General Packet Radio Service (GPRS)

Of all the wireless models to use Internet, the General Packet Radio Service or GRPS is the most popular with the mobile telephony operators. It is designed for data and offers the user a permanent and high capacity Internet connection. GPRS is designed to be integrated with the GSM network, to provide access to Internet. The diagram in the figure shows the architecture of a GSM network with GPRS included.

Note of the editor: Article only available in Spanish.

De todos los esquemas inalámbricos para usar Internet, Servicio general de radiocomunicaciones por paquetes (General Packet Radio Service) o GRPS es el más popular con los operadores de telefonía móvil. Está diseñado para datos y ofrece al usuario una conexión a Internet permanente y de alta capacidad. GPRS está diseñado para ser integrado a la red GSM, para proveer el acceso a Internet. El diagrama de la Fig. muestra la arquitectura de una red GSM con GPRS incluido.

Inicialmente se concibió que GPRS pudiera actualizar cualquier sistema TDMA, pero en la práctica sólo está integrado con GSM. La primera generación de terminales soportan tasas de transferencia inferiores a las más primitivas de tecnología HSCSD, lejos de los 115.2 kbps anunciados. Sin embargo, GPRS representa un paso importante en redes de telefonía móvil. El principal avance es la utilización de conmutación de paquetes, que es bastante más eficiente para la mayoría de aplicaciones de datos que conmutación de circuitos. Con GSM o HSCSD, cada usuario debe mantener abierto un circuito completo de 9.6 kbps o más por la duración de su transmisión en línea, aunque en las consultas por la Web el usuario utiliza más tiempo leyendo páginas que transfiriendo información. Esto es un desperdicio de recursos, tanto para el operador como para el suscriptor.

La conmutación de paquetes sólo utiliza ancho de banda cuando lo necesita, permitiendo que otros usuarios utilicen y compartan los recursos de la red. Con GPRS un solo slot de tiempo de 14.4 kbps se puede compartir con cientos de usuarios, siempre y cuando no lo utilicen concurrentemente. Cada uno tiene una conexión continua por un tiempo muy pequeño a una tasa de transferencia de 0.1 kbps o menor, con ráfagas a mayor velocidad cuando reciben o envían datos.

Debido a esta mayor eficiencia, la especificación requiere que los dispositivos puedan utilizar los ocho slots de tiempo a la vez. En efecto, esto elimina la estructura rígida de TDMA, permitiendo que cada usuario disponga hasta de 115.2 kbps (14.4 × 8). Sin embargo, tales velocidades de transmisión han sido difíciles de lograr por los mismos problemas de recalentamiento y consumo de energía que afectan a HSCSD.

Como en HSCSD, la mayoría de los sistemas GPRS son asimétricos, en parte por aspectos relacionados con el diseño de los dispositivos móviles, pero también por la forma como se implementa la conmutación de paquetes. Una estación base puede monitorear todo el tráfico descendente y organizarlo en la manera más eficiente posible, pero el móvil no puede hacer lo mismo para el tráfico ascendente porque no tiene acceso a las otras transmisiones. El resultado es que existe más capacidad disponible para el enlace descendente que para el ascendente.

El plan es que en las redes GPRS se transporte voz sobre los paquetes (voz sobre IP), usando codecs de tasa variable, de tal manera que se puedan transmitir datos entre las pausas de una conversación. Mientras tanto, GPRS debe coexistir con GSM y posiblemente HSCSD, lo cual significa que los móviles deben soportar conmutación de circuitos y de paquetes.

Se han definido tres grados distintos de GPRS, que corresponden a como los terminales soportan las dos técnicas de conmutación:

• Grado C: terminales con la capacidad de operar con conmutación de circuitos o conmutación de paquetes, pero no en forma simultánea. Cuando se hace una llamada de voz se debe deshabilitar la conexión permanente de datos.

• Grado B: terminales que pueden mantener la conexión de conmutación de circuitos mientras una llamada que utiliza conmutación de circuitos está activa, pero no se pueden transmitir datos. Por ejemplo, un suscriptor puede ser notificado de que está recibiendo un correo electrónico mientras está conversando por el móvil, pero debe cancelar la llamada para recibir el correo.

• Grado A: terminales que pueden mantener la conexión de conmutación de circuitos y de paquetes al mismo tiempo. El usuario puede conversar por el teléfono y navegar por la Web al mismo tiempo.

Para complicar más las cosas, los dispositivos móviles GPRS se dividen en 29 clases, dependiendo de la combinación específica de slots y la correspondiente capacidad de transferencia de datos que pueda manejar. No todas las clases tienen capacidad de fullduplex en el uso del enlace ascendente y descendente. De todas las clases, solamente los terminales de clase 18 pueden transmitir full-duplex a 115.2 kbps, que es lo que generalmente se anuncia para el sistema.

Además de nuevos dispositivos móviles, la red GPRS requiere cambios importantes en la infraestructura que representan inversiones adicionales para los operadores. Se requiere construir una nueva estructura dorsal (backbone) en la red, reemplazando el sistema telefónico por uno más parecido a Internet. Sin embargo este es un paso en la dirección de 3G pues la mayoría de esa tecnología se basa en conmutación de paquetes.

Jorge Villalobos
Director
Escuela Colombiana de Ingeniería “Julio Garavito”