GPRS

GPRSはGSM回線交換データ通信の機能を拡張し、以下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
• MMS
• 常時接続のインターネットアクセス
• 携帯電話回線を利用したプッシュトゥトーク（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
• 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）との相互接続
• 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通話

GPRS経由のSMSを使用すると、1分間に約30通のSMSメッセージを送信できる可能性があります。これは、1分間に約6～10通の送信速度であるGSM経由のSMS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 GSM周波数で動作します。^{[ 7 ] [ 10 ]} GPRSデバイスは通常、無線機がサポートする周波数帯域（850、900、1800、1900  MHz）内の周波数を（1つ以上）使用できます。デバイス、場所、および使用目的によっては、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。^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

GSM-850とGSM-1900は、米国、カナダ、および南北アメリカ大陸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地域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は以下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、 IPv6が普及する以前は、モバイル端末の組み込みブラウザはIPv4を使用していた。
• ポイントツーポイントプロトコル（PPP）は通常、携帯電話事業者では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る場合、PPPを使用してIPを電話にトンネル接続することができます。これにより、DHCPではなくIPCPを使用して、モバイル機器にIPアドレスを動的に割り当てることが可能になります。
• X.25接続は、無線決済端末などのアプリケーションで一般的に使用されていましたが、現在は標準規格から削除されています。X.25はPPPやIP上でもサポート可能ですが、そのためにはカプセル化を実行するネットワークベースのルータ、またはエンドデバイス/端末（ユーザー機器またはUE）に組み込まれたソフトウェアが必要です。

TCP/IPを使用する場合、各電話機には1つ以上のIPアドレスが割り当てられます。GPRSはハンドオーバー中であってもIPパケットを保存し、電話機に転送します。TCPは失われたパケットを再送信します。

GPRSをサポートするデバイスは、以下の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（音声通話、SMS）に同時に接続できます。

クラスB

GPRSサービスとGSMサービス（音声通話、SMS）の両方に接続できますが、同時に使用できるのはどちらか一方のみです。GSMサービス（音声通話またはSMS）の利用中は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対応モバイル端末はクラス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を切り替えるには手動で操作する必要があります。

クラスAデバイスはGPRSとGSMネットワークの両方に対応する必要があるため、実質的に2つの無線モジュールが必要となります。このハードウェア要件を回避するため、GPRSモバイルデバイスはデュアル転送モード（DTM）機能を実装することがあります。DTM対応のモバイルデバイスは、ネットワーク調整によってGSMパケットとGPRSパケットの両方を処理でき、両方のパケットが同時に送信されないようにすることができます。このようなデバイスは擬似クラスA、あるいは「簡易クラスA」と呼ばれることもあります。

USB 3G/GPRSモデムは、USB経由で端末のようなインターフェースを備え、 V.42bisおよびRFC 1144データフォーマットに対応しています。一部のモデルには外部アンテナコネクタが搭載されています。ノートパソコン用のモデムカードや、コンピューターマウスやUSBメモリに似た形状とサイズの外部USBモデムも利用可能です。 

GPRS接続は、アクセスポイント名（APN）を参照することによって確立されます。APNは、WAP、SMS、MMSなどのサービス、および電子メールやワールドワイドウェブアクセスなどのインターネットサービスを定義します。

無線モデムのGPRS接続を設定するには、ユーザーはAPNを指定する必要があります。オプションでユーザー名とパスワードを指定し、ごくまれにネットワーク事業者から提供されるIPアドレスを指定することもあります。

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、ユーザーにはアップリンクとダウンリンクの周波数チャネルのペアが割り当てられます。これは、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する時間領域統計多重化と組み合わされています。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が使用され、アップリンクでは予約 ALOHA (R-ALOHA) と非常によく似た方式が使用されます。つまり、競合フェーズではスロット ALOHA (S-ALOHA) が予約照会に使用され、その後、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 コーディング プロセスは 2 つのステップで構成されます。まず、巡回コードを使用してパリティ ビットを追加します。これはブロック チェック シーケンスとも呼ばれます。次に、必要に応じてパンクチャリングされた畳み込みコードでコーディングします。コーディングスキーム CS-1 から CS-4 では、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。コーディング スキーム 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。コーディング スキーム CS-2 および CS-3 では、畳み込みコードの出力がパンクチャリングされて、目的のコード レートが達成されます。コーディング スキーム CS-4 では、畳み込みコーディングは適用されません。^{[ 13 ]}次の表は、オプションをまとめたものです。

最も堅牢性に欠けるものの、最速の符号化方式（CS-4）は基地局（BTS）の近くで利用可能であり、最も堅牢な符号化方式（CS-1）は移動局（MS）が基地局（BTS）から遠く離れている場合に使用される。

CS-4方式では、タイムスロットあたり20.0kbit/sのユーザー速度を実現できます 。ただし、この方式ではセルカバレッジは通常の25%にとどまります。CS-1方式では、 タイムスロットあたり8.0kbit/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%です。最新のネットワーク機器は、モバイル端末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技術には、回線交換データ（CSD）と高速回線交換データ（HSCSD）の2種類があります。GPRSが共有回線を使用するのとは対照的に、これらの技術は専用回線を確立します（通常は分単位で課金されます）。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やり取りされる場合、HSCSDが適している場合があります。

以下の表は、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、アップリンクとダウンリンクの両方向で利用可能なデータ転送速度を決定します。これは1から45までの値で、ネットワークはこの値を使用してアップリンクとダウンリンクの両方向で無線チャネルを割り当てます。31より大きい値の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、例えば 5+2 のように表されます。最初の数字は、移動局が使用するダウンリンクタイムスロットの数、2 番目の数字はアップリンクタイムスロットの数です。多くの GPRS/EGPRS 移動局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、同時に最大 5 つのタイムスロットをアップリンクとダウンリンクの両方で使用できます。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設定されます。

UMTSもサポートしているハイエンドの携帯電話の中には、GPRS/ EDGEマルチスロットクラス32もサ​​ポートしているものがあります。3GPP TS 45.002（リリース12）の表B.1によると、^{[ 16 ]}このクラスの移動局は、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、ネットワークは接続を5+1動作に構成します。アップリンクで転送されるデータが多い場合、ネットワークはいつでも構成を4+2または3+3に変更できます。受信条件が最適な場合、つまり最適なEDGE変調および符号化方式が使用できる場合、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。^{[ 17 ]}