truyền dữ liệu trên mạng gprs

Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS Mục lục Mục lục 1 Chơng I: Giới thiệu chung về mạng GPRS 3 1.1 Giới thiệu về dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS 3 1.2 Các dịch vụ của GPRS 4 1.3 Các tính năng mới trong GPRS 4 1.4 Các chức năng chính của GPRS 4 1.4.1 Các chức năng điều khiển truy cập mạng 5 1.4.2 Các chức năng điều khiển và định tuyến gói 5 1.4.3 Quản lý di động 5 1.4.4 Quản lý tuyến logic 5 1.4.5 Quản lý tài nguyên vô tuyến 5 1.4.6 Quản lý mạng 6 1.4.7 Một số ứng dụng của GPRP 6 Chơng II: Cấu trúc mạng GPRS 7 2.1 Cấu trúc tổng thể của mạng GPRS 7 2.2 Các thành phần trong mạng GPRS 8 2.2.1 Thiết bị di động MS (Mobile Station) 8 2.2.2 Nút cổng giao tiếp hỗ trợ GPRS- GGSN 9 2.2.3 Nút dịch vụ hỗ trợ GPRS- SGSN 9 2.2.4 Phân hệ trạm gốc BSS 10 2.2.5 Bộ định vị thờng trú HLR 11 2.2.6 Bộ ghi định vị tạm trú VLR 12 2.2.7 Trung tâm nhận thực AUC 12 2.2.8 Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR 12 2.2.9 Tổng đài cổng di động cho dịch vụ tin ngắn SMS-GMSC và tổng đài liên kết di động cho dịch vụ tin ngắn SMS-IWMSC 13 2.2.10 Cổng chức năng tính cớc (CGF) 13 2.2.11 Hệ thống hỗ trợ hoạt động OSS 13 2.2.12 Mạng đờng trục trong GPRS 14 2.3 Quá trình đánh chỉ số, địa chỉ, chỉ số nhận dạng 15 2.3.1 Nhận dạng các MS 15 2.3.2 Xác định địa chỉ của MS 16 2.3.3.Nhận dạng vùng định vị và trạm gốc 16 2.3.4 Địa chỉ GSN 17 2.3.5 Số nhận dạng thiết bị di động quốc tế và chỉ số phiên bản phần mềm (IMISV) 18 2.3.6 Chỉ số nhận TMSI gói (P-TMSI) 18 Chơng III: Giao diện vô tuyến 19 3.1 Kênh logic dữ liệu gói 19 3.1.1 Kênh điều khiển chung PCCCH (Packet Common Control Channel) 19 3.1.2 Kênh điều khiển quảng bá PBCCH (Packet Broadcast Control Channel) 19 3.1.3 Kênh lu lợng, Kênh lu lợng dữ liệu gói PDTCH (Packet Data Traffic Channel) 19 3.1.4 Các kênh điều khiển riêng 20 3.2 Sắp xếp các kênh logic vào kênh vật lý 20 3.2.1 Các kênh điều khiển chung PCCCH 20 3.2.2 Kênh điều khiển quảng bá PBCCH 21 3.2.3 Kênh điều khiển sớm định thời PTCCH 21 3.2.4 Các kênh lu lợng PDTCH 21 3.2.5 Chia sẻ kênh hớng xuống 22 3.2.6 Chia sẻ kênh hớng lên 22 3.3 Giao diện vô tuyến Um 22 3.3.1 Các nguyên tắc quản lý tài nguyên vô tuyến 22 Trong đó: X: khung trống 24 3.3.2 Các chế độ sử dụng tài nguyên vô tuyến RR (Radio Resource) 25 3.3.3 Phân lớp của giao diện vô tuyến 27 3.3.5 Lớp liên kết vật lý 28 3.3.6.Lớp điều khiển liên kết vô tuyến và điều khiển truy nhập phơng tiện truyền dẫn RLC/MAC. (Radio Link Control/Medium Access Control) 36 MS 42 Chơng IV: Giao thức truyền dẫn và báo hiệu trong GPRS 46 4.1.1 Tổng quan 46 4.1.2 Mặt phẳng báo hiệu 46 4.1.3 Mặt phẳng truyền dẫn 50 4.1.4 Giao thức IP sử dụng trong GTP 52 Nguyễn Thị Thanh Huyền ĐTVT2-K42 1 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS 4.2 Giao thức hội tụ phụ thuộc mạng con SNDCP (Subnetwork Dependent Convergenc Protocol) 53 4.2.1 Tổng quan 53 4.2.2. Các dịch vụ nguyên thuỷ 53 4.2.3 Các chức năng dịch vụ 54 4.2.4 Các chức năng giao thức 55 4.2.5 Các định dạng SNDCP 61 4.3 Giao thức lớp LLC 63 4.3.1 Tổng quan 63 4.3.2 Cấu trúc lớp LLC 64 4.3.3 Cấu trúc khung LLC 64 4.3.4.Trờng địa chỉ (Address Field) 65 4.3.5 Trờng điều khiển 66 4.3.6 Các khung LLC yêu cầu và đáp ứng 67 4.3.7 Trao đổi dữ liệu 70 a. Thủ tục thiết lập 71 4.4 Báo hiệu trong mạng GPRS 75 4.4.1 Báo hiệu MS-SGSN 75 4.4.2 Báo hiệu SGSN-HLR 75 4.4.3 Báo hiệu SGSN-MSC/VLR 76 4.4.4. Báo hiệu SGSN-EIR 76 4.4.5 Báo hiệu SGSN-SMS-GMSC hoặc SGSN-SMS-IWMSC 76 4.4.6. Báo hiệu GSN-GSN 76 4.4.7 Báo hiệu GGSN-HLR 77 4.5. Kết nối với mạng dữ liệu gói PDN sử dụng giao thức IP 78 4.5.1 Mô hình kết nối với PDP 78 4.5.2 Truy cập Intranet, Internet qua GRPS 78 Chơng V: Truyền dữ liệu trên mạng GPRS 81 81 5.1 Quản lý di động 81 5.1.1 Các trạng thái của quá trình quản lý di động 81 5.1.2 Chuyển đổi trạng thái 82 5.1.3 Quan hệ giữa SGSN và MSC/VLR 83 5.1.4 Chức năng kết nối mạng (Attach) 83 5.1.5 Chức năng rời mạng 84 5.2 Chức năng quản lý vị trí 85 5.3 Trao đổi và định tuyến gói 85 5.3.2 Trạng thái hoạt động (ACTIVE) 86 5.3.3 Các chức năng hoạt hoá, sửa đổi, ngng hoạt hoá bối cảnh PDP 86 5.3.4 Định tuyến và trao đổi gói 86 5.3.5 Chuyển tiếp dữ liệu 87 5.3.6 Thích nghi đầu cuối gói 87 5.4 Nhận thực và mật mã 87 5.4.1 Mật mã thông tin (Ciphering) 87 5.4.2 Nhận thực 89 5.5 Quá trình truyền dữ liệu trên GPRS 90 5.5.1 Quá trình truyền dữ liệu của một MS trong HPLMN với một PDN bên ngoài 90 5.5.2 Quá trình truyền dữ liệu của một MS chuyển vùng với một PDN 91 5.5.3 Quá trình truyền dữ liệu từ MS đến MS qua cùng một SGSN 91 5.5.4 Quá trình truyền dữ liệu MS-MS qua các GGSN khác nhau 92 Nguyễn Thị Thanh Huyền ĐTVT2-K42 2 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS Chơng I: Giới thiệu chung về mạng GPRS 1.1 Giới thiệu về dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS Nh 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 nh phân bổ tần số bị hạn chế, chuyển vùng phức tạp và không kinh tế, chất lợng cha đạt đợc mức của điện thoại cố định. Hai nh- ợc điểm cơ bản của hệ thống GSM là: chuyển mạch kênh hiện tại không thích ứng đợc với các tốc độ số liệu cao, và trong hệ thống GSM một kênh vẫn ở trạng thái mở ngay cả khi không có lu lợng đi qua nó. Sự phát triển của mạng Internet cũng đòi hỏi khả năng hỗ trợ truy cập Internet và thực hiện thơng 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 vợt qua đợc ngỡng 9,6Kbs (nhỏ hơn nhiều so với 56,6Kpbs mà một kết nối Internet truyền thống có thể đạt đ- ợc). Để giải quyết những vấn đề trên. ITU đã đa 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, nhng chí phí đầu t 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 đợc các nhợc 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 ngời dùng thực sự cần phát hoặc thu. Trong khoảng thời gian khi không có số liệu này đợc phát, kết nối tạm ngừng họat động nhng nó lập tức kết nối lại ngay khi có yêu cầu. Thông qua việc sử dụng hiệu quả tài nguyên vô tuyến nh vậy, hàng trăm khách hàng có thể đồng thời chia sẻ một băng thông và đợc 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 đa ra thị trờng 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 đa các dịch vụ thông tin điện tử tới ngời sử dụng, thơng mại điện tử cũng đã đợc cung cấp và ngày càng thu hút số lợng khách hàng lớn. Thông tin di động với kỹ thuật GSM cũng đã và đang phát triển mạnh mẽ thông qua số lợng thuê bao, vùng phủ sóng và số lợng dịch vụ đang cung cấp cho khách hàng. Thực tế cho thấy việc sử dụng các dịch vụ số liệu phải theo phơng thức chuyển mạch kênh, gây lãng phí tiềm năng mạng, nhất là phần vô tuyến. Điều đó không Nguyễn Thị Thanh Huyền ĐTVT2-K42 3 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS thể đáp ứng nhu cầu đa dạng hiện nay khi đa vào khai thác các dịch vụ thông tin hình ảnh, Internet, thơng 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 đa hệ thông thông tin di động nớc ta tiến lên thế hệ thứ 3 trong tơng lai. 1.2 Các dịch vụ của GPRS Dịch vụ Các dạng dịch vụ Đặc điểm Điểm tới điểm (Point- to- Point) PtP: Dịch vụ mạng không kết nối (ONS). PtP: Dịch vụ mạng h- ớng kết nối (CONS) Khả năng truyền dữ liệu gói giữa hai điểm đầu cuối thông tin thông qua dịch vụ không kết nối nh Internet hoặc thông qua dịch vụ hớng kết nối nh 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 đợc định nghĩa nh trong giao thức IP. PtM- Group Call (PtM- G) Truyền dữ liệu gói đến một nhóm các điểm thu nhận đợc định nghĩa trớc trong vùng địa lý. Bảng 1.1: Các dịch vụ mạng GPRS 1.3 Các tính năng mới trong GPRS - Các tốc độ dữ liệu của ngời sử dụng cao hơn trong mỗi kênh lu lợng 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 lu lợng (8 lênh lu lợng có thể đợc sử dụng cho một ngời dùng). - Các kênh vô tuyến mới đợc sử dụng, khả năng ấn định các kênh này là mềm dẻo từ 1 đến 8 TS vô tuyến có thể đợc sử dụng cho một máy phát. - Nhiều ngời sử dụng chia sẻ các khe thời gian, các kênh hớng xuống và các kênh h- ớng lên xác định độc lập. - Các tài nguyên vô tuyến chỉ đợc sử dụng khi truyền dữ liệu. - Cải tiến hiệu quả truy cập tới cùng các tài nguyên vô tuyến vật lý. - Tính cớc dựa trên dữ liệu đợc truyền. - Các tốc độ của ngời dùng cao hơn khi truy cập tới Internet hoặc các mạng dữ liệu khác. - 1.4 Các chức năng chính của GPRS Nguyễn Thị Thanh Huyền ĐTVT2-K42 4 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ vô tuyến gói chung 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 ngời dùng, địa chỉ của ngời dùng trong mạng PLMN và điểm truy cập của ngời dùng tới mạng chuyển mạch gói bên ngoài. - Nhận thực và uỷ quyền: Tạo hiệu lực của các yêu cầu dịch vụ của ngời 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. - Lu trữ các thông tin tính cớc. 1.4.2 Các chức năng điều khiển và định tuyến gói - Chuyển tiếp: Các nút với các chức năng chuyển tiếp đợc sử dụng để chuyển tiếp các bản tin. - Định tuyến: Xác định nút cho các bớc 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 đợc 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 dợc 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 h- ớng điểm- điểm. - Nén dữ liệu: Tối u hoá việc sử dụng đờng truyền vô tuyến. - Mật mã: bảo vệ dữ liệu của ngời dùng và báo hiệu qua đờng 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 đợc 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 đợc phân phối cho GPRS. - Lựa chọn Cell: Lựa chọn Cell tối u nhằm nâng cao chất lợng tín hiệu của Cell và tránh tắc nghẽn. Nguyễn Thị Thanh Huyền ĐTVT2-K42 5 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS - Truyền dẫn trên Um: Trao đổi dữ liệu gói giữa MS và BSS với quá trình điều khiển truy nhập phơng tiện truyền dẫn qua kênh vô tuyến, ghép kênh các gói trên kênh vô tuyến vật lý, phân biệt gói trong MS, phát hiện và sửa lỗi, điều khiển luồng. - Quản lý đờng truyền giữa BSS và SGSN: Thiết lập và giải phóng tĩnh hoặc động các đờng truyền dựa trên tải tối đa trong mỗi Cell. 1.4.6 Quản lý mạng Các chức năng khai thác, vận hành bảo dỡng 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 ngời sử dụng. - Khả năng di động: Cho phép duy trì truyền thông dữ liệu và thoại không đổi trong khi ngời dùng di chuyển. - Tính tức thời: Cho phép ngời dùng có thể kết nối khi cần bất chấp vị trí và phiên đăng nhập dài. - Khả năng định vị: Cho phép ngời dùng có đợc 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 ngời dùng nh: - Trong mạng máy tính không dây: Các ứng dụng: Văn phòng lu động, Th điện tử, Nhắn tin thời gian thực, Truy cập Internet, Truyền file, Giao dịch tài chình, Thẻ tín dụng, Thơng mại điện tử - Trong quản lý lu lợng: Di động GPRS trên ô tô, Quản lý nhanh, Điều khiển tàu hoả, Dẫn đờng, Thu phí xa lộ tự động - Trong đo lờng 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 Nguyễn Thị Thanh Huyền ĐTVT2-K42 6 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS Chơng II: Cấu trúc mạng GPRS 2.1 Cấu trúc tổng thể của mạng GPRS Các tài nguyên vô tuyến đợc cấp phát linh động trong GPRS. Việc sử dụng này dờng nh mâu thuẫn với cấu trúc chuyển mạch kênh, với các kênh tốc độ 16Kb/s hoặc 64Kb/s trong GSM. Trong trờng hợp kết nối ngời dùng có tốc độ từ vài byte/s tới hơn 100Kb/s và ngợc 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 nhng 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 nh Internet, Intranet ETSI khuyến nghị phơng 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 nhng có thêm một số phần tử mạng , giao diện, giao thức mới. Phần tử mạng GSM Các sửa đổi hay nâng cấp cho GPRS Đầu cuối thuê bao (TE) Toàn bộ các đầu cuối thuê bao mới cần thiết cho các dịch vụ GPRS. Nó tơng 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 nh cần thêm một phần cứng mới là PCU (Packet Control Unit). Mạng lõi (Core Network) Triển khai GPRS đòi hỏi cài đặt các phần tử mạng lõi mới đợc gọi là SGSN và GGSN Các cơ sở dữ liệu (VLR, HLR ) Các cơ sở dữ liệu liên quan trong mạng đòi hỏi nâng cấp phần mềm để sử dụng các cuộc gọi và các chức năng đa ra bởi GPRS Bảng 2.1. Một số yêu cầu cho mạng GPRS * Kiến trúc mạng GPRS và các giao diện (hình 2.2) TE: Thiết bị đầu cuối ME: Đầu cuối di động BSS: Phân hệ trạm gốc SGSN: Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS GGSN: Nút hỗ trợ cổng giao tiếp GPRS MSC/VLR: Tổng đài di động/ Bộ ghi định vị tạm trú HLR: Bộ ghi định vị thờng trú EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị SMS-GMSC: Tổng đài cổng di động cho dịch vụ tin ngắn 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 cớc BG: Cổng giao tiếp Nguyễn Thị Thanh Huyền ĐTVT2-K42 7 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS Signalling Interface Signalling and Data Transfer Interface Hình 2.2 Kiến trúc tổng thể mạng GPRS và các giao diện 2.2 Các thành phần trong mạng GPRS Do việc sử dụng lại các thành phần trong mạng GSM hiện tại nên trong mạng GPRS vẫn có các phần tử là MSC, HLR, VLR, BSS, EIR. Ngoài ra còn có thêm 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 đợc 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 đợc treo hoặc thiết lập trạng thái bận. - Lớp thiết bị B có thể giám sát đồng thời các kênh GPRS và GSM nhng 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 nhng không truyền dẫn. Trong thiết bị lớp A thì các mạch ảo không bị ngắt khi có lu lợng chuyển mạch kênh mà chỉ bị treo hoặc bận. Do đó ngời dùng có thể nhận hoặc truyền các cuộc gọi lần lợt trên chế độ gói hoặc trên chế độ chuyển mạch kênh. - Lớp thiết bị C chỉ hỗ trợ việc truy cập không đồng thời. Ngời dùng phải lựa chọn loại dịch vụ để kết nối tới. Do đó, một thiết bị lớp C có thể thu hoặc truyền các Nguyễn Thị Thanh Huyền ĐTVT2-K42 SMS-GMSC SMS-IWMSC SM-SC MSC/VLR HLR SGSN GGSN PDN BSSMTTE CFG EIR Billing System SGSN Other PLMN GGSN SGSN TE C E Gd D Gs Gc Gi Gn A Gb U m R Gn Gp Ga Gf Ga 8 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS cuộc gọi liên lạc từ dịch vụ mà ngời dùng chọn. Dịch vụ này nếu không đợc chọn thì sẽ không thực hiện đợc. 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 tơng đơng với GMSC trong GSM. Các đặc điểm của GGSN: - Thủ tục GTP tạo kênh truyền dẫn: GTP là thủ tục của GPRS, đợc thiết kế để tạo kênh truyền dẫn dữ liệu của ngời dùng và báo hiệu giữa các nút GPRS trong mạng đờng trục GPRS. GTP đóng gói các đơn vị dữ liệu sử dụng các giao thức PDP điểm- điểm. Các kênh truyền GTP và các đờng dẫn có thể đợc thiết lập giữa hai GSN dùng bất cứ loại giao diện vật lý nào mà nó cung cấp IP nh Gn, Gp. - Các chức năng điều khiển truy nhập mạng: Các chức năng cung cấp trong GGSN để thực hiện chức năng truy nhập mạng đợc GPRS quy định kèm theo sự kiểm tra và nhận thực MS thông qua RADIUS. - Quản lý di động: Đợc 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 nh đợc đề cập ở GPRS. - Liên mạng Internet, Intranet: GGSN cung cấp liên mạng chạy trên giao thức IP. Liên mạng đợc 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 đợc thực hiện là chuyển tiếp, đóng gói, tạo kênh truyền và uỷ nhiệm DHCP. Với GPRS, một kênh truyền GPRS đợc 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 ngời dùng đợc định tuyến bên trong mỗi kênh truyền bằng mọi cách đến nhà cung cấp dịch vụ Internet/ Intranet. Việc chọn GGSN đợc thực hiện bởi SGSN và tuỳ thuộc vào đích đến mong muốn. - Quản lý mạng đờng 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 cớc: Chức năng thu thập dữ liệu này cần thiết để hỗ trợ quá trình tính cớc trong GPRS. - Chất lợng dịch vụ: Trong GPRS, chất lợng dịch vụ đợc kết hợp với bối cảnh PDP. Chất lợng dịch vụ đợc xem nh là thông số độc lập với nhiều thuộc tính về trao đổi dữ liệu. Nó xác định chất lợng dịch vụ mong muốn theo các thuộc tính: Lớp quyền u tiên; Lớp trễ; Lớp thông lợng dữ liệu cực đại; Lớp thông lợng 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. Nguyễn Thị Thanh Huyền ĐTVT2-K42 9 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS - 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 đợc 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 đợc 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: - Kết hợp LLC và RLC, phân đoạn LC với RLC. - Điều khiển truy nhập kênh truyền. - Cấp phát kênh số liệu ở hớng xuống và hớng lên. - Điều khiển việc truyền lại và ARQ. - 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 hớng mạng. Một cách thực hiện PCU: Nguyễn Thị Thanh Huyền ĐTVT2-K42 BSC PCUBTS SGSN Abis DL2 Gbn*16 Kb/s 10 [...]... trong mạng 2.2.12 Mạng đờng trục trong GPRS Giao tiếp giữa các nút mạng SGSN, GGSN và các phần tử mạng dữ liệu bên ngoài thông qua mạng đờng trục GPRS và các giao diện dữ liệu chuẩn Có hai loại mạng đờng trục trong GPRS: - Mạng đờng trục nội bộ PLMN: Là mạng IP kết nối các GSN trong cùng một mạng PLMN - Mạng đờng trục liên PLMN: Là mạng IP kết nối các GSN và các mạng đờng trục nội bộ PLMN thuộc các mạng. .. nghiệp Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS Chơng III: Giao diện vô tuyến 3.1 Kênh logic dữ liệu gói Các kênh logic dữ liệu gói đợc xắp xếp vào các kênh vật lý dành cho dữ liệu gói Kênh vật lý dành cho dữ liệu gói đợc gọi là kênh dữ liệu gói (PDH) 3.1.1 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... thu - đợc dòng bit và truyền nó tới lớp liên kết vật lý - Lớp liên kết vật lý (Physical Link): Cung cấp các dịch vụ chế độ truyền thông tin trên kênh vật lý giữa MS và mạng Các chức năng này bao gồm: tạo khung dữ liệu, mã hoá khung dữ liệu, phát hiện sửa lỗi truyền dẫn trên đờng truyền vật lý Lớp này sử dụng dịch vụ của lớp vật lý vô tuyến Các lớp cấp thấp của lớp liên kết dữ liệu (Data Link): Các... yêu cầu về kênh gửi trên CCCH từ MS muốn truyền gói GPRS, mạng có thể chỉ định các tài nguyên trên PDCH cho truyền dữ liệu hớng lên Sau khi truyền MS có thể trở lại kênh CCCH Khi PCCCH đợc cấp phát trong một cell, tất cả các MS đã truy cập vào mạng sẽ theo dõi kênh này PCCCH có thể đợc cấp phát hoặc nh kết quả của yêu cầu tăng lên trong quá trình truyền dữ liệu gói hoặc khi nào đủ kênh vật lý trong... gói chung GPRS Hình 3.4 Các chế độ hoạt động RR và chuyển đổi chế độ MS lớp A (hõ trợ DTM) và lớp B Đối với MS lớp C thì chỉ truy cập mạng GSM hoặc GPRS - Khi truy cập mạng GSM (rời mạng GPRS) có hai chế độ RR: chế độ trống và chế độ chuyên dụng - Khi truy cập mạng GPRS (rời mạng GSM) có hai chế độ RR: chế độ trống và chế độ truyền gói 3.3.3 Phân lớp của giao diện vô tuyến Giao diện vô tuyến GPRS có... trình truyền gói (PCCCH) khi báo hiệu hiện tại không đợc CCCH mang Kênh PDCH có thể là kênh dữ liệu ngời dùng và báo hiệu riêng (PDTCH và PACCH) Các kênh PDCH khác hoạt động nh các kênh tớ đợc sử dụng để truyền dữ liệu của ngời dùng và cho báo hiệu riêng b Khái niệm dung lợng theo yêu cầu GPRS không cần các PDCH đợc cấp phát vĩnh viễn Việc cấp phát dung lợng cho GPRS có thể dựa trên sự cần thiết truyền. .. 11 Đồ án tốt nghiệp - - Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS 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 2.2.6 Bộ ghi định vị tạm trú VLR... vô tuyến gói chung GPRS 0 1 1 0 X X Reserved 0 1 0 X X X Reserved 0 0 X X X X Reserved Bảng 2.6: Cấu trúc TLLI 2.3.2 Xác định địa chỉ của MS 2.3.2.1 Địa chỉ IPv4 Địa chỉ MS theo giao thức IPv4 đợc sử dụng khi ngời dùng thuê bao dịch vụ truy cập mạng dựa trên giao thức IP Địa chỉ này dùng để truy cập vào các mạng dữ liệu gói bên ngoài (PDN) Các mạng này có thể là mạng công cộng hoặc mạng riêng, kiểu địa... khác nhau Mỗi mạng đờng trục nội bộ là một mạng IP riêng chỉ dành riêng cho dữ liệu và báo hiệu Mạng IP riêng là mạng trong đó một số cơ cấu điều khiển truy nhập đợc áp dụng nhằm đạt một mức độ bảo mật yêu cầu Hai mạng đờng trục nội bộ đợc liên kết với nhau thông qua giao diện Gp sử dụng các cổng tiếp giáp BG (Border Gateway) và một mạng đờng trục liên PLMN đợc cho bởi một thoả thuận chuyển mạng bao gồm... trong phạm vi và mục tiêu của GPRS Đờng trục liên PLMN có thể là mạng dữ liệu gói tức là một mạng Internet hoặc một đờng dành riêng Packet Data Network Inter-PLMN Backbone Gi Gp GGSN BG Intra-PLMN Backbone Nguyễn Thị Thanh Huyền ĐTVT2-K42 SGSN SGSN Gi BG GGSN Intra-PLMN Backbone SGSN 14 Đồ án tốt nghiệp Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS Hình 2.5 Mạng đờng trục nội bộ và mạng đờng trục liên PLMN Kết nối . MS. - Truyền dẫn: Chuyển giao các đơn vị dữ liệu đã dợc 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 h- ớng điểm- điểm. - Nén dữ liệu: . mạch gói trong mạng. 2.2.12 Mạng đờng trục trong GPRS Giao tiếp giữa các nút mạng SGSN, GGSN và các phần tử mạng dữ liệu bên ngoài thông qua mạng đờng trục GPRS và các giao diện dữ liệu chuẩn để tạo kênh truyền dẫn dữ liệu của ngời dùng và báo hiệu giữa các nút GPRS trong mạng đờng trục GPRS. GTP đóng gói các đơn vị dữ liệu sử dụng các giao thức PDP điểm- điểm. Các kênh truyền GTP