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GPRS-Codierungsschemata und Datenraten

GPRS-Codierungsschemata und Datenraten


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GPRS verwendet bei seiner Datencodierung vier Ebenen der Fehlerkorrektur.

Die verwendete Fehlerkorrekturstufe hängt von einer Reihe von Variablen ab und ist als vier Stufen definiert: CS1, CS2, CS3 und CS4.

GPRS-Codierung

GPRS bietet eine Reihe von Codierungsschemata mit unterschiedlichen Ebenen der Fehlererkennung und -korrektur. Diese werden abhängig von den Funkfrequenzsignalbedingungen und den Anforderungen an die gesendeten Daten verwendet. Diese sind mit den Bezeichnungen CS-1 bis CS-4 versehen:

  • CS-1: - Dieses GPRS-Codierungsschema wendet die höchste Stufe der Fehlererkennung und -korrektur an. Es wird in Szenarien verwendet, in denen die Interferenzpegel hoch oder die Signalpegel niedrig sind. Durch ein hohes Maß an Erkennung und Korrektur wird verhindert, dass die Daten zu oft erneut gesendet werden müssen. Obwohl es akzeptabel ist, dass viele Datentypen verzögert werden, gibt es für andere ein kritischeres Zeitelement. Diese Detektions- und Codierungsstufe führt zu einer halben Coderate, d. H. Für jeweils 12 Bits, die in den Codierer eintreten, ergeben sich 24 Bits.
  • CS-2: - Dieses Fehlererkennungs- und GPRS-Codierungsschema dient besseren Kanälen. Es verwendet effektiv einen 2/3 Encoder und führt zu einer verbesserten Datenrate gegenüber CS-1.
  • CS-3: - Dieses GPRS-Codierungsschema verwendet effektiv einen 3/4 Codierer.
  • CS-4: - Dieses Schema wird verwendet, wenn das Signal hoch und die Interferenzpegel niedrig sind. Das Signal wird nicht korrigiert, um einen maximalen Durchsatz zu ermöglichen.
GPRS-Codierungsalgorithmen und Datenraten
CodierungsschemaMaximale Datenrate für einen SteckplatzMaximale Datenrate für zwei SteckplätzeMaximale Datenrate für acht Steckplätze
CS-18.016.064
CS-212.024.096
CS-314.428.8115.2
CS-420.040.0160

** Hinweis: Datenraten für die verschiedenen GPRS-Codierungsschemata in kbps.

Zusätzlich zu den Fehlererkennungs- und Codierungsschemata verwendet GPRS auch Verschachtelungstechniken, um sicherzustellen, dass die Auswirkungen von Interferenzen und Störgeräuschen auf ein Minimum reduziert werden. Dadurch können die Fehlerkorrekturtechniken effektiver gestaltet werden, da durch Interleaving die vollständige Beschädigung verringert wird, wenn ein Datenabschnitt verloren geht.

Wenn Blöcke von 20-ms-Daten über vier Bursts mit insgesamt 456 Informationsbits übertragen werden, werden insgesamt entweder 181, 268, 312 oder 428 Bit Nutzdaten in Abhängigkeit von dem gewählten Fehlererkennungs- und Codierungsschema übertragen, d. H. von CS-1 bis CS-4.

GPRS-Datenraten

Die in einigen Marketingliteraturen angegebenen maximalen Datenraten können von den oben angegebenen Raten abweichen. Dafür gibt es viele Gründe:

  • Protokoll-Overhead: Der in einigen Literaturstellen angegebene maximale Durchsatz ergibt eine maximale Rate von 171 kbps für die CS-4-Codierung mit acht Steckplätzen. Dies bezieht sich auf die maximale theoretische Geschwindigkeit der niedrigsten Protokollschicht, d. H. Die Rohdaten. Durch Hinzufügen zusätzlicher Protokolle, einschließlich TCP / IP, werden 160 KBit / s oder Benutzerdaten reduziert. Ähnliche Reduzierungen werden auf die anderen GPRS-Codierungsschemata angewendet.
  • Anzahl der verfügbaren Zeitfenster: Obwohl maximale Datenraten von 160 kbit / s Benutzerdaten oder 171 kbit / s Rohdaten als Spitzenraten angegeben werden können, werden diese sehr selten erreicht, da es sehr unwahrscheinlich ist, dass das Netzwerk alle Steckplätze einem Mobiltelefon zuweist. Abhängig von der Netzwerkkapazität sowie der Anzahl der aktiven Benutzer in der Zelle kann die Anzahl der zugewiesenen Zeitfenster zwischen 1 und 4 variieren.
  • Kanalstörung: Der Interferenzpegel und der Signalpegel spielen auch eine wichtige Rolle bei den Datenraten, die erreicht werden können. Wenn die Interferenzpegel niedrig und die Signalpegel hoch sind, kann die Zelle das GPRS-Codierungsschema CS-4 auswählen, und dies liefert eine hohe Datenrate. Wenn jedoch die Signalpegel niedrig und die Interferenz hoch sind, muss das Netzwerk das Codierungsschema CS-1 auswählen, und dies führt dazu, dass niedrigere Datenraten erreicht werden.
  • Anzahl der Telefone, die sich Zeitfenster teilen: Die Datenrate, die erreicht werden kann, hängt auch stark von der Anzahl der Telefone ab, die dieselben Zeitfenster nutzen. Wenn die Anzahl der Benutzer zunimmt, muss die verfügbare Kapazität in diesem Steckplatz geteilt werden und die Rate für jeden Benutzer sinkt.
  • Verkehrsrichtung: Der meiste Verkehr tritt im Downlink auf - d. H. Downloads auf das Telefon. Wenn jedoch Uploads vom Telefon benötigt werden, werden diese Daten wahrscheinlich schneller übertragen, da normalerweise weniger Benutzer diesen Link verwenden und die Daten, die in diese Richtung übertragen werden, geringer sind. Da die Kapazität für GPRS in beiden Richtungen gleich ist, wird weniger Druck auf die Aufwärtsverbindung ausgeübt.
  • Telefon Multislot Klasse: Die Telefonklasse spielt auch eine Rolle bei der Bestimmung der Datenrate, die erreicht werden kann. Die Multi-Slot-Klasse für das Telefon definiert seine Funktionen und kann die Leistung in jede Richtung einschränken.

Die verschiedenen GPRS-Klassen ermöglichen es Basisstationen, die Funktionen des Mobilteils zu verstehen und auf diese Weise die erforderlichen Funktionen bereitzustellen. Die GPRS-Klasse bildet eine einfache Methode zum Übergeben der Daten.

GPRS-Schichten

Software spielt eine sehr große Rolle in Mobiltelefonsystemen und deren Entwicklung. Damit es in Bereiche unterteilt werden kann, die separat behandelt werden können, wurde das Konzept der Schichten entwickelt. Das verwendete System ist die OSI-Datenschicht. Das OSI-Modell (Open Systems Interconnection Model) ist ein konzeptionelles Modell, das die Kommunikationsfunktionen eines Telekommunikations- oder Computersystems ohne Berücksichtigung der zugrunde liegenden internen Struktur und Technologie charakterisiert und standardisiert. Ziel ist die Interoperabilität verschiedener Kommunikationssysteme mit Standardprotokollen.

Das OSI-Datenmodell wird in GSM und anderen zellularen Systemen verwendet, aber da diese datenzentrierter werden, gewinnt die Idee an Bedeutung. Oft werden diese als Schichten 1, 2 und 3 bezeichnet.

Schicht 1 betrifft die physische Verbindung zwischen dem Mobiltelefon und der Basisstation. Dies wird häufig in zwei Unterschichten unterteilt, nämlich die physikalische HF-Schicht, die die Modulation und Demodulation enthält, und die physikalische Verbindungsschicht, die die für den Betrieb der HF-Verbindung erforderlichen Antworten und Steuerungen verwaltet. Dazu gehören Elemente wie Fehlerkorrektur, Verschachtelung und die korrekte Zusammenstellung der Daten, Leistungssteuerung und dergleichen.

Darüber befinden sich die Ebenen Radio Link Control (RLC) und Medium Access Control (MAC). Diese organisieren die logischen Verbindungen zwischen dem Mobiltelefon und der Basisstation. Sie steuern den Funkverbindungszugriff und organisieren die logischen Kanäle, die die Daten zum und vom Mobiltelefon leiten.

Es gibt auch die Logical Link Layer (LLC), die die Datenrahmen formatiert und zum Verknüpfen der Elemente des Kernnetzwerks mit dem Mobiltelefon verwendet wird.

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