Luận văn Cấu trúc mạng GPRS

Luận văn Cấu trúc mạng GPRS

Luận văn

Cấu trúc mạng GPRS

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG GPRS

1.1 GIỚI THIỆU VỀ DỊCH VỤ VÔ TUYẾN GÓI CHUNG GPRS

Như các công nghệ khác, sau gần 20 năm phát triển, thông tin di động thế hệ hai bắt đầu bộc lộ những khiếm khuyết của nó khi nhu cầu dịch vụ truyền dữ liệu và các dịch vụ băng rộng ngày càng trở nên cấp thiết Tình trạng phát triển các mạng di động 2G quá nhiều phát sinh ra một loạt các vấn đề cần giải quyết như phân bổ tần

số bị hạn chế, chuyển vùng phức tạp và không kinh tế, chất lượng chưa đạt được mức của điện thoại cố định Hai nhược điểm cơ bản của hệ thống GSM là: chuyển mạch kênh hiện tại không thích ứng được với các tốc độ số liệu cao, và trong hệ thống GSM một kênh vẫn ở trạng thái mở ngay cả khi không có lưu lượng đi qua

nó Sự phát triển của mạng Internet cũng đòi hỏi khả năng hỗ trợ truy cập Internet

và thực hiện thương mại điện tử di động Nhìn chung các thuê bao di động hiện nay, đặc biệt với điện thoại di động GSM, thực tế không thể vượt qua được ngưỡng 9,6Kbs (nhỏ hơn nhiều so với 56,6Kpbs mà một kết nối Internet truyền thống có thể đạt được)

Để giải quyết những vấn đề trên ITU đã đưa ra một chuẩn chung cho thông tin di động thế hệ 3 trong một dự án gọi là IMT-2000 Chuyển sang thế hệ thứ ba

là quá trình tất yếu, nhưng chí phí đầu tư quá lớn nên đòi hỏi có một giải pháp quá

độ mà có thể chấp nhận cả từ phía nhà sản xuất, nhà khai thác và khách hàng Đó chính là công nghệ thế hệ

2G mà tiêu biểu là Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS GPRS đã khắc phục được các nhược điểm chính của thông tin chuyển mạch kênh truyền thống bằng cách chia nhỏ số liệu thành từng gói nhỏ rồi truyền đi theo một trật tự quy định và chỉ sử dụng các tài nguyên vô tuyến khi một người dùng thực sự cần phát hoặc thu Trong khoảng thời gian khi không có số liệu này được phát, kết nối tạm ngừng họat động nhưng nó lập tức kết nối lại ngay khi có yêu cầu Thông qua việc sử dụng hiệu quả tài nguyên vô tuyến như vậy, hàng trăm khách hàng có thể đồng thời chia sẻ một băng thông và được một cell duy nhất phục vụ Tốc độ dữ liệu trong GPRS có thể tăng lên tới 171Kb/s bằng cách sử dụng 8TS TDMA với tốc độ tối đa của một khe

là 21.4Kb/s Tốc độ này hơn 10 lần tốc độ cao nhất của một hệ thống GSM hiện nay

và gấp đôi tốc độ truy nhập Internet theo cách truyền thống Chính vì vậy, đã có

nhiều nhà sản xuất hàng đầu thế giới đưa ra thị trường các sản phẩm về GPRS, trong đó phải kể đến NOKIA, ERICSSON, và NOTEL

Ở Việt Nam hiện nay, việc khai thác mạng Internet đã đưa các dịch vụ thông tin điện tử tới người sử dụng, thương mại điện tử cũng đã được cung cấp và ngày càng thu hút số lượng khách hàng lớn Thông tin di động với kỹ thuật GSM cũng

đã và đang phát triển mạnh mẽ thông qua số lượng thuê bao, vùng phủ sóng và số lượng dịch vụ đang cung cấp cho khách hàng Thực tế cho thấy việc sử dụng các dịch vụ số liệu phải theo phương thức chuyển mạch kênh, gây lãng phí tiềm năng mạng, nhất là phần vô tuyến Điều đó không thể đáp ứng nhu cầu đa dạng hiện nay khi đưa vào khai thác các dịch vụ thông tin hình ảnh, Internet, thương mại điện tử

Do những yếu tố về kinh tế và kỹ thuật đã nêu trên, yêu cầu phát triển dịch vụ GPRS là một trong những cách tốt nhất để sớm đưa hệ thông thông tin di động nước

ta tiến lên thế hệ thứ 3 trong tương lai

1.2 CÁC DỊCH VỤ CỦA GPRS

Điểm tới điểm

(Point- to- Point)

PtP: Dịch vụ mạng không kết nối (ONS)

PtP: Dịch vụ mạng hướng kết nối (CONS)

Khả năng truyền dữ liệu gói giữa hai điểm đầu cuối thông tin thông qua dịch vụ không kết nối như Internet hoặc thông qua dịch vụ hướng kết nối như X25

Điểm tới đa điểm

(Point- to-

MultiPoint)

PtM- Multicast (PtM- M)

Truyền dữ liệu gói từ một điểm đến một vùng địa

lý

PtM- IP- Multicast (PtM- M)

Dịch vụ Muticast được định nghĩa như trong giao thức IP

PtM- Group Call Truyền dữ liệu gói đến một nhóm các điểm thu

1.3 CÁC TÍNH NĂNG MỚI TRONG GPRS

Các tốc độ dữ liệu của người sử dụng cao hơn trong mỗi kênh lưu lượng TCH ở giao diện vô tuyến: từ 9.05Kb/s; 13.4Kb/s; 15.6Kb/s cho tới 21.4Kb/s với bốn kiểu mã hoá khác nhau (CS1, CS2, CS3, CS4) kết hợp với sử dụng nhiều kênh lưu lượng (8 lênh lưu lượng có thể được sử dụng cho một người dùng)

Các kênh vô tuyến mới được sử dụng, khả năng ấn định các kênh này là mềm dẻo từ 1 đến 8 TS vô tuyến có thể được sử dụng cho một máy phát

Nhiều người sử dụng chia sẻ các khe thời gian, các kênh hướng xuống và các kênh hướng lên xác định độc lập

Các tài nguyên vô tuyến chỉ được sử dụng khi truyền dữ liệu

Cải tiến hiệu quả truy cập tới cùng các tài nguyên vô tuyến vật lý

Tính cước dựa trên dữ liệu được truyền

Các tốc độ của người dùng cao hơn khi truy cập tới Internet hoặc các mạng

dữ liệu khác

1.4 CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA GPRS

1.4.1 Các chức năng điều khiển truy cập mạng

- Đăng ký: Sự phân công tĩnh hoặc động giữa định danh di động và giao thức

dữ liệu gói (PDP) của người dùng, địa chỉ của người dùng trong mạng PLMN và điểm truy cập của người dùng tới mạng chuyển mạch gói bên ngoài

- Nhận thực và uỷ quyền: Tạo hiệu lực của các yêu cầu dịch vụ của người

dùng

- Chấp thuận: Tính toán các tài nguyên mạng theo yêu cầu QoS, giới hạn, dự

trữ các tài nguyên sẵn có

- Lọc các bản tin: Lọc các bản tin không chấp thuận hoặc không yêu cầu

- Thích nghi với các đầu cuối: Thích nghi các gói dữ liệu từ đầu cuối theo

dạng thích hợp với mạng GPRS

- Lưu trữ các thông tin tính cước

1.4.2 Các chức năng điều khiển và định tuyến gói

- Chuyển tiếp: Các nút với các chức năng chuyển tiếp được sử dụng để

chuyển tiếp các bản tin

- Định tuyến: Xác định nút cho các bước nhảy kế tiếp trong tuyến đi tới nút

đích

- Ánh xạ và biên dịch địa chỉ: Chuyển đổi một địa chỉ theo giao thức của

mạng bên ngoài thành địa chỉ của mạng hiện tại Địa chỉ này có thể được sử dụng cho việc định tuyến trong PLMN

- Đóng gói: Thêm các thông tin điều khiển vào dữ liệu để định tuyến các gói

giữa các nút hoặc nút và MS

- Truyền dẫn: Chuyển giao các đơn vị dữ liệu đã dược đóng gói trong mạng

PLMN tới các điểm mà tại đó sẽ mở gói các đơn vị dữ liệu này Truyền dẫn dữ liệu theo hai hướng điểm- điểm

- Nén dữ liệu: Tối ưu hoá việc sử dụng đường truyền vô tuyến

- Mật mã: bảo vệ dữ liệu của người dùng và báo hiệu qua đường truyền vô tuyến

1.4.3 Quản lý di động

Xác định vị trí MS trong mạng PLMN và với một mạng PLMN khác

1.4.4 Quản lý tuyến logic

- Thiết lập các tuyến logic: Khi MS kết nối vào các dịch vụ GPRS

- Duy trì tuyến logic: Giám sát tình trạng của tuyến logic

- Giải phóng tuyến logic: Ngừng sử dụng các tài nguyên vô tuyến đã được sử dụng trong kết nối logic

1.4.5 Quản lý tài nguyên vô tuyến

- Quản lý Um: Quản lý việc thiết lập các kênh vật lý và xác định các tài nguyên vô tuyến được phân phối cho GPRS

- Lựa chọn Cell: Lựa chọn Cell tối ưu nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu của Cell và tránh tắc nghẽn

- Truyền dẫn trên Um: Trao đổi dữ liệu gói giữa MS và BSS với quá trình điều khiển truy nhập phương tiện truyền dẫn qua kênh vô tuyến, ghép kênh các gói

1.4.6 Quản lý mạng

Các chức năng khai thác, vận hành bảo dưỡng phù hợp với GPRS

1.4.7 Một số ứng dụng của GPRP

GPRS cung cấp một loạt các dịch vụ mới đáng chú ý cho người sử dụng

- Khả năng di động: Cho phép duy trì truyền thông dữ liệu và thoại không đổi

trong khi người dùng di chuyển

- Tính tức thời: Cho phép người dùng có thể kết nối khi cần bất chấp vị trí và

phiên đăng nhập dài

- Khả năng định vị: Cho phép người dùng có được các thông tin thích hợp để

xác định vị trí hiện thời của họ

Kết hợp các đặc tính trên sẽ tạo ra ứng dụng rộng rãi cho người dùng như:

- Trong mạng máy tính không dây: Các ứng dụng: Văn phòng lưu động, Thư

điện tử, Nhắn tin thời gian thực, Truy cập Internet, Truyền file, Giao dịch tài chình, Thẻ tín dụng, Thương mại điện tử

- Trong quản lý lưu lượng: Di động GPRS trên ô tô, Quản lý nhanh, Điều

khiển tàu hoả, Dẫn đường, Thu phí xa lộ tự động

- Trong đo lường từ xa: Thống kê định kỳ, Chỉ thị lỗi, Báo động, Điều khiển từ

xa

- Các ứng dụng khác: Tin tức, dự báo thời tiết, Xổ số trực tuyến

CHƯƠNG II: CẤU TRÚC MẠNG GPRS

2.1 CẤU TRÚC TỔNG THỂ CỦA MẠNG GPRS

Các tài nguyên vô tuyến được cấp phát linh động trong GPRS Việc sử dụng này dường như mâu thuẫn với cấu trúc chuyển mạch kênh, với các kênh tốc độ 16Kb/s hoặc 64Kb/s trong GSM Trong trường hợp kết nối người dùng có tốc độ từ vài byte/s tới hơn 100Kb/s và ngược lại gây khó khăn trong việc cấp phát tài nguyên trong chế độ cố định Do vậy phải sử dụng một hạ tầng chuyển mạch gói trong mạng GPRS nhưng trong mạng này còn có cả phần chuyển mạch kênh Khả năng

có một phần chuyển mạch kênh trung gian trong mạng GSM thực sự không có ý nghĩa bởi vì tính linh hoạt, mềm dẻo của truyền dẫn gói trên giao diện vô tuyến và trong các mạng dữ liệu như Internet, Intranet ETSI khuyến nghị phương thức chuyển mạch gói và thiết bị chuyển mạch gói trong mạng GPRS Mạng GPRS sử dụng lại các thành phần mạng trong GSM hiện tại nhưng có thêm một số phần tử mạng , giao diện, giao thức mới

Đầu cuối thuê bao

(TE)

Toàn bộ các đầu cuối thuê bao mới cần thiết cho các dịch vụ GPRS Nó tương thích với GSM đối với các cuộc gọi

BTS Nâng cấp phần mềm trên BTS hiện tại

BSC BSC đòi hỏi nâng cấp phần mềm, giống như cần thêm một

phần cứng mới là PCU (Packet Control Unit)

* Kiến trúc mạng GPRS và các giao diện (hình 2.2)

TE: Thiết bị đầu cuối

ME: Đầu cuối di động

SMS-IWMSC: Tổng đài liên kết di động cho dịch vụ tin ngắn

SM-SC: Trung tâm dịch vụ tin ngắn Billing System: Hệ thống lập hoá đơn PDN: Mạng dữ liệu gói

CFG: Cổng chức năng tính cước BG: Cổng giao tiếp

Signalling Interface

Signalling and Data Transfer Interface

Hình 2.2 Kiến trúc tổng thể mạng GPRS và các giao diện

HLR

BSS MT

TE

CFG EIR

Billing Syste

SGSN

Other PLMN

GGSN SGSN

m

Gf

Ga

một số nâng cấp về phần cứng SGSN, GGSN, MS, BSS và một số nâng cấp về phần mềm

2.2.1 Thiết bị di động MS (Mobile Station)

Các thiết bị di động trong GPRS được chia thành 3 lớp A,B,C

- Lớp thiết bị A hỗ trợ đồng thời các dịch vụ GPRS và GSM Sự hỗ trợ gồm các hoạt động đồng thời: vào mạng, hoạt hoá, giám sát và truyền dẫn Một thiết bị lớp A có thể phát hoặc thu nhận đồng thời các cuộc gọi trên hai dịch vụ Trên các dịch vụ chuyển mạch kênh hiện có, các mạch ảo GPRS sẽ được treo hoặc thiết lập trạng thái bận

- Lớp thiết bị B có thể giám sát đồng thời các kênh GPRS và GSM nhưng chỉ

hỗ trợ một dịch vụ tại một thời điểm Một thiết bị lớp B có thể hỗ trợ đồng thời các quá trình:vào mạng, hoạt hoá, giám sát nhưng không truyền dẫn Trong thiết bị lớp

A thì các mạch ảo không bị ngắt khi có lưu lượng chuyển mạch kênh mà chỉ bị treo hoặc bận Do đó người dùng có thể nhận hoặc truyền các cuộc gọi lần lượt trên chế

độ gói hoặc trên chế độ chuyển mạch kênh

- Lớp thiết bị C chỉ hỗ trợ việc truy cập không đồng thời Người dùng phải lựa chọn loại dịch vụ để kết nối tới Do đó, một thiết bị lớp C có thể thu hoặc truyền các cuộc gọi liên lạc từ dịch vụ mà người dùng chọn Dịch vụ này nếu không được chọn thì sẽ không thực hiện được Khả năng hỗ trợ cho dịch vụ tin ngắn là tuỳ chọn

2.2.2 Nút cổng giao tiếp hỗ trợ GPRS- GGSN

Đây là nút mạng mới trong mạng GPRS GGSN tương đương với GMSC trong GSM

Các đặc điểm của GGSN:

- Thủ tục GTP tạo kênh truyền dẫn: GTP là thủ tục của GPRS, được thiết kế

để tạo kênh truyền dẫn dữ liệu của người dùng và báo hiệu giữa các nút GPRS trong

- Các chức năng điều khiển truy nhập mạng: Các chức năng cung cấp trong GGSN để thực hiện chức năng truy nhập mạng được GPRS quy định kèm theo sự kiểm tra và nhận thực MS thông qua RADIUS

- Quản lý di động: Được dùng để giữ liên lạc vùng hiện thời của MS trong PLMN hay trong PLMN khác GGSN cung cấp việc quản lý di động trong cùng SGSN như được đề cập ở GPRS

- Liên mạng Internet, Intranet: GGSN cung cấp liên mạng chạy trên giao thức

IP Liên mạng được yêu cầu bất cứ khi nào PLMN cung cấp GPRS và bất cứ mạng khác liên kết để thực hiện yêu cầu dịch vụ của GPRS

- Định tuyến gói tin và chuyển tiếp: Các chức năng chính được thực hiện là chuyển tiếp, đóng gói, tạo kênh truyền và uỷ nhiệm DHCP Với GPRS, một kênh truyền GPRS được xác định bởi một cặp SGSN-GGSN, và đặc tả bởi số nhận dạng kênh truyền (Tunel ID) Tất cả các bản tin liên quan đến người dùng được định tuyến bên trong mỗi kênh truyền bằng mọi cách đến nhà cung cấp dịch vụ Internet/ Intranet Việc chọn GGSN được thực hiện bởi SGSN và tuỳ thuộc vào đích đến mong muốn

- Quản lý mạng đường trục: Các chức năng quản lý mạng cung cấp các cơ cấu để hỗ trợ các chức năng hoạt động, quản trị và quản lý liên quan đến GPRS

- Quản lý dữ liệu cước: Chức năng thu thập dữ liệu này cần thiết để hỗ trợ quá trình tính cước trong GPRS

- Chất lượng dịch vụ: Trong GPRS, chất lượng dịch vụ được kết hợp với bối cảnh PDP Chất lượng dịch vụ được xem như là thông số độc lập với nhiều thuộc tính về trao đổi dữ liệu Nó xác định chất lượng dịch vụ mong muốn theo các thuộc tính: Lớp quyền ưu tiên; Lớp trễ; Lớp thông lượng dữ liệu cực đại; Lớp thông lượng

dữ liệu trung bình

2.2.3 Nút dịch vụ hỗ trợ GPRS- SGSN

SGSN là một phần tử mạng mới trong mạng GPRS Nó có một số đặc điểm sau:

- Phục vụ MS thông qua giao diện Gb

- Thiết lập và điều khiển một mô tả quản lý di động

- Thiết lập bối cảnh PDP để sử dụng cho quá trình định tuyến

- Giao diện Gp cung cấp chức năng bảo mật hơn cho giao diện của giao diện

Gn dùng cho quá trình truyền thông liên PLMN

- Qua giao diện Gs với MSC/VLR hỗ trợ chức năng vào mạng và rời mạng thông qua SGSN Điều này tạo ra sự tổ hợp của quá trình vào mạng và rời mạng GPRS/IMSI Do đó tiết kiệm được tài nguyên vô tuyến

- Kết hợp cả hai quá trình cập nhật vùng định vị (LA) và vùng định tuyến (RA) bao gồm các quá trình cập nhật có tính chu kỳ sẽ tiết kiệm tài nguyên vô tuyến Bản tin cập nhật kết hợp LA, RA được gửi từ MS tới SGSN Sau đó SGSN chuyển tiếp bản tin cập nhật LA tới VLR

- Tìm gọi dành cho một kết nối chuyển mạch kênh CS thông qua SGSN

- Các thủ tục cảnh báo các dịch vụ phi GPRS

- Thủ tục định danh

- Thủ tục cập nhật thông tin về quản lý tuyến

2.2.4 Phân hệ trạm gốc BSS

2.2.4.1 Phân chia chức năng giữa BSC và BTS

Các chuẩn về GPRS không mô tả chi tiết sự phân chia các chức năng giữa BSC và BTS Tuỳ theo cách thực hiện thì các chức năng có thể thuộc về BTS hoặc BSC

Ngoài các chức năng có trong GSM thì BSC có một số chức năng mới thuộc

về hai phần mới trong nút mạng này:

- Đơn vị điều khiển giao thức PCU (Packet Control Unit)

- Đơn vị điều khiển kênh CCU (Channel Control Unit)

2.2.4.2 Đơn vị điều khiển giao thức PCU và đơn vị điều khiển kênh CCU

PCU là phần mới dùng trong GPRS PCU có thể đặt ở BTS hoặc BSC hoặc GSN

PCU có một số đặc điểm:

- Một PCU chỉ phục vụ một BSC và chỉ có một PCU trong một BSC

PCU cần lập các quá trình xử lý cho tất cả các cuộc gọi: Lựa chọn các gói sẽ gửi tiếp; Điều khiển luồng: Điều khiển thay đổi Cell theo hướng mạng

độ thấp) Các RPP nối tới chuyển mạch thông qua DL2, tới CP qua bus nối tiếp RP

2.2.4.3 Đơn vị điều khiển kênh CCU

CCU có các chức năng:

- Mã hóa kênh, sửa lỗi trước FEC, chèn xen

- Đo lường vô tuyến (Chất lượng tín hiệu thu, mức công suất, sự sớm định thời)

2.2.5 Bộ định vị thường trú HLR

Các thông tin lưu giữ trong HLR:

- IMSI: ( International Mobile Subscriber Identifier)- là khoá nhận dạng chính

Kb/s

- MSISDN: Dùng cho dịch vụ tin ngắn

- SGSN number: Địa chỉ trong mạng SS7 của SGSN hiện đang phục vụ MS

- SGSN Address: Địa chỉ IP của SGSN hiện đang phục vụ MS

- Các tham số SMS: Có liên quan đến MS

- Loại bỏ MS khỏi GPRS: Thông báo về MS và bối cảnh PDP bị loại bỏ cho SGSN

- MNSG: Khi không tìm thấy qua một SGSN thì MS sẽ bị đánh dấu là không tìm thấy cho GPRS ở SGSN có thể cả ở GGSN

- Danh sách các GGSN: Chỉ số GSN và địa chỉ IP tối ưu của GGSN được kết nối khi trạng thái tích cực của MS được phát hiện và MNRG được thiết lập Chỉ số GSN là chỉ số của GGSN hoặc GSN có giao thức hội tụ

- Kiểu PDP: Kiểu giao thức dữ liệu gói X25, IP

- Địa chỉ PDP: Địa chỉ theo giao thức dữ liệu gói Trường này có thể bỏ trống nếu sử dụng quá trình đánh địa chỉ động

- Kiểu QoS của thuê bao: Dùng cho bối cảnh PDP được thiết lập ở mức mặc định nếu không có yêu cầu về một dạng QoS riêng biệt

- Địa chỉ VPLMN: Mô tả MS chỉ được sử dụng điểm truy cập dịch vụ APN trong Domain của HPLMN hay không được sử dụng cả Domain của VPLMN

- Tên điểm truy cập VPN: Là một nhãn phù hợp với các chuẩn về DSN nhằm

mô tả điểm dịch vụ của các mạng dữ liệu gói

Các chức năng mới trong HLR:

- Chèn xen dữ liệu về các thuê bao

- Xoá các dữ liệu về các thuê bao

- Gửi thông tin định tuyến cho SMS

- Báo cáo tình trạng truyền SM

- Gửi thông tin định tuyến cho GPRS

- Báo cáo lỗi

CHƯƠNG III: GIAO DIỆN VÔ TUYẾN

Các kênh logic dữ liệu gói được xắp xếp vào các kênh vật lý dành cho dữ liệu gói Kênh vật lý dành cho dữ liệu gói được gọi là kênh dữ liệu gói (PDH)

3.1 KÊNH ĐIỀU KHIỂN CHUNG PCCCH (PACKET COMMON CONTROL CHANNEL)PCCCH gồm các kênh logic dùng báo hiệu điều khiển chung dữ liệu gói

- Kênh điều khiển truy cập ngẫu nhiên PRACH (Packet Random Access Channel) được sử dụng ở hướng lên MS sử dụng PRACH để khởi đầu quá trình truyền dữ liệu hoặc thông tin báo hiệu Kênh PRACH được xắp xếp vào cụm kênh truy cập AB

- Kênh nhắn tin PPCH (Packet Paging Channel) được sử dụng ở hướng xuống PPCH sử dụng các nhóm tìm gọi một MS trước khi truyền gói theo hướng xuống PPCH sử dụng các nhóm tìm gọi để cho phép sử dụng chế độ DRX PPCH có thể được sử dụng cho tìm gọi trong cả dịch vụ chuyển mạch gói lẫn chuyển mạch kênh Tìm gọi cho dịch vụ chuyển mạch kênh trên PPCH được ứng dụng cho các MS lớp

A và B trong chế độ vận hành mạng I

- Kênh cho phép truy cập PAGCH (Packet Access Grant Channel) được sử dụng ở hướng xuống PAGCH chỉ sử dụng trong giai đoạn thiết lập kênh truyền gói

để thông báo kênh được chỉ định cho một MS trước khi truyền gói

- Kênh thông báo PNCH (Packet Notification Channel): được sử dụng ở hướng xuống PNCH được sử dụng để gửi một thông báo quảng bá điểm-đa điểm (Point-to-Multi Point Multicast) đến một nhóm trước khi truyền gói PTM-M Chế

độ DRX giám sát PNCH Hơn nữa, một chỉ thị bản tin PTM-M mới có thể được gửi trên các kênh tìm gọi riêng rẽ với mục đích thông báo cho các MS quan tâm đến PTM-M khi các MS này lắng nghe PNCH

3.2 KÊNH ĐIỀU KHIỂN QUẢNG BÁ PBCCH (PACKET BROADCAST CONTROL

PDTCH là kênh được cấp phát cho truyền dữ liệu Được dành riêng tạm thời cho một hoặc một nhóm MS trong trường hợp PTM-M Nếu sử dụng nhiều khe thời gian một MS có thể sử dụng nhiều kênh PDTCH song song để truyền gói riêng rẽ Tất cả các kênh lưu lượng gói đều là kênh song hướng (uplink-PTDCH/U, downlink-PTDCH/D)

3.4 CÁC KÊNH ĐIỀU KHIỂN RIÊNG

- Kênh điều khiển liên kết PACCH (Packet Associated Control Channel): PACCH truyền thông tin báo hiệu tới một MS đã xác định Thông tin báo hiệu bao gồm thông tin điều khiển công suất và thông tin trả lời PACCH cũng mang các bản tin chỉ định, chỉ định lại kênh truyền bao gồm: chỉ định dung lượng các kênh PTDCH và việc chiếm kênh PACCH PACCH chia sẻ tài nguyên với các kênh PTDCH, đó là quá trình chỉ định hiện tại cho một MS Hơn nữa, MS đang chỉ sử dụng dịch vụ chuyển mạch gói thì có thể tìm gọi các dịch vụ chuyển mạch kênh trên PACCH

- Kênh điều khiển sớm định thời, hướng lên PTCCH/U (Packet Timing Advance Channel/ Uplink) để truyền các cụm truy nhập ngẫu nhiên để cho phép đánh giá sự sớm định thời của một MS trong chế độ truyền gói

- Kênh điều khiển sự sớm định thời, hướng xuống PTCCH/D (Packet Timing Advance Channel/ Downlink) để truyền các quá trình cập nhật thông tin sớm định thời tới nhiều MS Một kênh PTCCH/D được sử dụng với nhiều PTCCH/U

CHƯƠNG IV: GIAO THỨC TRUYỀN DẪN VÀ BÁO HIỆU TRONG

GPRS

Cấu trúc thông tin dữ liệu gắn liền với nguyên tắc phân chia lớp giao thức và phân biệt giữa mặt phẳng báo hiệu và truyền dẫn Mặt phẳng báo hiệu chứa các giao thức điều khiển và hỗ trợ việc truyền thông tin người dùng Các chức năng có liên quan đến GPRS bao gồm: điều khiển kết nối, định tuyến và quản lý di động Mặt phẳng truyền dẫn gồm có các giao thức dùng cho truyền thông tun người dùng và các thủ tục kèm theo như điều khiển luồng, phát hiện và khôi phục lỗi

Hình 4.1 sau giới thiệu mặt phẳng truyền dẫn tới 3 lớp theo mô hình tham khảo

MS

GGSN

Network Service

MAC GSM RF L1-bis

Relay

UDP/TCP LLC

L2 L1

Network Service L1-bis

IP/X

GTP UDP/TC P IP L2 L1

GTP mô tả giao thức điều khiển và quản lý một tuyến truyền dẫn Tuyến này cho phép các SGSN tạo quyền truy cập mạng GPRS cho một MS Báo hiệu được dùng cho tạo, thay đổi và xoá bỏ kênh truyền Trong mặt phẳng truyền dẫn GTP sử dụng một cơ chế thiết lập kênh truyền để cung cấp dịch vụ truyền dẫn dữ liệu gói của người dùng Khả năng lựa chọn tuyến phụ thuộc vào dữ liệu của người dùng có cần một liên kết tin cậy hay không Giao thức GTP chỉ được thực hiện giữa các SGSN

và GGSN và là mối quan hệ nhiều-nhiều

4.1.2 Mặt phẳng báo hiệu

Mặt phẳng báo hiệu có quan hệ với các chức năng quản lý di động của GPRS như kết nối với mạng GPRS, cập nhật vùng định tuyến GPRS, thiết lập các bối cảnh PDP Báo hiệu giữa các GSN thực hiện bằng giao thức GTP

Hình 4.2 Chồng giao thức mặt phẳng báo hiệu

4.1.2.1 Tiêu đề khung GTP trong báo hiệu

GTP Path Protocol

Luồng báo hiệu GTP được liên kết logic với các kênh GTP nhưng lại tách rời với các GTP này Với mỗi cặp GSN-GSN thì có một hoặc nhiều tuyến truyền Trên mỗi tuyến này lại có nhiều kênh truyền Một tuyến truyền được duy trì bằng các bản tin trả lời, do đó phát hiện được lỗi trong kết nối giữa GSN

- SNN: được thiết lập bằng “0”

- Message Type: Thiết lập giá trị duy nhất cho từng kiểu bản tin báo hiệu

- Length: Chiều dài bản tin, không kể phần tiêu đề

- SNDCP N-PDU: Không được sử dụng cho bản tin báo hiệu Phía phát đặt bằng “255” còn phái thu bỏ qua

- Sequence Number: Tạo ra sự hợp lệ về số thứ tự cho một kênh hoặc một tuyến Trong tập hợp liên tục các số thứ tự 0-65535 nếu số nào được sử dụng sẽ xác định rõ một bản tin yêu cầu báo hiệu gửi trên tuyến hoặc truyền trên kênh Trong bản tin trả lời, báo hiệu SN sẽ được sao chép từ bản tin yêu cầu báo hiệu mà GSN yêu cầu

- TID=”1” Dùng để chỉ ra các bối cảnh PDP trong GSN đích

- Flow Label: Trong bản tin quản lý tuyến FL không được sử dụng và thiết lập bằng “0” Trong các bản tin quản lý kênh và quản lý di động thì trường FL được thiết lập theo yêu cầu và chỉ ra luồng GTP cần thiết cho các bản tin yêu cầu tạo bối cảnh PDP

4.1.2.2 Các định dạng bản tin báo hiệu

Message Type (Dec)

Signalling Message

3 Version Not Support

6 Redirection Request

7 Redirection Response 8-15 Dự trữ Không được gửi

16 Create PDP Context Request

17 Create PDP Context Response

18 Update PDP Context Request

19 Update PDP Context Response

20 Delete PDP Context Request

21 Delete PDP Context Response

22 Create AA PDP Context Request

23 Create AA PDP Context Response

24 Delete AA PDP Context Request

25 Delete AA PDP Context Response

26 Error Indication

27 PDU Notification Request

28 PDU Notification Response

29 PDU Notification Reject Request

30 PDU Notification Response

31 Dự trữ Không được gửi

32 Send Routing Information for GPRS Request

33 Send Routing Information for GPRS Response

34 Failure Report Request

35 Failure Report Response

36 Note MS GPRS Present Request

37 Note MS GPRS Present Response 38-47 Dự trữ Không được gửi

53-239 Dự trữ Không được gửi

240 Data Record Transfer Request

241 Data Record Transfer Response 242-254 Dự trữ Không được gửi

Bảng 4.4 Các dạng bản tin báo hiệu

Triplet, PDP Context, Flow Label Data II thì một phần tử thông tin có thể xuất hiện nhiều lần

Hình 4.5 GTP header và các phần tử thông tin

Các phần tử thông tin trong GTP sử dụng các định dạng mã hoá là TLV (Type, Length, Value) hoặc TV (Type, Value) Trong các bản tin báo hiệu thì các phần tử thông tin sẽ được sắp xếp theo trường Type có chỉ số tăng dần Trường Length chứa chiều dài phần tử thông tin Các bit trong trừng này được truyền đi với giá trị đã xác định, phía thu không tính toán các bit này Bit có trọng lượng cao nhất trong trường Type của định dạng TV bằng “0”, của TLV bằng “1”

Hình 4.6 Trường Type

Giá trị trường

Type (Hệ 10)

Phần tử thông tin Số octet

21-n

octet

14 Recovery 2

thực

thực

132 Protocol Configution Options Tuỳ thuộc giao thức

4.1.3 Mặt phẳng truyền dẫn

Các kênh truyền dẫn được sử dụng để truyền dẫn các T-PDU đã được đóng gói giữa một cặp GSN xác định cho các MS riêng biệt Số nhận dạng TID trong GTP header sẽ cho biết một T-PDU thuộc về kênh nào Theo cách này các gói sẽ được GTP ghép và giải ghép giữa một cặp GSN-GSN xác định TID được sử dụng trong bản tin êu cầu tạo bối cảnh PDP khi báo hiệu

Kích thước của T-PDU cực đại có thể truyền dẫn mà không cần phân đoạn ở GGSN hoặc MS là 1503octet GGSN sẽ phân đoạn, từ chối hoặc huỷ bỏ các T-PDU

vượt quá kích thước cực đại Quyết định phân đoạn hay huỷ bỏ tuỳ theo giao thức trên mạng dùng dữ liệu gói

4.1.3.1 Chồng giao thức (Protocol Stack)

Hình 4.8 Chồng giao thức trong mặt phẳng truyền dẫn

Giao thức GTP truyền dẫn các T-PDU thông qua các mạng đường trục GPRS Các T-PDU được truyền dẫn trong một kênh giữa các cặp GSN T-PDU được đóng gói trong G-PDU G-PDU là một gói với GTP header và một T-PDU Path Protocol xác định tuyến truyền có thể sử dụng TCP/IP hoặc UDP/IP GTP header xác định kênh truyền Nhiều kênh truyền có thể được ghép trên một tuyến truyền

4.1.3.2 GTP header trong truyền dẫn

- Cờ SNN: GTP header có chứa trường SNDCP N-PDU nếu cờ LNF=”1”

- Message Type: Thiết lập bằng 255 để báo rằng đây là T-PDU

- Length: Kích thước của T-PDU không kể phần tiêu đề

- Sequence Number: Dùng để quyết định có huỷ bỏ hay không một T-PDU thu được GSN thiết lập trường này bằng 0 cho T-PDU đầu tiên trong một kênh truyền

và tăng dần cho mỗi T-PDU tiếp theo Sau khi đạt tới 65535 thì quay trở lại 0 Khi cần trao đổi dữ liệu giữa các GSN thì GSN phía thu sẽ đặt bộ đếm bằng 0 Bộ đếm này xác định “số thứ tự cần thiết” Dựa trên giá trị nhận được và “số thứ tự cần thiết”, GSN có thể quyết định có huỷ bỏ hay không T-PDU nhận được GSN sẽ sắp xếp lại các T-PDU thu được theo thứ tự nếu cờ Order trong bối cảnh PDP được thiết lập Trong trường hợp này, nếu thấy cần thiết GSN phía thu sẽ xem xét số lượng cựa đại của các khung thu được và thời gian dài nhất đã trôi qua để khẳng định T-PDU đã bị mất

- SNDCP N-PDU Number: Chỉ sử dụng nếu và chỉ nếu cờ SNN bằng “1” Trong trường hợp này SGSN cũ sẽ sử dụng trường này trong thủ tục cập nhật vùng

End User Protocol GTP

Path Protocol

End User Protocol GTP

Path Protocol

định tuyến liên SGSN để thông báo cho SGSN mới chỉ số N-PDU được chỉ định cho T-PDU Nếu một chỉ số N-PDU không được SNDCP chỉ định cho T-PDU hoặc nếu T-PDU được truyền dẫn sử dụng quá trình không phúc đáp ngang hàng LLC thì SNN=”1”

- Flow Label: Chỉ thị luồng mà T-PDU thuộc về đó Trường này được phía thu của luồng chọn trong suốt thủ tục hoạt hoá bối cảnh, cập nhật bối cảnh hoặc thay đổi SGSN

- TID: Chứa nhận dạng kênh truyền T-PDU TID được SGSN sử dụng để tìm kiếm bối cảnh MM và PDP

4.1.4 Giao thức IP sử dụng trong GTP

4.1.4.1 Phân đoạn IP

Phân đoạn có thể tránh được, một số trường hợp không sử dụng phân đoạn:

- Phân đoạn không có hiệu quả do IP header hoàn chỉnh bị thu đúp trong mỗi fragment

- Nếu một fragment bị mất thì toàn bộ gói này sẽ bị huỷ Đây là lí do vì sao sử dụng đường truyền không có fragment Bằng cách sử dụng khôi phục MTU tuyến, ứng dụng có thể tìm thấy MTU

Kích thước cực đại của một T-PDU có thể truyền dẫn mà không bị phân đoạn

ở GGSN hoặc MS là 64KB Tất cả các kết nối trên mạng đường trục có các giá trị MTU lớn hơn tổng giá trị cực đại các kích thước của header trong ts để tránh phân đoạn trong mạng đường trục

4.1.4.2 Truyền gói từ MS

- SGSN: Một gói truyền từ MS sẽ được đóng gói ở SGSN cùng với GTP header, IP header, UDP hoặc TCP header Nếu gói IP lớn hơn MTU của kết nối đầu tiên tới GGSN thì SGSN sẽ thực hiện phân đoạn các gói IP nếu gói IP lớn hơn MTU của bất cứ kết nối nào giữa GGSN và SGSN