Como funciona o GPRS?
O GPRS integra um novo conceito de rede e uma nova arquitetura especificamente desenhada para facilitar o acesso a serviços de dados (pacotes), maioritariamente orientados em protocolo IP.
Baseado na arquitetura GSM, o GPRS incorpora dois novos nódulos: o SGSN (Serving GPRS Support Node) e o GGSN (Gateway GPRS Support Node). De forma simplificada, podemos dizer que o SGSN é o que se encarrega de toda a gestão da mobilidade, assegurando o
alcance e a cobertura entre os terminais e a rede; o GGSN é o que assegura o acesso a outras redes de dados, sobretudo àquelas baseadas em protocolo IP, como é o caso da Internet.
Como funciona o GPRS?
O GPRS integra um novo conceito de rede e uma nova arquitetura especificamente desenhada para facilitar o acesso a serviços de dados (pacotes), maioritariamente orientados em protocolo IP.
Baseado na arquitetura GSM, o GPRS incorpora dois novos nódulos: o SGSN (Serving GPRS Support Node) e o GGSN (Gateway GPRS Support Node). De forma simplificada, podemos dizer que o SGSN é o que se encarrega de toda a gestão da mobilidade, assegurando o alcance e a cobertura entre os terminais e a rede; o GGSN é o que assegura o acesso a outras redes de dados, sobretudo àquelas baseadas em protocolo IP, como é o caso da Internet.
Quais as principais vantagens do GPRS?
a) Utilização de voz e dados no mesmo terminal e ao mesmo tempo.
Devido à separação de canais e codificação, que são transmitidos paralelamente, os utilizadores do sistema GPRS poderão manter conversações de voz sem ter que terminar uma ligação de dados.
b) Acesso imediato e permanente (always on) para dados.
Ao contrário das comunicações efetuadas por chamada de comutação de recursos, caso do actual serviço de WAP, a ligação via GPRS permite-lhe poupar no tempo de ligação cada vez que deseja aceder a uma determinada informação.
c) Aumento significativo na velocidade de transmissão de dados.
Com o sistema GPRS a velocidade de transmissão de dados aproxima-se daquela encontrada atualmente na rede fixa.
A faturação é baseada no volume dos dados transaccionados e não em função do tempo que dura a comunicação. Ao utilizador apenas é faturado o envio ou recepção de pacotes de informação.
Quais as principais vantagens do GPRS face ao GSM?
GPRS "empacota" o GSM, optimizando as comunicações e utilizações dos serviços de dados através da introdução de funcionalidades adicionais, tais como: a possibilidade de estar "always on", várias velocidades de transmissão e faturação baseada no volume dos dados transacionados.
Quais as principais aplicações para uso pessoal a que posso ter acesso com o GPRS?
As aplicações são várias e dependerão das necessidades de cada cliente. No entanto, as mais genéricas que o GPRS proporciona são:
Acesso à Internet
Audio Streaming
Messaging
Chat
Lazer: jogos e passatempos
Financeiro: Telemultibanco, banca online e bolsa
Diretório: cinemas, restaurantes e Páginas Amarelas
Notícias: desporto, tempo, economia e trânsito
Quais as principais aplicações para uso profissional a que posso ter acesso com o GPRS?
As aplicações são várias e dependerão das necessidades de cada cliente. No entanto, as mais genéricas que o GPRS proporciona são:
Acesso aos sistemas da empresa: consultas de base de dados; consulta de aplicações corporativas (SAP, software de faturação, software de análise de mercado);
Transferência de arquivos: download de arquivos, imagens e folhas de cálculo;
Aplicações de Produtividade Móvel: possibilidade de automatizar diversas aplicações com forças de vendas, gestão de equipes (rent a car/frotas), etc.;
VPN (Virtual Private Network);
Desenvolvimento de vários tipos de aplicações/software, criados por pequenas empresas ou multinacionais, adaptadas à medida das necessidades dos clientes..
O que acontece se durante uma transmissão de dados receber e atender uma chamada de voz?
A Comunicação GPRS irá permitir a utilização de voz e dados no mesmo terminal. No entanto, se estiver fazendo um download de uma notícia ou simplesmente a navegar na Internet e receber uma chamada de voz, ao atender essa chamada a sua transmissão de dados é suspensa até que termine a chamada de voz. Assim que esta acabar, a sua chamada de transferência de dados é renovada sem que exista perda de informação.
Qual a velocidade de transmissão de dados com o GPRS?
Na teoria, esta nova tecnologia pode atingir os 172 Kpbs. No entanto, isto só seria possível se apenas um cliente a utilizasse, assegurando toda a velocidade existente nos canais de transmissão em condições ideais e com pouca mobilidade.
Qual a cobertura do serviço GPRS?
Qual a diferença entre a tarifação da voz e a tarifação dos dados?
A grande diferença entre a tarifação da voz e a tarifação dos dados é que esta última será feita com base na quantidade de informação transferida e não com base na duração da comunicação.
CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO GPRS
O GPRS (General Packet Radio Service) é um novo serviço de valor agregado não baseado em voz que permite o envio e recepção de informações através de uma rede telefônica móvel.
Ele suplementa as tecnologias atuais de CSD (Circuit Switched Data) e SMS (Short Message Service). GPRS NÃO É relacionado ao GPS (o Sistema de Posicionamento Global), um acrônimo semelhante que é frequentemente utilizado em contextos móveis.
GPRS tem várias características específicas que podem ser resumidas em:
VELOCIDADE
Taxas de transferência teóricas de até 171,2 kbps (kilobits por segundo) são possíveis com GPRS usando todos os oito timeslots ao mesmo tempo. Isso é uma taxa de transferência próxima de três vezes mais rápida do que as possíveis nas redes de telecomunicações fixas e dez vezes mais que os atuais serviços de CSD nas redes GSM.
DISPONIBILIDADE IMEDIATA
GPRS facilita conexões instantâneas pois a informação pode ser enviada ou recebida imediatamente conforme a necessidade do usuário. Não há necessidade de conexões dial-up através de modems. Algumas vezes, diz-se que os usuários de GPRS estão “sempre conectados”. Disponibilidade imediata é uma das vantagens de GPRS (e SMS) quando comparado com CSD. Alta disponibilidade imediata é uma característica muito importante para aplicações críticas como autorização remota de lançamento em cartões de crédito, quando é inaceitável que o cliente seja mantido em estado de espera por mais de 30 segundos além do necessário.
NOVAS E MELHORES APLICAÇÕES
GPRS facilita muitas novas aplicações não disponíveis através das redes GSM, dadas as limitações na taxa de transferência dos CSDs (9,6 kbps) e do tamanho da mensagem no SMS (160 caracteres). Essas aplicações, descritas posteriormente nesse artigo, vão desde navegação na Web até transferência de arquivos para automação de residências - a habilidade de acessar e controlar remotamente os equipamentos e recursos disponíveis em uma casa.
Para usar GPRS, os usuários precisam especificamente de:
- Um telefone móvel ou terminal que suporte GPRS (telefones GSM existentes NÃO suportam GPRS);
- Uma assinatura em uma rede de telefonia móvel que suporte GPRS;
- Ter o uso de GPRS habilitado. Acesso automático ao GPRS pode ser permitido por algumas operadoras; outras poderão requerer uma opção específica de adesão;
- Conhecimento de como enviar e receber informações através do GPRS usando seu aparelho telefônico, incluindo configurações de hardware e software, o que cria a necessidade de um serviço de atendimento ao cliente;
- Um destino para enviar ou um local de onde receber informações através do GPRS. Enquanto que com SMS esse destino ou origem era freqüentemente outro telefone móvel, com GPRS é mais provável que se pareça com um endereço Internet, já que GPRS foi projetado para tornar o acesso à Internet totalmente disponível aos usuários móveis desde o início. Desde a disponibilidade do serviço, os usuários do GPRS podem acessar qualquer página da Web ou outras aplicações Internet - fornecendo uma massa crítica inicial de uso.
Tendo visto as características principais do GPRS do ponto de vista do usuário, vejamos quais são essas características do ponto de vista de uma operadora da rede.
CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DA REDE GPRS
COMUTAÇÃO DE PACOTES
Com o GPRS, a informação é dividida em “pacotes” relacionados entre si antes de ser transmitida e remontada no destinatário.
A comutação de pacotes é semelhante a um jogo de quebra-cabeças (puzzle) - a imagem que o quebra-cabeças representa é dividida em pequenas peças pelo fabricante e colocada em um saco plástico. Durante o transporte do quebra-cabeças entre a fábrica e o comprador, as peças são misturadas. Quando o comprador do jogo retira as peças da embalagem ele as remonta, formando a imagem original. Todas as peças são relacionadas entre si e se encaixam, mas a forma como são transportadas e remontadas varia.
A Internet é um outro exemplo de rede de dados baseada em comutação de pacotes, o mais famoso de muitos tipos de rede.
Usar a comutação de pacotes no GPRS significa que os recursos de rádio serão utilizados apenas quando os usuários estiverem enviando ou recebendo dados. Ao invés de dedicar um canal para um usuário por um determinado período de tempo, o recurso pode ser compartilhado concorrentemente entre vários usuários.
Esse uso eficiente de recursos significa que um grande número de usuários GPRS pode potencialmente compartilhar a mesma largura de banda e serem servidos de uma única célula. O número atual de usuários suportados depende da aplicação em uso e de quanta informação está sendo transferida.
Dada a eficiência do GPRS, há menor necessidade de investir em recursos que serão somente utilizados em horários de pico. Portanto, GPRS permite que as operadoras maximizem o uso de seus recursos de rede de uma forma dinâmica e flexível.
GPRS pode melhorar a capacidade de uma rede GSM pois, simultaneamente:
- Aloca recursos de rádio pouco abundantes de forma mais eficiente por suportar conectividade virtual;
- Migra tráfego anteriormente enviado através de CSDs para GPRS, e
- Reduz o uso de canais de sinalização através da migração de tráfego que anteriormente era enviado via SMS para GPRS ao invés de usar a conectividade GPRS / SMS suportada pelo padrão GPRS.
COMPATÍVEL COM A INTERNET
De início, GPRS permite uma funcionalidade completa no que se refere a Internet Móvel por disponibilizar interoperabilidade entre a Internet existente e as novas redes GPRS. Qualquer serviço atualmente utilizado na Internet - FTP, navegação na Web, chat, email, telnet - estará disponível através da rede móvel com o GPRS. Na verdade, muitas operadoras estão considerando a oportunidade de usar GPRS como forma de ajudar a se tornarem Provedores de Serviço Internet (ISP).
A World Wide Web está se tornando a primeira escolha das pessoas que desejam acessar a Internet para entretenimento e coleta de informações, a intranet para acessar informações da companhia e conexão com colegas de trabalho e a extranet para acessar clientes e fornecedores. Tudo isso deriva da World Wide Web com o intuito de conectar comunidades com interesses diversos. Há uma tendência em se armazenar informações localmente por meio de pacotes de software específicos e acessar essas informações remotamente, via Internet. Quando você quer checar sua programação de tarefas ou contatos, ao invés de usar algo semelhante ao software “Act!”, você pode ir a um site semelhante a um portal na Internet. Assim, navegação na Web é uma aplicação importante para GPRS.
Como os protocolos em uso são os mesmos, as redes GPRS podem ser encaradas como sub-redes da Internet e os telefones GPRS-compatíveis podem ser vistos como nós móveis dessa rede. Isso significa que cada terminal GPRS pode potencialmente ter seu próprio endereço IP e ser endereçável por isso.
SUPORTE A TDMA E GSM
GPRS ( General Packet Radio System ). Este
sistema apresenta vários benefícios quando comparado com as alternativas anteriores de
transmissão de dados por celular.
Este artigo tem como objetivo apresentar uma introdução ao sistema GPRS e descrever
alternativas de aplicação desta e outras tecnologias associadas na telemetria em áreas urbanas
e arredores. Também é apresentada uma breve descrição de requisitos de unidades remotas
2 Serviço GPRS
O serviço GPRS cria uma rede de pacotes sobre a rede de telefonia celular GSM para o envio
e recepção de dados. Neste sistema de comutação de pacotes, um canal de rádio só é utilizado
quando o usuário está efetivamente enviando ou recebendo dados, ficando o canal livre para
outros usuários do serviço que compartilham o mesmo canal. Este uso eficiente dos canais de
rádio permite que um grande número de usuários utilize o sistema em uma mesma célula. O
sistema oferece benefícios importantes em aplicações de telemetria:
Rápida conexão : O sistema remoto tem conexão praticamente instantânea ao serviço. O
sistema, mesmo quando desconectado, aparenta estar sempre conectado ( Always on ) pelo
rápido restabelecimento da conexão.
Tarifação por tráfego : As operadoras usualmente tarifam o serviço pelo volume de dados
tarifa mensal bastante reduzida.
Velocidade : A velocidade teórica máxima do sistema é 171,2 kbps (kilobits por segundo). A
operação nesta velocidade é muito improvável, sendo típicas conexões entre 30 e 56 kbps, que
para a maior parte das aplicações de telemetria é muito mais do que suficiente.
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Integração com Internet : Uma vez estabelecida a conexão GPRS, o dispositivo remoto tem
acesso pleno à Internet e todos os serviços associados – navegação, FTP ( File Transfer
Protocol ), email, telnet – sem necessidade de provedor. A rede GPRS pode ser entendida
como uma sub-rede da Internet, utilizando os mesmos protocolos.
Disponibilidade de equipamentos : Há diversos fornecedores de modems GPRS no mercado,
e grande número de aplicações de sucesso, especialmente na Europa.
Cobertura do serviço : Atualmente as operadoras GSM no Brasil oferecem o serviço GPRS
em todas as áreas em que o sistema de voz GSM está em operação. O roaming entre as
operadoras para o serviço GPRS ainda não está disponível, o que pode criar dificuldades em
sistemas móveis inter-estaduais. O sistema GSM ainda não tem boa cobertura fora dos
grandes centros urbanos. A rápida expansão das operadoras GSM no país deve modificar este
quadro em curto prazo.
Origem da conexão : Apesar de tecnicamente possível, é muito difícil que as operadoras de
celular disponibilizem endereços IP fixos e válidos para as unidades remotas de telemetria por
GPRS, o que permitiria conexão entrante, ou seja, a unidade remota ser o destino de uma
conexão originada de algum ponto da Internet. Os sistemas de telemetria baseados em GPRS
devem se basear em conexões originadas pela unidade remota. Esta é uma questão apenas de
tarifação por tráfego e a rápida conexão permitem que a unidade remota se mantenha sempre
conectada ou se conecte a intervalos curtos.
Custo do modem GPRS : O modem GPRS tem um custo equivalente ao de um bom aparelho
celular GSM, o que pode ser um limitante na aplicação da tecnologia na medição de serviços
ou sistemas de baixo valor.
3 Modalidades de telemetria
Sistemas de telemetria baseados em GPRS e Internet podem ser adaptados às necessidades de
cada aplicação. A utilização do modem GPRS permite ainda acesso a outros serviços da rede
de telefonia celular, sendo de especial interesse o sistema de mensagens curtas SMS ( Short
Message Service ), por sua utilidade na notificação de anormalidades às equipes de
manutenção. Diferentes modalidades de telemetria, que podem ser adotadas isoladamente ou
Toda aplicação de telemetria deve prever a não disponibilidade do canal de comunicação e a
conseqüente falha do sistema em notificar situações de alarme eventualmente detectadas. A
unidade remota deve ter um sistema de notificação local de condições potencialmente
perigosas e o sistema como um todo deve ser projetado considerando esta possibilidade.
3.1 Envio de dados ao servidor
A unidade remota pode enviar dados diretamente a um ou mais computadores na Internet
utilizando os protocolos de transporte UDP ( User Datagram Protocol ) ou TCP ( Transfer
Control Protocol ). Uma aplicação rodando no servidor aguarda a requisição de conexão
originada pela unidade remota, recebe e envia dados através desta conexão e armazena os
dados recebidos. A Figura 1 apresenta uma topologia típica para esta modalidade.
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A entrega de dados pode ser periódica, baseada em exceção (somente quando uma situação
anormal é detectada na unidade remota) ou uma composição das duas, o que permite ao
sistema central detectar o correto funcionamento da unidade remota mesmo quando não há
ocorrências de exceção.
Os dados entregues pela unidade remota devem estar formatados de acordo com a aplicação
que os recebe no servidor, podendo estar em formatos proprietários ou abertos, como XML,
DNP ( Distributed Network Protocol ), Modbus TCP e outros.
Ao invés de entregar dados por TCP ou UDP, a unidade remota pode também entregar
arquivos de dados por FTP.
Este tipo de aplicação é adequado para registro periódico de informações de campo
diretamente no banco de dados do servidor corporativo, eliminando as atividades de coleta e
combustíveis) ou qualquer outro sistema em que o registro histórico de variáveis de campo
seja necessário. A unidade remota deve ter capacidade de armazenar localmente os dados para
envio até que o recebimento dos mesmos seja confirmado pelo servidor. A capacidade de
armazenamento local é também importante para o caso de falha do sistema GPRS ou do
acesso à Internet do servidor.
A notificação centralizada de condições de exceção é também adequada nesta topologia,
sempre levando em conta a possibilidade de não disponibilidade do serviço.
3.2 Envio de e-mail
A unidade remota pode enviar e-mail para um ou mais destinatários na ocorrência de
condições de exceção programadas na unidade remota. Para envio de e-mail, a unidade
remota precisa ter acesso via Internet a um servidor SMTP ( Simple Message Transfer
acessível pela Internet executando, por exemplo, um programa gratuito de servidor SMTP. A
Figura 2 ilustra a topologia desta aplicação.
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Figura 2 – Topologia típica de envio de e-mail
Nesta aplicação ainda é possível utilizar o serviço de direcionamento de e-mail para telefones
celulares na forma de mensagens curtas (SMS), se este serviço estiver disponível na
operadora de telefonia celular do destinatário.
O serviço de envio de e-mail pela unidade remota é útil na notificação de condições anormais
e envio periódico das condições operacionais do sistema monitorado.
3.3 Envio e recebimento de SMS
A utilização de um modem GPRS torna disponíveis também outros serviços da rede de
ser programada para enviar mensagens pré-definidas para diferentes números de celular
associados a ocorrências detectadas no sistema sob supervisão, bem como receber mensagens
pré-definidas que resultam em ação sobre o sistema através das saídas da unidade.
As limitações do serviço SMS devem ser consideradas. Os indicadores de desempenho das
operadoras de telefonia norte-americanas no segundo quadrimestre de 2002 são um bom
parâmetro de comparação:
- • Sucesso na entrega de 94,7% - • Tempo médio de 11,8s
Os dados no Brasil devem ser muito semelhantes, mas há dias e horários em que o sistema
entra em colapso por excesso de mensagens, e este cenário de pior caso deve ser considerado
no projeto.
3.4 Conexão ponto-a-ponto usando sistema CSD
Data ), de baixa velocidade, tipicamente 9600 bps, e tarifada por tempo de duração da ligação
de dados. A utilização deste serviço em telemetria baseada em Internet não traz vantagens,
pois requer um provedor Internet e o tempo no estabelecimento desta conexão é longo. O uso
do CSD pode ser benéfico em sistemas com baixo tráfego, ou quando a unidade remota liga
diretamente para outro modem, sem a utilização da Internet como meio de transmissão. A
Figura 3 apresenta a topologia de um sistema CSD com ligação direta entre a unidade central
e remota.
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Figura 3 – Topologia de conexão direta CSD entre unidade central e remota
A solução CSD permite que a unidade remota origine ou receba a ligação de dados (o que não
é usualmente possível em GPRS). Estabelecida uma conexão PPP ( Point to Point Protocol )
serviços de Internet, sem, no entanto, haver tráfego pela rede pública. Através da conexão
CSD a unidade central pode inspecionar dados do sistema remoto utilizando o browser
Internet e receber ou enviar dados por TCP ou UDP.
A utilização de CSD só é vantajosa em sistemas que requerem a transferência de pequeno
volume de dados a intervalos grandes. A utilização de conexão direta entre as unidades central
e remota só é viável se o número de unidades remotas a serem supervisionadas é pequeno.
3.5 Alternativa ao sistema GPRS – CDMA 1x
A rede de telefonia celular CDMA, com ampla cobertura no Brasil, dispõe também de um
serviço de comunicação por pacotes de alto desempenho denominado CDMA 1x, já
disponível em algumas cidades. Foge ao objetivo deste artigo realizar comparações entre os
sistemas, mas é importante salientar que todas as alternativas de telemetria aqui apresentadas
A opção entre os sistemas tem pouco impacto na seleção da remota, bastando a configuração
adequada dos parâmetros do modem para adaptar ao novo sistema. Questões de
disponibilidade do serviço e negociação de tarifas com a operadora são os principais fatores a
serem considerados ao se fazer a opção.
4 Unidade remota
A oferta de unidades remotas com capacidade de comunicação via Internet ainda é pequena, e
a escolha da mais adequada para cada aplicação deve ser feita com bastante cuidado. Até bem
pouco tempo atrás, as alternativas eram utilizar um computador PC ou um controlador
programável na unidade remota, alternativas que esbarram em problemas de consumo de
energia, confiabilidade e custo. Hoje já são disponíveis no mercado unidades remotas
compactas com grande capacidade de comunicação, que resultam em um melhor
A unidade remota de telemetria deve ter recursos adequados à interface com o sistema sob
supervisão e à rede GPRS (ou CSD). Destacam-se os seguintes recursos:
- • Entradas e saídas para monitoração e atuação no sistema sob supervisão - • Interface RS232 para interface com modem GPRS/CSD
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- • Interface Ethernet e RS232 ou RS485 para interface com equipamentos do sistema sob
supervisão
- • Memória para retenção dos dados de telemetria até o envio para a central de
supervisão
- • Cliente PPP para negociação e manutenção da conexão à rede GPRS ou CSD - • Servidor PPP para iniciar e manter conexão CSD
- • Protocolo TCP/IP para acesso aos serviços de Internet
- • Protocolos associados aos serviços de Internet (HTTP, FTP, SMTP)
Também são importantes recursos e características como: - • Dimensões e consumo de energia reduzidos - • Configuração remota por serviços Internet
O domínio dos conceitos de rede da Internet é necessário para avaliar as reais possibilidades
de cada solução proposta na infra-estrutura de informática de cada empresa. Questões como
endereçamento IP, configuração de firewall e gateway, costumam criar dificuldades sérias na
posta em marcha do sistema, e devem ser cuidadosamente analisadas ainda na fase de projeto
do sistema de telemetria.
6 Conclusão
As soluções de telemetria utilizando a infra-estrutura de telefonia celular para transporte de
dados através da Internet alcançaram maturidade e já há disponibilidade de diferentes opções
para implantação. A utilização dos protocolos e serviços da Internet permite a implementação
de diferentes sistemas de telemetria, e ainda soluções mistas baseadas nas alternativas
apresentadas.
depende mais de negociação de tarifas e disponibilidade do serviço do que de questões
técnicas. Já a escolha da unidade remota e o projeto do sistema de informática associado
devem se basear em uma análise técnica rigorosa.
