一般パケット無線サービス

GPRS（汎用パケット無線サービス）は、2.5Gとも呼ばれ、^[a] 2Gセルラー通信ネットワークのグローバルシステム（GSM）モバイルデータ標準です。 ^[1] GPRSを搭載したネットワークとモバイルデバイスは、2001年頃から展開され始めました。^[2]導入時に初めて、^[b]パケットデータを使用したシームレスなモバイルデータ伝送による「常時接続」（「ダイヤルアップ」の必要性を排除）を提供し、^[3] Web、電子メール、WAPサービス、マルチメディアメッセージングサービス（MMS）へのインターネットアクセスを改善しました。^[4]

GPRSは理論上のデータ速度56～114  kbit /s（^[5]古いCSDよりも高速）を提供し、効率化のためにGSMシステムで使用されていない時分割多重アクセス（TDMA）チャネルを使用します。GPRSはベストエフォート型サービスであり、接続中に一定のサービス品質（QoS）が保証される回線交換とは対照的に、同時にサービスを共有する他のユーザーの数によってスループットと待ち時間が変動します。古い回線交換データとは異なり、GPRSはオンラインで費やされた時間ではなく、転送されたデータの総量に応じて販売されました（^[6]現在ではこれが標準となっています。GPRSの後継は、パフォーマンスが向上した EDGE （2.75G）です。

GPRSは、以前のCDPDやiモードのパケット交換セルラー技術に対抗して欧州電気通信標準化機構（ETSI）によって確立され、GSMリリース97以降のリリースに統合されています。現在は第3世代パートナーシッププロジェクト（3GPP）によって管理されています。^{[7] [8]}

GPRSコアネットワークは、2G、3G、WCDMA モバイルネットワークがIPパケットをインターネットなどの外部ネットワークに送信することを可能にします。GPRSシステムは、 GSM ネットワークスイッチングサブシステムの統合された一部です。^{[9] [10] [11]}

GPRS は GSM パケット回線交換データ機能を拡張し、次のサービスを可能にします。

• SMSメッセージングとブロードキャスト
• 「常時」インターネットアクセス
• マルチメディア メッセージング サービス (MMS)
• 携帯電話でのプッシュツートーク (PoC)
• インスタントメッセージングとプレゼンス - ワイヤレスビレッジ
• ワイヤレス アプリケーション プロトコル (WAP) を介したスマート デバイス向けインターネット アプリケーション
• ポイントツーポイント (P2P) サービス: インターネット (IP) との相互ネットワーク
• ポイントツーマルチポイント（P2M）サービス：ポイントツーマルチポイントマルチキャストおよびポイントツーマルチポイントグループコール

GPRS 経由の SMS を使用すると、1 分あたり約 30 通の SMS 送信速度が実現できます。これは、1 分あたり約 6 ～ 10 通の SMS 送信速度である通常の GSM 経由の SMS を使用する場合よりもはるかに高速です。

GPRS規格はGSM機能の拡張であるため、このサービスは2Gおよび3G セルラー通信のGSM周波数で動作します。^{[10] [12]} GPRSデバイスは通常、無線がサポートする周波数帯域（850、900、1800、1900MHz）の1つ内の周波数（1つまたは複数）を使用できます。デバイス、場所、および使用目的に応じて、許可された周波数帯域を制限または明示的に指定する規制が課される場合があります。^{[12] [13] [14]}

GSM-850 と GSM-1900 は、米国、カナダ、および南北アメリカの多くの国で使用されています。GSM-900 と GSM-1800 は、ヨーロッパ、中東、アフリカ、およびアジアのほとんどの国で使用されています。南米では、これらのバンドはコスタリカ (GSM-1800)、ブラジル (GSM-850、900、1800)、グアテマラ (GSM-850、GSM-900、1900)、エルサルバドル (GSM-850、GSM-900、1900) で使用されています。国際携帯電話サービスの周波数割り当てに関するより包括的な記録があります。

GPRS は次のプロトコルをサポートしています。

• インターネット プロトコル(IP)。実際には、組み込みのモバイル ブラウザーは、IPv6が普及する前はIPv4を使用します。
• ポイントツーポイント プロトコル(PPP) は、通常、携帯電話事業者によってサポートされていませんが、携帯電話が接続されたコンピュータのモデムとして使用されている場合は、PPP を使用して IP を電話にトンネリングできます。これにより、モバイル機器にIP アドレスを動的に割り当てることができます ( DHCPではなくIPCPを使用)。
• X.25接続は、標準からは削除されていますが、通常はワイヤレス決済端末などのアプリケーションに使用されます。X.25 は PPP 経由、または IP 経由でもサポートできますが、カプセル化を実行するネットワークベースのルーター、またはエンドデバイス/端末 (ユーザー機器 (UE) など) に組み込まれたソフトウェアが必要です。

TCP/IPを使用すると、各電話機に 1 つ以上のIP アドレスを割り当てることができます。GPRS は、ハンドオーバー中でも IP パケットを保存して電話機に転送します。TCP は、失われたパケット (無線ノイズによる一時停止など) を復元します。

GPRS をサポートするデバイスは、次の 3 つのクラスに分類されます。

クラスA

GPRS サービスと GSM サービス (音声、SMS) に同時に接続できます。このようなデバイスは現在^{[現在? ]}利用可能です。

クラスB

GPRS サービスと GSM サービス (音声、SMS) に接続できますが、一度に使用できるのは 1 つだけです。GSM サービス (音声通話または SMS) 中は GPRS サービスは一時停止され、GSM サービス (音声通話または SMS) が終了すると自動的に再開されます。ほとんどの GPRS モバイル デバイスはクラス B です。

クラスC

GPRS サービスまたは GSM サービス (音声、SMS) のいずれかに接続されており、一方のサービスと他方のサービスの間で手動で切り替える必要があります。

クラス A デバイスは GPRS ネットワークと GSM ネットワークの両方にサービスを提供する必要があるため、実質的に 2 つの無線が必要です。このハードウェア要件を回避するために、GPRS モバイル デバイスはデュアル転送モード (DTM)機能を実装できます。DTM 対応のモバイルは、ネットワーク調整により GSM パケットと GPRS パケットの両方を処理できるため、両方のタイプが同時に送信されません。このようなデバイスは疑似クラス A と見なされ、「シンプル クラス A」と呼ばれることもあります。一部のネットワークは 2007 年から DTM をサポートしています^{[引用が必要]}。

USB 3G/GPRS モデムには、V.42bisおよびRFC  1144 データ形式を使用したUSB上の端末のようなインターフェイスがあります。一部のモデルには外部アンテナコネクタが含まれています。ラップトップ PC 用のモデム カード、または外付け USB モデムは、形状とサイズがコンピューターのマウスやペンドライブに似ています。

GPRS 接続は、アクセス ポイント名(APN)を参照して確立されます。APN は、ワイヤレス アプリケーション プロトコル(WAP) アクセス、ショート メッセージ サービス(SMS)、マルチメディア メッセージング サービス(MMS)などのサービス、および電子メールやWorld Wide Webアクセスなどのインターネット通信サービスを定義します。

ワイヤレス モデムの GPRS 接続を設定するには、ユーザーはネットワーク オペレータから提供される APN、オプションでユーザー名とパスワード、そしてまれにIP アドレスを指定する必要があります。

GSM モジュールまたは GPRS モジュールはモデムに似ていますが、違いが 1 つあります。モデムは外部機器であるのに対し、GSM モジュールまたは GPRS モジュールは電気機器または電子機器に統合できます。これは組み込みハードウェアです。一方、GSM モバイルは、それ自体が完全な組み込みシステムです。ユーザーとモバイル ネットワーク間の機能インターフェイスを提供する専用の組み込みプロセッサが付属しています。

GPRS で達成できるアップロード速度とダウンロード速度は、次のようなさまざまな要因によって異なります。

• オペレータによって割り当てられたBTS TDMAタイムスロットの数
• 使用されるチャネルエンコーディング。
• GPRSマルチスロットクラスとして表現されるモバイルデバイスの最大機能

GPRS を使用した GSM で使用される多重アクセス方式は、周波数分割複信(FDD) と TDMA に基づいています。セッション中、ユーザーは 1 組のアップリンクおよびダウンリンク周波数チャネルに割り当てられます。これは、時間領域統計多重化と組み合わされ、複数のユーザーが同じ周波数チャネルを共有できるようにします。パケットの長さは一定で、GSM タイム スロットに対応しています。ダウンリンクでは先着順のパケット スケジューリングを使用し、アップリンクでは予約 ALOHA (R-ALOHA) に非常によく似た方式を使用します。つまり、競合フェーズ中の予約照会にはスロット ALOHA (S-ALOHA) が使用され、実際のデータは先着順の 動的 TDMA を使用して転送されます。

GPRS のチャネル符号化プロセスは、2 つのステップから構成されます。まず、巡回コードを使用してパリティ ビット (ブロック チェック シーケンスとも呼ばれます) を追加し、次に、パンクチャリングされる可能性のある畳み込みコードで符号化します。^[15]符号化方式 CS-1 から CS-4 は、巡回コードによって生成されるパリティ ビットの数と、畳み込みコードのパンクチャリング レートを指定します。^[15]符号化方式 CS-1 から CS-3 では、畳み込みコードのレートは 1/2 です。つまり、各入力ビットは 2 つの符号化ビットに変換されます。^[15]符号化方式 CS-2 および CS-3 では、畳み込みコードの出力は、目的の符号化レートを実現するためにパンクチャリングされます。 ^[15]符号化方式 CS-4 では、畳み込み符号化は適用されません。^[15]次の表はオプションをまとめたものです。

最も堅牢性が低いが最速のコーディング方式 (CS-4) は、ベーストランシーバーステーション(BTS) の近くで使用できます。一方、最も堅牢なコーディング方式 (CS-1) は、移動局 (MS) が BTS から遠い場合に使用されます。

CS-4 を使用すると、タイムスロットあたり 20.0 kbit/s のユーザー速度を実現できます。ただし、この方式を使用すると、セルのカバレッジは通常の 25% になります。CS-1 は、タイムスロットあたり 8.0 kbit/s のユーザー速度しか実現できませんが、カバレッジは通常の 98% になります。新しいネットワーク機器は、モバイルの位置に応じて転送速度を自動的に調整できます。

GPRS に加えて、データ サービスを提供する GSM テクノロジには、回線交換データ(CSD) と高速回線交換データ(HSCSD) の 2 つがあります。GPRS の共有特性とは対照的に、これらは専用回線 (通常は 1 分ごとに課金) を確立します。ビデオ通話などの一部のアプリケーションでは、特にエンドポイント間でデータが継続的に流れる場合は、HSCSD が適している場合があります。

次の表は、GPRS および回線交換データ サービスのいくつかの可能な構成をまとめたものです。

マルチスロット クラスは、アップリンクおよびダウンリンク方向で利用可能なデータ転送速度を決定します。これは、ネットワークがアップリンクおよびダウンリンク方向の無線チャネルを割り当てるために使用する 1 ～ 45 の値です。値が 31 より大きいマルチスロット クラスは、高マルチスロット クラスと呼ばれます。

マルチスロット割り当ては、たとえば 5+2 のように表されます。最初の数字はダウンリンク タイムスロットの数で、2 番目はモバイル ステーションが使用するために割り当てられたアップリンク タイムスロットの数です。多くの GPRS/EGPRS モバイルで一般的に使用される値はクラス 10 で、ダウンリンク方向に最大 4 つのタイムスロット、アップリンク方向に最大 2 つのタイムスロットを使用します。ただし、同時にアップリンクとダウンリンクの両方で最大 5 つの同時タイムスロットを使用できます。ネットワークは、データ転送の性質に応じて、3+2 または 4+1 のいずれかの動作に自動的に構成されます。

通常UMTSもサポートする一部のハイエンド モバイルは、GPRS/EDGE マルチスロット クラス 32 もサポートします。3GPP TS 45.002 (リリース 12)、表 B.1、^[18]によれば、このクラスのモバイル ステーションは、ダウンリンクで 5 つのタイムスロット、アップリンクで 3 つのタイムスロットをサポートし、同時に使用できるタイムスロットの最大数は 6 つです。データ トラフィックがダウンリンク方向に集中している場合、ネットワークは 5+1 操作用に接続を構成します。アップリンクでさらに多くのデータが転送される場合、ネットワークはいつでもコンステレーションを 4+2 または 3+3 に変更できます。最良の受信条件、つまり最良の EDGE変調およびコーディング スキームを使用できる場合、5 つのタイムスロットで 5*59.2 kbit/s = 296 kbit/s の帯域幅を伝送できます。アップリンク方向では、3 つのタイムスロットで 3*59.2 kbit/s = 177.6 kbit/s の帯域幅を伝送できます。^[19]

各マルチスロット クラスは次のものを識別します。

• アップリンクで割り当てられるタイムスロットの最大数
• ダウンリンクで割り当てられるタイムスロットの最大数
• ネットワークがモバイルに割り当てることができるタイムスロットの総数
• MSが隣接セルの信号レベル測定を実行し、送信準備を行うのに必要な時間
• MSが送信準備するのに必要な時間
• MSが隣接セルの信号レベル測定を実行し、受信準備を行うのに必要な時間
• MS が受信準備を完了するのに必要な時間。

異なるマルチスロットクラスの仕様は、3GPP技術仕様45.002（無線パス上の多重化と多重アクセス）の付録Bに詳細に記述されています。

2003 年に提供された GPRS 接続の最大速度は、アナログ有線電話ネットワークのモデム接続と同程度で、使用する電話機によって異なりますが、約 32～40 kbit/s でした。遅延は非常に大きく、往復時間 (RTT) は通常約 600～700 ミリ秒で、1 秒に達することもよくあります。GPRS は通常、音声よりも優先順位が低いため、接続の品質は大きく異なります。

レイテンシ/RTT が改善されたデバイス (たとえば、拡張 UL TBF モード機能経由) は、一般に入手可能です。また、一部のオペレータでは、ネットワーク機能のアップグレードも利用可能です。これらの機能強化により、アクティブなラウンドトリップ時間が短縮され、アプリケーション レベルのスループット速度が大幅に向上します。

GSMは音声用に設計されたもので、データ用ではありません。インターネットへの直接アクセスは提供されておらず、容量は毎秒9600ボーに制限されていました。^[20]回線交換データ（CSD）の制限には、コストが高いことも含まれていました。GPRSは、チャネル交換セルラー無線ネットワークGSMに組み込まれたパケット交換データサービスとして2000年に開始されました^[21]。GPRSは、世界中のモバイル端末を接続することで、固定インターネットの範囲を拡大します。

1991年から1993年にかけて開発されたCELLPAC ^[22]プロトコルは、1993年にETSI SMGが標準GPRSの仕様を開始するきっかけとなった。特に、1993年のETSIワークショップの貢献^[23]で導入されたCELLPACの音声およびデータ機能は、後にGPRSのルーツとして知られるようになるものを先取りしていた。このワークショップの貢献は、22のGPRS関連の米国特許で参照されている。^[24] W-CDMA ( UMTS ) やLTEなどのGSM/GPRSの後継システムは、CELLPACによって導入されたモバイルインターネットアクセスの重要なGPRS機能に依存している。

GPRS開発の歴史に関する研究によると、^[25] ベルンハルト・ヴァルケと彼の学生ピーター・デッカーは、世界的なモバイルインターネットアクセスを提供する最初のシステムであるGPRSを発明しました。

EDGE ( Enhanced Data rates for GSM Evolution ) は、2.75G、Enhanced GPRS (EGPRS)、IMT Single Carrier (IMT-SC)、Enhanced Data rates for Global Evolution とも呼ばれ、データ伝送用の2Gデジタル携帯電話技術です。これはGSMネットワーク上の GPRS (General Packet Radio Service) のサブセットであり、 3G技術に近い速度を提供することで GPRS を改良したもので、2.75G という名前が付けられています。また、国際移動体通信 - 2000 (IMT-2000) 標準 の一部としても認識されています。

EDGEは2003年からGSMネットワークに導入され、最初は米国のCingular社（現AT&T社）によって導入されました。 ^[26] EDGEは、高度なデータ符号化および送信方法の導入により、無線チャネルあたりのビットレートが向上し、通常のGSM/GPRS接続（当初の最大速度は384kbit/s）と比較して容量とパフォーマンスが3倍に向上しました。^{[27] EDGEは、}イン​​ターネット接続など、あらゆるパケット交換アプリケーションに使用できます。

EDGE は、GSM ファミリーの一部として3GPP でも標準化されています。Compact-EDGE と呼ばれる変種は、デジタル AMPSネットワーク スペクトルの一部で使用するために開発されました。^{[28] EDGE は}ITUの 3G 定義の一部です。 ^[29]進化した EDGE は、3GPP 標準リリース 7 に引き継がれ、遅延の削減と 2 倍以上のパフォーマンスを実現し、高速パケット アクセス ( HSPA ) を補完します。最大 1 Mbit/s のピーク ビット レートと 400 kbit/s の標準ビット レートが期待できます。

• 符号分割多重接続(CDMA)
• GPRSコアネットワーク
• 高速パケットアクセス(HSDPA)
• IP マルチメディア サブシステム
• インターフェースビットレートのリスト
• サブネットワーク依存コンバージェンスプロトコル(SNDCP)
• UMTS

• ユーザー機器 (UE) 用の 3GPP AT コマンド セット
• Wayback Machineの GPRS セキュリティ情報(2008 年 2 月 9 日アーカイブ)
• 無料の GPRS リソース 2010-06-07 にWayback Machineにアーカイブされました
• GSM World は、GSM および GPRS ネットワーク オペレータの業界団体です。
• Palowireless GPRS リソース センター
• GPRS アタッチと PDP コンテキスト アクティベーション シーケンス図 2010-01-01 にWayback Machineでアーカイブされました