GPRS

Auf dieser Seite finden Sie die Lösungen zu den Fragen und Aufgaben des Kapitels über GPRS.

Anmerkung: Alle Antworten sind so kurz wie möglich gehalten und setzen für das Verständnis das Studium des jeweiligen Kapitels voraus. Weitere Erklärungen, Informationen, Details und Zusammenhänge befinden sich im Buch in den jeweiligen Kapiteln.

Antwort 1:

Bei der leitungsvermittelten Datenübertragung gibt es eine exklusive Verbindung zwischen den Teilnehmern. Daten werden ohne Overhead wie Adressierung etc. übertragen. Die Bandbreite und Verzögerungszeit sind konstant. Bei der paktvermittelten Datenübertragung gibt es keine exklusive Verbindung zwischen den Teilnehmern. Es werden nur Ressourcen verwendet, wenn auch tatsächlich Daten zu übertragen sind. Da Daten in Paketen übertragen werden, muss in jedem Paket Quell- und Zieladresse vorhanden sein, die für die Korrekte Weiterleitung der Pakete notwendig ist. Dadurch sind auch N:N Verbindungen möglich. Je nach Auslastung des Netzes kann die Bandbreite des Kanals für einen Teilnehmer unterschiedlich groß sein. Dies hat den Vorteil, dass bei burstartigen Übertragungen in vielen Fällen eine schnelle Übertragung gewährleistet ist.

Antwort 2:

Da GPRS ein paketvermitteltes Übertragungssystem ist, werden auf der Luftschnittstelle nur Ressourcen (Timeslots) für einen Teilnehmer belegt, wenn dieser auch tatsächlich Daten überträgt. Vor allem bei burstartigen Übertragen wie z.B. dem Websurfen erhöht dies die Kapazität des Systems, da verschiedene Nutzer zu statistisch unterschiedlichen Zeiten auf das Netzwerk zugreifen. Außerdem können mit GPRS Timeslots für eine Übertragung gebündelt werden, die Übertragungsgeschwindigkeit wird also für einen Teilnehmer erhöht. Wird die physikalische Verbindung zwischen Endgerät und Netzwerk unterbrochen (schlechter Empfang, gar kein Empfang für eine gewisse Zeit) bleibt die logische Verbindung weiterhin bestehen. Sobald sich die Empfangsbedinungen wieder verbessern wird die Datenübertragung automatisch weitergeführt.

Antwort 3:

Durch dynamische Coding Schemes kann das Verhältnis des Nutzdatenanteil eines GPRS Datenpakets zu Fehlererkennungs- und Fehlerkorrekturbits den aktuellen Übertragungsbedingungen angepasst werden. Bei guten Übertragungsbedinungen kann die Fehlererkennung reduziert werden und somit die Übertragungsgeschwindigkeit gesteigert werden. Bei schlechten Übertragungsbedinungen werden mehr Fehlerkorrekturbits gesendet und die Verbindung bleibt auch bei schlechten Bedinungen erhalten.

Antwort 4:

Im GPRS Ready State können Daten vom SGSN ohne Verzögerung zum Endgerät geschickt werden. Dem SGSN ist im Ready State eines Teilnehmers dessen Aufenthaltsort genau bekannt (Cell-ID) und er kann die Datenpakete mit dieser Information direkt an die PCU weiterschicken. Die PCU braucht den Teilnehmer nicht zu pagen, sondern kann sofort Ressourcen auf der Luftschnittstelle dem Teilnehmer zuweisen. Wechselt der Teilnehmer die Zelle muss das Endgerät eine Cell Update Nachricht an den SGSN schicken. Befindet sich der Teilnehmer im GPRS Standby State, ist dem SGSN nur die Location Area des Teilnehmers bekannt, da Zellwechsel nur noch beim Wechsel einer Location Area gemeldet werden. Dies spart Energie im Endgerät. Um Datenpakete an ein Endgerät im Standby State zu schicken, muss der SGSN das Endgerät zuerst suchen (paging). Nachdem sich das Endgerät mit einem leeren Datenpaket gemeldet hat, geht es automatisch wieder in den Ready Zustand über. Durch Empfang des leeren Datenpakets ist dem SGSN nun auch wieder die aktuelle Zelle des Teilnehmers bekannt und das Datenpaket kann zugestellt werden.

Antwort 5:

In der Praxis wird heute bei GPRS kein Handover durchgeführt (Network Control Order = 0). Das Endgerät ist selber für den Zellwechsel verantwortlich. Muss ein Zellwechsel während einer laufenden Datenübertragung aufgrund der Empfangsbedinungen durchgeführt werden, unterbricht das Endgerät die Übertragung und wechselt die Zelle. Von dort aus meldet es sich wieder beim SGSN. Dieser bemerkt dann denn Zellwechsel und sendet forthin die Datenpakete an die neue Zelle.

Antwort 6:

Neu eingeführt wurden mit GPRS folgende Netzwerkelemente: a) Der Serving GPRS Support Node (SGSN), verantwortlich für Mobility Management und Session Management (GMM/SM). b) Der Gateway GPRS Support Node (GGSN) bildet die Schnittstelle zwischen GPRS Netzwerk und dem Internet. Er ist zuständig für die Vergabe der IP Adressen an die Anwender und versteckt die Mobilität des Anwenders vor dem Internet. c) die Packet Control Unit (PCU) bildet die Schnittstelle zwischen GPRS Kernnetz und dem Radionetzwerk. Die PCU ist verantwortlich für Packet Scheduling, Zuteilung von Timeslots für die Teilnehmer und terminiert das RLC/MAC Protokoll.

Antwort 7:

Bei GPRS wird einem Teilnehmer nur für eine gewisse Zeit Ressourcen (Timeslots) zugeordnet. Einem Endgerät werden ausserdem keine ganzen Timeslots zugeordnet, sondern nur Blocks zu vier Bursts. Auf diese Weise können auf einem Timeslot Daten für mehrere Teilnehmer gleichzeitig übertragen werden. Der Temporary Block Flow mit dem Temporary Block Flow Identifier beschreibt, welche Datenblocks für welches Endgerät bestimmt sind.

Antwort 8:

Ein Inter-SGSN Routing Area Update wird durchgeführt, wenn ein Endgerät zu einer Zelle wechselt, die an einen neuen SGSN angeschlossen ist. Da die neue Zelle auch zu einer neuen Routing Area gehört, führt das Endgerät einen Routing Area Update durch. Der SGSN erkennt, dass das Endgerät bisher bei einem anderen SGSN angemeldet war und fragt bei diesem nach den Authentifizierungdaten des Teilnehmers. Nach Authentifizierung des Teilnehmers wird dann das HLR benachrichtigt, dass der Teilnehmer den SGSN gewechselt hat. Ausserdem wird auch der GGSN über den Wechsel des SGSNs benachrichtigt, damit dieser in Zukunft die Pakete, die für den Benutzer eingehen an den neuen SGSN senden kann. Erst nach Abschluss all dieser Aktionen ist der Routing Area Update komplett und das Endgerät bekommt vom neuen SGSN eine Bestätigung über den Routing Area Update.

Antwort 9:

Im GPRS Kernnetz wird zwischen SGSN und GGSN das IP Protokoll für das Routing der (IP) Datenpakete des Benutzers verwendet. Diese werden jedoch nicht direkt übertragen, sondern werden vom SGSN bzw. GGSN in das GPRS Tunelling Protocol (GTP) ‘eingepackt’ und dann durch das GPRS Kernnetz ‘getunnelt’. Teil des eingepackten Pakets ist die IP Adresse der Endgeräts und der Quelle/Ziel des Pakets. Somit ist die IP Adresse zweimal vorhanden. Das Tunneln der Datenpakete hat vor allem den Vorteil, dass bei einer Änderung der Route zwischen GGSN und SGSN aufgrund der Teilnehmermobilität keine Routingtabellen im GPRS Kernnetz geändert werden müssen, um die Pakete weiterhin korrekt durchstellen zu können. Außerdem wird so auch das GPRS Kernnetz vom Internet und vom GPRS Benutzer abgekoppelt und es gibt keine Möglichkeit, von Benutzer oder dem Internet auf GPRS Komponenten über das IP Protokoll direkt zuzugreifen.

Antwort 10:

Beim International Roaming müssen keine Einstellungen im Endgerät geändert werden, da auch bei einem Verbindungsaufbau im Ausland alle IP Pakete immer von/zum GGSN im Heimatland übertragen werden. Dies ist möglich, da der Access Point Name (APN) ein Qualified Domain Name ist, an den der SGSN noch zusätzlich den Mobile Country Code und den Mobile Network Code des Benutzers und die zusätzlich Top Level Domain ‘.gprs’ anhängt. Dieser Domain Name wird anschließend per DNS in die IP Adresse des GGSNs aufgelöst und die Anmeldung bzw. Datenpakete des Teilnehmers können an den GGSN im Heimatland weitergeleitet werden.

Antwort 11:

Bei einem GPRS Attach meldet sich das Endgerät beim Netzwerk an. Danach weis das Netzwerk, dass das Endgerät eingeschaltet ist und in welcher Routing Area es sich befindet. Es wurde jedoch noch keine IP Adresse an das Endgerät vergeben und es können auch keine Daten übertragen werden. Erst mit dem PDP Context Activation wird eine IP Adresse an den Teilnehmer vergeben und Daten können übertragen werden. Auch die Abrechnung startet erst beim Aufbau eines PDP Contextes.

Antwort 12:

Um Daten per GPRS von und zum Internet übertragen zu können, muss ein PDP Kontext zwischen Endgerät und GPRS Netzwerk aufgebaut werden. Beim Aufbau des PDP Kontextes wird der Access Point Name übergeben. Dieser Identifiziert den GGSN, über den die Verbindung zum Internet hergestellt wird (siehe auch Antwort zur Frage 10).

Antwort 13:

MMS Nachrichten werden immer zwischen dem Endgerät und dem MMS-Gateway ausgetauscht, das sich hinter dem GGSN befindet. Beim Senden einer MMS baut das Endgerät zunächst eine GPRS Verbindung auf und verwendet dazu die APN, die der Netzbetreiber für den Versand einer MMS vorgibt. Meist ist es nur mit dieser APN möglich, die IP Adresse des MMS Gateways zu erreichen. Danach wird die MMS, die ähnlich einer eMail aufbebaut ist, mit dem HTTP-PUT Verfahren gesendet. Dieses wird auch in Web Browsern verwendet, um Texteingaben des Benutzers auf einer Web Seite zurück zum Webserver zu transportieren. Die MMS wird auf dem MMS-Gatway zwischengespeichert und an die adressierten Teilnehmer ausgeliefert. Bei einem Mobilfunkteilnehmer wird für die Auslieferung zunächst das empfangende Endgerät mit einer SMS über den Eingang der MMS am MMS-Gateway verständigt. Je nach Konfiguration des Endgeräts wird nun sofort vom Endgerät automatisch eine GPRS Verbindung aufgebaut und die MMS vom MMS-Gateway abgeholt oder das Endgerät fragt zuvor den Benutzer um Erlaubnis. Um die MMS zu übertragen, verwendet das Endgerät HTTP-GET. Dieses Verfahren wird auch in einem Web Browser verwendet um Web Seiten von einem Server abzurufen.

Aufgabe 14:

Eine MMS Nachricht ist ähnlich einer eMail aufgebaut. Der Header enthält bei einer MMS zusätzlich weitere X-MMS-… Tags, die MMS spezifische Informationen enthalten. Texte und Bilder im “Body” der MMS werden durch die bei eMails üblichen Multipurpose Internet Mail Extensions (MIME) voneinander getrennt. Erster Teil einer eMail ist die Beschreibung der Aufbau der MMS in der XML Beschreibungssprache SMIL. Hier wird angegeben, auf welcher Seite welche Texte, Bilder, Videos, Töne dargestellt/wiedergegeben werden und wie diese angeordnet sind. In den weiteren Teilen der eMail werden dann die Texte, Bilder, Videos, etc. jeweils getrennt durch eine MIME Boundary Identifizierung übertragen.