GPRS (General Packet Radio Service)
GPRS ist ein Mobilfunk‑Standard der zweiten Generation (2. G), der die Datenübertragung in paketbasierten Netzen ermöglicht und damit im Vergleich zum klassischen circuit‑switched GSM‑Modus wesentlich höhere Datenraten und effizientere Ressourcennutzung bietet. Er wurde in den späten 1990er Jahren von den 3GPP‑ und ETSI‑Spezifikationen definiert und bildet die technische Basis für frühe mobile Internet‑Dienste wie WAP‑Browser, MMS und einfache Mobile‑Apps.
Durch die Paketvermittlung kann ein mobiles Endgerät gleichzeitig Sprach‑ und Datenverkehr betreiben (so‑genanntes “always‑on”‑Modell), weil das Netzwerk nur während der tatsächlichen Datenübertragung Ressourcen reserviert. Typische Down‑link‑Geschwindigkeiten liegen zwischen 40 kbit/s und 114 kbit/s, uplink‑Geschwindigkeiten zwischen 20 kbit/s und 57,6 kbit/s, abhängig von der eingesetzten Modulation (CS‑1 bis CS‑4) und der Netzwerkauslastung.
Kernkomponenten
- Mobile Station (MS): Smartphone oder Datenmodem, das GPRS‑Paketdienste nutzt.
- Base Station Subsystem (BSS): BTS und BSC, die das Funksignal zum MS senden/empfangen.
- Serving GPRS Support Node (SGSN): Verwaltet Paketerkennung, Mobilitätsmanagement, Authentifizierung und Routing für aktive GPRS‑Sitzungen.
- Gateway GPRS Support Node (GGSN): Übersetzt GPRS‑Pakete in IP‑Pakete und verbindet das Mobilfunknetz mit externen IP‑Netzen (Internet, Unternehmens‑VPNs).
Protokoll‑Stack (Ebenen)
- Physical / Layer 1: GSM‑Frequenzbänder (850/900/1800/1900 MHz).
- Link Layer (LLC/PDTCH, SNDCP): Logical Link Control (LLC) und Sub‑Network Dependent Convergence Protocol (SNDCP) für Paketsegmentierung und QoS‑Kennzeichnung.
- Network Layer: IP (IPv4/IPv6) über das GPRS‑Tunneling‑Protocol (GTP‑U).
- Transport / Application: TCP/UDP, HTTP, FTP, MMS usw.
Quality of Service (QoS)
GPRS definiert mehrere QoS‑Profile, die Priorität, Verzögerung und Fehlerkorrektur festlegen (z. B. Pre‑emptive, Conversational, Interactive, Background). Diese ermöglichen die Zuweisung von Netzressourcen je nach Anforderung der Anwendung.
Weiterentwicklung
GPRS wurde von EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) abgelöst, das höhere Modulationsschemata (8‑PSK) nutzt und Datenraten bis 384 kbit/s unterstützt. Anschließend folgten UMTS/HSPA und LTE, die paketbasierte Kommunikation weiter optimierten.
Anwendungsbeispiele
- Mobile E‑Mail‑ und Web‑Browsing‑Clients (frühe Smartphones).
- Multimedia Messaging Service (MMS).
- Telematik‑ und Fahrzeug‑Tracking‑Systeme.
- IoT‑Geräte mit geringem Datenvolumen, die GSM‑Netze nutzen.
Vorteile
- “Always‑on”‑Verbindung ohne Auf‑ und Ab‑Wählen.
- Gleichzeitige Sprach‑ und Datenübertragung.
- Kosteneffiziente Nutzung von Funkressourcen durch Paketvermittlung.
Nachteile
- Relativ niedrige Datenraten im Vergleich zu späteren Standards (EDGE, 3G, LTE).
- Variable Performance abhängig von Netzabdeckung und Auslastung.
- Hohe Latenz bei stark ausgelasteten Zellen.
