутатора повинна бути більше або рівно сумарній інтенсивності передаваного трафіку:

[[!!!!Файл:1a.jpg]]

де B - загальна продуктивність комутатора, Pij - середня інтенсивність трафіку від i-го порту до j-му; сума береться по всіх портах комутатора, від 1 до 6.
Якщо ця нерівність не виконується, то комутатор явно не справлятиметься з потоком що поступають в нього кадрів, і вони втрачатимуться через переповнювання внутрішніх буферів. Оскільки у формулі фігурують середні значення интенсивностей трафіку, то ніякий, навіть дуже великий розмір внутрішнього буфера або буферів комутатора не зможе компенсувати дуже повільну обробку кадрів.
Сумарна продуктивність комутатора забезпечується достатньо високою продуктивністю кожного його окремого елемента - процесора порту, комутаційної матриці, загальної шини, що сполучає модулі і т.п. Незалежно від внутрішньої організації комутатора і способів конвейєризації його операцій, можна визначити достатньо прості вимоги до продуктивності його елементів, які є необхідними для підтримки заданої матриці трафіку. Перерахуємо деякі з них.
2. Номінальна максимальна продуктивність протоколу кожного порту комутатора повинна бути не менше за середню інтенсивність сумарного трафіку, що проходить через порт:

[[!!!!Файл:2a.jpg]]

де Сk - номінальна максимальна продуктивність протоколу к-го порту (наприклад, якщо к-ый порт подддерживает Ethernet, то Сkравно 10 Мб/с), перша сума рівна інтенсивності що виходить з порту трафіку, а друга - що входить. Ця формула вважає, що порт комутатора працює в стандартному напівдуплексному режимі, для повнодуплексного режиму величину Сkнужно подвоїти.
3. Продуктивність процесора кожного порту повинна бути не менше за середню інтенсивність сумарного трафіку, що проходить через порт. Умова аналогічно попередній, але замість номінальної продуктивності підтримуваного протоколу в ній повинна використовуватися продуктивність процесора порту.
4. Продуктивність внутрішньої шини комутатора повинна бути не менше за середню інтенсивність сумарного трафіку, передаваного між портами, що належать різним модулям комутатора:

[[!!!Файл:4.jpg]]

де Bbus - продуктивність загальної шини комутатора, а сума [[Файл:4.1.jpg]]
SijPij береться тільки по тих i і j, які належать різним модулям.
Ця перевірка повинні виконуватися, очевидно, тільки для тих комутаторів, які мають внутрішню архітектуру модульного типу з використанням загальної шини для міжмодульного обміну. Для комутаторів з іншою внутрішньою організацією, наприклад, з пам'яттю, що розділяється, нескладно запропонувати аналогічні формули для перевірки достатньої продуктивності їх внутрішніх елементів.
Приведені умови є необхідними для того, щоб комутатор в середньому справлявся з поставленою задачею і не втрачав кадрів постійно. Якщо хоча б одна з приведених умов не буде виконана, то втрати кадрів стають не епізодичним явищем при пікових значеннях трафіку, а явищем постійним, оскільки навіть середні значення трафіку перевищують можливості комутатора.
Умови 1 і 2 застосовні для комутаторів з будь-якою внутрішньою організацією, а умови 3 і 4 наведені як приклад необхідності обліку продуктивності окремих.
Оскільки виробники комутаторів прагнуть зробити свої пристрої якомога більш швидкодійними, то загальна внутрішня продуктивність комутатора часто з деяким запасом перевищує середню інтенсивність будь-якого варіанту трафіку, який можна направити на порти комутатора відповідно до їх протоколів. Такі комутатори називаються неблокуючими, що підкреслює той факт, що будь-який варіант трафіку передається без зниження його інтенсивності.
Проте, якою б загальною продуктивністю не володів комутатор, завжди можна вказати для нього такий розподіл трафіку між портами, з яким комутатор не справиться і почне неминуче втрачати кадри. Для цього достатньо, щоб сумарний трафік, передаваний через комутатор для якого-небудь його вихідного порту, перевищив максимальну пропускну спроможність протоколу цього порту. В термінах умови 2 це означатиме, що друге складове SiPik перевищує пропускну спроможність протоколу порту Сk. Наприклад, якщо порти P4, Р5 і Р6 посилатимуть на порт Р2 кожний по 5 Мб/с, то порт Р2 не зможе передавати в мережу трафік з середньою інтенсивністю 15 Мб/с, навіть якщо процесор цього порту володіє такою продуктивністю. Буфер порту Р2 заповнюватиметься із швидкістю 15 Мб/с, а спустошуватися з швидкістю максимум 10 Мб/с, тому кількість необроблених даних ростиме із швидкістю 5 Мб/с, неминуче приводячи до переповнювання будь-якого буфера кінцевого розміру, а значить і до втрати кадрів.
З наведеного прикладу видно, що комутатори можуть повністю використовувати свою високу внутрішню продуктивність тільки у разі добре збалансованого трафіку, коли вірогідність передачі кадрів від одного порту іншим приблизно рівна. При "перекосах" трафіку, коли декілька портів посилають свій трафік переважно одному порту, комутатор може не справитися з поставленою задачею навіть не через недостатню продуктивність своїх процесорів портів, а унаслідок обмежень протоколу порту.
Комутатор може втрачати великий відсоток кадрів і в тих випадках, коли всі приведені умови дотримуються, оскільки вони є необхідними, але недостатніми для своєчасного просування одержуваних на приймачах портів кадрів. Ці умови недостатні тому що вони дуже спрощують процеси передачі кадрів через комутатор. Орієнтація тільки на середні значення интенсивностей потоків не враховує колізій, що виникають між передавачами порту і мережного адаптера комп'ютера, втрат на час очікування доступу до середовища і інших явищ, які обумовлені випадковими моментами генерації кадрів, випадковими розмірами кадрів і іншими випадковими чинниками, значно знижуючими реальну продуктивність комутатора. Проте, використовування приведених оцінок корисно, оскільки дозволяє виявити випадки, коли вживання конкретної моделі комутатора для конкретної мережі явно неприйнятне.
Оскільки інтенсивності потоків кадрів між вузлами мережі оцінити вдається далеко не завжди, то на закінчення цього розділу приведемо співвідношення, яке дозволяє говорити про те, що комутатор володіє достатньою внутрішньою продуктивністю для підтримки потоків кадрів в тому випадку, якщо вони проходять через всі його порти з максимальною інтенсивністю. Іншими словами, отримаємо умову того, що при даному наборі портів комутатор є неблокуючим.
Очевидно, що комутатор буде неблокуючим, якщо загальна внутрішня продуктивність комутатора B рівна сумі максимальних пропускних спроможностей протоколів всіх його портів Сk:
[[!!!Файл:5.jpg]]

Тобто, якщо у комутатора є, наприклад, 12 портів Ethernet і 2 порти FastEthernet, то внутрішньої продуктивності в 320 Мб/с буде достатньо для обробки будь-якого розподілу трафіку, що потрапив в комутатор через його порти. Проте, така внутрішня продуктивність є надмірною, оскільки комутатор призначений не тільки для прийому кадрів, але і для їх передачі на порт призначення. Тому, всі порти коммутатра не можуть постійно з максимальною швидкістю тільки приймати інформацію ззовні - середня інтенсивність йде через всі порти комутатора інформації повинна бути рівний середній інтенсивності інформації, що приймається. Отже, максимальна швидкість передаваної через комутатор інформації в стабільному режимі рівна половині сумарної пропускної здатності всіх портів - кожний вхідний кадр є для якого-небудь порту вихідним кадром. Відповідно до цього твердження, для нормальної роботи комутатора достатньо, щоб його внутрішня загальна продуктивність була рівна половині суми максимальних пропускних спроможностей протоколів всіх його портів:

[[!!!!Файл:5.1.jpg]]

Тому, для комутатора з 12 портами Ethernet і 2 портами FastEthernet цілком досточно мати середню загальну продуктивність в 160 Мб/с, для нормальної роботи по передачі будь-яких варіантів розподілу трафіку, які можуть бути передані його портами протягом достатньо тривалого періоду часу.
Ще раз потрібно підкреслити, що ця умова гарантує тільки те, що внутрішні елементи комутатора - процесори портів, міжмодульна шина, центральний процесор і т.п. - справляться з обробкою трафіку, що поступає. Несимметрія в розподілі цього трафіку по вихідних портах завжди може привести до неможливості своєчасної передачі трафіку в мережу через обмеження протоколу порту. Для запобігання втрат кадрів багато виробників комутаторів застосовують фірмові рішення, що дозволяють "пригальмовувати" передавачі вузлів, підключених до комутатора, тобто вводять елементи управління потоком не модифікуючи протоколи портів кінцевих вузлів.

== Вплив маршрутизаторів на продуктивність мережі ==

Маршрутизатори, подібно мостам і комутаторам, ізолюють трафік однієї частини мережі від іншої і, тим самим, підвищують пропускну спроможність мережі в цілому. При цьому ступінь ізоляції мереж більш високий, ніж при використовуванні мостів і комутаторів, оскільки маршрутизатори не передають між мережами широкомовний трафік і кадри з невідомими адресами призначення.
Як і у разі вживання мостів/комутаторів, використовування маршрутизаторів може і зменшити пропускну спроможність. Це може відбутися в тому випадку, якщо продуктивність маршрутизатора виявиться менше середньої интесивности міжмережевого трафіку. Звичайно продуктивність маршрутизатора істотно менше за продуктивність комутатора - середній маршрутизатор витрачає на обробку одного пакету в 5 - 10 разів більше часу, ніж середній комутатор. Тому маршрутизатори звичайно застосовують для з'єднання таких фрагментів мереж, які є достатньо відособленими і породжують не дуже інтенсивний міжмережевий трафік.
Всі співвідношення, приведені вище, які були отримані при обговоренні вимог до продуктивності комутаторів, справедливі і для маршрутизаторів.

== Як інтерпретувати результати тестування мостів, комутаторів і маршрутизаторів ==
Часто в періодичних виданнях, присвячених мережній тематиці, приводяться результати тестування продуктивності комунікаційного устаткування - мостів, комутаторів і маршрутизаторів, виконаними в спеціальних тестових лабораторіях.
Результати тестування можуть виглядати, наприклад, таким чином:
Модель комутатора
Продуктивність в кадрах/сек на один порт
3Com Linkswitch 1000
3700
3Com LANplex 6012
4050
Madge LANswitch
4400
DECswitch 900EF +GIGAswitch
4400
Cisco Catalyst 5000
4900
Cisco Catalyst 2800
4500
Bay Networks LattisSwitch 28115
3950
Тестірованієпроводілосьлабораторієйжурнала Data Communication International совместнослабораторией European Network Labs.
Для того, щоб правильно інтерпретувати результати тестування і ухвалити обгрунтоване рішення про те, який з комутаторів можна застосувати у вашій конкретній мережі, потрібно перш за все з'ясувати, за яких умов ці результати були отримані і наскільки ці умови відповідають тим, які можуть зустрітися у вашій мережі.
В наведеному прикладі два тестовані комутатори з'єднувалися один з одним високошвидкісними портами так, як це показано на малюнку 2.15.
Навантаження на мережу створювалося двома генераторами трафіку SmartbitsAdvancedSMB100, які посилали трафік на 20 портів Ethernet кожного з двох тестованих зразків комутатора. Трафік, посиланий на кожний вхідний порт, прямував через цей порт решті 39 портів комутаторів з рівним ступенем вірогідності, так що кожний порт був завантажений на 100%, тобто повинен був передавати 14880 кадрів в секунду. Використовувалися кадри мінімального розміру по 64 байти кожний.
Генератори трафіку підраховували кількість кадрів, які дійшли до порту призначення, і на підставі цих даних підраховувалися кількісні оцінки якості передачі трафіку комутаторами.

[[Файл:2.15.jpg]]

Мал. 2.15. Схема тестування комутаторів
Очевидно, що на підставі цих результатів можна вибирати комутатори для тих реальних мереж, в яких розподіл навантаження між портами комутатора близько до рівномірного. Такі випадки нерідкі для однорангових мереж або ж для мереж, де комутатори працюють на верхніх рівнях ієрархії, об'єднуючи трафіки крупних сегментів. Проте, якщо комутатор використовується в мережі з виділеним сервером, де спостерігається явний перекіс трафіку у бік порту, до якого підключений сервер, то необхідно шукати результати тестування у відповідних умовах, з несиметричним розподілом трафіку.

Перейти до [[Засоби аналізу та оптимізації мереж]]

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Вплив топології зв'язків і продуктивності комунікаційних пристроїв на пропускну здатність мережі

2010-12-28T11:33:48Z

Tarasenko A:

Можливість зміни топології зв'язків між вузлами мережі надає мережному інтегратору широкі можливості для підвищення пропускної спроможності як мережі в цілому так і її окремих ділянок. Навіть при фіксованих пропускних спроможностях каналів зв'язків наявність двох альтернативних каналів між якими-небудь вузлами зразу ж в два рази підвищує пропускну спроможність мережі при взаємодії цих вузлів.

Локальні мережі, що використовують тільки повторители/концентратори, повинні будуватися по цілком певній топології - загальної шини, кільця або зірки, яка визначається базовою мережною технологією, що використовується (Ethernet, TokenRing і т.п.).
Проте при використовуванні мостів, комутаторів або маршрутизаторів з'являється можливість використовувати складніші топології, відмінні від стандартних. Вибір відповідної топології мережі може розв'язати багато проблем вузьких (відносно пропускної спроможності) місць мережі. Це пов'язано не тільки з наявністю додаткових каналів зв'язку, але і з тією обставиною, що мережа утворює у такому разі не одне загальне середовище, що розділяється між всіма вузлами мережі, а декілька таких середовищ, пропускна спроможність яких розділяється вже тільки між вузлами даного сегменту мережі.

Безумовно, великий вплив на пропускну спроможність мережі має і продуктивність таких комунікаційних пристроїв як мости, комутатори і маршрутизатори. Ця продуктивність повинна бути достатньою для передачі міжсегментного або міжмережевого трафіку між частинами мережі, які утворюються в результаті установки в мережу пристроїв даного типу. Втрати кадрів або пакетів мостами, комутаторами або маршрутизаторами можуть приводити до значного зниження пропускної спроможності мережі, особливо якщо відновлення загублених пакетів здійснюється пртоколами з великими значеннями тайм-ауту очікування квитанцій, як це було показано в роздiлi 2.1.6.

==Середовище передачі, що розділяється, як причина зниження продуктивності мережі ==

Повторювачі і концентратори локальних мереж реалізують базові технології, розроблені для середовищ передачі даних, що розділяються. Класичним представником такої технології є технологія Ethernet на коаксіальному кабелі. В такій мережі всі комп'ютери мережі розділяють в часі єдиний канал зв'язку, утворений сегментом коаксіального кабелю.

При передачі яким-небудь комп'ютером кадру даних вся решта комп'ютерів приймає його по загальному коаксіальному кабелю, знаходячись з передавачем в постійному побитном синхронізмі. На час передачі цього кадру ніякі інші обміни інформації в мережі не дозволяються. Спосіб доступу до загального кабелю управляється нескладним розподіленим механізмом арбітражу - кожний комп'ютер має право почати передачу кадру, якщо на кабелі відсутні інформаційні сигнали, а при одночасній передачі кадрів декількома комп'ютерами схеми приймачів вузлів уміють розпізнавати і обробляти цю ситуацію, звану колізією. Обробка колізії також нескладна - всі передаючі вузли припиняють виставляти біти своїх кадрів на кабель і повторюють спробу передачі кадру через випадковий проміжок часу.

При підключенні до загального каналу мережі Ethernet кожний вузол користується його пропускною здатністю 10 Мб/с протягом тільки деякої частки загального часу роботи мережі. Відповідно, на вузол доводиться ця ж частка пропускній здатності каналу. Навіть якщо спрощений вважати, що всі вузли одержують рівні частки часу роботи каналу і непродуктивні втрати часу отстутствуют, то за наявності в мережі N вузлів на один вузол доводиться тільки 10/N Мб/с пропускній здатності. Очевидно, що при великих значеннях N пропускна спроможність, що виділяється кожному вузлу, виявляється настільки малою величиною, що нормальна робота додатків і користувачів стає неможливою - затримки доступу до мережних ресурсів перевищують тайм-аути додатків, а користувачі просто відмовляються так довго чекати відгуку мережі.

Випадковий характер алгоритму доступу до середовища передачі даних, прийнятий в технології Ethernet, ще усугубляє ситуацію. Якщо запити на доступ до середовища генеруються вузлами у випадкові моменти часу, то при великій їх інтенсивності вірогідність виникнення колізій також зростає і приводить до неефективного використовування каналу: час виявлення колізії і час її обробки складають непродуктивні витрати. Частка часу, протягом якого канал надається в розпорядження конкретному вузлу, стає ще меншою.

До недавнього часу в локальних мережах рідко використовувалися мультимедійні додатки, перекачуючі великі файли даних, нерідко що складаються з декількох десятків мегабайт. Додатки ж, що працюють з алфивитно-цифровою інформацією, не створювали значного трафіку. Тому довгий час для сегментів Ethernet було дійсним емпіричне правило - в сегменті, що розділяється, не повинно бути більше 30 вузлів. Тепер ситуація змінилася і нерідко 3-4 комп'ютери повністю завантажують сегмент Ethernet з його максимальною пропускною здатністю в 10 Мб/с або ж 14880 кадрів в секунду.

Обмеження, пов'язані з виникаючими колізіями і великим часом очікування доступу при значному завантаженні сегменту, що розділяється, частіше за все виявляються більш серйозними, ніж обмеження на максимальну кількість вузлів, визначену в стандарті з міркувань стійкої передачі електричних сигналів в кабелях.

Техногия Ethernet була вибрана як приклад при демонстрації обмежень, властивих технологіям локальних мереж, оскільки в цій технології обмеження виявляються найбільш яскраво, а їх причини достатньо очевидні. Проте подібні обмеження властиві і всім іншим технологям локальних мереж, оскільки вони спираються на використовування середовища передачі даних як одного ресурсу, що розділяється. Кільця TokenRing і FDDI також можуть використовуватися вузлами мережі тільки в режимі ресурсу, що розділяється. Відмінність від каналу Ethernet тут полягає тільки в тому, що маркерний метод доступу визначає детерміновану черговість надання доступу до кільця, але як і раніше при наданні доступу одного вузла до кільця вся решта вузлів не може передавати свої кадри і повинні чекати, поки володіючий правом доступу вузол не завершить свою передачу.

Загальне обмеження локальних мереж, побудованих тільки з використанням повторителей і концентраторів, полягає в тому, що загальна продуктивність такої мережі завжди фіксована і рівна максимальній продуктивності протоколу, що використовується. І цю продуктивність можна підвищити тільки перейшовши до іншої технології, що пов'язане з дорогою заміною всього устаткування.
Розглянуті обмеження є платнею за переваги, які дає використовування каналів, що розділяються, в локальних мережах. Ці переваги істотні, недаремно технології такого типу існують вже близько 20 років.

До переваг потрібно віднести в першу чергу:
* ''простоту топології мережі;
* ''гарантію доставки кадру адресату при дотриманні обмежень стандарту і коректно працюючій апаратурі;
* ''простоту протоколів, низьку вартість мережних адаптерів, повторителей і концентраторів, що забезпечила.
Проте процес витіснення повторителей і концентраторів, що почався, комутаторами говорить про те, що пріоритети змінилися, і за підвищення загальної пропускної здатності мережі користувачі готові піти на витрати, пов'язані з придбанням комутаторів замість концентраторів.

== Підвищення продуктивності шляхом сегментації мережі мостами і комутаторами ==
=== Розділення загального середовища за допомогою локальних мостів ===

Для подолання обмежень технологій локальних мереж вже достатньо давно почали застосовувати локальні мости, які є функціональними попередниками комутаторів. Хоча в сучасних мережах комутатори майже витіснили мости з локальних мереж, принципи роботи і міркування по їх вживанню практично співпадають.
Міст - цей пристрій, який забезпечує взаємозв'язок двох (рідше декількох) локальних мереж за допомогою передачі кадрів з однієї мережі в іншу за допомогою їх проміжної буферизації. Міст, на відміну від повторителя, не прагне підтримати побітовий синхронізм в обох об'єднуваних мережах. Натомість він виступає по відношенню до кожної з мереж як кінцевий вузол. Він приймає кадр, буферизує його, аналізує адресу призначення кадру, і лише у тому випадку, коли вузол, що адресується, дійсно належить іншій мережі, він передає його туди.
Для передачі кадру в іншу мережу міст повинен отримати доступ до її середовища передачі даних, що розділяється, відповідно до тих же правил, що і звичайний вузол.
Таким чином, міст ізолює трафік одного сегменту від трафіку іншого сегменту, фільтруючи кадри. Оскільки в кожний з сегментів тепер прямує трафік від меншого числа вузлів, то коефіцієнт завантаження сегментів зменшується (мал. 2.11). В результаті пропускна спроможність кожного сегменту збільшується, а, значить, підвищується і сумарна пропускна спроможність мережі.

[[Файл:2.!!!!!11.jpg]]

Мал. 2.11. Локалізація трафіку при використовуванні моста
Кожний сегмент мережі залишається доменом колізій, тобто ділянкою мережі, в якій всі вузли одночасно фіксують і відпрацьовують колізію, в якому б місці цієї ділянки вона б ні трапилася. Проте колізії одного сегменту не приводять до виникнення колізій в іншому сегменті, оскільки міст не транслює їх між сегментами.

=== Вимоги до пропускної здатності моста ===

Дотепер ми припускали, що при використовуванні моста для зв'язку двох сегментів замість повторителя загальна продуктивність мережі завжди підвищується, оскільки зменшується кількість вузлів в кожному сегменті і завантаження сегменту зменшується на ту частку трафіку, яка тепер є внутрішнім трафіком іншого сегменту. Це дейсвительно так, але за умови, що міст передає міжсегментний трафік без значних затримок і без втрат кадрів. Проте, аналіз розглянутого алгоритму роботи моста говорить про те, що міст може і затримувати кадри, і, за певних умов, втрачати їх. Затримка, що вноситься мостом, рівна принаймні часу запису кадру в буфер. Як правило, після запису кадру на обробку адрес також йде якийсь час, особливо якщо розмір адресної таблиці великий. Тому затримка збільшується на час обробки кадру.
Час обробки кадру впливає не тільки на затримку, але і на вірогідність втрати кадрів. Якщо час обробки кадру виявиться менше інтервалу до надходження наступного кадру, то наступний кадр буде поміщений в буфер і чекатиме там, поки процесор моста не звільниться і не займеться обробкою кадру, що поступив. Якщо середня інтенсивність надходження кадрів буде протягом довгого часу перевищувати продуктивність моста, тобто величину, зворотну середньому часу обробки кадру, то буферна пам'ять, що є у моста для зберігання необроблених кадрів, може переповнитися. В такій ситуації мосту нікуди буде записувати кадри, що поступають, і він почне їх втрачати, тобто просто відкидати.

Втрата кадру - ситуація дуже небажана, оскільки її наслідки протоколами локальних мереж не ліквідовуються. Втрата кадру буде виправлена тільки протоколами транспортного або прикладного рівнів, які помітять втрату частини своїх даних і організують їх повторну пересилку. Проте, при регулярних втратах кадрів канального рівня продуктивність мережі може зменшитися у декілька разів, оскільки тайм-аути, що використовуються в протоколах верхніх рівнів, істотно перевищують часи передачі кадрів на канальному рівні, і повторна передача кадру може відбутися через десятки секунд.
Для запобігання втрат кадрів міст повинен володіти продуктивністю, що перевищує середню інтенсивність міжсегментного трафіку, і великий буфер для зберігання кадрів, передаваних в періоди пікового навантаження.

Для того, щоб міст підвищував, а не знижував пропускну спосбность мережі, завжди повинне виконуватися наступне правило:
Швидкість виконання мостом операції передачі кадрів між будь-якими двома його портами (ця операція називається forwarding) повинна бути завжди вище, ніж середня інтенсивність трафіку, існуючого між цими портами, що сполучаються, сегментами мережі.
В локальних мережах часто виявляється справедливим емпіричне правило 80/20, говоряче про те, що при правильному розбитті мережі на сегменти 80% трафіку виявляється внутрішнім трафіком сегменту, і лише 20% виходить за його межі. Якщо вважати, що це правило діє по відношенню до конкретної мережі, то міст повинен володіти продуктивністю виконання операції forwarding в 20 % від максимальної пропускної здатності сегменту Ethernet, тобто продуктивністю 0.2х14880 = 3000 кадру в секунду. Звичайно, локальні мости володіють продуктивністю від 3000 кадрів в секунду і вище.
Проте, гарантій на доставку кадрів в будь-яких ситуаціях міст, на відміну від повторителя, не дає. Це його принциповий недолік, з яким доводиться миритися.

Для того, щоб з'ясувати можливість успішного вживання моста в мережі, необхідно заздалегідь заміряти за допомогою аналізатора протоколів або ж системи управління мережею матрицю трафіку між вузлами мережі. Ця інформація дозволить зрозуміти рівень міжсегментного трафіку при розділенні мережі на сегменти і порівняти її з продуктивністю моста.

=== Сегментація мереж за допомогою комутаторів ===

Технологія комутації сегментів Ethernet була запропонована фірмою Kalpana в 1990 році у відповідь на потреби, що ростуть, в підвищенні пропускної здатності локальних мереж. Ця технологія заснована на відмові від використовування ліній зв'язку між всіма вузлами сегменту, що розділяються, і використовуванні комутаторів, що дозволяють одночасно передавати пакети між всіма його парами портів.
Функціонально багатопортовий комутатор працює як багатопортовий міст, тобто працює на канальному рівні, аналізує заголовки кадрів, автоматично будує адресну таблицю і на підставі цієї таблиці перенаправляє кадр в один з своїх вихідних портів або фільтрує його, видаляючи з буфера. Новина полягала в паралельній обробці кадрів, що поступають, тоді як міст обробляє кадр за кадром. Комутатор же звичайно має декілька внутрішніх процесорів обробки кадрів, кожний з яких може виконувати алгоритм моста. Таким чином, можна вважати, що комутатор - це мультипроцесорний міст, що має за рахунок внутрішнього паралелізму високу продуктивність.
Цей ефект ілюструє малюнок 2.12. На малюнку зображена ідеальна відносно підвищення продуктивності ситуація, коли два порти з 4-х, підключених до комутатора передають дані з максимальною для протоколу Ethernet швидкістю 10 Мб/с, причому вони передають ці дані на решту двох портів комутатора не конфліктуючи - у кожного вхідного порту свій вихідний порт. Якщо комутатор володіє здатністю встигати обробляти вхідний трафік навіть при максимальній інтенсивності надходження кадрів на вхідні порти, то загальна продуктивність комутатора в наведеному прикладі складе 2х10 Мб/с, а при узагальненні прикладу на N портів - (N/2 ) х10 Мб/с. Говорять, що комутатор надає кожній станції або сегменту, підключеному до його портів виділену пропускну спроможність протоколу.

[[!!!!Файл:2.12.jpg]]

Мал. 2.12. Підвищення продуктивності мережі за рахунок одночасної обробки декількох кадрів
Перший комутатор для локальних мереж не випадково з'явився для технології Ethernet. Окрім очевидної причини, пов'язаної з найбільшою популярністю мереж Ethernet, існувала і інша, не менше важлива причина - ця технологія більше за інші страждає від підвищення часу очікування доступу до середовища при підвищенні завантаження сегменту. Тому сегменти Ethernet в крупних мережах в певую чергу потребували засобу розвантаження вузьких місць мережі, якими стали комутатори фірми Kalpana, а потім і інших компаній.
Деякі компанії сталі розвивати технологію комутації і для підвищення продуктивності інших технологій локальних мереж, таких як TokenRing і FDDI. Оскільки в основі технології комутації лежить алгоритм роботи прозорого моста, то принцип комутації не залежить від методу доступу, формату пакету і інших деталей кожної технології. Комутатор вивчає на підставі проходячого через нього трафіку адреси кінцевих вузлів мережі, будує адресну таблицю мережі і потім на її підставі проводить міжкільцеві передачі в мережах TokenRing або FDDI. Принцип роботи комутатора в мережах будь-яких технологій залишався незмінним, забезпечуючи одночасне просування кадрів між парами портів комутатора.
Безумовно, підвищення продуктивності мережі при установці комутатора в загальному випадку не буде таким значним, як в прикладі. На ефективність роботи комутатора впливає багато чинників, і в деяких випадках, як це буде показано нижче, комутатор може зовсім не дати ніяких переваг в порівнянні з концентратором. Прикладом такого чинника може служити незбалансованість трафіку в мережі - якщо порт 1 і порт 2 комутатори частіше за все звертаються до порту 3 комутатори, то порт 3 буде періодично зайнятий і неприступний для одного з двох цих портів і що входить в них трафік простоюватиме, чекаючи звільнення порту 3.

=== Оцінка необхідної загальної продуктивності комутатора ===

В ідеальному випадку комутатор, встановлений в мережі, передає кадри між вузлами, підключеними до його портів, з тією швидкістю, з якою вузли генерують ці кадри, не вносячи додаткових затримок і не втрачаючи жодного кадру. В реальній практиці комутатор завжди вносить деякі затримки при передачі кадрів, а також може деякі кадри втрачати, тобто не доставляти їх адресатам. Через відмінності у внутрішній організації різних моделей комутаторів, важко передбачати, як той або інший комутатор передаватиме кадри якогось конкретного зразка трафіку. Кращим критерієм як і раніше залишається практика, коли комутатор ставиться в реальну мережу і измеряеются що вносяться їм затримки і кількість втрачених кадрів. Проте, існують нескладні розрахунки, які можуть дати уявлення про те, як комутатор поводитиметься в реальній ситуації.

[[!!!!Файл:2.13.jpg]]

Мал. 2.13. Розподіл трафіку в мережі, побудованій на комутаторі
Подивимося, якомога оцінити поведінку комутатора на прикладі мережі, зображеної на малюнку 2.13.
Основою для оцінки того, як справлятиметься комутатор із зв'язком вузлів або сегментів, підключених до його портів, є дані про середню інтенсивність трафіку між вузлами мережі. Для наведеного прикладу це означає, що потрібно якимсь чином оцінити, скільки в середньому кадрів в секунду вузол, поключенный до порту P1, генерує вузлам, підключеним до порту P2 (трафік P12), вузлу, підключеному до порту P3 (трафік P13), і так далі, до вузла, підключеного до порту P6. Потім цю процедуру потрібно повторити для трафіку, узалми, що генерується, підключеними до порту 2, 3, 4, 5 і 6. В загальному випадку, інтенсивність трафіку, що генерується одним вузлом іншому, не співпадає з интесивностью трафіку, що генерується у зворотному напрямі.
Результатом дослідження трафіку буде побудова матриці трафіку, приведеної на малюнку 2.14. Трафік можна вимірювати як в кадрах в секунду, так і в бітах в секунду. Оскільки потім необхідні значення трафіку порівнюватимуться з показниками продуктивності комутатора, то потрібно їх мати в одних і тих же одиницях. Для визначеності вважатимемо, що в даному прикладі трафік і продуктивність комутатора вимірюються в бітах в секунду.

[[!!!!Файл: 2.14.jpg]]

Мал. 2.14. Матриця середніх значень интенсивностей трафіку
Подібну матрицю будують агенти RMONMIB (змінна TrafficMatrix), вбудовані в мережні адаптери або інше комунікаційне устаткування.
Для того, щоб комутатор справився з підтримкою необхідної матриці трафіку, необхідне виконання декількох умов.
1. Загальна продуктивність комутатора повинна бути більше або рівно сумарній інтенсивності передаваного трафіку:

[[!!!!Файл:1a.jpg]]

де B - загальна продуктивність комутатора, Pij - середня інтенсивність трафіку від i-го порту до j-му; сума береться по всіх портах комутатора, від 1 до 6.
Якщо ця нерівність не виконується, то комутатор явно не справлятиметься з потоком що поступають в нього кадрів, і вони втрачатимуться через переповнювання внутрішніх буферів. Оскільки у формулі фігурують середні значення интенсивностей трафіку, то ніякий, навіть дуже великий розмір внутрішнього буфера або буферів комутатора не зможе компенсувати дуже повільну обробку кадрів.
Сумарна продуктивність комутатора забезпечується достатньо високою продуктивністю кожного його окремого елемента - процесора порту, комутаційної матриці, загальної шини, що сполучає модулі і т.п. Незалежно від внутрішньої організації комутатора і способів конвейєризації його операцій, можна визначити достатньо прості вимоги до продуктивності його елементів, які є необхідними для підтримки заданої матриці трафіку. Перерахуємо деякі з них.
2. Номінальна максимальна продуктивність протоколу кожного порту комутатора повинна бути не менше за середню інтенсивність сумарного трафіку, що проходить через порт:

[[!!!!Файл:2a.jpg]]

де Сk - номінальна максимальна продуктивність протоколу к-го порту (наприклад, якщо к-ый порт подддерживает Ethernet, то Сkравно 10 Мб/с), перша сума рівна інтенсивності що виходить з порту трафіку, а друга - що входить. Ця формула вважає, що порт комутатора працює в стандартному напівдуплексному режимі, для повнодуплексного режиму величину Сkнужно подвоїти.
3. Продуктивність процесора кожного порту повинна бути не менше за середню інтенсивність сумарного трафіку, що проходить через порт. Умова аналогічно попередній, але замість номінальної продуктивності підтримуваного протоколу в ній повинна використовуватися продуктивність процесора порту.
4. Продуктивність внутрішньої шини комутатора повинна бути не менше за середню інтенсивність сумарного трафіку, передаваного між портами, що належать різним модулям комутатора:

[[!!!Файл:4.jpg]]

де Bbus - продуктивність загальної шини комутатора, а сума [[Файл:4.1.jpg]]
SijPij береться тільки по тих i і j, які належать різним модулям.
Ця перевірка повинні виконуватися, очевидно, тільки для тих комутаторів, які мають внутрішню архітектуру модульного типу з використанням загальної шини для міжмодульного обміну. Для комутаторів з іншою внутрішньою організацією, наприклад, з пам'яттю, що розділяється, нескладно запропонувати аналогічні формули для перевірки достатньої продуктивності їх внутрішніх елементів.
Приведені умови є необхідними для того, щоб комутатор в середньому справлявся з поставленою задачею і не втрачав кадрів постійно. Якщо хоча б одна з приведених умов не буде виконана, то втрати кадрів стають не епізодичним явищем при пікових значеннях трафіку, а явищем постійним, оскільки навіть середні значення трафіку перевищують можливості комутатора.
Умови 1 і 2 застосовні для комутаторів з будь-якою внутрішньою організацією, а умови 3 і 4 наведені як приклад необхідності обліку продуктивності окремих.
Оскільки виробники комутаторів прагнуть зробити свої пристрої якомога більш швидкодійними, то загальна внутрішня продуктивність комутатора часто з деяким запасом перевищує середню інтенсивність будь-якого варіанту трафіку, який можна направити на порти комутатора відповідно до їх протоколів. Такі комутатори називаються неблокуючими, що підкреслює той факт, що будь-який варіант трафіку передається без зниження його інтенсивності.
Проте, якою б загальною продуктивністю не володів комутатор, завжди можна вказати для нього такий розподіл трафіку між портами, з яким комутатор не справиться і почне неминуче втрачати кадри. Для цього достатньо, щоб сумарний трафік, передаваний через комутатор для якого-небудь його вихідного порту, перевищив максимальну пропускну спроможність протоколу цього порту. В термінах умови 2 це означатиме, що друге складове SiPik перевищує пропускну спроможність протоколу порту Сk. Наприклад, якщо порти P4, Р5 і Р6 посилатимуть на порт Р2 кожний по 5 Мб/с, то порт Р2 не зможе передавати в мережу трафік з середньою інтенсивністю 15 Мб/с, навіть якщо процесор цього порту володіє такою продуктивністю. Буфер порту Р2 заповнюватиметься із швидкістю 15 Мб/с, а спустошуватися з швидкістю максимум 10 Мб/с, тому кількість необроблених даних ростиме із швидкістю 5 Мб/с, неминуче приводячи до переповнювання будь-якого буфера кінцевого розміру, а значить і до втрати кадрів.
З наведеного прикладу видно, що комутатори можуть повністю використовувати свою високу внутрішню продуктивність тільки у разі добре збалансованого трафіку, коли вірогідність передачі кадрів від одного порту іншим приблизно рівна. При "перекосах" трафіку, коли декілька портів посилають свій трафік переважно одному порту, комутатор може не справитися з поставленою задачею навіть не через недостатню продуктивність своїх процесорів портів, а унаслідок обмежень протоколу порту.
Комутатор може втрачати великий відсоток кадрів і в тих випадках, коли всі приведені умови дотримуються, оскільки вони є необхідними, але недостатніми для своєчасного просування одержуваних на приймачах портів кадрів. Ці умови недостатні тому що вони дуже спрощують процеси передачі кадрів через комутатор. Орієнтація тільки на середні значення интенсивностей потоків не враховує колізій, що виникають між передавачами порту і мережного адаптера комп'ютера, втрат на час очікування доступу до середовища і інших явищ, які обумовлені випадковими моментами генерації кадрів, випадковими розмірами кадрів і іншими випадковими чинниками, значно знижуючими реальну продуктивність комутатора. Проте, використовування приведених оцінок корисно, оскільки дозволяє виявити випадки, коли вживання конкретної моделі комутатора для конкретної мережі явно неприйнятне.
Оскільки інтенсивності потоків кадрів між вузлами мережі оцінити вдається далеко не завжди, то на закінчення цього розділу приведемо співвідношення, яке дозволяє говорити про те, що комутатор володіє достатньою внутрішньою продуктивністю для підтримки потоків кадрів в тому випадку, якщо вони проходять через всі його порти з максимальною інтенсивністю. Іншими словами, отримаємо умову того, що при даному наборі портів комутатор є неблокуючим.
Очевидно, що комутатор буде неблокуючим, якщо загальна внутрішня продуктивність комутатора B рівна сумі максимальних пропускних спроможностей протоколів всіх його портів Сk:
[[!!!Файл:5.jpg]]

Тобто, якщо у комутатора є, наприклад, 12 портів Ethernet і 2 порти FastEthernet, то внутрішньої продуктивності в 320 Мб/с буде достатньо для обробки будь-якого розподілу трафіку, що потрапив в комутатор через його порти. Проте, така внутрішня продуктивність є надмірною, оскільки комутатор призначений не тільки для прийому кадрів, але і для їх передачі на порт призначення. Тому, всі порти коммутатра не можуть постійно з максимальною швидкістю тільки приймати інформацію ззовні - середня інтенсивність йде через всі порти комутатора інформації повинна бути рівний середній інтенсивності інформації, що приймається. Отже, максимальна швидкість передаваної через комутатор інформації в стабільному режимі рівна половині сумарної пропускної здатності всіх портів - кожний вхідний кадр є для якого-небудь порту вихідним кадром. Відповідно до цього твердження, для нормальної роботи комутатора достатньо, щоб його внутрішня загальна продуктивність була рівна половині суми максимальних пропускних спроможностей протоколів всіх його портів:

[[!!!!Файл:5.1.jpg]]

Тому, для комутатора з 12 портами Ethernet і 2 портами FastEthernet цілком досточно мати середню загальну продуктивність в 160 Мб/с, для нормальної роботи по передачі будь-яких варіантів розподілу трафіку, які можуть бути передані його портами протягом достатньо тривалого періоду часу.
Ще раз потрібно підкреслити, що ця умова гарантує тільки те, що внутрішні елементи комутатора - процесори портів, міжмодульна шина, центральний процесор і т.п. - справляться з обробкою трафіку, що поступає. Несимметрія в розподілі цього трафіку по вихідних портах завжди може привести до неможливості своєчасної передачі трафіку в мережу через обмеження протоколу порту. Для запобігання втрат кадрів багато виробників комутаторів застосовують фірмові рішення, що дозволяють "пригальмовувати" передавачі вузлів, підключених до комутатора, тобто вводять елементи управління потоком не модифікуючи протоколи портів кінцевих вузлів.

== Вплив маршрутизаторів на продуктивність мережі ==

Маршрутизатори, подібно мостам і комутаторам, ізолюють трафік однієї частини мережі від іншої і, тим самим, підвищують пропускну спроможність мережі в цілому. При цьому ступінь ізоляції мереж більш високий, ніж при використовуванні мостів і комутаторів, оскільки маршрутизатори не передають між мережами широкомовний трафік і кадри з невідомими адресами призначення.
Як і у разі вживання мостів/комутаторів, використовування маршрутизаторів може і зменшити пропускну спроможність. Це може відбутися в тому випадку, якщо продуктивність маршрутизатора виявиться менше середньої интесивности міжмережевого трафіку. Звичайно продуктивність маршрутизатора істотно менше за продуктивність комутатора - середній маршрутизатор витрачає на обробку одного пакету в 5 - 10 разів більше часу, ніж середній комутатор. Тому маршрутизатори звичайно застосовують для з'єднання таких фрагментів мереж, які є достатньо відособленими і породжують не дуже інтенсивний міжмережевий трафік.
Всі співвідношення, приведені вище, які були отримані при обговоренні вимог до продуктивності комутаторів, справедливі і для маршрутизаторів.

== Як інтерпретувати результати тестування мостів, комутаторів і маршрутизаторів ==
Часто в періодичних виданнях, присвячених мережній тематиці, приводяться результати тестування продуктивності комунікаційного устаткування - мостів, комутаторів і маршрутизаторів, виконаними в спеціальних тестових лабораторіях.
Результати тестування можуть виглядати, наприклад, таким чином:
Модель комутатора
Продуктивність в кадрах/сек на один порт
3Com Linkswitch 1000
3700
3Com LANplex 6012
4050
Madge LANswitch
4400
DECswitch 900EF +GIGAswitch
4400
Cisco Catalyst 5000
4900
Cisco Catalyst 2800
4500
Bay Networks LattisSwitch 28115
3950
Тестірованієпроводілосьлабораторієйжурнала Data Communication International совместнослабораторией European Network Labs.
Для того, щоб правильно інтерпретувати результати тестування і ухвалити обгрунтоване рішення про те, який з комутаторів можна застосувати у вашій конкретній мережі, потрібно перш за все з'ясувати, за яких умов ці результати були отримані і наскільки ці умови відповідають тим, які можуть зустрітися у вашій мережі.
В наведеному прикладі два тестовані комутатори з'єднувалися один з одним високошвидкісними портами так, як це показано на малюнку 2.15.
Навантаження на мережу створювалося двома генераторами трафіку SmartbitsAdvancedSMB100, які посилали трафік на 20 портів Ethernet кожного з двох тестованих зразків комутатора. Трафік, посиланий на кожний вхідний порт, прямував через цей порт решті 39 портів комутаторів з рівним ступенем вірогідності, так що кожний порт був завантажений на 100%, тобто повинен був передавати 14880 кадрів в секунду. Використовувалися кадри мінімального розміру по 64 байти кожний.
Генератори трафіку підраховували кількість кадрів, які дійшли до порту призначення, і на підставі цих даних підраховувалися кількісні оцінки якості передачі трафіку комутаторами.

[[Файл:2.15.jpg]]

Мал. 2.15. Схема тестування комутаторів
Очевидно, що на підставі цих результатів можна вибирати комутатори для тих реальних мереж, в яких розподіл навантаження між портами комутатора близько до рівномірного. Такі випадки нерідкі для однорангових мереж або ж для мереж, де комутатори працюють на верхніх рівнях ієрархії, об'єднуючи трафіки крупних сегментів. Проте, якщо комутатор використовується в мережі з виділеним сервером, де спостерігається явний перекіс трафіку у бік порту, до якого підключений сервер, то необхідно шукати результати тестування у відповідних умовах, з несиметричним розподілом трафіку.

Перейти до [[Засоби аналізу та оптимізації мереж]]

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Обговорення:Глосарій до статті

2010-12-24T08:01:30Z

Tarasenko A: Створена сторінка: Бажано було б зробити внутрішні посилання на голосарій. --Тарасенко О.С. 9:00, 24 ...

Бажано було б зробити внутрішні посилання на голосарій.

--[[User:Tarasenko A|Тарасенко О.С.]] 9:00, 24 декабря 2010

Користувач:Tarasenko A

2010-11-30T09:17:32Z

Tarasenko A:

Студент КДПУ ім. В.Винниченка<br>
фізико-математичний факультет<br>
спеціальність - інформатика<br>
56 група, Тарасенко Олександр
<br>

Обговорення:Короткий огляд стека протоколу

2010-11-30T09:16:50Z

Tarasenko A:

Було б непогано замінити малюнки на більш детальніші, т.я. на цих майже нічого не видно ізза розмитого тексту, також дай імена всім малюнкам.

--[[Користувач: Tarasenko A|Тарасенко Олександр]] 10:15, 30 листопада 2010<br/>

Обговорення:Короткий огляд стека протоколу

2010-11-30T09:15:45Z

Tarasenko A: Створена сторінка: Було б непогано замінити малюнки на більш детальніші, т.я. на цих майже нічого не видно із...

Було б непогано замінити малюнки на більш детальніші, т.я. на цих майже нічого не видно ізза розмитого тексту, також дай імена всім малюнкам.

--[[Користувач: Тарасенко Олександр]] 10:15, 30 листопада 2010<br/>

Класифікація і типи телефонів з GPRS

2010-11-26T08:11:53Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Архітектура GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Принцип роботи GPRS|Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

Статус приналежності EDGE до мереж 2G або 3G залежить від конкретної реалізації. У той час як EDGE-телефони класу 3 і нижче не відповідають 3G, телефони класу 4 і вище теоретично можуть забезпечити більш високу пропускну здатність, ніж інші технології, заявлені як 3G (наприклад, 1xRTT). Телефони з максимальною пропускною спроможністю на прийом 236,8 кбіт/с у класі 10, EDGE відповідає як 2G-, так і 3G-специфікаціях.

У стандарті GSM прийнятий Багатостанційний доступ з тимчасовим поділом каналів (TDMA). Періодична послідовність у структурі TDMA отримала назву '''гіперкадра'''. Він ділиться на 2048 суперкадрів. У свою чергу суперкадри складаються з мультікадрів, які складаються власне з кадрів. '''TDMA-кадр''' ділиться на вісім тимчасових позицій, так званих '''тайм-слотів''', або вікон. Який фізичний зміст тайм-слота? Це ніщо інше як час, протягом якого частота,на якій передаются дані, модулюється цифровим інформаційним потоком, відповідним переданої інформації - мови або даних.

У класичному GSM мобільний термінал має право зайняти в TDMA-кадрі один тайм-слот. Тому швидкість передачі даних у мережах GSM обмежена.

Інша справа при використанні технології GPRS. Ємність каналу надається на вимогу, при якому фізичні канали призначаються динамічно для використання в режимі комутації каналів і комутації пакетів.

Тут, в залежності від ситуації, для передачі даних базова станція виділяє мобільного терміналу в кадрі довільне число тайм-слотів: від 0 до 8. Причому допустимо асиметричне призначення ресурсів. Тобто під час пакетної передачі ресурси лінії зв'язку <вгору> та <вниз> задаються незалежно. Тут '''up''' <вгору> - від мобільного терміналу до базової станції, '''down''' <вниз> - від базової станції до мобільного терміналу. Наприклад, <вгору> - три тайм-слота, <вниз> - два.

Природньо, будь-який канал зв'язку працює у неідеальних умовах, тому в GSM використовують '''надлишкове кодування'''. Більш того, в технології GPRS можливі '''4 схеми кодування даних''': від CS1 (для роботи в умовах сильних перешкод) до CS4 (для роботи при мінімальних перешкодах). Таким чином, при постійній швидкості в каналі 22,8 кб/с кількість переданої корисної інформації залежить від умов роботи МТ і базової станції. Очевидно, що чим гірше середовище с перешкодами, тим менше корисної інформації можна передати за одиницю часу. Основні значення для схем кодування наведені в таблиці 1.

Так як, більш ніж один канал використовуються для закачування (down), мобільні телефони c GPRS мають великі швидкості передачі даних.
Є кілька типів телефонів у відношенні числа каналів, які вони використовують для передачі даних:

'''Type 2+1''' - два downlink каналу і один uplink канал передачі даних;

'''Type 3+1''' - три downlink каналу і один uplink канал передачі даних;

'''Type 4+1''' - чотири downlink каналу і один uplink канал передачі даних і т.д.

Мобільні телефони з GPRS можуть класифікуватися за трьома класами в можливості одночасних запитів (через GSM) та передачу даних (через GPRS).

'''Class A''' - термінал дозволяє одночасно здійснювати передачу мови і даних в режимі GPRS. Термінали одночасно виконують сигналізацію та управління для GSM і GPRS. У разі прийому інформації та при вхідному виклику телефону класу А підтримає одночасну роботу з голосом і даними.

'''Class B''' - термінал підтримує і голосове з'єднання, і передачу даних в пакетному режимі (GPRS), але ці режими використовуються не одночасно (під час передачі даних через GPRS абонент не може здійснювати і приймати голосові дзвінки і навпаки). У кожний момент часу може передаватися тільки трафік GSM або GPRS. Якщо під час завантаження інформації з інтернету (режим GPRS) телефон приймає виклик для голосового зв'язку, передача даних переривається. Як тільки голосове з'єднання завершується, завантаження даних поновлюється, оскільки логічний зв'язок між мережею GPRS і телефоном зберігається. Вибір режиму GPRS / мова здійснюється автоматично, з пріоритетом останнього.

'''Class C''' - термінал забезпечує тільки передачу даних в пакетному режимі або голос. Вибір типу (GPRS / мова) виконується вручну. Наприклад, якщо МТ обслуговує передачу даних, голосове з'єднання неможливо.
Швидкість прийому та передачі інформації залежить від можливостей конкретної моделі мобільного терміналу, а саме від кількості каналів, що підтримують прийом і передачу даних. При цьому один канал підтримує передачу інформації з максимальною швидкістю 13.4 кб/с.

У GPRS мережі є чотири схеми кодування.
Вибір кодування схеми залежить від стану каналу забезпеченого мережею (якістю зв'язку між телефоном і станцією). Якщо в каналі дуже багато перешкод, або він завантажений, мережа може використовувати CS-1, щоб гарантувати більш високу надійність в цьому випадку передача даних - лише 9.05 kbit/s в тайм-слот. Якщо канал забезпечує хороший стан, мережа могла б використовувати CS-3 або CS-4, щоб отримати оптимальну швидкість, і буде тоді мати до 21.4 kbit/s в тайм-слоті.

<center>[[Image:Cscod.gif]]</center>
<center>Залежність швидкості передачі в GPRS від відношення сигнал/шум</center>

'''Таблиця 1. Основні значення для схем кодування'''
<table width="99%" border="1" bordercolor="navy"><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Channel Coding Scheme</b></td>

<td width="19%" align="center"><b>CS-1</b></td>
<td width="19%" align="center"><b>CS-2</b></td>
<td width="19%" align="center"><b>CS-3</b></td>
<td width="18%" align="center"><b>CS-4</b></td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Pre-cod. USF</b></td>
<td width="19%" align="center">3</td>
<td width="19%" align="center">6</td>
<td width="19%" align="center">6</td>

<td width="18%" align="center">12</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Infobits without USF</b></td>
<td width="19%" align="center">181</td>
<td width="19%" align="center">268</td>
<td width="19%" align="center">312</td>
<td width="18%" align="center">428</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Parity bits BC</b></td>
<td width="19%" align="center">40</td>

<td width="19%" align="center">16</td>
<td width="19%" align="center">16</td>
<td width="18%" align="center">16</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Tail bits</b></td>
<td width="19%" align="center">4</td>
<td width="19%" align="center">4</td>
<td width="19%" align="center">4</td>
<td width="18%" align="center">-</td>

</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Output conv encoder</b></td>
<td width="19%" align="center">456</td>
<td width="19%" align="center">588</td>
<td width="19%" align="center">676</td>
<td width="18%" align="center">456</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Punctured bits</b></td>
<td width="19%" align="center">0</td>
<td width="19%" align="center">132</td>

<td width="19%" align="center">220</td>
<td width="18%" align="center">-</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Code rate</b></td>
<td width="19%" align="center">1/2</td>
<td width="19%" align="center">~2/3</td>
<td width="19%" align="center">~3/4</td>
<td width="18%" align="center">1</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Data rate kbit/s</b></td>

<td width="19%" align="center">9.05</td>
<td width="19%" align="center">13.4</td>
<td width="19%" align="center">15.6</td>
<td width="18%" align="center">21.4</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Maximum data speed with 8 time-slots</b></td>
<td width="19%" align="center">72.4 kb/s</td>
<td width="19%" align="center">107.2 kb/s</td>
<td width="19%" align="center">124.8 kb/s</td>

<td width="18%" align="center">171.2 kb/s</td>
</tr></table>

Робота за схемами CS-4/CS-3 вимагає модернізації апаратури та ВО базової станції, в той час як для CS-2/CS-1 досить модернізувати тільки ПО базової станції. Наприклад, в Росії оператори використовують схему CS-2. Неважко знайти реальну максимальну швидкість передачі інформації. Вона становить 107,2 кб/с (8х13, 4).

У залежності від інтенсивності голосового трафіку і ресурсів базової станції (її пропускної спроможності) оператори виділяють під передачу даних 1 - 2 тайм-слота в <години пік>, і 2 - 4 тайм-слота в решту часу. Тому сьогодні швидкість 52 кб/с вважається граничною для GPRS-технології. Інакше оператори змушені збільшувати ресурси базових станції та інфраструктури, резервуючи частина тайм-слотів під передачу даних.

Оператор може закріпити за голосовим з'єднанням параметр <все можливе> (best effort), забезпечуючи автоматичне вивільнення тимчасових інтервалів, зарезервованих за GPRS, - як тільки ці ресурси будуть потрібні абонентам для голосового з'єднання. Очевидно, що при цьому відбудеться затримка у передачі даних.

Мобільні телефони, що випускаються сьогодні, в основному підтримують режими CS-2/CS-1.

'''Класи мультислотів:'''

Число тайм-слотів, що виділяються під передачу інформації, у TDMA-кадрі може змінюватися від 1 до 8. Причому значення має число тайм-слотів як для передачі <вгору>, так і для передачі <вниз>. Тому в GPRS-специфікаціях з'явився другий клас, що визначає, скільки тайм-слотів в кадрі є для передачі <вгору>, а скільки <вниз> (таблиця 2). У технічних характеристиках телефонів виробники вказують або клас, або конкретні значення, наприклад 4 / 1.

'''Таблиця 2. Класи мультислотів'''
<table width="99%" border="1" bordercolor="navy"><tr>

<td width="25%" align="center" bgcolor="#dddddd"><b>Клас</b></td>
<td width="25%" align="center" bgcolor="#dddddd"><b>Download<br>БС -> телефон</b></td>
<td width="25%" align="center" bgcolor="#dddddd"><b>Upload<br>телефон -> БС</b></td>
<td width="25%" align="center" bgcolor="#dddddd"><b>Максимальна кількість тайм-слотів</b></td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">1</td>

<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">3</td>

<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">5</td>

<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">7</td>

<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">9</td>

<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">10</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">11</td>

<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">12</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">13</td>

<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">14</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">15</td>

<td width="25%" align="center">5</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">16</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">17</td>

<td width="25%" align="center">7</td>
<td width="25%" align="center">7</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">18</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">19</td>

<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">20</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">21</td>

<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">22</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">23</td>

<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">24</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">25</td>

<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">26</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">27</td>

<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">28</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">29</td>

<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr></table>

Максимальне число виділяються тайм-слотів не завжди відповідає арифметичній сумі <вгору> <вниз>. Наприклад, клас 6 - це максимум 4 тайм-слота під пакетну передачу даних.

Технологія GPRS, поки залишається далекою від повноцінної реалізації. Сьогодні оператори пропонують так званий усічений GPRS - мова йде тільки про телефон класу В, та й то з можливістю роботи в режимі 4/1 або 4/2.

Повноцінний GPRS з 8 тайм-слотів для обміну інформацією в найближчиму часом буде недосяжний.

Помноживши кількість таймслотов на пропускну здатність використовуваної кодової схеми, отримуємо максимальну швидкість прийому / передачі даних.

Ті ж класи використовуються і для EGPRS (EDGE).

Швидкість передачі даних при роботі GPRS заздрості від декількох складових:

1.Швидкості передачі даних в одному часовому інтервалі (таймслот) у радіотракту, або схеми кодування. Їх чотири: CS1-CS4. Найбільша швидкість забезпечується при роботі з CS4 - 21,4 Кб/с. На більшості мереж використовуються перші дві схеми кодування: CS1 і CS2. Необхідно відзначити, що не всі базові станції підтримують схему кодування CS3-CS4, старе обладнання такою можливістю не володіє.

2.Кількість тимчасових інтервалів, які можуть бути виділені для одного абонента.Етот параметр залежить від обладнання, і наше обладнання дозволяє виділяти до 8 тимчасових інтервалів.

3.Кількість тимчасових інтервалів, які в даний момент доступні для використання. Цей параметр залежить від завантаження мережі, і його важко спрогнозувати.

Джерело : http://se-soul.by.ru/html/gprsclass.html

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Архітектура GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Принцип роботи GPRS|Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

GPRS

2010-11-22T19:25:09Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="50%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="50%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[EDGE|Технологія EDGE]] </b></td>
</tr>
</table>

1. [[Що таке GPRS?]]

2. [[Архітектура GPRS]]

3. [[Класифікація і типи телефонів з GPRS]]

4. [[Принцип роботи GPRS]]

5. [[Застосування GPRS]]

6. [[Безпека технології GPRS]]

7. [[GPRS сьогодні]]

8. [[GPRS інтернет та GPRS пристрої]]

9. [[Переваги і недоліки GPRS]]

----

'''Використана література:'''

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Классы_GPRS

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/SGSN

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/GGSN

5. http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/ - Безопасность технологии GPRS

6. http://www.citforum.ru/nets/wireless/step_gprs/ - Шагаем по GPRS – Интернету

7. http://gprs-gsm.ru - Сети GPRS-GSM ( GPRS_Internet.chm )

8. http://k504.xai.edu.ua/fcounter.php?book=/html/zaochnik/tsspo(solodovnik)/tsspo(solodovnik).pdf - Служба GPRS (стор. 43) та EDGE (стор. 46)

'''Рекомендована література:'''

1. http://www.etsi.org/website/ourservices/algorithms/gprsalgorithms.aspx - GPRS algorithms

2. http://www.etsi.org/website/technologies/gprs.aspx - General Packet Radio Service, GPRS

3. http://www.etsi.org/website/technologies/edge.aspx - EDGE

4. http://www.gsmworld.com/technology/index.htm - GSM Technology

[[category:Комп'ютерні мережі]]

GPRS інтернет та GPRS пристрої

2010-11-22T19:24:41Z

Tarasenko A: перейменував «Інтеграція з Інтернетом» на «GPRS інтернет та GPRS пристрої»

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[GPRS сьогодні|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Переваги і недоліки GPRS |Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

== GPRS інтернет та GPRS пристрої ==

GPRS-Інтернет дозволить Вам виходити в Інтернет з комп'ютера, використовуючи мобільний телефон як модем. За допомогою даної послуги Ви отримаєте доступ до численних інформаційних і розважальних ресурсів Інтернету: чи зможете переглядати веб-сторінки, працювати з електронною поштою, спілкуватися в чатах і багато іншого.

Для отримання доступу до мережі Інтернет за допомогою послуги GPRS абоненту необхідний мобільний телефон з підтримкою GPRS, підключений до комп'ютера (ноутбука або пристрою типу PDA, Pocket PC), а також підключити послугу GPRS та настроїти комп'ютер і телефон для роботи. Швидкість з'єднання залежить від Вашого телефону з підтримкою GPRS і наявності вільних каналів у соте.

GPRS-Інтернет - послуга, що дозволяє Вам користуватися усіма перевагами бездротового доступу в Інтернет, а саме працювати з електронною поштою, переглядати web-сторінки, оновлювати програмне забезпечення мобільних телефонів безпосередньо через Інтернет, одержувати доступ до корпоративних баз даних і т.д., використовуючи мобільний телефон як модем. Для того щоб скористатися послугою, Вам досить з'єднати стільниковий телефон з комп'ютером і зробити відповідні настройки.

Для користування послугами GPRS за допомогою мобільного телефону, Вам необхідно встановити зв'язок між телефоном і комп'ютером. Це можна зробити за допомогою інтерфейсного кабелю, інфрачервоного порту або по бездротовому протоколу Bluetooth. Вам необхідно буде встановити відповідне програмне забезпечення, яке повинне йти в комплекті з телефоном. Далі, Вам потрібно буде налаштувати саме GPRS-з'єднання.

Інший цікавий і наймобільніший спосіб встановлення GPRS-з'єднання - це використання GPRS модемів. Це рішення дозволить Вам створити справжній мобільний офіс в будь-якій точці планети, де б Ви не знаходилися (лише б там працював мобільний зв'язок). Щоб отримати доступ до послуг GPRS, Вам необхідно вставити таку картку у Ваш ноутбук (кпк або комп'ютер) і встановити відповідне програмне забезпечення. Крім того, встановивши цю карту, Ви отримаєте можливість використання всіх функцій мобільного телефону.

На сьогоднішній день на ринку з найбільш доступних GPRS пристроїв для покупців доступні 2 види терміналів. Це, власне кажучи, телефони, що підтримують GPRS і GSM / GPRS карти.

'''GPRS модеми існують в декількох варіантах:'''

'''Для організації GPRS-з'єднання через ноутбук''', Вам необхідно придбати або пристрій формату PCMCIA, або формату Compact Flash разом з PCMCIA перехідником або ж пристрій для підключення через USB-порт:

* SonyEricsson GC75

* SonyEricsson GC79

* EagleTec CF/PCMCIA

* Nokia D211 PCMCIA

* Audiovox RTM8000 (G1)

* Billionton GPRS USB

'''Для організації GPRS-з'єднання через кишеньковий комп'ютер''', Вам необхідно придбати карту формату:
* Compact Flash - Audiovox RTM8000 (G1) або

* EagleTec CF/PCMCIA.

'''Для організації GPRS-з'єднання через настільний комп'ютер''', Вам необхідно придбати пристрій для USB-порту:
* Billionton GPRS USB.

== Короткий огляд деяких пристроїв: ==

'''SonyEricsson GC75'''

[[Image:Se-gc75_02s.jpg]]

Цей пристрій, що підтримує стандарт GPRS/HSCSD, призначений для підключення до ноутбуків. Ми можете їм користуватися навіть в дорозі, по всьому світу.

Завдяки роботі в стандарті GPRS/HSCSD, модем GC75, що не перевищує за розміром кредитну карту, дозволяє отримати швидкість передачі даних, майже в шість разів перевищує можливості стандарту GSM. Протокол GPRS забезпечує постійне підключення до інтернету, тому для відправки або отримання електронної пошти не потрібний повторний вхід в Мережу. Залежно від тарифного плану, використання GPRS може опинитися вигідніше за звичайне підключення до інтернету, оскільки в такому разі тарифікується не час, проведене в Мережі, а об'єм переданих даних.

SonyEricsson GC75 не підтримує голосові дзвінки.

За інформацією Sony Ericsson, модем GC75 може працювати на п'яти континентах у більш, ніж 160 країнах світу! Пристрій підтримує мобільні мережі GSM трьох стандартів: 900, 1800 і 1900, а також здатне передавати дані на швидкості до 57,6 кб / с (максимально можлива швидкість при використанні стандарту HSCSD)!

GC75 призначений для використання з будь-яким ноутбуком, оснащеним слотом для PC-карт типу II і що працює під управлінням операційних систем Microsoft Windows 98, 2000, Me, NT4.0 або XP. У комплект постачання входить знімна антена, захисний футляр, інструкція з експлуатації, CD-ROM з драйверами, документацією. Крім того, в комплекті йде багате ПО (GC75 Software Communications Suite), що включає в себе різні "Візард", плагін для MS Outlook для відправки SMS, інструментарій для моніторингу і т.д. і т.ін.

'''Характеристики:'''

* Розміри: 85,6 х 54 х 5 мм
* Вага: 38 г
* Робоча температура: від 0 ° C до 40 ° C
* GPRS modem сумісний з операційними системами: Windows 98/ME/2000/NT4/XP
* EDGE: Class 10 (4+2, max 5):
- До 247.4 kbps downlink (прийом)
- Up to 123.7 kbps uplink (передача)
* GPRS: Class 10 (4+2, max 5):
- CS4 - Max 85.6 kbps/42.8 kbps (прием/передача)
- CS2 - Max 53.6 kbps/26.8 kbps (прием/передача)
* Працює в мережах 900/1800/1900 MHz (EGSM / GPRS / GSM), що дозволяє підтримувати свзяи на території п'яти контенентов!
* Можливість відправки довгих (больших за розміром, ніж стандарт) текстових повідомлень (СМС) на мобільні телефони.
* Підтримка GPRS, High Speed Data і стандарт CSD (HSCSD).
* GPRS modem працює з ноутбуками з 3-х і 5-ти вольтовими слотами PCMCIA (Type II PCMCIA)
* Знімна антена, кут повороту 360 °.
* Підтримка протоколів стиснення даних MNP5 і V.42bis
* Підтримка протоколів корекції помилок MNP 2-4, LAPM (V.42) і RLP

'''Програмне забезпечення:'''

* GC75 Manager (для Windows98SE/ME/2000/XP)
* GC75 Communications Suite
* Pocket PC Suite (для роботи через CSD, HSCSD, GPRS; для роботи з СМС; для роботи з телефонною книгою в SIM-карті)
* Документація (керівництво користувача; довідник АТ-команд модему)

'''Sierra Wireless AirCard 775'''

[[Image:Sierra-ac775.jpg]]

'''EDGE технологія'''

Sierra Wireless AirCard 775 дозволяє здійснювати бездротову передачу даних з середньою швидкістю 100 - 130 Кбіт / сек і пікової швидкістю до 200 Кбіт / сек, що, за заявою розробників, в три-чотири рази перевищує швидкість при обміні за технологією GPRS. AirCard 775 здатна працювати в діапазонах GSM мереж (850/900/1800/1900 Мгц). Це дає можливість мати високошвидкісний бездротової доступ в інтернет більш ніж у 70-ти країнах світу, що використовують GPRS технологію і в 25-ти країнах, що використовують технологію EDGE.

'''GPRS технологія'''

Якщо Ваш мобільний оператор поки не підтримує роботу з EDGE технологією, то карта Sierra Wireless AirCard 775 автоматично працюватиме з використанням технології GPRS. Працюючи в мережах GPRS, карта Sierra забезпечує швидкість передачі даних досягає 56 Kбіт/с (GPRS class 12). Пристрій AirCard 750 забезпечує бездротовою доступ в Інтернет, роботу з електронною поштою і короткими повідомленнями в Європі і Азії, в Північній і Південній Америці.

Підтримуються практично всі версії Microsoft Windows для ноутбуків і кишенькових комп'ютерів, в тому числі Pocket PC і Pocket PC 2002 (Compaq iPAQ і Cassiopeia E-200 з PCMCIA-жакетами, @ migo 600C) і HPC 2000 (HP Jornada 7хх).

'''Технічні характеристики Sierra AirCard 775:'''

* Проста інсталяція та використання
* Середня швидкість передачі 100-130 kbps, підтримувана швидкість до 200 kbps
* Повністю локалізоване ПЗ для наступних мов: англійська, німецька, іспанська, Французький, Італійський
* Операційні системи: Windows 98SE, NT, 2000, Me, XP, PPC, PPC2002, PPC2003, HPC2000, CE4.1, CE4.2
* Підтримувані частоти: 850/900/1800/1900 MHz
* Можливість зміни прошивки

'''EagleTec CF/PCMCIA'''

[[Image:Eagletec.jpg]]

Пристрій EagleTec представляє собою теж саме, що і GPRS модем ASUS AGC-100. Карти виготовляються на одному заводі, але виходять у продаж під різними торговими марками.

GPRS модем EagleTec дозволить використовуючи Ваш КПК або ноутбук здійснювати і приймати дзвінки, виходити в Інтернет всюди і завжди, приймати і відсилати факсимільні повідомлення. GPRS модем дозволить Вам відчути всю красу мобільного інтернету: e-mail, ICQ, fax і багато іншого. І все це, без мобільного телефону!

Системні вимоги:
- Pocket PC 2002/2003, 4MB пам'яті і Compact Flash слот Type II;
- Windows 98/ME/2000/XP, 15MB пам'яті і PCMCIA слот.

'''Технічні характеристики EagleTec CF / PCMCIA:'''
Стандарт: EGSM900MHz, DCST1800MHz, PCS1900MHz
Формат: Type II CF і PCMCIA Card
Клас GPRS: GPRS Class 10
Підключення гарнітури: є
Факс: є
Зовнішня антена: є
EMS: є
Додатково: Низьке енергоспоживання

'''Billionton USB GPRS'''

[[Image:Billionton_02s.jpg]]

Компактний і легкий GSM/GPRS модем. Підключається до комп'ютера через порт USB, не вимагаючи зовнішнього джерела живлення. Модем працює в мережах GSM і дозволяє відправляти/приймати електронну пошту і факси, виходити в Інтернет, а також здійснювати телефонні дзвінки прямо з комп'ютера, не підключаючи його до телефонної лінії.
'''
Технічні характеристики Billionton USB GPRS:'''

* EGSM 900/1800
* GPRS Class B, Multi-slot class 8
* AT command set according to GSM 07.05 and 07.07
* Можливість здійснювати / приймати дзвінки через зовнішню гарнітуру
* Інтерфейс: USB type A
* Світлова індикація роботи.

'''Умови експлуатації:'''

* Робоча температура 0 ~ 55с
* Температура зберігання -20 ~ 65c
* Вологість 10% - 95% Енергоспоживання:
* Sleep mode: 60 mA
* Registered mode: 90 mA
* Speech mode: 350 mA / 5 V
* Power down: 4,8 mA
* Системні вимоги Windows 98/2000/ME/XP. Порт USB, Sim-карта оператора зв'язку з підключеними послугами передачі даних GPRS.
* Розміри 70 х 45 х 20 мм
* Вага 24 гр.

'''Teltonika T-Modem USB G10'''

[[Image:T-modem_g10_usb.gif]]

Teltonika ModemUSB/H1.8 надає глобальний доступ до Інтернету та електронної пошти і підтримує HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) UMTS мереж. Зі швидкістю викачування даних 1.8Mbps і швидкістю завантаження 384kbps, у Вас буде доступ до бездротової можливості з'єднання схожою з DSL або модемами. За допомогою цього пристрою Ви зможете підключити свій ноутбук до Інтернету, де б Ви не знаходилися.

Teltonika ModemUSB/H1.8 підключається до ПК через швидкий і зручний USB 2.0 (Universal Serial Bus) інтерфейс. Модем отримує живлення прямо через USB інтерфейс, тому не вимагає зарядного пристрою або зовнішнього AC / DC адаптера.

'''Технічні характеристики Teltonika T-Modem USB G10:'''

* 900/1800 MHz
* GSM Power Class 4 (2W) для 850/900 хвиль, GSM.
* Power Class 1 (1W) для 1800/1900 хвиль.
GPRS / EGPRS Multislot Class 10 (4 слота Rx, 2 слота Tx, 5 макс. Активних).
* GPRS / EGPRS Class B Type 1 MT.
* GPRS CS1-CS4; EGPRS MCS1-MCS9.
* Circuit Switched Data: 14.4 and 9.6 kbps.

'''Специфікація:'''

Інтерфейс: USB 2.0
Діапазон: GSM 850/900/1800/1900
GPRS: Class 10

Вибір того чи іншого пристрою буде залежати від того, до чого Ви будете його підключати. А саме: до ноутбука, КПК або настільного комп'ютера.
<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[GPRS сьогодні|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Переваги і недоліки GPRS |Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

Інтеграція з Інтернетом

2010-11-22T19:24:41Z

Tarasenko A: перейменував «Інтеграція з Інтернетом» на «GPRS інтернет та GPRS пристрої»

#ПЕРЕНАПРАВЛЕННЯ [[GPRS інтернет та GPRS пристрої]]

GPRS інтернет та GPRS пристрої

2010-11-22T19:24:06Z

Tarasenko A:

Файл:T-modem g10 usb.gif

2010-11-22T19:23:46Z

Tarasenko A:

Файл:Billionton 02s.jpg

2010-11-22T19:23:11Z

Tarasenko A:

Файл:Eagletec.jpg

2010-11-22T19:22:38Z

Tarasenko A:

Файл:Sierra-ac775.jpg

2010-11-22T19:21:22Z

Tarasenko A:

Файл:Se-gc75 02s.jpg

2010-11-22T19:18:41Z

Tarasenko A:

GPRS інтернет та GPRS пристрої

2010-11-22T19:18:05Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[GPRS сьогодні|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Переваги і недоліки GPRS |Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

== GPRS інтернет та GPRS пристрої ==

GPRS-Інтернет дозволить Вам виходити в Інтернет з комп'ютера, використовуючи мобільний телефон як модем. За допомогою даної послуги Ви отримаєте доступ до численних інформаційних і розважальних ресурсів Інтернету: чи зможете переглядати веб-сторінки, працювати з електронною поштою, спілкуватися в чатах і багато іншого.

Для отримання доступу до мережі Інтернет за допомогою послуги GPRS абоненту необхідний мобільний телефон з підтримкою GPRS, підключений до комп'ютера (ноутбука або пристрою типу PDA, Pocket PC), а також підключити послугу GPRS та настроїти комп'ютер і телефон для роботи. Швидкість з'єднання залежить від Вашого телефону з підтримкою GPRS і наявності вільних каналів у соте.

GPRS-Інтернет - послуга, що дозволяє Вам користуватися усіма перевагами бездротового доступу в Інтернет, а саме працювати з електронною поштою, переглядати web-сторінки, оновлювати програмне забезпечення мобільних телефонів безпосередньо через Інтернет, одержувати доступ до корпоративних баз даних і т.д., використовуючи мобільний телефон як модем. Для того щоб скористатися послугою, Вам досить з'єднати стільниковий телефон з комп'ютером і зробити відповідні настройки.

Для користування послугами GPRS за допомогою мобільного телефону, Вам необхідно встановити зв'язок між телефоном і комп'ютером. Це можна зробити за допомогою інтерфейсного кабелю, інфрачервоного порту або по бездротовому протоколу Bluetooth. Вам необхідно буде встановити відповідне програмне забезпечення, яке повинне йти в комплекті з телефоном. Далі, Вам потрібно буде налаштувати саме GPRS-з'єднання.

Інший цікавий і наймобільніший спосіб встановлення GPRS-з'єднання - це використання GPRS модемів. Це рішення дозволить Вам створити справжній мобільний офіс в будь-якій точці планети, де б Ви не знаходилися (лише б там працював мобільний зв'язок). Щоб отримати доступ до послуг GPRS, Вам необхідно вставити таку картку у Ваш ноутбук (кпк або комп'ютер) і встановити відповідне програмне забезпечення. Крім того, встановивши цю карту, Ви отримаєте можливість використання всіх функцій мобільного телефону.

На сьогоднішній день на ринку з найбільш доступних GPRS пристроїв для покупців доступні 2 види терміналів. Це, власне кажучи, телефони, що підтримують GPRS і GSM / GPRS карти.

'''GPRS модеми існують в декількох варіантах:'''

'''Для організації GPRS-з'єднання через ноутбук''', Вам необхідно придбати або пристрій формату PCMCIA, або формату Compact Flash разом з PCMCIA перехідником або ж пристрій для підключення через USB-порт:

* SonyEricsson GC75

* SonyEricsson GC79

* EagleTec CF/PCMCIA

* Nokia D211 PCMCIA

* Audiovox RTM8000 (G1)

* Billionton GPRS USB

'''Для організації GPRS-з'єднання через кишеньковий комп'ютер''', Вам необхідно придбати карту формату:
* Compact Flash - Audiovox RTM8000 (G1) або

* EagleTec CF/PCMCIA.

'''Для організації GPRS-з'єднання через настільний комп'ютер''', Вам необхідно придбати пристрій для USB-порту:
* Billionton GPRS USB.

== Короткий огляд деяких пристроїв: ==

'''SonyEricsson GC75'''

Цей пристрій, що підтримує стандарт GPRS/HSCSD, призначений для підключення до ноутбуків. Ми можете їм користуватися навіть в дорозі, по всьому світу.

Завдяки роботі в стандарті GPRS/HSCSD, модем GC75, що не перевищує за розміром кредитну карту, дозволяє отримати швидкість передачі даних, майже в шість разів перевищує можливості стандарту GSM. Протокол GPRS забезпечує постійне підключення до інтернету, тому для відправки або отримання електронної пошти не потрібний повторний вхід в Мережу. Залежно від тарифного плану, використання GPRS може опинитися вигідніше за звичайне підключення до інтернету, оскільки в такому разі тарифікується не час, проведене в Мережі, а об'єм переданих даних.

SonyEricsson GC75 не підтримує голосові дзвінки.

За інформацією Sony Ericsson, модем GC75 може працювати на п'яти континентах у більш, ніж 160 країнах світу! Пристрій підтримує мобільні мережі GSM трьох стандартів: 900, 1800 і 1900, а також здатне передавати дані на швидкості до 57,6 кб / с (максимально можлива швидкість при використанні стандарту HSCSD)!

GC75 призначений для використання з будь-яким ноутбуком, оснащеним слотом для PC-карт типу II і що працює під управлінням операційних систем Microsoft Windows 98, 2000, Me, NT4.0 або XP. У комплект постачання входить знімна антена, захисний футляр, інструкція з експлуатації, CD-ROM з драйверами, документацією. Крім того, в комплекті йде багате ПО (GC75 Software Communications Suite), що включає в себе різні "Візард", плагін для MS Outlook для відправки SMS, інструментарій для моніторингу і т.д. і т.ін.

'''Характеристики:'''

* Розміри: 85,6 х 54 х 5 мм
* Вага: 38 г
* Робоча температура: від 0 ° C до 40 ° C
* GPRS modem сумісний з операційними системами: Windows 98/ME/2000/NT4/XP
* EDGE: Class 10 (4+2, max 5):
- До 247.4 kbps downlink (прийом)
- Up to 123.7 kbps uplink (передача)
* GPRS: Class 10 (4+2, max 5):
- CS4 - Max 85.6 kbps/42.8 kbps (прием/передача)
- CS2 - Max 53.6 kbps/26.8 kbps (прием/передача)
* Працює в мережах 900/1800/1900 MHz (EGSM / GPRS / GSM), що дозволяє підтримувати свзяи на території п'яти контенентов!
* Можливість відправки довгих (больших за розміром, ніж стандарт) текстових повідомлень (СМС) на мобільні телефони.
* Підтримка GPRS, High Speed Data і стандарт CSD (HSCSD).
* GPRS modem працює з ноутбуками з 3-х і 5-ти вольтовими слотами PCMCIA (Type II PCMCIA)
* Знімна антена, кут повороту 360 °.
* Підтримка протоколів стиснення даних MNP5 і V.42bis
* Підтримка протоколів корекції помилок MNP 2-4, LAPM (V.42) і RLP

'''Програмне забезпечення:'''

* GC75 Manager (для Windows98SE/ME/2000/XP)
* GC75 Communications Suite
* Pocket PC Suite (для роботи через CSD, HSCSD, GPRS; для роботи з СМС; для роботи з телефонною книгою в SIM-карті)
* Документація (керівництво користувача; довідник АТ-команд модему)

'''Sierra Wireless AirCard 775'''

'''EDGE технологія'''

Sierra Wireless AirCard 775 дозволяє здійснювати бездротову передачу даних з середньою швидкістю 100 - 130 Кбіт / сек і пікової швидкістю до 200 Кбіт / сек, що, за заявою розробників, в три-чотири рази перевищує швидкість при обміні за технологією GPRS. AirCard 775 здатна працювати в діапазонах GSM мереж (850/900/1800/1900 Мгц). Це дає можливість мати високошвидкісний бездротової доступ в інтернет більш ніж у 70-ти країнах світу, що використовують GPRS технологію і в 25-ти країнах, що використовують технологію EDGE.

'''GPRS технологія'''

Якщо Ваш мобільний оператор поки не підтримує роботу з EDGE технологією, то карта Sierra Wireless AirCard 775 автоматично працюватиме з використанням технології GPRS. Працюючи в мережах GPRS, карта Sierra забезпечує швидкість передачі даних досягає 56 Kбіт/с (GPRS class 12). Пристрій AirCard 750 забезпечує бездротовою доступ в Інтернет, роботу з електронною поштою і короткими повідомленнями в Європі і Азії, в Північній і Південній Америці.

Підтримуються практично всі версії Microsoft Windows для ноутбуків і кишенькових комп'ютерів, в тому числі Pocket PC і Pocket PC 2002 (Compaq iPAQ і Cassiopeia E-200 з PCMCIA-жакетами, @ migo 600C) і HPC 2000 (HP Jornada 7хх).

'''Технічні характеристики Sierra AirCard 775:'''

* Проста інсталяція та використання
* Середня швидкість передачі 100-130 kbps, підтримувана швидкість до 200 kbps
* Повністю локалізоване ПЗ для наступних мов: англійська, німецька, іспанська, Французький, Італійський
* Операційні системи: Windows 98SE, NT, 2000, Me, XP, PPC, PPC2002, PPC2003, HPC2000, CE4.1, CE4.2
* Підтримувані частоти: 850/900/1800/1900 MHz
* Можливість зміни прошивки

'''EagleTec CF/PCMCIA'''

Пристрій EagleTec представляє собою теж саме, що і GPRS модем ASUS AGC-100. Карти виготовляються на одному заводі, але виходять у продаж під різними торговими марками.

GPRS модем EagleTec дозволить використовуючи Ваш КПК або ноутбук здійснювати і приймати дзвінки, виходити в Інтернет всюди і завжди, приймати і відсилати факсимільні повідомлення. GPRS модем дозволить Вам відчути всю красу мобільного інтернету: e-mail, ICQ, fax і багато іншого. І все це, без мобільного телефону!

Системні вимоги:
- Pocket PC 2002/2003, 4MB пам'яті і Compact Flash слот Type II;
- Windows 98/ME/2000/XP, 15MB пам'яті і PCMCIA слот.

'''Технічні характеристики EagleTec CF / PCMCIA:'''
Стандарт: EGSM900MHz, DCST1800MHz, PCS1900MHz
Формат: Type II CF і PCMCIA Card
Клас GPRS: GPRS Class 10
Підключення гарнітури: є
Факс: є
Зовнішня антена: є
EMS: є
Додатково: Низьке енергоспоживання

'''Billionton USB GPRS'''

Компактний і легкий GSM/GPRS модем. Підключається до комп'ютера через порт USB, не вимагаючи зовнішнього джерела живлення. Модем працює в мережах GSM і дозволяє відправляти/приймати електронну пошту і факси, виходити в Інтернет, а також здійснювати телефонні дзвінки прямо з комп'ютера, не підключаючи його до телефонної лінії.
'''
Технічні характеристики Billionton USB GPRS:'''

* EGSM 900/1800
* GPRS Class B, Multi-slot class 8
* AT command set according to GSM 07.05 and 07.07
* Можливість здійснювати / приймати дзвінки через зовнішню гарнітуру
* Інтерфейс: USB type A
* Світлова індикація роботи.

'''Умови експлуатації:'''

* Робоча температура 0 ~ 55с
* Температура зберігання -20 ~ 65c
* Вологість 10% - 95% Енергоспоживання:
* Sleep mode: 60 mA
* Registered mode: 90 mA
* Speech mode: 350 mA / 5 V
* Power down: 4,8 mA
* Системні вимоги Windows 98/2000/ME/XP. Порт USB, Sim-карта оператора зв'язку з підключеними послугами передачі даних GPRS.
* Розміри 70 х 45 х 20 мм
* Вага 24 гр.

'''Teltonika T-Modem USB G10'''

Teltonika ModemUSB/H1.8 надає глобальний доступ до Інтернету та електронної пошти і підтримує HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) UMTS мереж. Зі швидкістю викачування даних 1.8Mbps і швидкістю завантаження 384kbps, у Вас буде доступ до бездротової можливості з'єднання схожою з DSL або модемами. За допомогою цього пристрою Ви зможете підключити свій ноутбук до Інтернету, де б Ви не знаходилися.

Teltonika ModemUSB/H1.8 підключається до ПК через швидкий і зручний USB 2.0 (Universal Serial Bus) інтерфейс. Модем отримує живлення прямо через USB інтерфейс, тому не вимагає зарядного пристрою або зовнішнього AC / DC адаптера.

'''Технічні характеристики Teltonika T-Modem USB G10:'''

* 900/1800 MHz
* GSM Power Class 4 (2W) для 850/900 хвиль, GSM.
* Power Class 1 (1W) для 1800/1900 хвиль.
GPRS / EGPRS Multislot Class 10 (4 слота Rx, 2 слота Tx, 5 макс. Активних).
* GPRS / EGPRS Class B Type 1 MT.
* GPRS CS1-CS4; EGPRS MCS1-MCS9.
* Circuit Switched Data: 14.4 and 9.6 kbps.

'''Специфікація:'''

Інтерфейс: USB 2.0
Діапазон: GSM 850/900/1800/1900
GPRS: Class 10

Вибір того чи іншого пристрою буде залежати від того, до чого Ви будете його підключати. А саме: до ноутбука, КПК або настільного комп'ютера.
<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[GPRS сьогодні|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Переваги і недоліки GPRS |Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

GPRS інтернет та GPRS пристрої

2010-11-22T19:05:09Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[GPRS сьогодні|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Переваги і недоліки GPRS |Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

== GPRS інтернет та GPRS пристрої ==

GPRS-Інтернет дозволить Вам виходити в Інтернет з комп'ютера, використовуючи мобільний телефон як модем. За допомогою даної послуги Ви отримаєте доступ до численних інформаційних і розважальних ресурсів Інтернету: чи зможете переглядати веб-сторінки, працювати з електронною поштою, спілкуватися в чатах і багато іншого.

Для отримання доступу до мережі Інтернет за допомогою послуги GPRS абоненту необхідний мобільний телефон з підтримкою GPRS, підключений до комп'ютера (ноутбука або пристрою типу PDA, Pocket PC), а також підключити послугу GPRS та настроїти комп'ютер і телефон для роботи. Швидкість з'єднання залежить від Вашого телефону з підтримкою GPRS і наявності вільних каналів у соте.

GPRS-Інтернет - послуга, що дозволяє Вам користуватися усіма перевагами бездротового доступу в Інтернет, а саме працювати з електронною поштою, переглядати web-сторінки, оновлювати програмне забезпечення мобільних телефонів безпосередньо через Інтернет, одержувати доступ до корпоративних баз даних і т.д., використовуючи мобільний телефон як модем. Для того щоб скористатися послугою, Вам досить з'єднати стільниковий телефон з комп'ютером і зробити відповідні настройки.

Для користування послугами GPRS за допомогою мобільного телефону, Вам необхідно встановити зв'язок між телефоном і комп'ютером. Це можна зробити за допомогою інтерфейсного кабелю, інфрачервоного порту або по бездротовому протоколу Bluetooth. Вам необхідно буде встановити відповідне програмне забезпечення, яке повинне йти в комплекті з телефоном. Далі, Вам потрібно буде налаштувати саме GPRS-з'єднання.

Інший цікавий і наймобільніший спосіб встановлення GPRS-з'єднання - це використання GPRS модемів. Це рішення дозволить Вам створити справжній мобільний офіс в будь-якій точці планети, де б Ви не знаходилися (лише б там працював мобільний зв'язок). Щоб отримати доступ до послуг GPRS, Вам необхідно вставити таку картку у Ваш ноутбук (кпк або комп'ютер) і встановити відповідне програмне забезпечення. Крім того, встановивши цю карту, Ви отримаєте можливість використання всіх функцій мобільного телефону.

На сьогоднішній день на ринку з найбільш доступних GPRS пристроїв для покупців доступні 2 види терміналів. Це, власне кажучи, телефони, що підтримують GPRS і GSM / GPRS карти.

'''GPRS модеми існують в декількох варіантах:'''

'''Для організації GPRS-з'єднання через ноутбук''', Вам необхідно придбати або пристрій формату PCMCIA, або формату Compact Flash разом з PCMCIA перехідником або ж пристрій для підключення через USB-порт:

* SonyEricsson GC75

* SonyEricsson GC79

* EagleTec CF/PCMCIA

* Nokia D211 PCMCIA

* Audiovox RTM8000 (G1)

* Billionton GPRS USB

'''Для організації GPRS-з'єднання через кишеньковий комп'ютер''', Вам необхідно придбати карту формату:
* Compact Flash - Audiovox RTM8000 (G1) або

* EagleTec CF/PCMCIA.

'''Для організації GPRS-з'єднання через настільний комп'ютер''', Вам необхідно придбати пристрій для USB-порту:
* Billionton GPRS USB.

== Короткий огляд деяких пристроїв: ==

'''SonyEricsson GC75'''

Цей пристрій, що підтримує стандарт GPRS/HSCSD, призначений для підключення до ноутбуків. Ми можете їм користуватися навіть в дорозі, по всьому світу.

Завдяки роботі в стандарті GPRS/HSCSD, модем GC75, що не перевищує за розміром кредитну карту, дозволяє отримати швидкість передачі даних, майже в шість разів перевищує можливості стандарту GSM. Протокол GPRS забезпечує постійне підключення до інтернету, тому для відправки або отримання електронної пошти не потрібний повторний вхід в Мережу. Залежно від тарифного плану, використання GPRS може опинитися вигідніше за звичайне підключення до інтернету, оскільки в такому разі тарифікується не час, проведене в Мережі, а об'єм переданих даних.

SonyEricsson GC75 не підтримує голосові дзвінки.

За інформацією Sony Ericsson, модем GC75 може працювати на п'яти континентах у більш, ніж 160 країнах світу! Пристрій підтримує мобільні мережі GSM трьох стандартів: 900, 1800 і 1900, а також здатне передавати дані на швидкості до 57,6 кб / с (максимально можлива швидкість при використанні стандарту HSCSD)!

GC75 призначений для використання з будь-яким ноутбуком, оснащеним слотом для PC-карт типу II і що працює під управлінням операційних систем Microsoft Windows 98, 2000, Me, NT4.0 або XP. У комплект постачання входить знімна антена, захисний футляр, інструкція з експлуатації, CD-ROM з драйверами, документацією. Крім того, в комплекті йде багате ПО (GC75 Software Communications Suite), що включає в себе різні "Візард", плагін для MS Outlook для відправки SMS, інструментарій для моніторингу і т.д. і т.ін.

'''Характеристики:'''

* Розміри: 85,6 х 54 х 5 мм
* Вага: 38 г
* Робоча температура: від 0 ° C до 40 ° C
* GPRS modem сумісний з операційними системами: Windows 98/ME/2000/NT4/XP
* Працює в мережах 900/1800/1900 MHz (EGSM / GPRS / GSM), що дозволяє підтримувати свзяи на території п'яти контенентов!
* Можливість відправки довгих (больших за розміром, ніж стандарт) текстових повідомлень (СМС) на мобільні телефони.
* Підтримка GPRS, High Speed Data і стандарт CSD (HSCSD).
* GPRS modem працює з ноутбуками з 3-х і 5-ти вольтовими слотами PCMCIA (Type II PCMCIA)
* Знімна антена, кут повороту 360 °.
* Підтримка протоколів стиснення даних MNP5 і V.42bis
* Підтримка протоколів корекції помилок MNP 2-4, LAPM (V.42) і RLP

'''Програмне забезпечення:'''

* GC75 Manager (для Windows98SE/ME/2000/XP)
* GC75 Communications Suite
* Pocket PC Suite (для роботи через CSD, HSCSD, GPRS; для роботи з СМС; для роботи з телефонною книгою в SIM-карті)
* Документація (керівництво користувача; довідник АТ-команд модему)

'''Sierra Wireless AirCard 775'''

'''EDGE технологія'''

Sierra Wireless AirCard 775 дозволяє здійснювати бездротову передачу даних з середньою швидкістю 100 - 130 Кбіт / сек і пікової швидкістю до 200 Кбіт / сек, що, за заявою розробників, в три-чотири рази перевищує швидкість при обміні за технологією GPRS. AirCard 775 здатна працювати в діапазонах GSM мереж (850/900/1800/1900 Мгц). Це дає можливість мати високошвидкісний бездротової доступ в інтернет більш ніж у 70-ти країнах світу, що використовують GPRS технологію і в 25-ти країнах, що використовують технологію EDGE.

'''GPRS технологія'''

Якщо Ваш мобільний оператор поки не підтримує роботу з EDGE технологією, то карта Sierra Wireless AirCard 775 автоматично працюватиме з використанням технології GPRS. Працюючи в мережах GPRS, карта Sierra забезпечує швидкість передачі даних досягає 56 Kбіт/с (GPRS class 12). Пристрій AirCard 750 забезпечує бездротовою доступ в Інтернет, роботу з електронною поштою і короткими повідомленнями в Європі і Азії, в Північній і Південній Америці.

Підтримуються практично всі версії Microsoft Windows для ноутбуків і кишенькових комп'ютерів, в тому числі Pocket PC і Pocket PC 2002 (Compaq iPAQ і Cassiopeia E-200 з PCMCIA-жакетами, @ migo 600C) і HPC 2000 (HP Jornada 7хх).

'''Технічні характеристики Sierra AirCard 775'''

* Проста інсталяція та використання
* Середня швидкість передачі 100-130 kbps, підтримувана швидкість до 200 kbps
* Повністю локалізоване ПЗ для наступних мов: англійська, німецька, іспанська, Французький, Італійський
* Операційні системи: Windows 98SE, NT, 2000, Me, XP, PPC, PPC2002, PPC2003, HPC2000, CE4.1, CE4.2
* Підтримувані частоти: 850/900/1800/1900 MHz
* Можливість зміни прошивки

'''EagleTec CF/PCMCIA'''

Пристрій EagleTec представляє собою теж саме, що і GPRS модем ASUS AGC-100. Карти виготовляються на одному заводі, але виходять у продаж під різними торговими марками.

GPRS модем EagleTec дозволить використовуючи Ваш КПК або ноутбук здійснювати і приймати дзвінки, виходити в Інтернет всюди і завжди, приймати і відсилати факсимільні повідомлення. GPRS модем дозволить Вам відчути всю красу мобільного інтернету: e-mail, ICQ, fax і багато іншого. І все це, без мобільного телефону!

Системні вимоги:
- Pocket PC 2002/2003, 4MB пам'яті і Compact Flash слот Type II;
- Windows 98/ME/2000/XP, 15MB пам'яті і PCMCIA слот.

'''Технічні характеристики EagleTec CF / PCMCIA'''
Стандарт: EGSM900MHz, DCST1800MHz, PCS1900MHz
Формат: Type II CF і PCMCIA Card
Клас GPRS: GPRS Class 10
Підключення гарнітури: є
Факс: є
Зовнішня антена: є
EMS: є
Додатково: Низьке енергоспоживання

'''Billionton USB GPRS'''

Компактний і легкий GSM/GPRS модем. Підключається до комп'ютера через порт USB, не вимагаючи зовнішнього джерела живлення. Модем працює в мережах GSM і дозволяє відправляти/приймати електронну пошту і факси, виходити в Інтернет, а також здійснювати телефонні дзвінки прямо з комп'ютера, не підключаючи його до телефонної лінії.
'''
Технічні характеристики Billionton USB GPRS'''

* EGSM 900/1800
* GPRS Class B, Multi-slot class 8
* AT command set according to GSM 07.05 and 07.07
* Можливість здійснювати / приймати дзвінки через зовнішню гарнітуру
* Інтерфейс: USB type A
* Світлова індикація роботи.

'''Умови експлуатації:'''

* Робоча температура 0 ~ 55с
* Температура зберігання -20 ~ 65c
* Вологість 10% - 95% Енергоспоживання:
* Sleep mode: 60 mA
* Registered mode: 90 mA
* Speech mode: 350 mA / 5 V
* Power down: 4,8 mA
* Системні вимоги Windows 98/2000/ME/XP. Порт USB, Sim-карта оператора зв'язку з підключеними послугами передачі даних GPRS.
* Розміри 70 х 45 х 20 мм
* Вага 24 гр.

Вибір того чи іншого пристрою буде залежати від того, до чого Ви будете його підключати. А саме: до ноутбука, КПК або настільного комп'ютера.
<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[GPRS сьогодні|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Переваги і недоліки GPRS |Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

GPRS інтернет та GPRS пристрої

2010-11-22T18:36:00Z

Tarasenko A:

Переваги і недоліки GPRS

2010-11-16T12:47:35Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Інтеграція з Інтернетом |<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[EDGE |Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

'''Перевага GPRS:'''

• висока середня швидкість передачі даних 20-40 Кбіт/сек.;

• тарифікація GPRS-услуг не залежить від тривалості з'єднання;

• швидке і стабільне GPRS-з'єднання;

• можливість розмовляти по телефону і обмінюватися SMS-сообщениями, не розриваючи GPRS-з'єднання;

• ефективне використання енергоресурсів телефону при встановленому GPRS-з'єднанні.

'''Особливості GPRS'''

• при використанні GPRS дані формуються в пакети, які передаються одночасно декількома радіоканалами, при цьому дані радіоканали можуть послідовно використовуватися декількома користувачами;

• голосові виклики мають вищий пріоритет, ніж GPRS-з'єднання, тому передача пакетів даних відбувається тільки через вільні від голосових викликів радіоканали;

• GPRS сумісна зі всіма поширеними протоколами пакетної передачі даних (TCP/IP, X.25 і так далі);

• швидкість передачі пакетів даних залежить від:

o схеми кодування каналів, реалізованої в GPRS-мережі (у мережі UMC використовується схема кодування CS2, яка забезпечує швидкість до 13.4 Кбіт/сек. на радіоканал);

o кількості радіоканалів на отримання або відправку даних, які одночасно може підтримувати телефон;

o завантаження мережі в місці здійснення передачі;

o якості покриття мережі в місці здійснення передачі.

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Інтеграція з Інтернетом |<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[EDGE |Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

[[category : Комп'ютерні мережі]]

GPRS інтернет та GPRS пристрої

2010-11-16T12:46:39Z

Tarasenko A:

GPRS сьогодні

2010-11-16T12:45:56Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Безпека технології GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Інтеграція з Інтернетом |Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

Технологія GPRS є проміжним етапом при переході від мереж 2-го покоління (GSM) до 3-го (UMTS). На даний час три найбільші стільникові мережі Росії (МТС, Білайн, Мегафон) пропонують своїм абонентам послуги GPRS. Потенційна кількість абонентів технології GPRS в Росії - 17,8 мільйонів чоловік, саме така кількість абонентів стільникового зв'язку налічувалася в Росії до кінця 2002 року. Справжня ж кількість бажаючих скористатися перевагами цієї технології поки не досить велика. Зокрема, до початку грудня 2002 року в Білайні, піонерові GPRS в Росії, налічувалося всього 25000 абонентів. [http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]

З початку 2004 року кількість користувачів бездротової технології доступу до Інтернет-GPRS збільшилася у 12 разів і склала 4,6 млн. чоловік.
Таку величезну популярність GPRS пояснюють: збільшенням числа ресурсів, які можна відвідувати за допомогою цієї технології, зростанням числа телефонів, підтримуючих GPRS, і розвитком GPRS-роумінгу між мережами операторів «великої трійки». Доходи від GPRS в 2004 році, за зразковими оцінками, склали $100 млн.
До того ж GPRS виступає як транспортна технологія при завантаженні контенту (різні картинки, мелодії), а ринок контенту вже перевищує $300 млн. і продовжує рости.
Лідером за кількістю GPRS-користувачів в Росії вже досить тривалий час залишається «Бі Лайн» - близько 2 млн. користувачів (44%) на кінець 2004 року. Число GPRS-користувачів в мережі компанії «Мегафон» перевищує 1,4 млн. чоловік, а МТС замикає трійку - близько 1,1 млн. користувачів.
Порівнювати GPRS-абонентів і стратегії впровадження цієї технології дуже складно. «Бі Лайн» рахує абонентів, які платять абонентську плату за GPRS, «Мегафон» - тих, хто хоч раз скористався цією технологією, а МТС - тих, хто її підключив. Варто відзначити, що це дуже перспективний ринок, тому що GPRS здійснює транспортування що набирає все велику популярність мобільного контента.
Деякі експерти вважають, що “дослідження мобільних компаній базується на даних стільникових операторів, а вони завищують статистику. Не можна вважати GPRS-користувачами абонентів, які один раз завантажили мелодію або посилають MMS-повідомлення через GPRS. Реально користувачів цієї технології - близько 1 млн.
GPRS - виключно іміджева послуга. Для масового абонента GPRS зовсім не потрібний. Оператори, звичайно, борються за GPRS-користувачів, але це конкуренція на вузькому сегменті ринку.” [http://www.gazeta.ru/]

'''Швидкість передачі даних'''

Стосовно до мереж GPRS поняття швидкості передачі даних має дуже багато значень. Як правило, сотові оператори говорять про максимальну швидкость в прямому каналі, тобто у напрямку до абонента. Однак цей показник має досить далеке відношення до реальної продуктивності вже тому, що GPRS-зв'язок грішить непостійністю, і протягом навіть 1 секунди смуга пропускання каналу може «звужуватися» до нуля і підстрибувати до теоретично можливого на сьогодні максимуму в 53,6 кбіт / с .

Говорити про середню швидкість GPRS-з'єднання теж безглуздо, тому що в цьому випадку усереднюються параметри двох каналів (прямого і зворотного), що розрізняються по продуктивності в три-чотири рази. Тому для симетричних додатків (наприклад, електронної пошти) і у випадку переважання вихідного трафіка важлива середня швидкість в зворотньому каналі (від абонента). А в разі переважання вхідного трафіку (Web-серфінг, скачування інформації з Інтернету по протоколу FTP) - середня швидкість у прямому каналі.

Крім того, із-за абсолютної нестабільності GPRS-каналу середня швидкість передачі даних у ньому може відрізнятися від максимальної в кілька разів. Так, як показує практика, при максимальних сплесках до рівня 47 - 48 кбіт / с середня швидкість в прямому каналі, як правило, коливалася в районі позначки 10 кбіт / с. Те ж саме справедливо і для зворотнього каналу: при сплесках до 12 - 13 кбіт / с середня швидкість рідко перевищувала 3 кбіт / с.

'''Обмежування швидкості'''

Практично всі оператори GPRS-мереж використовують так звану «схему кодування № 2». Вона дозволяє передавати дані з використанням одного голосового каналу (тайм-слота) на швидкості до 13,4 кбіт / с. Як правило, оператори допускають використання в прямому каналі до чотирьох тайм-слотів (тобто теоретично швидкість в ньому може досягати 53,6 кбіт / с), а у зворотньому - не більше двох (26,8 кбіт / с).

Це абсолютні обмежувачі. Але ж є ще маса відносних, головними з яких є завантаження мережі голосовим трафіком і даними. Голос має абсолютний пріоритет, тому якщо він займає всі тайм-слоти, то передача даних по протоколу GPRS повністю завмирає. При наявності вільних від голосу тайм-слотів (назвемо це n) максимальна швидкість передачі даних може досягати значення nx 13,4 кбіт / с. Але так відбувається, якщо в зоні покриття однієї базової станції працює всього один користувач GPRS. Якщо ж їх двоє, то середня швидкість передачі даних знижується. А зі зростанням кількості користувачів вона починає прямувати до нуля.

З інших відносних обмежувачів швидкості найбільший вплив мають потужність сигналу і перешкоджаюча обстановка. Особливо це стосується для районів, так званого, «невпевненого прийому». Ці та інші обмежувачі можуть призвести до того, що навіть при повністю вільному GSM-каналі дані по протоколу GPRS проходити не будуть.

'''«Плюси» та перспективи'''

Разом з тим GPRS-зв'язок може знайти застосування в корпоративному середовищі на тих територіях, де відсутня будь-яка інша інфраструктура зв'язку (наприклад, сільські і дачні селища) або вона безнадійно застаріла. У таких умовах GPRS-зв'язок і справді володіє цілим рядом достоїнств, серед яких: короткий час встановлення зв'язку, можливість підтримання постійного з'єднання з Інтернетом, широкий вибір щодо дешевого, компактного та простого в обслуговуванні обладнання.

Крім того, в Україні GPRS-зв'язок має ще одне важливе достоїнство - доступні ціни. Вартість передачі / прийому 1 Мбайт інформації у нас, як мінімум, в три рази дешевше, ніж у країнах Європи та Північної Америки.

Однак потрібно відзначити, що в найближчих планах вітчизняних операторів мобільного зв'язку МТС і «Київстар Дж. Ес. Ем. »- Намір« освоїти »конкурента GPRS - попередню версію (1x) стандарту третього покоління CDMA2000 (IMT-MC-450).

Стандарт CDMA20001x має, як мінімум, трикратне перевагу за швидкістю над протоколом GPRS. Теоретично в обох напрямках (до абонента і від нього) вона може досягати 153 кбіт / с. Перші закордонні абоненти таких мереж повідомляють, що мінімальна швидкість передачі даних не опускається нижче 30 кбіт / с, а в середньому вона становить 60 кбіт / с.

'''GPRS в Україні'''

На сьогоднішній день в Україні виконуються роботи з реалізації Проекта “Програма модернізації державної податкової служби України” з метою побудови такої податкової служби, яку б підтримувало суспільство і яка спиралася б на визначені в податковому законодавстві правові норми взаємин між платниками податків і податковою службою.
[http://nc.ufei.ukrsat.com/konf2003]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Безпека технології GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Інтеграція з Інтернетом |Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Безпека технології GPRS

2010-11-16T12:45:23Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Застосування GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[GPRS сьогодні|Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

При створенні технології GPRS (як і при створенні багатьох сучасних мережевих технологій) приділялося недостатньо уваги питанням безпеки. Багато аспектів не описано і віддано на відкуп операторам, які не завжди приділяють особливу увагу щодо безпеки, що приводить до сумних наслідків. Фахівцями знайдено вже немало недоліків технології GPRS, але це вже тема іншої статті.
Можна виділити наступні фрагменти GPRS-мережі, на безпеку яких необхідно звернути відповідну увагу:
* безпека мобільної станції;
* безпека з'єднання між мобільною станцією і вузлом обслуговування SGSN;
* безпека даних у процесі їх передачі по мережі GPRS;
* безпека даних у процесі їх передачі між різними операторами GPRS-послуг;
* безпека даних у процесі їх передачі в мережі відкритого доступу, наприклад, Internet.

'''Безпека мобільної станції'''

Найбільший інтерес викликає безпека мобільного телефону, який в термінах GPRS є мобільною станцією. Його безпека складається з двох складових:
* SIM-карта;
* сам телефон.
SIM-карта (Subscriber Identity Module) - це модуль ідентифікації абонента. У SIM-карті міститься інформація про сервіси, що надаються абонентові, незалежна від типу використовуваного мобільного устаткування. Ця карта може вставлятися у будь-якій інший GSM термінал, при цьому абонент дістає можливість використовувати цей термінал для отримання всіх сервісів системи, на які він підписаний. З погляду безпеки SIM-карта відповідає за ідентифікацію абонента і аутентифікацію мобільного телефону в GPRS-мережі. Вона містить ідентифікатор IMSI, індивідуальний ключ аутентифікації абонента завдовжки 128 біти Ki, алгоритм генерації ключів шифрування A8 і алгоритм аутентифікації A3 і, звісно ж, PIN-код для доступу до функцій карти. Алгоритм A5 разом з IMEI включено до складу програмного забезпечення телефону і забезпечує його захист.
Кожен абонент в GPRS-мережі має унікальний міжнародний ідентифікатор мобільного абонента (IMSI, International Mobile Subscriber Identity), що зберігається в SIM-карті. IMSI складається з 3 елементів:
* трьохрозрядний код країни (для Росії - 250);
* двохрозрядний код мережі (для МТС - 01, для Білайн - 99, для СМАРТС - 07 і т.д.);
* десятирозрядний код абонента (Mobile Subscriber Identity Number, MSIN).
Алгоритм A8 відповідає за генерацію ключів шифрування, який, використовуючи випадкове число, що передається на мобільний термінал у момент з'єднання з мережею, і ключ Ki генерує 64-бітовий ключ шифрування трафіку. Оскільки індивідуальний ключ Ki є не тільки у абонента, але і зберігається в реєстрах HLR і VLR, то і абонент і устаткування мережі створюють однаковий ключ шифрування, який і використовується для захисту переданих даних.
Алгоритм A3, що відповідає за аутентифікацію абонента, схожий на алгоритм A8 і також використовує випадкове число, що отримується у момент підключення до мережі і індивідуальний ключ абонента.
Для доступу до функцій SIM-карти необхідно використовувати спеціальний персональний код (іншими словами, пароль) PIN (Personal Identification Number), після 3-х неправильних спроб введення якого, SIM-карта блокується.
Безпека самого телефону, як вже було сказано вище, забезпечується двома механізмами:
* алгоритмом шифрування A5, який забезпечує захист даних, які циркулюють між мобільною станцією і вузлом SGSN;
* унікальним 14-тиразрядным міжнародним ідентифікатором апаратури мобільного зв'язку (International Mobile Equipment Identity, IMEI), який однозначно ідентифікує телефон. Дізнатися цей номер дуже просто - досить набрати на телефоні комбінацію *#06#. Якщо висвічене число не співпадає з тим, що вказане на задній кришці телефону, то найімовірніше ви користуєтеся зламаним апаратом. Саме ці номери зберігаються в реєстрі EIR. Даний реєстр має три типи списків IMEI:
* "білий" список, що містить ідентифікатори всіх дозволених апаратів;
* "сірий" список, що містить ідентифікатори всіх незаборонених апаратів, які використовують для різних цілей, наприклад, тестування і т.п.;
* "чорний" список, що містить ідентифікатори всіх заборонених апаратів.
Треба розуміти, що ідентифікатори IMEI і IMSI - незалежні між собою. Більш того - вони вирішують різні задачі: IMEI ідентифікує мобільний термінал, а IMSI - абонента.

'''Безпека з'єднання мобільної станції з вузлом SGSN'''

У процесі підключення мобільної станції, між нею і вузлом SGSN відбувається обрання версії використовуваного надалі алгоритму шифрування GPRS-A5. У 3-му кварталі 2002 року почалося впровадження третьої версії цього алгоритму (A5/3), яка може використовуватися не тільки в GSM-, але і в GPRS-, HSCSD- і EDGE-мережах. Даний алгоритм розроблено на базі алгоритму "Казумі" (Kasumi), у свою чергу розробленого на базі алгоритму MISTY компанії Міцубіси.
У мережах GPRS використовуються алгоритми родини A5 - GEA1 і GEA2, а після розробки A5/3 - починається впровадження створеного на його базі алгоритму GEA3.

'''Безпека даних у процесі їх передачі мережею GPRS'''

Всі дані між вузлами підтримки (SGSN і GGSN) передаються за допомогою спеціального протоколу GTP (GPRS Tunneling Protocol), який інкапсулює в себе будь-які призначені для користувача протоколи, наприклад, HTTP, Telnet, FTP і т.д. За замовчуванням GTP-трафік не шифрується. Крім того, опорна мережа будується на базі приватних IP-адрес, описаних в RFC 1918, що забезпечує неможливість прямого доступу до мережевого устаткування із зовнішніх мереж.

'''Безпека у процесі взаємодії з різними операторами GPRS-послуг'''

Безпека покладається на пристрої, які називають прикордонними шлюзами (border gateway, BG), які дуже схожі на звичайні міжмережеві екрани, що захищають корпоративні мережі від посягань зловмисників. Зокрема, цей шлюз захищає оператора від атак, пов'язаних з підміною адреси (IP Spoofing).
Налаштування такого шлюзу включає створення правил, які дозволяють вхідний/вихідний користувацький трафік, дані білінгової системи, аутентифікацію роумінгових абонентів і т.п.. Додатково на прикордонний шлюз може бути встановлене програмне забезпечення, організуюче VPN між різними GPRS-операторами.
Крім вбудованих до прикордонного шлюзу захисних механізмів, існує можливість використання продуктів третіх фірм. Першим таким рішенням став міжмережевий екран Firewall-1 GX компанії CheckPoint Software, який встановлений на прикордонному шлюзі або вузлі GGSN, та підвищує захищеність мережі GPRS-оператора від можливих несанкціонованих дій.

'''Безпека у процесі взаємодії з Internet'''

Основні механізми безпеки реалізовані на вузлі GGSN, до складу якого входить міжмережевий екран, який визначає тип вхідного і вихідного GPRS-трафіку. Завдання міжмережевого екрану, що входить до складу GGSN, захистити мобільну станцію від атак зовнішніх (з Internet) хакерів. Захист від атак з інших мобільних станцій покладається на вузол SGSN. Для запобігання доступу до мережевого устаткування опорної мережі від зовнішніх зловмисників використовується трансляція адрес (network address translation). Решта всіх механізмів захисту може бути взята з класичної практики забезпечення інформаційної безпеки Internet-мереж і пристроїв, наприклад, аутентифікація за допомогою серверів RADIUS або захист трафіку за допомогою IPSec. [http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Застосування GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[GPRS сьогодні|Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Застосування GPRS

2010-11-16T12:44:07Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Принцип роботи GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Безпека технології GPRS|Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

Технологія GPRS має такі переваги та застосування:
* мобільний доступ до Інтернету з прийнятною швидкістю передачі даних, швидким з'єднанням і тарифікацією за кількістю переданих/отриманих даних;
* мобільний і безпечний доступ співробітників до корпоративних мереж, віддалених баз даних, поштових та інформаційних серверів підприємств;
* телеметрія. Пристрій може залишатися у підключеному стані, не займаючи при цьому окремий канал. Така послуга потрібна службам охорони (сигналізація), банкам і платіжним системам (установка банкоматів, терміналів оплати послуг), у промисловості (датчики і лічильники різного роду, наприклад шляхами нафто- і газопроводів). [http://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS]

Застосування GPRS є практично незамінним у тих випадках, коли існує потреба виходу до мережі Інтернет, а зробити це звичайними дротяними лініями зв'язку неможливо. [http://www.citforum.ru/nets/wireless/step_gprs/]
Виникає запитання: дійсно, а як же все-таки підєднатися до цієї технології? Нижче розглянуті кроки, які допоможуть підєднатися до GPRS.

Також технологія GPRS знайшла своє практичне застосування в таких завданнях служб безпеки, як:
* співробітники служб безпеки зможуть організувати швидке отримання інформації з власних спеціалізованих баз даних (встановити власника автомашини, отримати установку на об'єкт спостереження і т.д.);
* для правоохоронних органів і служб безпеки з'являється доступний канал зв'язку для передачі фотознімків з місця подій. Так, наприклад, технічні засоби передачі даних за технологією GPRS можуть включатися до складу мобільних робототехнічних комплексів, які використовують при проведенні спеціальних заходів ( наприклад, при проведенні робіт зі знешкодження вибухових пристроїв);
* технології високошвидкісної передачі даних каналами GSM принципово можуть використовуватися в системах відеоспостереження, коли пост контролю необхідно організувати на чималій відстані від об'єкту, за яким проводиться спостереження; [http://st.ess.ru/publications/4_2000/gsm/gsm.htm]
* система GPRS може слугувати відмінним інструментом для забезпечення безпечного і швидкого доступу співробітників органів ДНС України до корпоративної мережі, до поштових, інформаційних серверів, віддалених баз даних ДНС. [http://nc.ufei.ukrsat.com/konf2003]

'''Процедура підключення мобільної станції'''

Спрощено процес підключення абонента, який хоче скористатися послугами GPRS, виглядає таким чином:
*1. Мобільна станція посилає запит (Attach Request) на отримання доступу до мережі, який містить ряд параметрів, а також й IMSI;
*2. Вузол SGSN, отримавши такий запит, перевіряє наявність аутентіфікуючої даного абонента інформації в своїй базі. Якщо така інформація відсутня, то SGSN посилає запит до реєстру HLR, який повертає т.з. аутентифікаційний триплет, що містить:
** випадкове число, використовуване в алгоритмах A3 і A8 для вироблення ключа шифрування і аутентифікації абонента;
** 32-хрозрядний ключ аутентифікації абонента, який виробляється на основі індивідуального ключа, що зберігається як на мобільній станції, так і в реєстрі HLR;
- ключ шифрування даних, що отримується також на базі індивідуального ключа абонента.
*3. Отримане випадкове число передається на мобільну станцію, яка на його основі виробляє ключ шифрування і ключ аутентифікації. Оскільки індивідуальні ключі, що зберігаються в реєстрі HLR і на мобільній станції співпадають, то і ключі шифрування і аутентифікації також повинні співпадати, що і є фактом правоспроможності запиту даним абонентом сплачених GPRS-послуг.
*4. Після ідентифікації абонента здійснюється ідентифікація устаткування, яке посилає на SGSN ідентифікатор IMEI. Вузол SGSN у свою чергу проводить перевірку даного устаткування за реєстром EIR.
*5. Після аутентифікації абонента і устаткування відбувається процедура визначення місцеположення абонента (з використанням реєстрів HLR і VLR), після чого відбувається завершення процедури підключення мобільної станції до мережі GPRS. В тому випадку, якщо мобільна станція не змогла пройти аутентифікацію, то SGSN посилає на неї повідомлення Attach Reject. [http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]

Нижче описуються основні крокі з підєднання комп’ютера до GPRS. Ознайомитися з цими кроками більш докладніше ви зможете за адресою: [http://www.citforum.ru/nets/wireless/step_gprs/].

* Крок 1: провайдер стільникового зв’язку: Всі послуги Інтернету доступні в мережах провайдерів стільникового зв'язку GSM і TDMA .
* Крок 2: телефон: Вибір стільникового телефону справа індивідуальна, але обов'язковим критерієм вибору, повинна бути підтримка GPRS, а саме GPRS-Інтернету.
Існує два різні способи використання технології GPRS для доступу до мережі Інтернет.
Перший спосіб - це пряме підключення до Інтернету. Цей спосіб дозволяє за допомогою вбудованого мікроброузера проглядати WEB-сторінки у форматі WAP. Підтримка даного доступу до Інтернету забезпечується технологією GPRS-WAP.
У другому випадку, і тут йдеться саме про нього, стільниковий телефон використовується як модем, за допомогою якого користувач комп'ютера може проглядати будь-які WEB-ресурси. Даний доступ підтримується технологією GPRS-Інтернет.
Список основних моделей стільникових телефонів що підтримують технологію GPRS-Інтернет і посилання на сайти приведені в кінці статті.
* Крок 3: тарифний план і налаштування: У кожної людини свої вимоги до стільникового зв'язку. Тому багато компаній розробляють цілі системи самих різних тарифних планів. GPRS дозволяє ввести принципово нові послуги, які раніше не були доступні. Перш за все, це мобільний доступ до ресурсів Інтернету з високою швидкістю і постійним з'єднанням.
У більшості випадків послуга на базі технології GPRS-Інтернет йде як додаткова і перш ніж, починати налаштування телефону і комп'ютера, необхідно її підключення. Для цього досить подзвонити до абонентської служби провайдера стільникового зв'язку і попросити оператора підключити дану послугу. Після цього на телефон повинні прийти налаштування Інтернету, які необхідно зберегти. Щоб ці настройки активізувалися, телефон потрібно просто вимкнути, а потім включити. Також на телефон у вигляді SMS-повідомлення повинні поступити налаштування для активації модему, такі як: номер телефону для дозвону, рядок ініціалізації модему, пароль та ім'я користувача і т.д..
* Крок 4: data-кабель: Підключення мобільного телефону до комп'ютера (ноутбуку) можна здійснити трьома способами:
** за допомогою data-кабелю, що підключається до одного з портів комп'ютера;
** за допомогою інфрачервоного (IRDA) порту. Infrared Data Association (IRDA) - інтерфейс, що забезпечує бездротову передачу даних в інфрачервоному діапазоні. Перед цим потрібно визначити наявність інфрачервоних портів на мобільному телефоні і персональному комп'ютері (ноутбуку);
** за допомогою технології Bluetooth. Ця технологія дозволяє різним пристроям з підтримкою Bluetooth автоматично зв'язуватися з достатньо близько розташованими собі подібними пристроями для обміну інформацією.
* Крок 5: модем: Для підключення домашнього комп'ютера до Інтернету використовуєте вбудований в телефон модем, який додзвонюється до провайдера стільникового зв'язку і в даному випадку Інтернет провайдера, через телефонну мережу.
* Крок 6: віддалене з'єднання: Після того, як було успішно встановлено модем і вказано рядок його ініціалізації, необхідно створити нове віддалене з'єднання з довільною назвою.
* Крок 7: підключення: Після всіх вищеперелічених маніпуляцій необхідно перезавантажити комп'ютер. Далі підєднайте телефон до комп'ютера.

'''Усунення можливих проблем'''

Основні проблеми, що виникають під час налаштування GPRS-Інтернету та можливі шляхи розв’язку:
* Телефон не підєднується до GPRS-Інтернету:
# Переконайтеся, що Ваш телефон підтримує технологію GPRS -Інтернет;
# Перевірте працездатність data-кабеля, опитавши модем;
# Переконайтеся в тому, що у вас активовано послугу GPRS-Інтернет, подзвонивши в абонентську службу провайдера стільникового зв'язку;
# Перевірте, чи включена служба передачі даних GPRS у Вашому телефоні. Повинен зажевріти індикатор GPRS ;
# Перепідключіть послугу GPRS-Інтернет. Після чого вимкніть/увімкніть телефон;
* На дисплеї телефону горить індикатор GPRS, але з'являються помилки наступного типу «невірний профіль CSD», «послуги GPRS заборонені», «шлюз не відповідає»;
# Часто це помилка у роботі самого провайдера. Зателефонуйте до абонентської служби;
# Перепідключіть послугу GPRS-Інтернет. Після чого вимкніть/увімкніть телефон;
# Перевірте рядок ініціалізації модему. Потім переконайтеся, що у створеному віддаленому з'єднанні використовується саме модем вашого телефону.
* Телефон не підєднується до GPRS-Інтернету, але при установці іншої SIM-карти підключення відбувається, хоча ніякі налаштування не змінюються.
# Швидше за все проблема полягає в активації послуги на ваш номер. Якщо не допомагає перепідключення послуги, то необхідно звернутися до технічної служби підтримки провайдера стільникового зв'язку.
* Підключення GPRS-Інтернету відбувається, на панелі завдань з'являється індикатор з'єднання, але жодна web-сторінка не відкривається.
# У браузере зніміть мітку «Використовувати проксі-сервер»
# Перевірте, чи не запущені на вашому комп'ютері програми firewall. Якщо так, то відключіть їх.
# Можливо, не відбувається автоматичне налаштування DNS. Спробуйте у властивостях підключення ввести адресу DNS вручну. Це робиться у властивостях віддаленого з'єднання. Отримати адресу DNS-сервера можна, зателефонувавши до абонентської служби провайдера стільникового зв'язку.
* Нічого не допомагає, немає підключення до GPRS-Інтернету
# Зайдіть на форуми стільникових телефонів, обговоріть Вашу проблему там. [http://www.citforum.ru/nets/wireless/step_gprs/]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Принцип роботи GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Безпека технології GPRS|Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Принцип роботи GPRS

2010-11-16T12:43:38Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Класифікація і типи телефонів з GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Застосування GPRS|Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

     При використанні GPRS інформація збирається в пакети і передається через невикористовувані на даний момент голосові канали, така технологія припускає ефективніше використання ресурсів мережі GSM. При цьому, що є пріоритетом передачі - голосовий трафік або передача даних - вибирається оператором зв'язку. Федеральна трійка в Росії використовує безумовний пріоритет голосового трафіку перед даними, тому швидкість передачі залежить не тільки від можливостей устаткування, але і від завантаження мережі. Можливість використання відразу декількох каналів забезпечує достатньо високі швидкості передачі даних, теоретичний максимум при всіх зайнятих таймслотах TDMA складає 171,2 кбыт/c. Існують різні класи GPRS, що розрізняються швидкістю передачі даних, і можливістю поєднання передачі даних з одночасним голосовим викликом. [http://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS] Взагалі, швидкість передачі даних залежить від навантаження на базову станцію, до якої підключився термінал і від використовуваної схеми кодування. [http://gprs-gsm.ru/]
Передача даних розділяється по напрямах «вниз» (downlink, DL) - від мережі до абонента, і «вгору» (uplink, UL) - від абонента до мережі. Мобільні термінали розділяються на класи за кількістю одночасно використовуваних таймслотів для передачі і прийому даних. Телефони на червень 2006р. підтримували до 4-х таймслотів одночасно для прийому за лінією «вниз» (тобто, могли приймати 85 кбіт/с за кодовою схемою CS-4), і до 2-х для передачі за лінією «вгору» (class 10 або 4+2).
Абонентові, підключеному до GPRS, надається віртуальний канал, який на час передачі пакету стає реальним, а в інший час використовується для передачі пакетів інших користувачів. Оскільки один канал можуть використовувати декілька абонентів, можливе виникнення черги на передачу пакетів, і, як наслідок, затримка зв'язку. Наприклад, сучасна версія програмного забезпечення контролерів базових станцій допускає одночасне використання одного таймслоту шістнадцятьма абонентами в різний час і до 5 (з 8) таймслотів на частоті, в результаті - до 80 абонентів, що користуються GPRS, на одному каналі зв'язку (середня максимальна швидкість при цьому 21,4*5/80 = 1,3 кбіт/с на абонента). Інший крайній випадок - пакетування таймслотів в один безперервний з витісненням голосових абонентів на інші частоти (за наявності таких і з врахуванням пріоритету). При цьому телефон, що працює в режимі GPRS, приймає всі пакети на одній частоті і не витрачає часу на перемикання. В цьому випадку швидкість передачі даних досягає максимально можливої, як і описано вище, 4+2 таймслоти (class 10).
Технологія GPRS використовує GMSK-модуляцію. Залежно від якості радіосигналу, дані, що пересилаються радіоефіром, кодуються одною з 4-х кодових схем (CS1-CS4). Кожна кодова схема характеризується надмірністю кодування і перешкодостійкістю, і вибирається автоматично залежно від якості радіосигналу.

'''Інтеграція з Інтернетом'''

     GPRS за принципом роботи аналогічна Інтернет: дані розбиваються на пакети і відправляються одержувачеві (необов'язково одним і тим же маршрутом), де відбувається їх збірка. При встановленні сесії кожному пристрою привласнюється унікальна адреса, що по суті перетворює його на сервер. Протокол GPRS прозорий для TCP/IP, тому інтеграція GPRS з Інтернетом непомітна кінцевому користувачеві. Пакети можуть мати формат IP або X.25, при цьому не має значення, які протоколи використовуються поверх IP, тому є можливість використання будь-яких стандартних протоколів транспортного і прикладного рівнів, вживаних в Інтернеті (TCP, UDP, HTTP, HTTPS, SSL, POP3, XMPP і ін.). Також при використанні GPRS мобільний телефон виступає як клієнт зовнішньої мережі, і йому привласнюється IP-адреса (постійний або динамічний). [http://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Класифікація і типи телефонів з GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Застосування GPRS|Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

EDGE

2010-11-16T12:43:22Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="50%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="50%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[GPRS|Технологія GPRS]] </b></td>
</tr>
</table>

1. [[Що таке EDGE?]]

2. [[Принцип роботи EDGE]]

3. [[Кодова схема]]

4. [[Сьогоднішні проекти та розробки]]

----

'''Використана література:'''

1. http://www.siemens-club.org/glossary/?letter=E

2. http://www.compress.ru/Article.aspx?id=10555 - Глоссарий телекоммуникационных терминов

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/EDGE

5. http://www.amobile.ru/info/tech/edge/russia.htm - Развитие EDGE, стандарт EDGE, внедрение edge

6. http://4pda.ru/2009/01/14/4213/ - Словарь характеристик КПК

8. http://st.ess.ru/publications/4_2000/gsm/gsm.htm

9. http://www.cn.ru/referat/data/75413

10. http://k504.xai.edu.ua/fcounter.php?book=/html/zaochnik/tsspo(solodovnik)/tsspo(solodovnik).pdf - Служба GPRS (стор. 43) та EDGE (стор. 46)

'''Рекомендована література:'''

1. http://www.ixbt.com/mobile/itogi2006/edge.shtml - Технология EDGE: что это и зачем это нужно?

3. http://www.mobi.ru/ShowArticle.php?id=528 - Что же скрывается за дерзким названием edge?

4. http://www.gsmworld.com/technology/edge.htm - EDGE Platform

[[category:Комп'ютерні мережі]]

GPRS

2010-11-16T12:42:21Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="50%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="50%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[EDGE|Технологія EDGE]] </b></td>
</tr>
</table>

1. [[Що таке GPRS?]]

2. [[Архітектура GPRS]]

3. [[Класифікація і типи телефонів з GPRS]]

4. [[Принцип роботи GPRS]]

5. [[Застосування GPRS]]

6. [[Безпека технології GPRS]]

7. [[GPRS сьогодні]]

8. [[Інтеграція з Інтернетом ]]

9. [[Переваги і недоліки GPRS]]

----

'''Використана література:'''

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Классы_GPRS

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/SGSN

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/GGSN

5. http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/ - Безопасность технологии GPRS

6. http://www.citforum.ru/nets/wireless/step_gprs/ - Шагаем по GPRS – Интернету

7. http://gprs-gsm.ru - Сети GPRS-GSM ( GPRS_Internet.chm )

8. http://k504.xai.edu.ua/fcounter.php?book=/html/zaochnik/tsspo(solodovnik)/tsspo(solodovnik).pdf - Служба GPRS (стор. 43) та EDGE (стор. 46)

'''Рекомендована література:'''

1. http://www.etsi.org/website/ourservices/algorithms/gprsalgorithms.aspx - GPRS algorithms

2. http://www.etsi.org/website/technologies/gprs.aspx - General Packet Radio Service, GPRS

3. http://www.etsi.org/website/technologies/edge.aspx - EDGE

4. http://www.gsmworld.com/technology/index.htm - GSM Technology

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Класифікація і типи телефонів з GPRS

2010-11-16T12:40:01Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Архітектура GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Принцип роботи GPRS|Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

Статус приналежності EDGE до мереж 2G або 3G залежить від конкретної реалізації. У той час як EDGE-телефони класу 3 і нижче не відповідають 3G, телефони класу 4 і вище теоретично можуть забезпечити більш високу пропускну здатність, ніж інші технології, заявлені як 3G (наприклад, 1xRTT). Телефони з максимальною пропускною спроможністю на прийом 236,8 кбіт/с у класі 10, EDGE відповідає як 2G-, так і 3G-специфікаціях.

У стандарті GSM прийнятий Багатостанційний доступ з тимчасовим поділом каналів (TDMA). Періодична послідовність у структурі TDMA отримала назву '''гіперкадра'''. Він ділиться на 2048 суперкадрів. У свою чергу суперкадри складаються з мультікадрів, які складаються власне з кадрів. '''TDMA-кадр''' ділиться на вісім тимчасових позицій, так званих '''тайм-слотів''', або вікон. Який фізичний зміст тайм-слота? Це ніщо інше як час, протягом якого частота,на якій передаются дані, модулюється цифровим інформаційним потоком, відповідним переданої інформації - мови або даних.

У класичному GSM мобільний термінал має право зайняти в TDMA-кадрі один тайм-слот. Тому швидкість передачі даних у мережах GSM обмежена.

Інша справа при використанні технології GPRS. Ємність каналу надається на вимогу, при якому фізичні канали призначаються динамічно для використання в режимі комутації каналів і комутації пакетів.

Тут, в залежності від ситуації, для передачі даних базова станція виділяє мобільного терміналу в кадрі довільне число тайм-слотів: від 0 до 8. Причому допустимо асиметричне призначення ресурсів. Тобто під час пакетної передачі ресурси лінії зв'язку <вгору> та <вниз> задаються незалежно. Тут '''up''' <вгору> - від мобільного терміналу до базової станції, '''down''' <вниз> - від базової станції до мобільного терміналу. Наприклад, <вгору> - три тайм-слота, <вниз> - два.

Природньо, будь-який канал зв'язку працює у неідеальних умовах, тому в GSM використовують '''надлишкове кодування'''. Більш того, в технології GPRS можливі '''4 схеми кодування даних''': від CS1 (для роботи в умовах сильних перешкод) до CS4 (для роботи при мінімальних перешкодах). Таким чином, при постійній швидкості в каналі 22,8 кб/с кількість переданої корисної інформації залежить від умов роботи МТ і базової станції. Очевидно, що чим гірше середовище с перешкодами, тим менше корисної інформації можна передати за одиницю часу. Основні значення для схем кодування наведені в таблиці 1.

Так як, більш ніж один канал використовуються для закачування (down), мобільні телефони c GPRS мають великі швидкості передачі даних.
Є кілька типів телефонів у відношенні числа каналів, які вони використовують для передачі даних:

'''Type 2+1''' - два downlink каналу і один uplink канал передачі даних;

'''Type 3+1''' - три downlink каналу і один uplink канал передачі даних;

'''Type 4+1''' - чотири downlink каналу і один uplink канал передачі даних і т.д.

Мобільні телефони з GPRS можуть класифікуватися за трьома класами в можливості одночасних запитів (через GSM) та передачу даних (через GPRS).

'''Class A''' - термінал дозволяє одночасно здійснювати передачу мови і даних в режимі GPRS. Термінали одночасно виконують сигналізацію та управління для GSM і GPRS. У разі прийому інформації та при вхідному виклику телефону класу А підтримає одночасну роботу з голосом і даними.

'''Class B''' - термінал підтримує і голосове з'єднання, і передачу даних в пакетному режимі (GPRS), але ці режими використовуються не одночасно (під час передачі даних через GPRS абонент не може здійснювати і приймати голосові дзвінки і навпаки). У кожний момент часу може передаватися тільки трафік GSM або GPRS. Якщо під час завантаження інформації з інтернету (режим GPRS) телефон приймає виклик для голосового зв'язку, передача даних переривається. Як тільки голосове з'єднання завершується, завантаження даних поновлюється, оскільки логічний зв'язок між мережею GPRS і телефоном зберігається. Вибір режиму GPRS / мова здійснюється автоматично, з пріоритетом останнього.

'''Class C''' - термінал забезпечує тільки передачу даних в пакетному режимі або голос. Вибір типу (GPRS / мова) виконується вручну. Наприклад, якщо МТ обслуговує передачу даних, голосове з'єднання неможливо.
Швидкість прийому та передачі інформації залежить від можливостей конкретної моделі мобільного терміналу, а саме від кількості каналів, що підтримують прийом і передачу даних. При цьому один канал підтримує передачу інформації з максимальною швидкістю 13.4 кб/с.

У GPRS мережі є чотири схеми кодування.
Вибір кодування схеми залежить від стану каналу забезпеченого мережею (якістю зв'язку між телефоном і станцією). Якщо в каналі дуже багато перешкод, або він завантажений, мережа може використовувати CS-1, щоб гарантувати більш високу надійність в цьому випадку передача даних - лише 9.05 kbit/s в тайм-слот. Якщо канал забезпечує хороший стан, мережа могла б використовувати CS-3 або CS-4, щоб отримати оптимальну швидкість, і буде тоді мати до 21.4 kbit/s в тайм-слоті.

<center>[[Image:Cscod.gif]]</center>
<center>Залежність швидкості передачі в GPRS від відношення сигнал/шум</center>

таблиця 1.
<table width="99%" border="1" bordercolor="navy"><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Channel Coding Scheme</b></td>

<td width="19%" align="center"><b>CS-1</b></td>
<td width="19%" align="center"><b>CS-2</b></td>
<td width="19%" align="center"><b>CS-3</b></td>
<td width="18%" align="center"><b>CS-4</b></td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Pre-cod. USF</b></td>
<td width="19%" align="center">3</td>
<td width="19%" align="center">6</td>
<td width="19%" align="center">6</td>

<td width="18%" align="center">12</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Infobits without USF</b></td>
<td width="19%" align="center">181</td>
<td width="19%" align="center">268</td>
<td width="19%" align="center">312</td>
<td width="18%" align="center">428</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Parity bits BC</b></td>
<td width="19%" align="center">40</td>

<td width="19%" align="center">16</td>
<td width="19%" align="center">16</td>
<td width="18%" align="center">16</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Tail bits</b></td>
<td width="19%" align="center">4</td>
<td width="19%" align="center">4</td>
<td width="19%" align="center">4</td>
<td width="18%" align="center">-</td>

</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Output conv encoder</b></td>
<td width="19%" align="center">456</td>
<td width="19%" align="center">588</td>
<td width="19%" align="center">676</td>
<td width="18%" align="center">456</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Punctured bits</b></td>
<td width="19%" align="center">0</td>
<td width="19%" align="center">132</td>

<td width="19%" align="center">220</td>
<td width="18%" align="center">-</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Code rate</b></td>
<td width="19%" align="center">1/2</td>
<td width="19%" align="center">~2/3</td>
<td width="19%" align="center">~3/4</td>
<td width="18%" align="center">1</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Data rate kbit/s</b></td>

<td width="19%" align="center">9.05</td>
<td width="19%" align="center">13.4</td>
<td width="19%" align="center">15.6</td>
<td width="18%" align="center">21.4</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Maximum data speed with 8 time-slots</b></td>
<td width="19%" align="center">72.4 kb/s</td>
<td width="19%" align="center">107.2 kb/s</td>
<td width="19%" align="center">124.8 kb/s</td>

<td width="18%" align="center">171.2 kb/s</td>
</tr></table>

Робота за схемами CS-4/CS-3 вимагає модернізації апаратури та ВО базової станції, в той час як для CS-2/CS-1 досить модернізувати тільки ПО базової станції. Наприклад, в Росії оператори використовують схему CS-2. Неважко знайти реальну максимальну швидкість передачі інформації. Вона становить 107,2 кб/с (8х13, 4).

У залежності від інтенсивності голосового трафіку і ресурсів базової станції (її пропускної спроможності) оператори виділяють під передачу даних 1 - 2 тайм-слота в <години пік>, і 2 - 4 тайм-слота в решту часу. Тому сьогодні швидкість 52 кб/с вважається граничною для GPRS-технології. Інакше оператори змушені збільшувати ресурси базових станції та інфраструктури, резервуючи частина тайм-слотів під передачу даних.

Оператор може закріпити за голосовим з'єднанням параметр <все можливе> (best effort), забезпечуючи автоматичне вивільнення тимчасових інтервалів, зарезервованих за GPRS, - як тільки ці ресурси будуть потрібні абонентам для голосового з'єднання. Очевидно, що при цьому відбудеться затримка у передачі даних.

Мобільні телефони, що випускаються сьогодні, в основному підтримують режими CS-2/CS-1.

'''Класи мультислотів:'''

Число тайм-слотів, що виділяються під передачу інформації, у TDMA-кадрі може змінюватися від 1 до 8. Причому значення має число тайм-слотів як для передачі <вгору>, так і для передачі <вниз>. Тому в GPRS-специфікаціях з'явився другий клас, що визначає, скільки тайм-слотів в кадрі є для передачі <вгору>, а скільки <вниз> (таблиця 2). У технічних характеристиках телефонів виробники вказують або клас, або конкретні значення, наприклад 4 / 1.

таблиця 2.
<table width="99%" border="1" bordercolor="navy"><tr>

<td width="25%" align="center" bgcolor="#dddddd"><b>Клас</b></td>
<td width="25%" align="center" bgcolor="#dddddd"><b>Download<br>БС -> телефон</b></td>
<td width="25%" align="center" bgcolor="#dddddd"><b>Upload<br>телефон -> БС</b></td>
<td width="25%" align="center" bgcolor="#dddddd"><b>Максимальна кількість тайм-слотів</b></td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">1</td>

<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">3</td>

<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">5</td>

<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">7</td>

<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">9</td>

<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">10</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">11</td>

<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">12</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">13</td>

<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">14</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">15</td>

<td width="25%" align="center">5</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">16</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">17</td>

<td width="25%" align="center">7</td>
<td width="25%" align="center">7</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">18</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">19</td>

<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">20</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">21</td>

<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">22</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">23</td>

<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">24</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">25</td>

<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">26</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">27</td>

<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">28</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">29</td>

<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr></table>

Максимальне число виділяються тайм-слотів не завжди відповідає арифметичній сумі <вгору> <вниз>. Наприклад, клас 6 - це максимум 4 тайм-слота під пакетну передачу даних.

Технологія GPRS, поки залишається далекою від повноцінної реалізації. Сьогодні оператори пропонують так званий усічений GPRS - мова йде тільки про телефон класу В, та й то з можливістю роботи в режимі 4/1 або 4/2.

Повноцінний GPRS з 8 тайм-слотів для обміну інформацією в найближчиму часом буде недосяжний.

Помноживши кількість таймслотов на пропускну здатність використовуваної кодової схеми, отримуємо максимальну швидкість прийому / передачі даних.

Ті ж класи використовуються і для EGPRS (EDGE).

Швидкість передачі даних при роботі GPRS заздрості від декількох складових:

1.Швидкості передачі даних в одному часовому інтервалі (таймслот) у радіотракту, або схеми кодування. Їх чотири: CS1-CS4. Найбільша швидкість забезпечується при роботі з CS4 - 21,4 Кб/с. На більшості мереж використовуються перші дві схеми кодування: CS1 і CS2. Необхідно відзначити, що не всі базові станції підтримують схему кодування CS3-CS4, старе обладнання такою можливістю не володіє.

2.Кількість тимчасових інтервалів, які можуть бути виділені для одного абонента.Етот параметр залежить від обладнання, і наше обладнання дозволяє виділяти до 8 тимчасових інтервалів.

3.Кількість тимчасових інтервалів, які в даний момент доступні для використання. Цей параметр залежить від завантаження мережі, і його важко спрогнозувати.

Джерело : http://se-soul.by.ru/html/gprsclass.html

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Архітектура GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Принцип роботи GPRS|Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Архітектура GPRS

2010-11-16T12:39:03Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Що таке GPRS?|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Класифікація і типи телефонів з GPRS|Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

Після введення GPRS (2002 р.) голос та дані можна передавати за одним і тим же номером.
Нижче, на мал. 1, наведено структуру системи GPRS (GPRS Core Network). [http://k504.xai.edu.ua/fcounter.php?book=/html/zaochnik/tsspo(solodovnik)/tsspo(solodovnik).pdf]

<center>[[Image:ArhitectGPRS.png]]</center>

<center>'''Мал. 1''' Архітектура GPRS</center>

     Служба передачі даних GPRS надбудовується над існуючою мережею GSM. На структурному рівні систему GPRS можна розділити на дві частини: підсистему базових станцій ('''BSS''') і опорну мережу GPRS ('''GPRS Core Network''').
У BSS входять всі базові станції і контролери, які підтримують пакетну передачу даних. Для цього BSC (Base Station Controller) доповнюється блоком управління пакетами - PCU (Packet Controller Unit), а BTS (Base Tranceiver Station) - кодуючим пристроєм CCU (Channel Codec Unit).
     Основним елементом опорної мережі є сервісний вузол підтримки GPRS - '''SGSN''' (Serving GPRS Support Node). Він займається обробкою пакетної інформації і перетворенням кадрів даних GSM у формати, використовувані протоколами TCP/IP.
Шлюзи із зовнішніми мережами (Internet, intranet, X.25) називають '''GGSN''' (Gateway GPRS Support Node). Обмін інформацією між SGSN і GGSN відбувається на основі IP-протоколів.
     Також до складу GPRS Core входять DNS (Domain Name System) і Charging Gateway (шлюз для зв'язку з системою тарифікації). [[http://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS]]
Архітектура GPRS розширює стандартні компоненти GSM новими або оновленими елементами. В цілому, таких елементів всього 4, з яких тільки 2 не були відомі в технології GSM.
Нижче буде докладніше розглянуто структуру системи GPRS. [http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]

До складу GPRS-мережі входять 4 основних компоненти:
* мобільна станція (Mobile Station, MS)
* базова станція (Base Station System, BSS)
* вузол обслуговування абонентів (Serving GPRS Support Node, SGSN)
* вузол маршрутизації GPRS (Gateway GPRS Support Node, GGSN).
Також GPRS-мережа містить у своєму складі 3 типи реєстрів:
* реєстр власних абонентів мережі (Home Location Register, HLR)
* реєстр переміщень (Visitor Location Register, VLR)
* реєстр ідентифікаційних даних устаткування (Equipment Identity Register, EIR). [http://www.re.mipt.ru/infsec/2003/essay/2003_Security_over_GPRS__Kotov.pdf]

'''Мобільна станція'''

     '''MS''' (mobile station) - це мобільна станція, в якості якої може виступати переносний або кишеньковий комп'ютер, мобільний телефон або інший пристрій, що підтримує технологію GPRS. Функціонально даний елемент складається з 2-х компонентів, які можуть бути виконані як у вигляді єдиного пристрою (наприклад, мобільний телефон Sony Ericsson T68i), так і у вигляді самостійних пристроїв:

* термінальне устаткування (terminal equipment, TE), наприклад, переносний комп'ютер;
* мобільний термінал (mobile terminal, MT), наприклад, модем.
Залежно від типу устаткування і можливостей мережі дана станція може працювати в одному з 3-х режимів роботи:
* Клас A - дозволяє мобільній станції в один і той же час передавати як дані, так і голос, тобто одночасно працювати в GSM- і GPRS-мережах.
* Клас B - дозволяє мобільній станції передавати і дані і голос, але в різні моменти часу, тобто не одночасно.
* Клас C - дозволяє мобільній станції працювати тільки в режимі GPRS.
При підключенні до мережі GPRS, мобільна станція (а точніше елемент TE) отримує IP-адресу, яка не змінюється до моменту відключення мобільного терміналу (MT); більш того, мобільна станція може навіть і не "підозрювати" про те, що вона є мобільною. Мобільна станція встановлює з'єднання з вузлом обслуговування абонентів GPRS, що описується далі. [[http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]]

'''Базова станція'''

     BSS (base station system) - це базова станція, яка приймає радіосигнал від мобільної станції і, залежно від того, що передається (голос або дані), транслює трафік:
* на центр комутації (mobile switching center, MSC), що є стандартним елементом мережі GSM, або
* на вузол SGSN, що відповідає за обробку вхідних/вихідннх даних GPRS.

Головні функції BS це:
* прийняти радіосигнал від MS (або навпаки, відправити його на MS),
* розпізнати цей сигнал (дізнатися, що це за сигнал: голос або пакетні дані, оскільки мережі GPRS і GSM використовують однакові частоти, що виключає можливість розпізнавання сигналу за частотою) і залежно від того, що передається, передати трафік на:
** MSC (mobile switching center) - центр комутації, що є стандартним елементом GSM-мережі;
** SGSN.
Виходить, що базова станція є загальним елементом GPRS-, і GSM-мереж, що, поза сумнівом, «радує» операторів стільникового зв'язку.
Базова станція складається з:
* приймально-передавальної базової станції (BTS, Base Transereceiver Station), яка здійснює прийом і передачу інформації між антеною і BSC (BSC, Base Station Controller),
* контролеру базової станції, основна функція якого - управління розподілом радіоканалів і розподіленні інформації на дані і голосову;
* пристрою контролю пакетної передачі (PCU, Packet Control Unit), який стикується з контролером базових станцій BSC і відповідає за напрям трафіку даних безпосередньо від BSC до SGSN. [http://www.re.mipt.ru/infsec/2003/essay/2003_Security_over_GPRS__Kotov.pdf]

'''Вузол обслуговування абонентів GPRS ( SGSN )'''

     Обслуговуючий вузол (англ. Serving GPRS Support Node, SGSN - вузол обслуговування абонентів GPRS) є основним компонентом GPRS-системи з реалізації всіх функцій обробки пакетної інформації. Він транслює IP-пакети, відіслані/отримані мобільною станцією. За своєю суттю, це такий же центр комутації, як і MSC в GSM, але на відміну від останнього, він комутує пакети, а не канали. Як правило, такий вузол побудований на базі ОС Unix і має свою IP-адресу.
SGSN виконує наступні функції:
* контроль доставки пакетів даних користувачам;
* взаємодія з реєстром власних абонентів мережі HLR або аутентифікація (перевірка дозволу на запит користувачами послуги); механізм співпадає з механізмом аутентифікації в GSM;
* моніторинг тих, що знаходяться в режимі on-line користувачів;
* перетворення кадрів GSM у формати, використовувані протоколами TCP/IP глобальної комп'ютерної мережі Internet;
* реєстрація або «прикріплення» (attachment) абонентів, що знов «з'явилися» в зоні дії мережі;
* шифрування даних; алгоритм шифрування в технології GPRS (GEA1, GEA2, GEA3) відрізняються від алгоритмів шифрування в GSM (A5/1, A5/2, A5/3), але розроблені на їх основі;
* збір білінгової інформації, що надходить, пересилка її до головного офісу і т.п..
Пакетний комутатор покликаний розвантажити GSM комутатор, забезпечуючи обробку пакетної інформації, залишаючи звичайному комутатору лише голосовий трафік. [[http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]], [[http://ru.wikipedia.org/wiki/SGSN]]

'''Вузол маршрутизації GPRS ( GGSN )'''

     Вузол маршрутизації (GPRS Gateway Service Node, GGSN; також його ще називають шлюзовим вузлом), також є найважливішим елементом технології GPRS і що забезпечує маршрутизацію даних між GPRS Core network (GTP) і зовнішніми IP мережами. З погляду зовнішньої мережі GGSN - це звичайний маршрутизатор (як і SGSN, побудований на базі Unix) між стільниковою мережею (її частиною для передачі даних GPRS) і зовнішніми інформаційними магістралями пакетної передачі даних PDNs (Packet Data Networks): Internet, корпоративними мережами Intranet, іншими GPRS-системами. GGSN містить всю необхідну інформацію про мережі, куди абоненти GPRS можуть отримувати доступ, а також параметри з'єднання. Також GGSN приймає дані для всіх передплатників послуг GPRS.
Крім маршрутизації, GGSN відповідає за видачу IP-адрес і тарифікацію послуг, а саме - може брати участь у процесі активації PDP контексту, забезпечуючи запити на аутентифікацію до RADIUS серверу, а також взаємодія з DNS-серверами для визначення IP-адреси за запитом користувача APN.
Отже, підведемо підсумки щодо основних функцій GGSN, головною з яких є маршрутизація даних, що йдуть до абонента (через SGSN). Основними функціями GGSN є:
* адресація даних;
* динамічна видача IP-адрес;
* відстежування інформації про зовнішні мережі і власних абонентів (зокрема тарифікація послуг);
* зберігання маршрутизуючої бази даних, бази даних з адресами та фільтруючої бази даних.
У GPRS-систему закладена добра масштабованість. При збільшенні числа абонентів оператор може збільшувати місткість системи GPRS за рахунок розширення або установки додаткових пакетних комутаторів SGSN. При збільшенні сумарного трафіку (при неістотному збільшенні числа абонентів) - додавати до системи нові GPRS-шлюзи GGSN і системи базових станцій, які забезпечать велику сумарну пропускну спроможність всієї системи. [[http://ru.wikipedia.org/wiki/GGSN]], [[http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]]

'''Інші елементі GPRS-мережі'''

Home Location Register (HLR) - це реєстр власних абонентів мережі, яка зберігає інформацію про кожну людину, що сплатила послуги оператора GPRS саме даної мережі. Зокрема, HLR зберігає інформацію про додаткові послуги, параметри аутентифікації, IP-адресу і т.д. Обмін даною інформацією відбувається між HLR і SGSN.

Visitor Location Register (VLR) - це реєстр переміщень, яка зберігає інформацію про кожну мобільну станцію, що знаходиться в даний момент в зоні дії SGSN. У VLR зберігається та ж інформація про абонента, що і в HLR, але тільки до тих пір, поки абонент не покине географічну зону, що обслуговується цим реєстром переміщень.

Equipment Identity Register (EIR) - це реєстр ідентифікаційних даних устаткування, який містить інформацію, що дозволяє блокувати виклики від вкрадених, шахрайських або інших неавторизованих пристроїв. [[http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]]

Ще однією складовою частиною системи GPRS є PCU (Packet Control Unit -пристрій контролю пакетної передачі). PCU стикується з контроллером базових станцій BSC і відповідає за напрям трафіку даних безпосередньо від BSC до SGSN.
За управління і контроль GPRS-системи відповідає OMC-R/G (Operation and Maintenance Center - Radio/GSN - центр управління і обслуговування радіо/вузла GPRS). Це інтерфейс між системою і обслуговуючим її персоналом.
Для передачі даних базова станція BSS виділяє мобільному терміналу в кадрі довільне число тайм-слотів: від 0 до 8. Причому допустиме асиметричне призначення ресурсів. Тобто під час пакетної передачі ресурси лінії зв'язку «вгору» і «вниз» задаються незалежно.
Абонентські термінали GPRS, що випускаються в даний час, підтримують від 2 до 4 каналів «вниз» для прийому інформації і до 2 каналів «вгору» для передачі, що дозволяє отримати максимальну швидкість прийому 57,6 кбіт/с і передачі до 28,8 кбіт/с. Очікується поява моделей GPRS терміналів, що підтримують до 7 каналів.
Перспектива появи нових апаратів з підтримкою великої кількості каналів, що працюють на максимально можливих швидкостях передачі даних, викликає певний неспокій у фахівців. Пристрої GPRS при роботі на високих швидкостях можуть виходити за рамки максимального допустимого рівня радіовипромінювання. Наприклад, при роботі із швидкістю 30 - 40 кбіт/с стільниковий телефон 4 класу (2 Вт) випромінює потужністю до 0,75 Вт, що перевищує потужність при роботі голосового каналу.
Будь-який канал зв'язку працює в неідеальних умовах, тому в GSM використовують надмірне кодування. Більш того, в технології GPRS можливі 4 схеми кодування даних: від CS1 (для роботи в умовах сильних перешкод) до CS4 (для роботи при мінімальних перешкодах). Таким чином, при постійній швидкості в каналі кількість переданої корисної інформації залежить від умов роботи МТ і базової станції. Чим гірше перешкодна обстановка, тим менше корисної інформації можна передати за одиницю часу. [http://k504.xai.edu.ua/fcounter.php?book=/html/zaochnik/tsspo(solodovnik)/tsspo(solodovnik).pdf]

Як відомо, в стандарті GSM використовується багатостанційний доступ з тимчасовим розділенням каналів (TDMA). Структура цифрового інформаційного потоку побудована на основі так званих TDMA кадрів, кожен з яких складається з 8 часових позицій (слотів). У кожному з часових слотів передається інформація свого каналу: мова або дані.
У мережі GSM з GPRS для підвищення швидкості передачі проводиться об'єднання часових слотів. Для передачі даних виділяється від 1 до 7 слотів, теоретично - 8.
У режимі GPRS слот може формуватися за допомогою чотирьох схем перешкодостійкого кодування (CS-1 ... CS-4), які відрізняються швидкістю передачі і кодування, а також рівнем захисту від помилок. Чим менше швидкість кодування, тим вище рівень захисту від помилок.
Таким чином, за залучення всіх 8 часових слотів і використанні найвищої швидкості кодування (без захисту від помилок) швидкість передачі даних в режимі GPRS може скласти 21,4 x 8 = 171,2 кбіт/с. [http://st.ess.ru/publications/4_2000/gsm/gsm.htm]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Що таке GPRS?|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Класифікація і типи телефонів з GPRS|Вперед >>]] </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Сьогоднішні проекти та розробки

2010-11-16T12:38:09Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Кодова схема|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b></b></td>
</tr>
</table>

     Стандарт EDGE передачі даних може бути застосований до вже існуючих мереж GSM 800, 900, 1800 і 1900 Мгц, а також доповнити технологію UMTS (WCDMA). Підтримка EDGE дає можливість використовувати нові сервіси, які ґрунтуються на високошвидкісній передачі даних.
У 2004 році найактивніше EDGE було підтримано GSM-операторами Північної Америки, більш, ніж де-небудь у світі. Причиною цьому став сильний суперник: CDMA-2000. Більшість інших GSM-операторів розглядали, як наступний крок розвитку, технологію UMTS, тому вважали за краще або пропустити впровадження EDGE, або використовувати його там, де буде відсутнє покриття UMTS-мережі. Проте висока вартість і об'єм робіт із впровадження UMTS (як показала практика) примусили деяких західноєвропейських операторів переглянути свій погляд на EDGE як на доцільний.

З EDGE оператори зможуть наблизити майбутнє, пропонуючи послуги 3G і перетворюючи Мобільний Інтернет в реальність. Додавання EDGE до існуючих мереж другого покоління зробить їх сумісними із стандартами ITU для мереж 3G. EDGE - це рішення в області 3G яке змусить існуючу мережеву інфраструктуру надавати потужні сучасні мультимедійні послуги. Реалізація EDGE дозволить підсилити і основні переваги технології GPRS: швидке встановлення з'єднань пакетної передачі і вища швидкість в радіоінтерфейсу.

Впровадження технології EDGE не зажадає від оператора значного технічного переоснащення, оскільки для EDGE використовується та ж структура кадру TDMA (метод множинного доступу з тимчасовим поділом каналів), той же частотний діапазон для логічного каналу і що несе в 200 кГц, що і в сучасних мережах GSM, і для неї потрібні відносно невеликі зміни в мережевому обладнанні (як в апаратному, так і в програмному забезпеченні). Отже, операторам не потрібно буде змінювати топологію мережі або отримувати нові ліцензії.

'''Інтеграція EGPRS в існуючі мережі GSM/GPRS '''

Як вже було сказано вище, головна відмінність між GPRS і EGPRS — у використанні іншої модуляційної схеми на фізичному рівні. Тому для підтримки EGPRS достатньо установки на базовій станції що підтримує нові модуляційні схеми трансивера і програмного забезпечення для обробки пакетів. Для забезпечення сумісності з не підтримуючими EDGE мобільними телефонами, в стандарті прописане наступне:
* Підтримуючі та не підтримуючі EDGE мобільні термінали повинні бути здатні використовувати один і той же тайм-слот
* Підтримуючі і не підтримуючі трансивери EDGE повинні використовувати один і той же частотний діапазон
* Можлива часткова підтримка EDGE
* Для полегшення процесу впровадження на ринок нових мобільних телефонів було вирішено підрозділити EDGE-сумісні термінали на два класи:
** Підтримуючі модуляційну схему 8PSK тільки в приймальному потоці даних (downlink) та
** Підтримуючі 8PSK як у приймальному, так і у передавальному (uplink) потоці даних

Впровадження EGPRS, як вже мовилося вище, дозволяє досягти пропускної спроможності, приблизно втричі більше, ніж у технології GPRS. При цьому використовується в точності такі ж профілі QOS (quality of service, якість сервісу), як у GPRS, але з урахуванням пропускної спроможності, що збільшилася. Крім необхідності установки трансивера на базовій станції, для підтримки EGPRS потрібне оновлення програмного забезпечення, яке повинне буде обробляти змінений протокол передачі пакетів.

Наступним еволюційним кроком на шляху систем стільникового зв'язку GSM/EDGE до «повноцінних» мереж третього покоління '''''буде''''' подальше поліпшення сервісів пересилки пакетів (даних) для забезпечення їх сумісності з UMTS/UTRAN (UMTS terrestrial radio access network). Ці поліпшення '''''на даний час''''' проходять розгляд, швидше за все, будуть включені до майбутнього варіанту специфікацій 3GPP (3G Partnership Project). Головною відмінністю GERAN від впроваджуваної зараз технології EDGE '''''буде''''' підтримка QOS для інтерактивних, фонових, потокових і переговорних класів. Підтримка цих QoS-классів вже є в UMTS, завдяки чому в мережах UMTS (скажімо, W-CDMA 2100 або 1900 Мгц) наявна можливість, наприклад, відеозв'язку. Окрім цього, в майбутньому поколінні EDGE планується забезпечити одночасну паралельну обробку потоків даних з різним пріоритетом QOS.

'''EDGE в Україні'''

"Київстар" запустив EDGE у комерційну експлуатацію в жовтні 2005 року. На першому етапі нова технологія була запроваджена у 10 великих містах України. [http://k504.xai.edu.ua/fcounter.php?book=/html/zaochnik/tsspo(solodovnik)/tsspo(solodovnik).pdf]
EDGE підтримують всі мобільні оператори України, які надають послуги зв'язку GSM: Life:), Київстар, МТС Україна. EDGE працює майже скрізь, де є покриття мережі мобільного зв'язку. Незважаючи на це, завантаження мереж мобільного зв'язку поки що не дозволяє повністю використовувати швидкісний потенціал цієї технології.
Для контрактних абонентів оператора Life:) доступна послуга EDGE+/GPRS+, яка забезпечує більш швидку передачу данних за рахунок стискання й оптимізації даних. [http://ua.wikipedia.org/wiki/EDGE]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Кодова схема|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b></b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Сьогоднішні проекти та розробки

2010-11-16T12:37:36Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Кодова схема|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[|Вперед >>]]</b></td>
</tr>
</table>

     Стандарт EDGE передачі даних може бути застосований до вже існуючих мереж GSM 800, 900, 1800 і 1900 Мгц, а також доповнити технологію UMTS (WCDMA). Підтримка EDGE дає можливість використовувати нові сервіси, які ґрунтуються на високошвидкісній передачі даних.
У 2004 році найактивніше EDGE було підтримано GSM-операторами Північної Америки, більш, ніж де-небудь у світі. Причиною цьому став сильний суперник: CDMA-2000. Більшість інших GSM-операторів розглядали, як наступний крок розвитку, технологію UMTS, тому вважали за краще або пропустити впровадження EDGE, або використовувати його там, де буде відсутнє покриття UMTS-мережі. Проте висока вартість і об'єм робіт із впровадження UMTS (як показала практика) примусили деяких західноєвропейських операторів переглянути свій погляд на EDGE як на доцільний.

З EDGE оператори зможуть наблизити майбутнє, пропонуючи послуги 3G і перетворюючи Мобільний Інтернет в реальність. Додавання EDGE до існуючих мереж другого покоління зробить їх сумісними із стандартами ITU для мереж 3G. EDGE - це рішення в області 3G яке змусить існуючу мережеву інфраструктуру надавати потужні сучасні мультимедійні послуги. Реалізація EDGE дозволить підсилити і основні переваги технології GPRS: швидке встановлення з'єднань пакетної передачі і вища швидкість в радіоінтерфейсу.

Впровадження технології EDGE не зажадає від оператора значного технічного переоснащення, оскільки для EDGE використовується та ж структура кадру TDMA (метод множинного доступу з тимчасовим поділом каналів), той же частотний діапазон для логічного каналу і що несе в 200 кГц, що і в сучасних мережах GSM, і для неї потрібні відносно невеликі зміни в мережевому обладнанні (як в апаратному, так і в програмному забезпеченні). Отже, операторам не потрібно буде змінювати топологію мережі або отримувати нові ліцензії.

'''Інтеграція EGPRS в існуючі мережі GSM/GPRS '''

Як вже було сказано вище, головна відмінність між GPRS і EGPRS — у використанні іншої модуляційної схеми на фізичному рівні. Тому для підтримки EGPRS достатньо установки на базовій станції що підтримує нові модуляційні схеми трансивера і програмного забезпечення для обробки пакетів. Для забезпечення сумісності з не підтримуючими EDGE мобільними телефонами, в стандарті прописане наступне:
* Підтримуючі та не підтримуючі EDGE мобільні термінали повинні бути здатні використовувати один і той же тайм-слот
* Підтримуючі і не підтримуючі трансивери EDGE повинні використовувати один і той же частотний діапазон
* Можлива часткова підтримка EDGE
* Для полегшення процесу впровадження на ринок нових мобільних телефонів було вирішено підрозділити EDGE-сумісні термінали на два класи:
** Підтримуючі модуляційну схему 8PSK тільки в приймальному потоці даних (downlink) та
** Підтримуючі 8PSK як у приймальному, так і у передавальному (uplink) потоці даних

Впровадження EGPRS, як вже мовилося вище, дозволяє досягти пропускної спроможності, приблизно втричі більше, ніж у технології GPRS. При цьому використовується в точності такі ж профілі QOS (quality of service, якість сервісу), як у GPRS, але з урахуванням пропускної спроможності, що збільшилася. Крім необхідності установки трансивера на базовій станції, для підтримки EGPRS потрібне оновлення програмного забезпечення, яке повинне буде обробляти змінений протокол передачі пакетів.

Наступним еволюційним кроком на шляху систем стільникового зв'язку GSM/EDGE до «повноцінних» мереж третього покоління '''''буде''''' подальше поліпшення сервісів пересилки пакетів (даних) для забезпечення їх сумісності з UMTS/UTRAN (UMTS terrestrial radio access network). Ці поліпшення '''''на даний час''''' проходять розгляд, швидше за все, будуть включені до майбутнього варіанту специфікацій 3GPP (3G Partnership Project). Головною відмінністю GERAN від впроваджуваної зараз технології EDGE '''''буде''''' підтримка QOS для інтерактивних, фонових, потокових і переговорних класів. Підтримка цих QoS-классів вже є в UMTS, завдяки чому в мережах UMTS (скажімо, W-CDMA 2100 або 1900 Мгц) наявна можливість, наприклад, відеозв'язку. Окрім цього, в майбутньому поколінні EDGE планується забезпечити одночасну паралельну обробку потоків даних з різним пріоритетом QOS.

'''EDGE в Україні'''

"Київстар" запустив EDGE у комерційну експлуатацію в жовтні 2005 року. На першому етапі нова технологія була запроваджена у 10 великих містах України. [http://k504.xai.edu.ua/fcounter.php?book=/html/zaochnik/tsspo(solodovnik)/tsspo(solodovnik).pdf]
EDGE підтримують всі мобільні оператори України, які надають послуги зв'язку GSM: Life:), Київстар, МТС Україна. EDGE працює майже скрізь, де є покриття мережі мобільного зв'язку. Незважаючи на це, завантаження мереж мобільного зв'язку поки що не дозволяє повністю використовувати швидкісний потенціал цієї технології.
Для контрактних абонентів оператора Life:) доступна послуга EDGE+/GPRS+, яка забезпечує більш швидку передачу данних за рахунок стискання й оптимізації даних. [http://ua.wikipedia.org/wiki/EDGE]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Кодова схема|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[|Вперед >>]]</b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Кодова схема

2010-11-16T12:35:37Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Принцип роботи EDGE|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Сьогоднішні проекти та розробки|Вперед >>]]</b></td>
</tr>
</table>

Схема кодування - одна зі схем (алгоритм технологія) кодування і передачі даних в мережах GPRS / EGPRS.

Схеми кодування розрізняються швидкістю передачі даних, зворотного до завадостійкості. Так існує 4 схеми кодування для GPRS (CS1-CS4) з різними швидкостями:

* CS1 - максимальна швидкість 9,05 кбіт / с
* CS2 - максимальна швидкість 13,4 кбіт / с
* CS3 - максимальна швидкість 15,6 кбіт / с
* CS4 - максимальна швидкість 21,4 кбіт / с

на один таймслот. Звідси очевидно, що CS1 - самий перешкодостійкий алгоритм, а CS4 - найшвидший.

Для EGPRS (EDGE) використовуються інші схеми кодування (MCS1-MCS9):

* MCS1 - максимальна швидкість 8,4 кбіт / с
* MCS2 - максимальна швидкість 11,2 кбіт / с
* MCS3 - максимальна швидкість 14,8 кбіт / с
* MCS4 - максимальна швидкість 17,6 кбіт / с
* MCS5 - максимальна швидкість 22,4 кбіт / с
* MCS6 - максимальна швидкість 29,6 кбіт / с
* MCS7 - максимальна швидкість 44,8 кбіт / с
* MCS8 - максимальна швидкість 54,4 кбіт / с
* MCS9 - максимальна швидкість 59,2 кбіт / с

на один таймслот

[[Image:Sc.JPG]]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Принцип роботи EDGE|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Сьогоднішні проекти та розробки|Вперед >>]]</b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Що таке GPRS?

2010-11-16T12:34:19Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Архітектура GPRS|Вперед >>]]</b></td>
</tr>
</table>

Стандартизація GPRS розпочалась у 1993 році в ETSI. GPRS (General Packet Radio Service - пакетний радіозв'язок загального користування) - надбудова над технологією мобільного зв'язку GSM, що здійснює пакетну передачу даних через радіоінтерфейс.
GPRS дозволяє користувачам мережі стільникового зв'язку проводити обмін даними з іншими пристроями в мережі GSM та з зовнішніми мережами, зокрема Інтернет. Також користувачі можуть працювати з своєю електронною поштою, із звичайними Web-серверами (а не зі спеціальними WAP-версіями) і т.д.
Технологія GPRS відрізняється миттєвим встановленням з'єднання і високою швидкістю передачі даних. Дані передаються у вигляді пакетів, що добре узгоджується з потребами комунікаційних додатків.
Головна перевага GPRS-мереж полягає в тому, що користувач оплачує тільки об'єм переданої/отриманої інформації, а не час знаходження в мережі.
До розробки технології GPRS, абонент оплачував весь час з'єднання незалежно від того, чи використовував він встановлений канал передачі даних, чи - ні. Іншими словами, ресурси мережі задіяні тільки під час безпосередньої передачі даних від телефону. Під час пауз (наприклад, перегляд отриманої електронної пошти) ресурси мережі надаються в розпорядження інших абонентів. [ [http://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS], [http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/], [http://www.citforum.ru/nets/wireless/step_gprs/], [http://www.gazeta.ru/] ]

Окрім того, технологія GPRS є проміжним етапом при переході від мереж 2 покоління (GSM) до 3-го (UMTS). [http://forum.antichat.ru/index.php]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Архітектура GPRS|Вперед >>]]</b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Принцип роботи EDGE

2010-11-16T12:33:48Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Що таке EDGE?|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Кодова схема|Вперед >>]]</b></td>
</tr>
</table>

Технологія EDGE заснована на застосуванні більш оптимальних методів модуляції та канального кодування. EDGE використовує ту ж полосу пропуску і структуру тайм-слотів (часові відрізки кадру), що й GSM. Таким чином оператор може продовжувати використовувати існуючі діапазони частот по 200 кГц, структуру каналів і частотні плани, при цьому пропонуючи своїм абонентам ряд послуг третього покоління. Більш того, використовуваний в EDGE формат пакету повністю ідентичний аналогічному пакету в TDMA або GSM. Він має тестову послідовність з 26 символів всередині пакету, дві хвостові послідовності з трьох символів з кожного кінця пакету, дві послідовності з даними по 58 символів та контрольну послідовність з 8.25 символів. Якісною новизною стандарту EDGE є абсолютно новий метод модуляції 8PSK (eight-phase shift keying), який дозволяє збільшити швидкість передачі до 59,2 Кбіт/с на один часовий слот. При використанні декількох часових слотів спільно з системою GPRS можна досягти швидкості передачі у 473,6 кбіт/с [http://www.amobile.ru/], проте на практиці вона залежить від налаштувань операторів, можливостей вашого телефону, якості сигналу, завантаження мережі та вільних ресурсів базової станції, з якою на даний момент ви працюєте.

У виді доповнення до GMSK EDGE використовує модуляцію 8PSK (англ. 8 Phase Shift Keying, “8-позиційна фазова маніпуляція”, зсув фази рівний π/4) для п’яти з дев’яти кодових схем (MCS). У найспрощенішому виді її (модуляцію 8PSK) можна описати таким чином: дані передаються мережами GPRS і EDGE у вигляді імпульсів. У мережі GPRS один імпульс може нести 1 біт даних, а в мережі EDGE один імпульс несе 3 біти. Таким чином, насправді дані передаються не швидше, а великими порціями за певний проміжок часу. Тобто 8PSK дозволяє передавати 3 біти на кожну зміну фази несучого сигналу. [http://k504.xai.edu.ua/fcounter.php?book=/html/zaochnik/tsspo(solodovnik)/tsspo(solodovnik).pdf] Це ефективно (в середньому у 3 рази у порівнянні з GPRS) збільшує загальну швидкість, що дає GSM. EDGE, як і GPRS, використовує адаптивний алгоритм зміни підбудови модуляції та кодової схеми (MCS) у відповідності з якістю радіоканалу, що впливає, відповідно, на швидкість та стійкість передачі даних. Окрім того, EDGE представляє нову технологію, якої не було в GPRS — Incremental Redundancy (нарощувана надлишковість) — у відповідності з якою замість повторного відправлення пошкоджених пакетів відсилається додаткова надлишкова інформація, яка накопичується у приймачі. Це збільшує можливість вірного декокдування пошкодженого пакету. EDGE забезпечує передачу даних зі швидкістю до 474 кбіт/с в режимі пакетної комутації (8 тайм-слотів x 59,2 кбіт на схемі кодувания MCS-9) відповідаючи, таким чином, вимогам ITU до мереж 3G. Дана технологія була прийнята ITU як частина родини IMT-2000 стандартів 3G. Вона також розширює технологію передачі даних з комутацією каналів HSCSD, збільшуючи пропускну здатність цього сервису.

Технологія EDGE може впроваджуватися двома різними способами: як розширення GPRS (у цьому випадку її слід називати EGPRS,- enhanced GPRS) або як розширення CSD (ECSD). З огляду на те, що GPRS поширена набагато ширше, ніж HSCSD, зупинимося на розгляді EGPRS.

1. EDGE не є новим стандартом стільникового зв'язку. Однак, EDGE має на увазі додатковий фізичний рівень, який може бути використано для збільшення пропускної здатності сервісів GPRS або HSCSD. При цьому, самі сервіси надаються так само, як і раніше. Теоретично, сервіс GPRS здатний забезпечувати пропускної здатність до 160 Кбіт/с на фізичному рівні, (на практиці ж підтримують GPRS Class 10) або 4+1 / 3+2 апарати забезпечують лише до 38-42 Кбіт/с, якщо дозволяє завантаженість мережі стільникового зв'язку, а EGPRS - до 384-473,6 Кбіт/с. Для цього необхідно використання нової модуляційної схеми, нових методів кодування каналів і корекції помилок.

2. EDGE, у принципі, є «надбудовою» (вірніше, подстройкой, якщо вважати, що фізичний рівень знаходиться нижче інших) до GPRS і не може існувати окремо від GPRS. EDGE, як вже було сказано вище, має на увазі використання інших модуляційних і кодових схем, зберігаючи сумісність з CSD-сервісом голосового зв'язку.

<center>[[Image:Protocol_EDGE.png]]</center>
<center>Залежність швидкості передачі в GPRS від відношення сигнал/шум</center>

<center>'''Мал. 1''' Різні модуляційні схеми у GPRS та EDGE.</center>

Таким чином, з т. з. клієнтського терміналу, із впровадженням EDGE не повинно змінитися нічого. Однак, інфраструктура базової станції зазнає деяких змін (див. мал. 1), хоча вже і не таких серйозних. Крім збільшення пропускної здатності для передачі даних, впровадження EDGE також збільшує ємність мережі стільникового зв'язку: до одного і того ж тайм-слоту можна тепер «упакувати» більшу кількість користувачів, отже, тепер можна не отримувати повідомлення, такы, наприклад, як, - «мережа зайнята», у найбільш невідповідні моменти часу.

'''Параметри EDGE'''

У таблиці наведені основні технічні характеристики технологій GPRS та EDGE.

<center>[[Image:Без_імені.jpg]]</center>

Табл. 1 ілюструє різні технічні характеристики EDGE і GPRS. Хоча й у EDGE, і GPRS в одиницю часу відправляється однакове число символів, завдяки використанню другої модуляційної схеми, число біт даних у EDGE втричі більше. Відразу обмовимося тут, що наведені у таблиці значення пропускної здатності та швидкості передачі даних відрізняються одне від одного через те, що у першій також враховуються заголовки пакетів, користувачеві непотрібні. Ну, а максимальна швидкість передачі даних до 384 Кбіт/с (необхідна для відповідності стандартам IMT-2000) виходить у тому випадку, якщо ви маєте доступ до вісім тайм-слотів, тобто, на кожен тайм-слот припадає по 48 Кбіт/с.

'''Модуляційна схема EDGE'''

У стандарті GSM застосовується модуляційна схема GMSK (Gaussian minimum shift keying, кодування за зсувом Гауссового мінімуму), що є різновидом фазової модуляції сигналу. Для пояснення принципу схеми GMSK розглянемо фазову діаграму мал. 2, на якій зображена дійсна (I) і уявна (Q) частини комплексного сигналу. Фаза переданих логічних «0» і «1» відрізняються один від одного фазою p. Кожен переданий в одиницю часу символ відповідає одному біту.

<center>[[Image:ModulationShem.png]]</center>

<center>'''Мал. 2''' Різні модуляційні схеми у GPRS та EDGE.</center>

У технології EDGE застосовується модуляційна схема 8PSK (8-phase shift keying, зсув фази, як видно з малюнка, дорівнює p/4), використовуючи всі ті ж специфікації структури частотних каналів, кодування і ширини смуг, як у GSM/GPRS. Відповідно, сусідні частотні канали створюють такі ж самі взаємні перешкоди, як і у GSM/GPRS. Менший зсув фази між символами, у які тепер кодується не один біт, а три (символи відповідають комбінаціям 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 та 111), робить задачу детектування складніше, особливо якщо рівень сигналу невисокий. Втім, в умовах непоганого рівня сигналу і стабільного прийому, дискримінувати кожен символ не становить великої праці.

'''Кодування'''

У GPRS можливе застосування чотирьох різних схем кодування: CS1, CS2, CS3 і CS4, у кожній з яких використовується свій алгоритм корекції помилок. Для EGPRS розроблено дев'ять схем кодування, MCS1 .. MCS9, відповідно, призначення яких також у забезпеченні корекції помилок. Причому, в «молодших» MSC1 .. MSC4 використовується модуляційна схема GMSK, в «старших» MSC5 .. MSC9 - модуляційна схема 8PSK. На мал. 3 представлена залежність швидкості передачі даних від використання різних модуляційних схем разом з різними схемами кодування (швидкість передачі даних змінюється в залежності від того, як багато необхідної для роботи алгоритмів корекції помилок надлишкової інформації закладається до кожного кодованого пакету). Неважко здогадатися, що чим гірше умови прийому (відношення сигнал/шум), тим більше доводиться закладати надлишкової інформації до кожного пакету, а отже, тим менша швидкість передачі даних. Невелика відмінність у швидкості передачі даних, що спостерігається між CS1 і MCS1, CS2 і MCS2, і т.д., пов'язана з різницею у значенні заголовків пакетів.

<center>[[Image:CodeShem.png]]</center>

<center>'''Мал. 3''' Різні кодові схеми у GPRS та EDGE.</center>

Втім, якщо співвідношення сигнал/шум невелике, ще не все втрачено: у старших модуляційно-кодових схемах EGPRS MCS7, MCS8, MCS9 передбачена процедура «накладання»: так як стандарт здатний відправляти групи пакетів на різних несучих (всередині частотного діапазону), для кожної з яких умови (і перш за все - «зашумленість») можуть бути різними, у цьому випадку повторної передачі всього блоку можна уникнути, якщо знати, в якій групі стався збій і '''''повторно-третє''''', саме цю групу. На відміну від старшої кодової схеми GPRS CS4, де не використовується аналогічний алгоритм корекції помилок, в EGPRS MCS7, MCS8, MCS9 різні блоки даних «накладаються» одне на одного, тому при '''''сбое''''' в одній з груп (як показано на мал. 3), повторній пересилці підлягає лише половина пакетів (див. мал. 4).

<center>[[Image:Ris4.png]]</center>

<center>'''Мал. 4''' Використання накладання груп пакетів в EDGE.</center>

'''Обробка пакетів'''

Якщо з якихось причин пакет, відправлений з використанням «старших» схем кодування, був некоректно прийнятий, EGPRS дозволяє передавати його заново з використанням «холодної» кодувальної схеми. У GPRS такої можливості, названої «ресегментацією» (resegmentation), передбачено не було: некоректно прийнятий пакет відправляється знову з тієї ж модуляційно-кодувальної схеми, що і в попередній раз.

'''Вікно адресації (addressing window)'''

Перед тим, як послідовність кодованих (тобто, '''''в які закодовані «слова», які складаються з кількох біт''''') пакетів (фреймів) може бути передана до радіочастотного інтерфейсу, передавач присвоює пакетам ідентифікаційний номер, що входить до заголовку кожного пакету. Номери пакетів у GPRS становлять від 1 до 128. Після того, як послідовність пакетів (наприклад, 10 штук) відправлено адресату, передавач чекає від приймача підтвердження того, що їх було прийнято. У звіті, який приймач відправляє назад передавачу, містяться номери пакетів, які були успішно декодовані, та які одержувач не зміг декодувати. Важливий нюанс: номера пакетів приймають значення від 1 до 128, а ширина адресного вікна - усього 64, внаслідок чого знову переданий пакет може отримати такий же номер, як у попередньому фреймі. У цьому випадку протокол змушений повторно відправляти весь поточний фрейм, що негативно позначається на швидкості передачі даних у цілому. Для зниження ризику виникнення такої ситуації в EGPRS номер пакету може набувати значення від 1 до 2048, а адресне вікно збільшено до 1024.

'''Точність вимірювання'''

Для забезпечення коректного функціонування технології GPRS в середовищі GSM доводитися постійно вимірювати радіоумови: рівень сигнал/шум у каналі, частоту появи помилок і т.п.. Ці вимірювання ніяк не позначаються на якості голосового зв'язку, де досить постійно використовувати одну й ту ж кодовану схему. Під час передачі даних у GPRS вимір радіоумов можливий лише у «паузах» - двічі за період 240мс. Для того, щоб не чекати кожні 120мс, EGPRS визначає такий параметр, як ймовірність виникнення помилки на біт (BEP, bit error probability), у '''''шкіряному''''' фреймі. На величину BEP впливає як відношення сигнал/шум, так і тимчасова дисперсія сигналу і швидкість переміщення терміналу. Зміна BEP від фрейму до фрейму дозволяє оцінити швидкість терміналу і «'''''тремтіння'''''» частоти, але для точнішої оцінки використовується середнє значення вірогідності помилки на біт на кожні чотири фрейми і його вибіркове стандартне відхилення. Завдяки цьому, EGPRS швидше реагує на зміни умов: збільшує швидкість передачі даних при зниженні BEP і навпаки.

'''Контроль за швидкістю з'єднання в EGPRS'''

У EGPRS використовується комбінація двох підходів: підстроювання швидкості з'єднання і інкрементної надмірності. Підстроювання швидкості з'єднання, вимірюваної або мобільним терміналом за кількістю прийнятих в одиницю часу даних, або базовою станцією за кількістю, відповідно, переданих даних, дозволяє вибрати оптимальну модуляційно-кодову схему для подальших об'ємів даних. Зазвичай, використання нової модуляційно-кодової схеми може бути призначене при передачі нового блоку (по чотири групи) даних.

Інкрементна надмірність спочатку застосовується для самої старшої модуляційно-кодової схеми, MCS9, з незначною увагою до корекції помилок і без врахування умов радіозв'язку. Якщо інформація декодується адресатом некоректно, каналом зв'язку передаються не самі дані, а якийсь контрольний код, який «додається» (використовується для перетворення) до вже завантажених даних доти, доки дані не будуть декодовані успішно. Кожен такий «інкрементний шматочок» додаткового коду збільшує вірогідність успішної розшифровки переданих даних — в цьому і полягає надмірність. Головною перевагою цього підходу є те, що тут немає необхідності стежити за якістю радіозв'язку, тому інкрементна надмірність є обов'язковою в стандарті EGPRS для мобільних терміналів.

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Що таке EDGE?|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Кодова схема|Вперед >>]]</b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Що таке EDGE?

2010-11-16T12:31:10Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[EDGE|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Принцип роботи EDGE|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

'''EDGE - що це таке?'''

В різних джерелах EDGE називається по-різному – це і технологія, це і метод, і стандарт. Тому, для подальшого читання домовимося EDGE називати технологією.
Нижче наведено декілька визначень, що зустрічаються в різних джерелах:
* EDGE (Enhanced Data for Global Evolution) – це не самостійний стандарт, а метод збільшення пропускної здатності у GSM-, GPRS-мережах; [http://www.siemens-club.org/glossary/], [http://www.compress.ru/Index.aspx], [http://www.gazeta.ru/index.shtml]
* EDGE- це передова технологія, що йде на зміну GPRS. Вона також відома як EGPRS (покращений GPRS);
* EDGE (enhanced data rate for GSM evolution) - технологія передачі даних у мережах GSM;
* EDGE - технологія третього покоління мобільного зв’язку, що дозволяє підтримувати передачу даних зі швидкістю до 384 Кбіт/сек. [http://4pda.ru/2009/01/14/4213/], [http://www.market.yandex.ru/faq.xml]
* EDGE (англ. Enhanced Data rates for GSM Evolution) — цифрова технологія для мобильного зв’язку, яка функціонує як налаштування над 2G і 2.5G (GPRS)-мережами. Ця технологія працює у TDMA- і GSM-мережах. Для підтримки EDGE в мережі GSM потрібні відповідні модифікації та покращення. На основі EDGE можуть працювати: ECSD – пошвидшений доступ до Інтернету каналом CSD, EHSCSD - каналом HSCSD, та EGPRS - каналом GPRS.[http://ru.wikipedia.org/wiki/EDGE]

Вперше EDGE було розроблено і представлено ESTI (Європейський інститут стандартизациії електрозв’язку) на початку 1997 року в якості еволюції існуючого стандарту GSM. [http://www.amobile.ru/] А вже у 2003 році EDGE було вперше представлено для загального користування в Північній Америці. [http://ru.wikipedia.org/wiki/EDGE]

Суть технології EDGE полягає у використанні в радіоканалі замість модуляції за методом GMSK 8-позиційної фазової маніпуляції 8PSK. За рахунок цього досягається можливість передачі 3-х інформаційних біт на один символ, тобто триразове підвищення швидкості передачі. Застосування EDGE забезпечує швидкість передачі даних на радіоінтерфейсі до 384 кбіт/с.
[http://st.ess.ru/publications/4_2000/gsm/gsm.htm]

Технологію EDGE слід розглядати як еволюційний крок на шляху до вищих швидкостей передачі даних при одночасному збереженні найбільш важливих властивостей радіоінтерфейсу GSM, таких як, наприклад, ширина смуги частот каналу у 200 кГц і структура пакету (бітових послідовностей). [http://www.cn.ru/referat/data/75413]

З точки зору користувача - мобільний пристрій з технологією EDGE надає достатньо швидкий інтернет-доступ в місцях, де прокладка фіксованого лінії зв'язку неможлива або недоцільна з економічних причин. Багато користувачів забезпечують свої портативні комп'ютери Інтернетом саме за допомогою EDGE.

EDGE забезпечує передачу даних зі швидкістю до 474 кбіт / с в режимі пакетної комутації (8 тайм-слотів x 59,2 кбіт на схемі кодування MCS-9) відповідаючи, таким чином, вимогам ITU до мереж 3G. Дана технологія була прийнята ITU як частина сімейства IMT-2000 стандартів 3G. Вона також розширює технологію передачі даних з комутацією каналів HSCSD, збільшуючи пропускну здатність цього сервісу.

Варіанти EDGE:

* ECSD - по каналу CSD
* EHSCSD - по каналу HSCSD
* EGPRS - по каналу GPRS

Незважаючи на те, що EDGE не потребує апаратних змін до NSS-частини GSM-мережі, модернізації повинна бути піддана підсистема базових станцій (BSS) - необхідно встановити трансивери, що підтримують EDGE (8PSK-модуляцію) і оновити їх програмне забезпечення. Також потрібні і самі телефони, що забезпечують апаратну і програмну підтримку модуляції і кодових схем, що використовуються в EDGE (перший сотовий телефон, підтримующий EDGE (Nokia 6200) був випущений в 2002 році).

На додаток до GMSK (англ. Gaussian minimum-shift keying) EDGE використовує 8PSK-модуляцію (англ. 8 Phase Shift Keying) для п'яти з дев'яти кодових схем (MCS). EDGE отримує 3-х бітове слово за кожну зміну несучої фази. Це ефективно збільшує загальну швидкість (у середньому в 3 рази в порівнянні з GPRS), що надається GSM-каналом. EDGE, як і GPRS, використовує адаптивний алгоритм зміни підстроювання модуляції та кодової схеми (MCS) відповідно до якості радіоканалу, що впливає, відповідно, на швидкість і стійкість передачі даних. Крім того, EDGE представляє нову технологію, якої не було в GPRS - Incremental Redundancy (наростаюча надмірність) - відповідно до якої замість повторної відсилання пошкоджених пакетів надсилається додаткова надлишкова інформація, яка накопичується в приймачі. Це збільшує можливість правильного декодування пошкодженого пакета.

=== EGPRS модуляція и схеми кодування (MCS) ===
{| class="wikitable" align=center
!  Coding and modulation <br />схема кодування (MCS)
!  Швидкість <br />(kbit/s/slot)
!  Модуляція 
|- align=center
| MCS-1
| 8.4
| GMSK
|- align=center
| MCS-2
| 11.2
| GMSK
|- align=center
| MCS-3
| 14.8
| GMSK
|- align=center
| MCS-4
| 17.6
| GMSK
|- align=center
| MCS-5
| 22.4
| 8-PSK
|- align=center
| MCS-6
| 29.6
| 8-PSK
|- align=center
| MCS-7
| 44.8
| 8-PSK
|- align=center
| MCS-8
| 54.4
| 8-PSK
|- align=center
| MCS-9
| 59.2
| 8-PSK
|}

Технологія EDGE служить ще одним кроком (перший крок - впровадження GPRS) на шляху від GSM до UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Отже, можна сказати, що EDGE – повноцінний перехідний ланцюг на шляху до 3G або, як його іноді називають, 2.5G. [http://k504.xai.edu.ua/fcounter.php?book=/html/zaochnik/tsspo(solodovnik)/tsspo(solodovnik).pdf]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[EDGE|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Принцип роботи EDGE|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Переваги і недоліки GPRS

2010-11-16T12:29:29Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Інтеграція з Інтернетом |<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[EDGE |Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

'''Перевага GPRS:'''

• висока середня швидкість передачі даних 20-40 Кбіт/сек.;

• тарифікація GPRS-услуг не залежить від тривалості з'єднання;

• швидке і стабільне GPRS-з'єднання;

• можливість розмовляти по телефону і обмінюватися SMS-сообщениями, не розриваючи GPRS-з'єднання;

• ефективне використання енергоресурсів телефону при встановленому GPRS-з'єднанні.

'''Особливості GPRS'''

• при використанні GPRS дані формуються в пакети, які передаються одночасно декількома радіоканалами, при цьому дані радіоканали можуть послідовно використовуватися декількома користувачами;

• голосові виклики мають вищий пріоритет, ніж GPRS-з'єднання, тому передача пакетів даних відбувається тільки через вільні від голосових викликів радіоканали;

• GPRS сумісна зі всіма поширеними протоколами пакетної передачі даних (TCP/IP, X.25 і так далі);

• швидкість передачі пакетів даних залежить від:

o схеми кодування каналів, реалізованої в GPRS-мережі (у мережі UMC використовується схема кодування CS2, яка забезпечує швидкість до 13.4 Кбіт/сек. на радіоканал);

o кількості радіоканалів на отримання або відправку даних, які одночасно може підтримувати телефон;

o завантаження мережі в місці здійснення передачі;

o якості покриття мережі в місці здійснення передачі.

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Інтеграція з Інтернетом |<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[EDGE |Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

[[category : Комп'ютерні мережі]]

Переваги і недоліки GPRS

2010-11-16T12:28:46Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Інтеграція з Інтернетом |<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[EDGE |Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

'''Перевага GPRS:'''

• висока середня швидкість передачі даних 20-40 Кбіт/сек.;

• тарифікація GPRS-услуг не залежить від тривалості з'єднання;

• швидке і стабільне GPRS-з'єднання;

• можливість розмовляти по телефону і обмінюватися SMS-сообщениями, не розриваючи GPRS-з'єднання;

• ефективне використання енергоресурсів телефону при встановленому GPRS-з'єднанні.

'''Особливості GPRS'''

• при використанні GPRS дані формуються в пакети, які передаються одночасно декількома радіоканалами, при цьому дані радіоканали можуть послідовно використовуватися декількома користувачами;

• голосові виклики мають вищий пріоритет, ніж GPRS-з'єднання, тому передача пакетів даних відбувається тільки через вільні від голосових викликів радіоканали;

• GPRS сумісна зі всіма поширеними протоколами пакетної передачі даних (TCP/IP, X.25 і так далі);

• швидкість передачі пакетів даних залежить від:

o схеми кодування каналів, реалізованої в GPRS-мережі (у мережі UMC використовується схема кодування CS2, яка забезпечує швидкість до 13.4 Кбіт/сек. на радіоканал);

o кількості радіоканалів на отримання або відправку даних, які одночасно може підтримувати телефон;

o завантаження мережі в місці здійснення передачі;

o якості покриття мережі в місці здійснення передачі.

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Інтеграція з Інтернетом |<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[EDGE |Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

[category : Комп'ютерні мережі]

GPRS інтернет та GPRS пристрої

2010-11-16T12:27:04Z

Tarasenko A:

GPRS інтернет та GPRS пристрої

2010-11-16T12:26:48Z

Tarasenko A:

GPRS сьогодні

2010-11-16T12:25:49Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Безпека технології GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Інтеграція з Інтернетом |Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

Технологія GPRS є проміжним етапом при переході від мереж 2-го покоління (GSM) до 3-го (UMTS). На даний час три найбільші стільникові мережі Росії (МТС, Білайн, Мегафон) пропонують своїм абонентам послуги GPRS. Потенційна кількість абонентів технології GPRS в Росії - 17,8 мільйонів чоловік, саме така кількість абонентів стільникового зв'язку налічувалася в Росії до кінця 2002 року. Справжня ж кількість бажаючих скористатися перевагами цієї технології поки не досить велика. Зокрема, до початку грудня 2002 року в Білайні, піонерові GPRS в Росії, налічувалося всього 25000 абонентів. [http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]

З початку 2004 року кількість користувачів бездротової технології доступу до Інтернет-GPRS збільшилася у 12 разів і склала 4,6 млн. чоловік.
Таку величезну популярність GPRS пояснюють: збільшенням числа ресурсів, які можна відвідувати за допомогою цієї технології, зростанням числа телефонів, підтримуючих GPRS, і розвитком GPRS-роумінгу між мережами операторів «великої трійки». Доходи від GPRS в 2004 році, за зразковими оцінками, склали $100 млн.
До того ж GPRS виступає як транспортна технологія при завантаженні контенту (різні картинки, мелодії), а ринок контенту вже перевищує $300 млн. і продовжує рости.
Лідером за кількістю GPRS-користувачів в Росії вже досить тривалий час залишається «Бі Лайн» - близько 2 млн. користувачів (44%) на кінець 2004 року. Число GPRS-користувачів в мережі компанії «Мегафон» перевищує 1,4 млн. чоловік, а МТС замикає трійку - близько 1,1 млн. користувачів.
Порівнювати GPRS-абонентів і стратегії впровадження цієї технології дуже складно. «Бі Лайн» рахує абонентів, які платять абонентську плату за GPRS, «Мегафон» - тих, хто хоч раз скористався цією технологією, а МТС - тих, хто її підключив. Варто відзначити, що це дуже перспективний ринок, тому що GPRS здійснює транспортування що набирає все велику популярність мобільного контента.
Деякі експерти вважають, що “дослідження мобільних компаній базується на даних стільникових операторів, а вони завищують статистику. Не можна вважати GPRS-користувачами абонентів, які один раз завантажили мелодію або посилають MMS-повідомлення через GPRS. Реально користувачів цієї технології - близько 1 млн.
GPRS - виключно іміджева послуга. Для масового абонента GPRS зовсім не потрібний. Оператори, звичайно, борються за GPRS-користувачів, але це конкуренція на вузькому сегменті ринку.” [http://www.gazeta.ru/]

'''Швидкість передачі даних'''

Стосовно до мереж GPRS поняття швидкості передачі даних має дуже багато значень. Як правило, сотові оператори говорять про максимальну швидкость в прямому каналі, тобто у напрямку до абонента. Однак цей показник має досить далеке відношення до реальної продуктивності вже тому, що GPRS-зв'язок грішить непостійністю, і протягом навіть 1 секунди смуга пропускання каналу може «звужуватися» до нуля і підстрибувати до теоретично можливого на сьогодні максимуму в 53,6 кбіт / с .

Говорити про середню швидкість GPRS-з'єднання теж безглуздо, тому що в цьому випадку усереднюються параметри двох каналів (прямого і зворотного), що розрізняються по продуктивності в три-чотири рази. Тому для симетричних додатків (наприклад, електронної пошти) і у випадку переважання вихідного трафіка важлива середня швидкість в зворотньому каналі (від абонента). А в разі переважання вхідного трафіку (Web-серфінг, скачування інформації з Інтернету по протоколу FTP) - середня швидкість у прямому каналі.

Крім того, із-за абсолютної нестабільності GPRS-каналу середня швидкість передачі даних у ньому може відрізнятися від максимальної в кілька разів. Так, як показує практика, при максимальних сплесках до рівня 47 - 48 кбіт / с середня швидкість в прямому каналі, як правило, коливалася в районі позначки 10 кбіт / с. Те ж саме справедливо і для зворотнього каналу: при сплесках до 12 - 13 кбіт / с середня швидкість рідко перевищувала 3 кбіт / с.

'''Обмежування швидкості'''

Практично всі оператори GPRS-мереж використовують так звану «схему кодування № 2». Вона дозволяє передавати дані з використанням одного голосового каналу (тайм-слота) на швидкості до 13,4 кбіт / с. Як правило, оператори допускають використання в прямому каналі до чотирьох тайм-слотів (тобто теоретично швидкість в ньому може досягати 53,6 кбіт / с), а у зворотньому - не більше двох (26,8 кбіт / с).

Це абсолютні обмежувачі. Але ж є ще маса відносних, головними з яких є завантаження мережі голосовим трафіком і даними. Голос має абсолютний пріоритет, тому якщо він займає всі тайм-слоти, то передача даних по протоколу GPRS повністю завмирає. При наявності вільних від голосу тайм-слотів (назвемо це n) максимальна швидкість передачі даних може досягати значення nx 13,4 кбіт / с. Але так відбувається, якщо в зоні покриття однієї базової станції працює всього один користувач GPRS. Якщо ж їх двоє, то середня швидкість передачі даних знижується. А зі зростанням кількості користувачів вона починає прямувати до нуля.

З інших відносних обмежувачів швидкості найбільший вплив мають потужність сигналу і перешкоджаюча обстановка. Особливо це стосується для районів, так званого, «невпевненого прийому». Ці та інші обмежувачі можуть призвести до того, що навіть при повністю вільному GSM-каналі дані по протоколу GPRS проходити не будуть.

'''«Плюси» та перспективи'''

Разом з тим GPRS-зв'язок може знайти застосування в корпоративному середовищі на тих територіях, де відсутня будь-яка інша інфраструктура зв'язку (наприклад, сільські і дачні селища) або вона безнадійно застаріла. У таких умовах GPRS-зв'язок і справді володіє цілим рядом достоїнств, серед яких: короткий час встановлення зв'язку, можливість підтримання постійного з'єднання з Інтернетом, широкий вибір щодо дешевого, компактного та простого в обслуговуванні обладнання.

Крім того, в Україні GPRS-зв'язок має ще одне важливе достоїнство - доступні ціни. Вартість передачі / прийому 1 Мбайт інформації у нас, як мінімум, в три рази дешевше, ніж у країнах Європи та Північної Америки.

Однак потрібно відзначити, що в найближчих планах вітчизняних операторів мобільного зв'язку МТС і «Київстар Дж. Ес. Ем. »- Намір« освоїти »конкурента GPRS - попередню версію (1x) стандарту третього покоління CDMA2000 (IMT-MC-450).

Стандарт CDMA20001x має, як мінімум, трикратне перевагу за швидкістю над протоколом GPRS. Теоретично в обох напрямках (до абонента і від нього) вона може досягати 153 кбіт / с. Перші закордонні абоненти таких мереж повідомляють, що мінімальна швидкість передачі даних не опускається нижче 30 кбіт / с, а в середньому вона становить 60 кбіт / с.

'''GPRS в Україні'''

На сьогоднішній день в Україні виконуються роботи з реалізації Проекта “Програма модернізації державної податкової служби України” з метою побудови такої податкової служби, яку б підтримувало суспільство і яка спиралася б на визначені в податковому законодавстві правові норми взаємин між платниками податків і податковою службою.
[http://nc.ufei.ukrsat.com/konf2003]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Безпека технології GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Інтеграція з Інтернетом |Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Безпека технології GPRS

2010-11-16T12:24:46Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Застосування GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[GPRS сьогодні|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

При створенні технології GPRS (як і при створенні багатьох сучасних мережевих технологій) приділялося недостатньо уваги питанням безпеки. Багато аспектів не описано і віддано на відкуп операторам, які не завжди приділяють особливу увагу щодо безпеки, що приводить до сумних наслідків. Фахівцями знайдено вже немало недоліків технології GPRS, але це вже тема іншої статті.
Можна виділити наступні фрагменти GPRS-мережі, на безпеку яких необхідно звернути відповідну увагу:
* безпека мобільної станції;
* безпека з'єднання між мобільною станцією і вузлом обслуговування SGSN;
* безпека даних у процесі їх передачі по мережі GPRS;
* безпека даних у процесі їх передачі між різними операторами GPRS-послуг;
* безпека даних у процесі їх передачі в мережі відкритого доступу, наприклад, Internet.

'''Безпека мобільної станції'''

Найбільший інтерес викликає безпека мобільного телефону, який в термінах GPRS є мобільною станцією. Його безпека складається з двох складових:
* SIM-карта;
* сам телефон.
SIM-карта (Subscriber Identity Module) - це модуль ідентифікації абонента. У SIM-карті міститься інформація про сервіси, що надаються абонентові, незалежна від типу використовуваного мобільного устаткування. Ця карта може вставлятися у будь-якій інший GSM термінал, при цьому абонент дістає можливість використовувати цей термінал для отримання всіх сервісів системи, на які він підписаний. З погляду безпеки SIM-карта відповідає за ідентифікацію абонента і аутентифікацію мобільного телефону в GPRS-мережі. Вона містить ідентифікатор IMSI, індивідуальний ключ аутентифікації абонента завдовжки 128 біти Ki, алгоритм генерації ключів шифрування A8 і алгоритм аутентифікації A3 і, звісно ж, PIN-код для доступу до функцій карти. Алгоритм A5 разом з IMEI включено до складу програмного забезпечення телефону і забезпечує його захист.
Кожен абонент в GPRS-мережі має унікальний міжнародний ідентифікатор мобільного абонента (IMSI, International Mobile Subscriber Identity), що зберігається в SIM-карті. IMSI складається з 3 елементів:
* трьохрозрядний код країни (для Росії - 250);
* двохрозрядний код мережі (для МТС - 01, для Білайн - 99, для СМАРТС - 07 і т.д.);
* десятирозрядний код абонента (Mobile Subscriber Identity Number, MSIN).
Алгоритм A8 відповідає за генерацію ключів шифрування, який, використовуючи випадкове число, що передається на мобільний термінал у момент з'єднання з мережею, і ключ Ki генерує 64-бітовий ключ шифрування трафіку. Оскільки індивідуальний ключ Ki є не тільки у абонента, але і зберігається в реєстрах HLR і VLR, то і абонент і устаткування мережі створюють однаковий ключ шифрування, який і використовується для захисту переданих даних.
Алгоритм A3, що відповідає за аутентифікацію абонента, схожий на алгоритм A8 і також використовує випадкове число, що отримується у момент підключення до мережі і індивідуальний ключ абонента.
Для доступу до функцій SIM-карти необхідно використовувати спеціальний персональний код (іншими словами, пароль) PIN (Personal Identification Number), після 3-х неправильних спроб введення якого, SIM-карта блокується.
Безпека самого телефону, як вже було сказано вище, забезпечується двома механізмами:
* алгоритмом шифрування A5, який забезпечує захист даних, які циркулюють між мобільною станцією і вузлом SGSN;
* унікальним 14-тиразрядным міжнародним ідентифікатором апаратури мобільного зв'язку (International Mobile Equipment Identity, IMEI), який однозначно ідентифікує телефон. Дізнатися цей номер дуже просто - досить набрати на телефоні комбінацію *#06#. Якщо висвічене число не співпадає з тим, що вказане на задній кришці телефону, то найімовірніше ви користуєтеся зламаним апаратом. Саме ці номери зберігаються в реєстрі EIR. Даний реєстр має три типи списків IMEI:
* "білий" список, що містить ідентифікатори всіх дозволених апаратів;
* "сірий" список, що містить ідентифікатори всіх незаборонених апаратів, які використовують для різних цілей, наприклад, тестування і т.п.;
* "чорний" список, що містить ідентифікатори всіх заборонених апаратів.
Треба розуміти, що ідентифікатори IMEI і IMSI - незалежні між собою. Більш того - вони вирішують різні задачі: IMEI ідентифікує мобільний термінал, а IMSI - абонента.

'''Безпека з'єднання мобільної станції з вузлом SGSN'''

У процесі підключення мобільної станції, між нею і вузлом SGSN відбувається обрання версії використовуваного надалі алгоритму шифрування GPRS-A5. У 3-му кварталі 2002 року почалося впровадження третьої версії цього алгоритму (A5/3), яка може використовуватися не тільки в GSM-, але і в GPRS-, HSCSD- і EDGE-мережах. Даний алгоритм розроблено на базі алгоритму "Казумі" (Kasumi), у свою чергу розробленого на базі алгоритму MISTY компанії Міцубіси.
У мережах GPRS використовуються алгоритми родини A5 - GEA1 і GEA2, а після розробки A5/3 - починається впровадження створеного на його базі алгоритму GEA3.

'''Безпека даних у процесі їх передачі мережею GPRS'''

Всі дані між вузлами підтримки (SGSN і GGSN) передаються за допомогою спеціального протоколу GTP (GPRS Tunneling Protocol), який інкапсулює в себе будь-які призначені для користувача протоколи, наприклад, HTTP, Telnet, FTP і т.д. За замовчуванням GTP-трафік не шифрується. Крім того, опорна мережа будується на базі приватних IP-адрес, описаних в RFC 1918, що забезпечує неможливість прямого доступу до мережевого устаткування із зовнішніх мереж.

'''Безпека у процесі взаємодії з різними операторами GPRS-послуг'''

Безпека покладається на пристрої, які називають прикордонними шлюзами (border gateway, BG), які дуже схожі на звичайні міжмережеві екрани, що захищають корпоративні мережі від посягань зловмисників. Зокрема, цей шлюз захищає оператора від атак, пов'язаних з підміною адреси (IP Spoofing).
Налаштування такого шлюзу включає створення правил, які дозволяють вхідний/вихідний користувацький трафік, дані білінгової системи, аутентифікацію роумінгових абонентів і т.п.. Додатково на прикордонний шлюз може бути встановлене програмне забезпечення, організуюче VPN між різними GPRS-операторами.
Крім вбудованих до прикордонного шлюзу захисних механізмів, існує можливість використання продуктів третіх фірм. Першим таким рішенням став міжмережевий екран Firewall-1 GX компанії CheckPoint Software, який встановлений на прикордонному шлюзі або вузлі GGSN, та підвищує захищеність мережі GPRS-оператора від можливих несанкціонованих дій.

'''Безпека у процесі взаємодії з Internet'''

Основні механізми безпеки реалізовані на вузлі GGSN, до складу якого входить міжмережевий екран, який визначає тип вхідного і вихідного GPRS-трафіку. Завдання міжмережевого екрану, що входить до складу GGSN, захистити мобільну станцію від атак зовнішніх (з Internet) хакерів. Захист від атак з інших мобільних станцій покладається на вузол SGSN. Для запобігання доступу до мережевого устаткування опорної мережі від зовнішніх зловмисників використовується трансляція адрес (network address translation). Решта всіх механізмів захисту може бути взята з класичної практики забезпечення інформаційної безпеки Internet-мереж і пристроїв, наприклад, аутентифікація за допомогою серверів RADIUS або захист трафіку за допомогою IPSec. [http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Застосування GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[GPRS сьогодні|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Застосування GPRS

2010-11-16T12:23:30Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Принцип роботи GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Безпека технології GPRS|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

Технологія GPRS має такі переваги та застосування:
* мобільний доступ до Інтернету з прийнятною швидкістю передачі даних, швидким з'єднанням і тарифікацією за кількістю переданих/отриманих даних;
* мобільний і безпечний доступ співробітників до корпоративних мереж, віддалених баз даних, поштових та інформаційних серверів підприємств;
* телеметрія. Пристрій може залишатися у підключеному стані, не займаючи при цьому окремий канал. Така послуга потрібна службам охорони (сигналізація), банкам і платіжним системам (установка банкоматів, терміналів оплати послуг), у промисловості (датчики і лічильники різного роду, наприклад шляхами нафто- і газопроводів). [http://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS]

Застосування GPRS є практично незамінним у тих випадках, коли існує потреба виходу до мережі Інтернет, а зробити це звичайними дротяними лініями зв'язку неможливо. [http://www.citforum.ru/nets/wireless/step_gprs/]
Виникає запитання: дійсно, а як же все-таки підєднатися до цієї технології? Нижче розглянуті кроки, які допоможуть підєднатися до GPRS.

Також технологія GPRS знайшла своє практичне застосування в таких завданнях служб безпеки, як:
* співробітники служб безпеки зможуть організувати швидке отримання інформації з власних спеціалізованих баз даних (встановити власника автомашини, отримати установку на об'єкт спостереження і т.д.);
* для правоохоронних органів і служб безпеки з'являється доступний канал зв'язку для передачі фотознімків з місця подій. Так, наприклад, технічні засоби передачі даних за технологією GPRS можуть включатися до складу мобільних робототехнічних комплексів, які використовують при проведенні спеціальних заходів ( наприклад, при проведенні робіт зі знешкодження вибухових пристроїв);
* технології високошвидкісної передачі даних каналами GSM принципово можуть використовуватися в системах відеоспостереження, коли пост контролю необхідно організувати на чималій відстані від об'єкту, за яким проводиться спостереження; [http://st.ess.ru/publications/4_2000/gsm/gsm.htm]
* система GPRS може слугувати відмінним інструментом для забезпечення безпечного і швидкого доступу співробітників органів ДНС України до корпоративної мережі, до поштових, інформаційних серверів, віддалених баз даних ДНС. [http://nc.ufei.ukrsat.com/konf2003]

'''Процедура підключення мобільної станції'''

Спрощено процес підключення абонента, який хоче скористатися послугами GPRS, виглядає таким чином:
*1. Мобільна станція посилає запит (Attach Request) на отримання доступу до мережі, який містить ряд параметрів, а також й IMSI;
*2. Вузол SGSN, отримавши такий запит, перевіряє наявність аутентіфікуючої даного абонента інформації в своїй базі. Якщо така інформація відсутня, то SGSN посилає запит до реєстру HLR, який повертає т.з. аутентифікаційний триплет, що містить:
** випадкове число, використовуване в алгоритмах A3 і A8 для вироблення ключа шифрування і аутентифікації абонента;
** 32-хрозрядний ключ аутентифікації абонента, який виробляється на основі індивідуального ключа, що зберігається як на мобільній станції, так і в реєстрі HLR;
- ключ шифрування даних, що отримується також на базі індивідуального ключа абонента.
*3. Отримане випадкове число передається на мобільну станцію, яка на його основі виробляє ключ шифрування і ключ аутентифікації. Оскільки індивідуальні ключі, що зберігаються в реєстрі HLR і на мобільній станції співпадають, то і ключі шифрування і аутентифікації також повинні співпадати, що і є фактом правоспроможності запиту даним абонентом сплачених GPRS-послуг.
*4. Після ідентифікації абонента здійснюється ідентифікація устаткування, яке посилає на SGSN ідентифікатор IMEI. Вузол SGSN у свою чергу проводить перевірку даного устаткування за реєстром EIR.
*5. Після аутентифікації абонента і устаткування відбувається процедура визначення місцеположення абонента (з використанням реєстрів HLR і VLR), після чого відбувається завершення процедури підключення мобільної станції до мережі GPRS. В тому випадку, якщо мобільна станція не змогла пройти аутентифікацію, то SGSN посилає на неї повідомлення Attach Reject. [http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]

Нижче описуються основні крокі з підєднання комп’ютера до GPRS. Ознайомитися з цими кроками більш докладніше ви зможете за адресою: [http://www.citforum.ru/nets/wireless/step_gprs/].

* Крок 1: провайдер стільникового зв’язку: Всі послуги Інтернету доступні в мережах провайдерів стільникового зв'язку GSM і TDMA .
* Крок 2: телефон: Вибір стільникового телефону справа індивідуальна, але обов'язковим критерієм вибору, повинна бути підтримка GPRS, а саме GPRS-Інтернету.
Існує два різні способи використання технології GPRS для доступу до мережі Інтернет.
Перший спосіб - це пряме підключення до Інтернету. Цей спосіб дозволяє за допомогою вбудованого мікроброузера проглядати WEB-сторінки у форматі WAP. Підтримка даного доступу до Інтернету забезпечується технологією GPRS-WAP.
У другому випадку, і тут йдеться саме про нього, стільниковий телефон використовується як модем, за допомогою якого користувач комп'ютера може проглядати будь-які WEB-ресурси. Даний доступ підтримується технологією GPRS-Інтернет.
Список основних моделей стільникових телефонів що підтримують технологію GPRS-Інтернет і посилання на сайти приведені в кінці статті.
* Крок 3: тарифний план і налаштування: У кожної людини свої вимоги до стільникового зв'язку. Тому багато компаній розробляють цілі системи самих різних тарифних планів. GPRS дозволяє ввести принципово нові послуги, які раніше не були доступні. Перш за все, це мобільний доступ до ресурсів Інтернету з високою швидкістю і постійним з'єднанням.
У більшості випадків послуга на базі технології GPRS-Інтернет йде як додаткова і перш ніж, починати налаштування телефону і комп'ютера, необхідно її підключення. Для цього досить подзвонити до абонентської служби провайдера стільникового зв'язку і попросити оператора підключити дану послугу. Після цього на телефон повинні прийти налаштування Інтернету, які необхідно зберегти. Щоб ці настройки активізувалися, телефон потрібно просто вимкнути, а потім включити. Також на телефон у вигляді SMS-повідомлення повинні поступити налаштування для активації модему, такі як: номер телефону для дозвону, рядок ініціалізації модему, пароль та ім'я користувача і т.д..
* Крок 4: data-кабель: Підключення мобільного телефону до комп'ютера (ноутбуку) можна здійснити трьома способами:
** за допомогою data-кабелю, що підключається до одного з портів комп'ютера;
** за допомогою інфрачервоного (IRDA) порту. Infrared Data Association (IRDA) - інтерфейс, що забезпечує бездротову передачу даних в інфрачервоному діапазоні. Перед цим потрібно визначити наявність інфрачервоних портів на мобільному телефоні і персональному комп'ютері (ноутбуку);
** за допомогою технології Bluetooth. Ця технологія дозволяє різним пристроям з підтримкою Bluetooth автоматично зв'язуватися з достатньо близько розташованими собі подібними пристроями для обміну інформацією.
* Крок 5: модем: Для підключення домашнього комп'ютера до Інтернету використовуєте вбудований в телефон модем, який додзвонюється до провайдера стільникового зв'язку і в даному випадку Інтернет провайдера, через телефонну мережу.
* Крок 6: віддалене з'єднання: Після того, як було успішно встановлено модем і вказано рядок його ініціалізації, необхідно створити нове віддалене з'єднання з довільною назвою.
* Крок 7: підключення: Після всіх вищеперелічених маніпуляцій необхідно перезавантажити комп'ютер. Далі підєднайте телефон до комп'ютера.

'''Усунення можливих проблем'''

Основні проблеми, що виникають під час налаштування GPRS-Інтернету та можливі шляхи розв’язку:
* Телефон не підєднується до GPRS-Інтернету:
# Переконайтеся, що Ваш телефон підтримує технологію GPRS -Інтернет;
# Перевірте працездатність data-кабеля, опитавши модем;
# Переконайтеся в тому, що у вас активовано послугу GPRS-Інтернет, подзвонивши в абонентську службу провайдера стільникового зв'язку;
# Перевірте, чи включена служба передачі даних GPRS у Вашому телефоні. Повинен зажевріти індикатор GPRS ;
# Перепідключіть послугу GPRS-Інтернет. Після чого вимкніть/увімкніть телефон;
* На дисплеї телефону горить індикатор GPRS, але з'являються помилки наступного типу «невірний профіль CSD», «послуги GPRS заборонені», «шлюз не відповідає»;
# Часто це помилка у роботі самого провайдера. Зателефонуйте до абонентської служби;
# Перепідключіть послугу GPRS-Інтернет. Після чого вимкніть/увімкніть телефон;
# Перевірте рядок ініціалізації модему. Потім переконайтеся, що у створеному віддаленому з'єднанні використовується саме модем вашого телефону.
* Телефон не підєднується до GPRS-Інтернету, але при установці іншої SIM-карти підключення відбувається, хоча ніякі налаштування не змінюються.
# Швидше за все проблема полягає в активації послуги на ваш номер. Якщо не допомагає перепідключення послуги, то необхідно звернутися до технічної служби підтримки провайдера стільникового зв'язку.
* Підключення GPRS-Інтернету відбувається, на панелі завдань з'являється індикатор з'єднання, але жодна web-сторінка не відкривається.
# У браузере зніміть мітку «Використовувати проксі-сервер»
# Перевірте, чи не запущені на вашому комп'ютері програми firewall. Якщо так, то відключіть їх.
# Можливо, не відбувається автоматичне налаштування DNS. Спробуйте у властивостях підключення ввести адресу DNS вручну. Це робиться у властивостях віддаленого з'єднання. Отримати адресу DNS-сервера можна, зателефонувавши до абонентської служби провайдера стільникового зв'язку.
* Нічого не допомагає, немає підключення до GPRS-Інтернету
# Зайдіть на форуми стільникових телефонів, обговоріть Вашу проблему там. [http://www.citforum.ru/nets/wireless/step_gprs/]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Принцип роботи GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Безпека технології GPRS|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Принцип роботи GPRS

2010-11-16T12:22:30Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Класифікація і типи телефонів з GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Застосування GPRS|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

     При використанні GPRS інформація збирається в пакети і передається через невикористовувані на даний момент голосові канали, така технологія припускає ефективніше використання ресурсів мережі GSM. При цьому, що є пріоритетом передачі - голосовий трафік або передача даних - вибирається оператором зв'язку. Федеральна трійка в Росії використовує безумовний пріоритет голосового трафіку перед даними, тому швидкість передачі залежить не тільки від можливостей устаткування, але і від завантаження мережі. Можливість використання відразу декількох каналів забезпечує достатньо високі швидкості передачі даних, теоретичний максимум при всіх зайнятих таймслотах TDMA складає 171,2 кбыт/c. Існують різні класи GPRS, що розрізняються швидкістю передачі даних, і можливістю поєднання передачі даних з одночасним голосовим викликом. [http://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS] Взагалі, швидкість передачі даних залежить від навантаження на базову станцію, до якої підключився термінал і від використовуваної схеми кодування. [http://gprs-gsm.ru/]
Передача даних розділяється по напрямах «вниз» (downlink, DL) - від мережі до абонента, і «вгору» (uplink, UL) - від абонента до мережі. Мобільні термінали розділяються на класи за кількістю одночасно використовуваних таймслотів для передачі і прийому даних. Телефони на червень 2006р. підтримували до 4-х таймслотів одночасно для прийому за лінією «вниз» (тобто, могли приймати 85 кбіт/с за кодовою схемою CS-4), і до 2-х для передачі за лінією «вгору» (class 10 або 4+2).
Абонентові, підключеному до GPRS, надається віртуальний канал, який на час передачі пакету стає реальним, а в інший час використовується для передачі пакетів інших користувачів. Оскільки один канал можуть використовувати декілька абонентів, можливе виникнення черги на передачу пакетів, і, як наслідок, затримка зв'язку. Наприклад, сучасна версія програмного забезпечення контролерів базових станцій допускає одночасне використання одного таймслоту шістнадцятьма абонентами в різний час і до 5 (з 8) таймслотів на частоті, в результаті - до 80 абонентів, що користуються GPRS, на одному каналі зв'язку (середня максимальна швидкість при цьому 21,4*5/80 = 1,3 кбіт/с на абонента). Інший крайній випадок - пакетування таймслотів в один безперервний з витісненням голосових абонентів на інші частоти (за наявності таких і з врахуванням пріоритету). При цьому телефон, що працює в режимі GPRS, приймає всі пакети на одній частоті і не витрачає часу на перемикання. В цьому випадку швидкість передачі даних досягає максимально можливої, як і описано вище, 4+2 таймслоти (class 10).
Технологія GPRS використовує GMSK-модуляцію. Залежно від якості радіосигналу, дані, що пересилаються радіоефіром, кодуються одною з 4-х кодових схем (CS1-CS4). Кожна кодова схема характеризується надмірністю кодування і перешкодостійкістю, і вибирається автоматично залежно від якості радіосигналу.

'''Інтеграція з Інтернетом'''

     GPRS за принципом роботи аналогічна Інтернет: дані розбиваються на пакети і відправляються одержувачеві (необов'язково одним і тим же маршрутом), де відбувається їх збірка. При встановленні сесії кожному пристрою привласнюється унікальна адреса, що по суті перетворює його на сервер. Протокол GPRS прозорий для TCP/IP, тому інтеграція GPRS з Інтернетом непомітна кінцевому користувачеві. Пакети можуть мати формат IP або X.25, при цьому не має значення, які протоколи використовуються поверх IP, тому є можливість використання будь-яких стандартних протоколів транспортного і прикладного рівнів, вживаних в Інтернеті (TCP, UDP, HTTP, HTTPS, SSL, POP3, XMPP і ін.). Також при використанні GPRS мобільний телефон виступає як клієнт зовнішньої мережі, і йому привласнюється IP-адреса (постійний або динамічний). [http://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Класифікація і типи телефонів з GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Застосування GPRS|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Класифікація і типи телефонів з GPRS

2010-11-16T12:21:11Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Архітектура GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Принцип роботи GPRS|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

Статус приналежності EDGE до мереж 2G або 3G залежить від конкретної реалізації. У той час як EDGE-телефони класу 3 і нижче не відповідають 3G, телефони класу 4 і вище теоретично можуть забезпечити більш високу пропускну здатність, ніж інші технології, заявлені як 3G (наприклад, 1xRTT). Телефони з максимальною пропускною спроможністю на прийом 236,8 кбіт/с у класі 10, EDGE відповідає як 2G-, так і 3G-специфікаціях.

У стандарті GSM прийнятий Багатостанційний доступ з тимчасовим поділом каналів (TDMA). Періодична послідовність у структурі TDMA отримала назву '''гіперкадра'''. Він ділиться на 2048 суперкадрів. У свою чергу суперкадри складаються з мультікадрів, які складаються власне з кадрів. '''TDMA-кадр''' ділиться на вісім тимчасових позицій, так званих '''тайм-слотів''', або вікон. Який фізичний зміст тайм-слота? Це ніщо інше як час, протягом якого частота,на якій передаются дані, модулюється цифровим інформаційним потоком, відповідним переданої інформації - мови або даних.

У класичному GSM мобільний термінал має право зайняти в TDMA-кадрі один тайм-слот. Тому швидкість передачі даних у мережах GSM обмежена.

Інша справа при використанні технології GPRS. Ємність каналу надається на вимогу, при якому фізичні канали призначаються динамічно для використання в режимі комутації каналів і комутації пакетів.

Тут, в залежності від ситуації, для передачі даних базова станція виділяє мобільного терміналу в кадрі довільне число тайм-слотів: від 0 до 8. Причому допустимо асиметричне призначення ресурсів. Тобто під час пакетної передачі ресурси лінії зв'язку <вгору> та <вниз> задаються незалежно. Тут '''up''' <вгору> - від мобільного терміналу до базової станції, '''down''' <вниз> - від базової станції до мобільного терміналу. Наприклад, <вгору> - три тайм-слота, <вниз> - два.

Природньо, будь-який канал зв'язку працює у неідеальних умовах, тому в GSM використовують '''надлишкове кодування'''. Більш того, в технології GPRS можливі '''4 схеми кодування даних''': від CS1 (для роботи в умовах сильних перешкод) до CS4 (для роботи при мінімальних перешкодах). Таким чином, при постійній швидкості в каналі 22,8 кб/с кількість переданої корисної інформації залежить від умов роботи МТ і базової станції. Очевидно, що чим гірше середовище с перешкодами, тим менше корисної інформації можна передати за одиницю часу. Основні значення для схем кодування наведені в таблиці 1.

Так як, більш ніж один канал використовуються для закачування (down), мобільні телефони c GPRS мають великі швидкості передачі даних.
Є кілька типів телефонів у відношенні числа каналів, які вони використовують для передачі даних:

'''Type 2+1''' - два downlink каналу і один uplink канал передачі даних;

'''Type 3+1''' - три downlink каналу і один uplink канал передачі даних;

'''Type 4+1''' - чотири downlink каналу і один uplink канал передачі даних і т.д.

Мобільні телефони з GPRS можуть класифікуватися за трьома класами в можливості одночасних запитів (через GSM) та передачу даних (через GPRS).

'''Class A''' - термінал дозволяє одночасно здійснювати передачу мови і даних в режимі GPRS. Термінали одночасно виконують сигналізацію та управління для GSM і GPRS. У разі прийому інформації та при вхідному виклику телефону класу А підтримає одночасну роботу з голосом і даними.

'''Class B''' - термінал підтримує і голосове з'єднання, і передачу даних в пакетному режимі (GPRS), але ці режими використовуються не одночасно (під час передачі даних через GPRS абонент не може здійснювати і приймати голосові дзвінки і навпаки). У кожний момент часу може передаватися тільки трафік GSM або GPRS. Якщо під час завантаження інформації з інтернету (режим GPRS) телефон приймає виклик для голосового зв'язку, передача даних переривається. Як тільки голосове з'єднання завершується, завантаження даних поновлюється, оскільки логічний зв'язок між мережею GPRS і телефоном зберігається. Вибір режиму GPRS / мова здійснюється автоматично, з пріоритетом останнього.

'''Class C''' - термінал забезпечує тільки передачу даних в пакетному режимі або голос. Вибір типу (GPRS / мова) виконується вручну. Наприклад, якщо МТ обслуговує передачу даних, голосове з'єднання неможливо.
Швидкість прийому та передачі інформації залежить від можливостей конкретної моделі мобільного терміналу, а саме від кількості каналів, що підтримують прийом і передачу даних. При цьому один канал підтримує передачу інформації з максимальною швидкістю 13.4 кб/с.

У GPRS мережі є чотири схеми кодування.
Вибір кодування схеми залежить від стану каналу забезпеченого мережею (якістю зв'язку між телефоном і станцією). Якщо в каналі дуже багато перешкод, або він завантажений, мережа може використовувати CS-1, щоб гарантувати більш високу надійність в цьому випадку передача даних - лише 9.05 kbit/s в тайм-слот. Якщо канал забезпечує хороший стан, мережа могла б використовувати CS-3 або CS-4, щоб отримати оптимальну швидкість, і буде тоді мати до 21.4 kbit/s в тайм-слоті.

<center>[[Image:Cscod.gif]]</center>
<center>Залежність швидкості передачі в GPRS від відношення сигнал/шум</center>

таблиця 1.
<table width="99%" border="1" bordercolor="navy"><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Channel Coding Scheme</b></td>

<td width="19%" align="center"><b>CS-1</b></td>
<td width="19%" align="center"><b>CS-2</b></td>
<td width="19%" align="center"><b>CS-3</b></td>
<td width="18%" align="center"><b>CS-4</b></td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Pre-cod. USF</b></td>
<td width="19%" align="center">3</td>
<td width="19%" align="center">6</td>
<td width="19%" align="center">6</td>

<td width="18%" align="center">12</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Infobits without USF</b></td>
<td width="19%" align="center">181</td>
<td width="19%" align="center">268</td>
<td width="19%" align="center">312</td>
<td width="18%" align="center">428</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Parity bits BC</b></td>
<td width="19%" align="center">40</td>

<td width="19%" align="center">16</td>
<td width="19%" align="center">16</td>
<td width="18%" align="center">16</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Tail bits</b></td>
<td width="19%" align="center">4</td>
<td width="19%" align="center">4</td>
<td width="19%" align="center">4</td>
<td width="18%" align="center">-</td>

</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Output conv encoder</b></td>
<td width="19%" align="center">456</td>
<td width="19%" align="center">588</td>
<td width="19%" align="center">676</td>
<td width="18%" align="center">456</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Punctured bits</b></td>
<td width="19%" align="center">0</td>
<td width="19%" align="center">132</td>

<td width="19%" align="center">220</td>
<td width="18%" align="center">-</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Code rate</b></td>
<td width="19%" align="center">1/2</td>
<td width="19%" align="center">~2/3</td>
<td width="19%" align="center">~3/4</td>
<td width="18%" align="center">1</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Data rate kbit/s</b></td>

<td width="19%" align="center">9.05</td>
<td width="19%" align="center">13.4</td>
<td width="19%" align="center">15.6</td>
<td width="18%" align="center">21.4</td>
</tr><tr>
<td width="25%" bgcolor="#dddddd"><b>Maximum data speed with 8 time-slots</b></td>
<td width="19%" align="center">72.4 kb/s</td>
<td width="19%" align="center">107.2 kb/s</td>
<td width="19%" align="center">124.8 kb/s</td>

<td width="18%" align="center">171.2 kb/s</td>
</tr></table>

Робота за схемами CS-4/CS-3 вимагає модернізації апаратури та ВО базової станції, в той час як для CS-2/CS-1 досить модернізувати тільки ПО базової станції. Наприклад, в Росії оператори використовують схему CS-2. Неважко знайти реальну максимальну швидкість передачі інформації. Вона становить 107,2 кб/с (8х13, 4).

У залежності від інтенсивності голосового трафіку і ресурсів базової станції (її пропускної спроможності) оператори виділяють під передачу даних 1 - 2 тайм-слота в <години пік>, і 2 - 4 тайм-слота в решту часу. Тому сьогодні швидкість 52 кб/с вважається граничною для GPRS-технології. Інакше оператори змушені збільшувати ресурси базових станції та інфраструктури, резервуючи частина тайм-слотів під передачу даних.

Оператор може закріпити за голосовим з'єднанням параметр <все можливе> (best effort), забезпечуючи автоматичне вивільнення тимчасових інтервалів, зарезервованих за GPRS, - як тільки ці ресурси будуть потрібні абонентам для голосового з'єднання. Очевидно, що при цьому відбудеться затримка у передачі даних.

Мобільні телефони, що випускаються сьогодні, в основному підтримують режими CS-2/CS-1.

'''Класи мультислотів:'''

Число тайм-слотів, що виділяються під передачу інформації, у TDMA-кадрі може змінюватися від 1 до 8. Причому значення має число тайм-слотів як для передачі <вгору>, так і для передачі <вниз>. Тому в GPRS-специфікаціях з'явився другий клас, що визначає, скільки тайм-слотів в кадрі є для передачі <вгору>, а скільки <вниз> (таблиця 2). У технічних характеристиках телефонів виробники вказують або клас, або конкретні значення, наприклад 4 / 1.

таблиця 2.
<table width="99%" border="1" bordercolor="navy"><tr>

<td width="25%" align="center" bgcolor="#dddddd"><b>Клас</b></td>
<td width="25%" align="center" bgcolor="#dddddd"><b>Download<br>БС -> телефон</b></td>
<td width="25%" align="center" bgcolor="#dddddd"><b>Upload<br>телефон -> БС</b></td>
<td width="25%" align="center" bgcolor="#dddddd"><b>Максимальна кількість тайм-слотів</b></td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">1</td>

<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">3</td>

<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">5</td>

<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">7</td>

<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">1</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">9</td>

<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">10</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">11</td>

<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">12</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">13</td>

<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">14</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">15</td>

<td width="25%" align="center">5</td>
<td width="25%" align="center">5</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">16</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">17</td>

<td width="25%" align="center">7</td>
<td width="25%" align="center">7</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">18</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">19</td>

<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">20</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">21</td>

<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">22</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">23</td>

<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">24</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">2</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">25</td>

<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">3</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">26</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">27</td>

<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">4</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">28</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">6</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr><tr>
<td width="25%" align="center">29</td>

<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">8</td>
<td width="25%" align="center">не обмежено</td>
</tr></table>

Максимальне число виділяються тайм-слотів не завжди відповідає арифметичній сумі <вгору> <вниз>. Наприклад, клас 6 - це максимум 4 тайм-слота під пакетну передачу даних.

Технологія GPRS, поки залишається далекою від повноцінної реалізації. Сьогодні оператори пропонують так званий усічений GPRS - мова йде тільки про телефон класу В, та й то з можливістю роботи в режимі 4/1 або 4/2.

Повноцінний GPRS з 8 тайм-слотів для обміну інформацією в найближчиму часом буде недосяжний.

Помноживши кількість таймслотов на пропускну здатність використовуваної кодової схеми, отримуємо максимальну швидкість прийому / передачі даних.

Ті ж класи використовуються і для EGPRS (EDGE).

Швидкість передачі даних при роботі GPRS заздрості від декількох складових:

1.Швидкості передачі даних в одному часовому інтервалі (таймслот) у радіотракту, або схеми кодування. Їх чотири: CS1-CS4. Найбільша швидкість забезпечується при роботі з CS4 - 21,4 Кб/с. На більшості мереж використовуються перші дві схеми кодування: CS1 і CS2. Необхідно відзначити, що не всі базові станції підтримують схему кодування CS3-CS4, старе обладнання такою можливістю не володіє.

2.Кількість тимчасових інтервалів, які можуть бути виділені для одного абонента.Етот параметр залежить від обладнання, і наше обладнання дозволяє виділяти до 8 тимчасових інтервалів.

3.Кількість тимчасових інтервалів, які в даний момент доступні для використання. Цей параметр залежить від завантаження мережі, і його важко спрогнозувати.

Джерело : http://se-soul.by.ru/html/gprsclass.html

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Архітектура GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Принцип роботи GPRS|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Архітектура GPRS

2010-11-16T12:19:43Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Що таке GPRS?|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Класифікація і типи телефонів з GPRS|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

Після введення GPRS (2002 р.) голос та дані можна передавати за одним і тим же номером.
Нижче, на мал. 1, наведено структуру системи GPRS (GPRS Core Network). [http://k504.xai.edu.ua/fcounter.php?book=/html/zaochnik/tsspo(solodovnik)/tsspo(solodovnik).pdf]

<center>[[Image:ArhitectGPRS.png]]</center>

<center>'''Мал. 1''' Архітектура GPRS</center>

     Служба передачі даних GPRS надбудовується над існуючою мережею GSM. На структурному рівні систему GPRS можна розділити на дві частини: підсистему базових станцій ('''BSS''') і опорну мережу GPRS ('''GPRS Core Network''').
У BSS входять всі базові станції і контролери, які підтримують пакетну передачу даних. Для цього BSC (Base Station Controller) доповнюється блоком управління пакетами - PCU (Packet Controller Unit), а BTS (Base Tranceiver Station) - кодуючим пристроєм CCU (Channel Codec Unit).
     Основним елементом опорної мережі є сервісний вузол підтримки GPRS - '''SGSN''' (Serving GPRS Support Node). Він займається обробкою пакетної інформації і перетворенням кадрів даних GSM у формати, використовувані протоколами TCP/IP.
Шлюзи із зовнішніми мережами (Internet, intranet, X.25) називають '''GGSN''' (Gateway GPRS Support Node). Обмін інформацією між SGSN і GGSN відбувається на основі IP-протоколів.
     Також до складу GPRS Core входять DNS (Domain Name System) і Charging Gateway (шлюз для зв'язку з системою тарифікації). [[http://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS]]
Архітектура GPRS розширює стандартні компоненти GSM новими або оновленими елементами. В цілому, таких елементів всього 4, з яких тільки 2 не були відомі в технології GSM.
Нижче буде докладніше розглянуто структуру системи GPRS. [http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]

До складу GPRS-мережі входять 4 основних компоненти:
* мобільна станція (Mobile Station, MS)
* базова станція (Base Station System, BSS)
* вузол обслуговування абонентів (Serving GPRS Support Node, SGSN)
* вузол маршрутизації GPRS (Gateway GPRS Support Node, GGSN).
Також GPRS-мережа містить у своєму складі 3 типи реєстрів:
* реєстр власних абонентів мережі (Home Location Register, HLR)
* реєстр переміщень (Visitor Location Register, VLR)
* реєстр ідентифікаційних даних устаткування (Equipment Identity Register, EIR). [http://www.re.mipt.ru/infsec/2003/essay/2003_Security_over_GPRS__Kotov.pdf]

'''Мобільна станція'''

     '''MS''' (mobile station) - це мобільна станція, в якості якої може виступати переносний або кишеньковий комп'ютер, мобільний телефон або інший пристрій, що підтримує технологію GPRS. Функціонально даний елемент складається з 2-х компонентів, які можуть бути виконані як у вигляді єдиного пристрою (наприклад, мобільний телефон Sony Ericsson T68i), так і у вигляді самостійних пристроїв:

* термінальне устаткування (terminal equipment, TE), наприклад, переносний комп'ютер;
* мобільний термінал (mobile terminal, MT), наприклад, модем.
Залежно від типу устаткування і можливостей мережі дана станція може працювати в одному з 3-х режимів роботи:
* Клас A - дозволяє мобільній станції в один і той же час передавати як дані, так і голос, тобто одночасно працювати в GSM- і GPRS-мережах.
* Клас B - дозволяє мобільній станції передавати і дані і голос, але в різні моменти часу, тобто не одночасно.
* Клас C - дозволяє мобільній станції працювати тільки в режимі GPRS.
При підключенні до мережі GPRS, мобільна станція (а точніше елемент TE) отримує IP-адресу, яка не змінюється до моменту відключення мобільного терміналу (MT); більш того, мобільна станція може навіть і не "підозрювати" про те, що вона є мобільною. Мобільна станція встановлює з'єднання з вузлом обслуговування абонентів GPRS, що описується далі. [[http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]]

'''Базова станція'''

     BSS (base station system) - це базова станція, яка приймає радіосигнал від мобільної станції і, залежно від того, що передається (голос або дані), транслює трафік:
* на центр комутації (mobile switching center, MSC), що є стандартним елементом мережі GSM, або
* на вузол SGSN, що відповідає за обробку вхідних/вихідннх даних GPRS.

Головні функції BS це:
* прийняти радіосигнал від MS (або навпаки, відправити його на MS),
* розпізнати цей сигнал (дізнатися, що це за сигнал: голос або пакетні дані, оскільки мережі GPRS і GSM використовують однакові частоти, що виключає можливість розпізнавання сигналу за частотою) і залежно від того, що передається, передати трафік на:
** MSC (mobile switching center) - центр комутації, що є стандартним елементом GSM-мережі;
** SGSN.
Виходить, що базова станція є загальним елементом GPRS-, і GSM-мереж, що, поза сумнівом, «радує» операторів стільникового зв'язку.
Базова станція складається з:
* приймально-передавальної базової станції (BTS, Base Transereceiver Station), яка здійснює прийом і передачу інформації між антеною і BSC (BSC, Base Station Controller),
* контролеру базової станції, основна функція якого - управління розподілом радіоканалів і розподіленні інформації на дані і голосову;
* пристрою контролю пакетної передачі (PCU, Packet Control Unit), який стикується з контролером базових станцій BSC і відповідає за напрям трафіку даних безпосередньо від BSC до SGSN. [http://www.re.mipt.ru/infsec/2003/essay/2003_Security_over_GPRS__Kotov.pdf]

'''Вузол обслуговування абонентів GPRS ( SGSN )'''

     Обслуговуючий вузол (англ. Serving GPRS Support Node, SGSN - вузол обслуговування абонентів GPRS) є основним компонентом GPRS-системи з реалізації всіх функцій обробки пакетної інформації. Він транслює IP-пакети, відіслані/отримані мобільною станцією. За своєю суттю, це такий же центр комутації, як і MSC в GSM, але на відміну від останнього, він комутує пакети, а не канали. Як правило, такий вузол побудований на базі ОС Unix і має свою IP-адресу.
SGSN виконує наступні функції:
* контроль доставки пакетів даних користувачам;
* взаємодія з реєстром власних абонентів мережі HLR або аутентифікація (перевірка дозволу на запит користувачами послуги); механізм співпадає з механізмом аутентифікації в GSM;
* моніторинг тих, що знаходяться в режимі on-line користувачів;
* перетворення кадрів GSM у формати, використовувані протоколами TCP/IP глобальної комп'ютерної мережі Internet;
* реєстрація або «прикріплення» (attachment) абонентів, що знов «з'явилися» в зоні дії мережі;
* шифрування даних; алгоритм шифрування в технології GPRS (GEA1, GEA2, GEA3) відрізняються від алгоритмів шифрування в GSM (A5/1, A5/2, A5/3), але розроблені на їх основі;
* збір білінгової інформації, що надходить, пересилка її до головного офісу і т.п..
Пакетний комутатор покликаний розвантажити GSM комутатор, забезпечуючи обробку пакетної інформації, залишаючи звичайному комутатору лише голосовий трафік. [[http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]], [[http://ru.wikipedia.org/wiki/SGSN]]

'''Вузол маршрутизації GPRS ( GGSN )'''

     Вузол маршрутизації (GPRS Gateway Service Node, GGSN; також його ще називають шлюзовим вузлом), також є найважливішим елементом технології GPRS і що забезпечує маршрутизацію даних між GPRS Core network (GTP) і зовнішніми IP мережами. З погляду зовнішньої мережі GGSN - це звичайний маршрутизатор (як і SGSN, побудований на базі Unix) між стільниковою мережею (її частиною для передачі даних GPRS) і зовнішніми інформаційними магістралями пакетної передачі даних PDNs (Packet Data Networks): Internet, корпоративними мережами Intranet, іншими GPRS-системами. GGSN містить всю необхідну інформацію про мережі, куди абоненти GPRS можуть отримувати доступ, а також параметри з'єднання. Також GGSN приймає дані для всіх передплатників послуг GPRS.
Крім маршрутизації, GGSN відповідає за видачу IP-адрес і тарифікацію послуг, а саме - може брати участь у процесі активації PDP контексту, забезпечуючи запити на аутентифікацію до RADIUS серверу, а також взаємодія з DNS-серверами для визначення IP-адреси за запитом користувача APN.
Отже, підведемо підсумки щодо основних функцій GGSN, головною з яких є маршрутизація даних, що йдуть до абонента (через SGSN). Основними функціями GGSN є:
* адресація даних;
* динамічна видача IP-адрес;
* відстежування інформації про зовнішні мережі і власних абонентів (зокрема тарифікація послуг);
* зберігання маршрутизуючої бази даних, бази даних з адресами та фільтруючої бази даних.
У GPRS-систему закладена добра масштабованість. При збільшенні числа абонентів оператор може збільшувати місткість системи GPRS за рахунок розширення або установки додаткових пакетних комутаторів SGSN. При збільшенні сумарного трафіку (при неістотному збільшенні числа абонентів) - додавати до системи нові GPRS-шлюзи GGSN і системи базових станцій, які забезпечать велику сумарну пропускну спроможність всієї системи. [[http://ru.wikipedia.org/wiki/GGSN]], [[http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]]

'''Інші елементі GPRS-мережі'''

Home Location Register (HLR) - це реєстр власних абонентів мережі, яка зберігає інформацію про кожну людину, що сплатила послуги оператора GPRS саме даної мережі. Зокрема, HLR зберігає інформацію про додаткові послуги, параметри аутентифікації, IP-адресу і т.д. Обмін даною інформацією відбувається між HLR і SGSN.

Visitor Location Register (VLR) - це реєстр переміщень, яка зберігає інформацію про кожну мобільну станцію, що знаходиться в даний момент в зоні дії SGSN. У VLR зберігається та ж інформація про абонента, що і в HLR, але тільки до тих пір, поки абонент не покине географічну зону, що обслуговується цим реєстром переміщень.

Equipment Identity Register (EIR) - це реєстр ідентифікаційних даних устаткування, який містить інформацію, що дозволяє блокувати виклики від вкрадених, шахрайських або інших неавторизованих пристроїв. [[http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/]]

Ще однією складовою частиною системи GPRS є PCU (Packet Control Unit -пристрій контролю пакетної передачі). PCU стикується з контроллером базових станцій BSC і відповідає за напрям трафіку даних безпосередньо від BSC до SGSN.
За управління і контроль GPRS-системи відповідає OMC-R/G (Operation and Maintenance Center - Radio/GSN - центр управління і обслуговування радіо/вузла GPRS). Це інтерфейс між системою і обслуговуючим її персоналом.
Для передачі даних базова станція BSS виділяє мобільному терміналу в кадрі довільне число тайм-слотів: від 0 до 8. Причому допустиме асиметричне призначення ресурсів. Тобто під час пакетної передачі ресурси лінії зв'язку «вгору» і «вниз» задаються незалежно.
Абонентські термінали GPRS, що випускаються в даний час, підтримують від 2 до 4 каналів «вниз» для прийому інформації і до 2 каналів «вгору» для передачі, що дозволяє отримати максимальну швидкість прийому 57,6 кбіт/с і передачі до 28,8 кбіт/с. Очікується поява моделей GPRS терміналів, що підтримують до 7 каналів.
Перспектива появи нових апаратів з підтримкою великої кількості каналів, що працюють на максимально можливих швидкостях передачі даних, викликає певний неспокій у фахівців. Пристрої GPRS при роботі на високих швидкостях можуть виходити за рамки максимального допустимого рівня радіовипромінювання. Наприклад, при роботі із швидкістю 30 - 40 кбіт/с стільниковий телефон 4 класу (2 Вт) випромінює потужністю до 0,75 Вт, що перевищує потужність при роботі голосового каналу.
Будь-який канал зв'язку працює в неідеальних умовах, тому в GSM використовують надмірне кодування. Більш того, в технології GPRS можливі 4 схеми кодування даних: від CS1 (для роботи в умовах сильних перешкод) до CS4 (для роботи при мінімальних перешкодах). Таким чином, при постійній швидкості в каналі кількість переданої корисної інформації залежить від умов роботи МТ і базової станції. Чим гірше перешкодна обстановка, тим менше корисної інформації можна передати за одиницю часу. [http://k504.xai.edu.ua/fcounter.php?book=/html/zaochnik/tsspo(solodovnik)/tsspo(solodovnik).pdf]

Як відомо, в стандарті GSM використовується багатостанційний доступ з тимчасовим розділенням каналів (TDMA). Структура цифрового інформаційного потоку побудована на основі так званих TDMA кадрів, кожен з яких складається з 8 часових позицій (слотів). У кожному з часових слотів передається інформація свого каналу: мова або дані.
У мережі GSM з GPRS для підвищення швидкості передачі проводиться об'єднання часових слотів. Для передачі даних виділяється від 1 до 7 слотів, теоретично - 8.
У режимі GPRS слот може формуватися за допомогою чотирьох схем перешкодостійкого кодування (CS-1 ... CS-4), які відрізняються швидкістю передачі і кодування, а також рівнем захисту від помилок. Чим менше швидкість кодування, тим вище рівень захисту від помилок.
Таким чином, за залучення всіх 8 часових слотів і використанні найвищої швидкості кодування (без захисту від помилок) швидкість передачі даних в режимі GPRS може скласти 21,4 x 8 = 171,2 кбіт/с. [http://st.ess.ru/publications/4_2000/gsm/gsm.htm]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Що таке GPRS?|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Класифікація і типи телефонів з GPRS|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Що таке GPRS?

2010-11-16T12:18:11Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Архітектура GPRS|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

Стандартизація GPRS розпочалась у 1993 році в ETSI. GPRS (General Packet Radio Service - пакетний радіозв'язок загального користування) - надбудова над технологією мобільного зв'язку GSM, що здійснює пакетну передачу даних через радіоінтерфейс.
GPRS дозволяє користувачам мережі стільникового зв'язку проводити обмін даними з іншими пристроями в мережі GSM та з зовнішніми мережами, зокрема Інтернет. Також користувачі можуть працювати з своєю електронною поштою, із звичайними Web-серверами (а не зі спеціальними WAP-версіями) і т.д.
Технологія GPRS відрізняється миттєвим встановленням з'єднання і високою швидкістю передачі даних. Дані передаються у вигляді пакетів, що добре узгоджується з потребами комунікаційних додатків.
Головна перевага GPRS-мереж полягає в тому, що користувач оплачує тільки об'єм переданої/отриманої інформації, а не час знаходження в мережі.
До розробки технології GPRS, абонент оплачував весь час з'єднання незалежно від того, чи використовував він встановлений канал передачі даних, чи - ні. Іншими словами, ресурси мережі задіяні тільки під час безпосередньої передачі даних від телефону. Під час пауз (наприклад, перегляд отриманої електронної пошти) ресурси мережі надаються в розпорядження інших абонентів. [ [http://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS], [http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/], [http://www.citforum.ru/nets/wireless/step_gprs/], [http://www.gazeta.ru/] ]

Окрім того, технологія GPRS є проміжним етапом при переході від мереж 2 покоління (GSM) до 3-го (UMTS). [http://forum.antichat.ru/index.php]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Архітектура GPRS|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Що таке GPRS?

2010-11-16T12:17:15Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Технологія EDGE та GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Архітектура GPRS|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

Стандартизація GPRS розпочалась у 1993 році в ETSI. GPRS (General Packet Radio Service - пакетний радіозв'язок загального користування) - надбудова над технологією мобільного зв'язку GSM, що здійснює пакетну передачу даних через радіоінтерфейс.
GPRS дозволяє користувачам мережі стільникового зв'язку проводити обмін даними з іншими пристроями в мережі GSM та з зовнішніми мережами, зокрема Інтернет. Також користувачі можуть працювати з своєю електронною поштою, із звичайними Web-серверами (а не зі спеціальними WAP-версіями) і т.д.
Технологія GPRS відрізняється миттєвим встановленням з'єднання і високою швидкістю передачі даних. Дані передаються у вигляді пакетів, що добре узгоджується з потребами комунікаційних додатків.
Головна перевага GPRS-мереж полягає в тому, що користувач оплачує тільки об'єм переданої/отриманої інформації, а не час знаходження в мережі.
До розробки технології GPRS, абонент оплачував весь час з'єднання незалежно від того, чи використовував він встановлений канал передачі даних, чи - ні. Іншими словами, ресурси мережі задіяні тільки під час безпосередньої передачі даних від телефону. Під час пауз (наприклад, перегляд отриманої електронної пошти) ресурси мережі надаються в розпорядження інших абонентів. [ [http://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS], [http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/], [http://www.citforum.ru/nets/wireless/step_gprs/], [http://www.gazeta.ru/] ]

Окрім того, технологія GPRS є проміжним етапом при переході від мереж 2 покоління (GSM) до 3-го (UMTS). [http://forum.antichat.ru/index.php]

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[Технологія EDGE та GPRS|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Технологія EDGE та GPRS|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[Архітектура GPRS|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

[[category:Комп'ютерні мережі]]

Що таке GPRS?

2010-11-16T12:15:37Z

Tarasenko A:

<table width="99%" border="1" bordercolor="navy">
<tr>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b> [[aaa|<< Назад]]</b></td>
<td width="34%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[aaa|Зміст]]</b></td>
<td width="33%" bgcolor="#dddddd" align="center"><b>[[aaa|Вперед]] >> </b></td>
</tr>
</table>

Стандартизація GPRS розпочалась у 1993 році в ETSI. GPRS (General Packet Radio Service - пакетний радіозв'язок загального користування) - надбудова над технологією мобільного зв'язку GSM, що здійснює пакетну передачу даних через радіоінтерфейс.
GPRS дозволяє користувачам мережі стільникового зв'язку проводити обмін даними з іншими пристроями в мережі GSM та з зовнішніми мережами, зокрема Інтернет. Також користувачі можуть працювати з своєю електронною поштою, із звичайними Web-серверами (а не зі спеціальними WAP-версіями) і т.д.
Технологія GPRS відрізняється миттєвим встановленням з'єднання і високою швидкістю передачі даних. Дані передаються у вигляді пакетів, що добре узгоджується з потребами комунікаційних додатків.
Головна перевага GPRS-мереж полягає в тому, що користувач оплачує тільки об'єм переданої/отриманої інформації, а не час знаходження в мережі.
До розробки технології GPRS, абонент оплачував весь час з'єднання незалежно від того, чи використовував він встановлений канал передачі даних, чи - ні. Іншими словами, ресурси мережі задіяні тільки під час безпосередньої передачі даних від телефону. Під час пауз (наприклад, перегляд отриманої електронної пошти) ресурси мережі надаються в розпорядження інших абонентів. [ [http://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS], [http://www.citforum.ru/security/articles/sec_GPRS/], [http://www.citforum.ru/nets/wireless/step_gprs/], [http://www.gazeta.ru/] ]

Окрім того, технологія GPRS є проміжним етапом при переході від мереж 2 покоління (GSM) до 3-го (UMTS). [http://forum.antichat.ru/index.php]

[[category:Комп'ютерні мережі]]