Mạng GPRS

GPRS là Dịch vụ vô tuyến công nghệ 2G

Mục lục

Mục lục 1

Chơng I: Giới thiệu chung về mạng GPRS 4

1.1 Giới thiệu về dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS 4

1.2 Các dịch vụ của GPRS 5

1.3 Các tính năng mới trong GPRS 5

1.4 Các chức năng chính của GPRS 5

1.4.1 Các chức năng điều khiển truy cập mạng 6

1.4.2 Các chức năng điều khiển và định tuyến gói 6

1.4.3 Quản lý di động 6

1.4.4 Quản lý tuyến logic 6

1.4.5 Quản lý tài nguyên vô tuyến 6

1.4.6 Quản lý mạng 7

1.4.7 Một số ứng dụng của GPRP 7

Chơng II: Cấu trúc mạng GPRS 8

2.1 Cấu trúc tổng thể của mạng GPRS 8

2.2 Các thành phần trong mạng GPRS 9

2.2.1 Thiết bị di động MS (Mobile Station) 9

2.2.2 Nút cổng giao tiếp hỗ trợ GPRS- GGSN 10

2.2.3 Nút dịch vụ hỗ trợ GPRS- SGSN 10

2.2.4 Phân hệ trạm gốc BSS 11

2.2.5 Bộ định vị thờng trú HLR 12

2.2.6 Bộ ghi định vị tạm trú VLR 13

2.2.7 Trung tâm nhận thực AUC 13

2.2.8 Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR 14

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 14

2.2.10 Cổng chức năng tính cớc (CGF) 14

2.2.11 Hệ thống hỗ trợ hoạt động OSS 14

2.2.12 Mạng đờng trục trong GPRS 15

2.3 Quá trình đánh chỉ số, địa chỉ, chỉ số nhận dạng 16

2.3.1 Nhận dạng các MS 16

2.3.2 Xác định địa chỉ của MS 17

2.3.3.Nhận dạng vùng định vị và trạm gốc 17

2.3.4 Địa chỉ GSN 18

2.3.5 Số nhận dạng thiết bị di động quốc tế và chỉ số phiên bản phần mềm (IMISV) 19

2.3.6 Chỉ số nhận TMSI gói (P-TMSI) 19

Chơng III: Giao diện vô tuyến 20

3.1 Kênh logic dữ liệu gói 20

3.1.1 Kênh điều khiển chung PCCCH (Packet Common Control Channel) 20

3.1.2 Kênh điều khiển quảng bá PBCCH (Packet Broadcast Control Channel) 20

3.1.3 Kênh lu lợng, Kênh lu lợng dữ liệu gói PDTCH (Packet Data Traffic Channel) 20

3.1.4 Các kênh điều khiển riêng 21

3.2 Sắp xếp các kênh logic vào kênh vật lý 21

3.2.1 Các kênh điều khiển chung PCCCH 21

3.2.2 Kênh điều khiển quảng bá PBCCH 22

3.2.3 Kênh điều khiển sớm định thời PTCCH 22

3.2.4 Các kênh lu lợng PDTCH 22

3.2.5 Chia sẻ kênh hớng xuống 23

3.2.6 Chia sẻ kênh hớng lên 23

3.3 Giao diện vô tuyến Um 23

3.3.1 Các nguyên tắc quản lý tài nguyên vô tuyến 23

Trong đó: X: khung trống 25

3.3.2 Các chế độ sử dụng tài nguyên vô tuyến RR (Radio Resource) 26

3.3.3 Phân lớp của giao diện vô tuyến 28

3.3.5 Lớp liên kết vật lý 29

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) 37

MS 43

Chơng IV: Giao thức truyền dẫn và báo hiệu trong GPRS 47

4.1.1 Tổng quan 47

4.1.2 Mặt phẳng báo hiệu 47

4.1.3 Mặt phẳng truyền dẫn 51

4.1.4 Giao thức IP sử dụng trong GTP 53

4.2 Giao thức hội tụ phụ thuộc mạng con SNDCP (Subnetwork Dependent Convergenc Protocol) 54

4.2.1 Tổng quan 54

4.2.2 Các dịch vụ nguyên thuỷ 54

4.2.3 Các chức năng dịch vụ 55

4.2.4 Các chức năng giao thức 56

4.2.5 Các định dạng SNDCP 62

4.3 Giao thức lớp LLC 64

4.3.1 Tổng quan 64

4.3.2 Cấu trúc lớp LLC 65

4.3.3 Cấu trúc khung LLC 66

4.3.4.Trờng địa chỉ (Address Field) 66

4.3.5 Trờng điều khiển 67

4.3.6 Các khung LLC yêu cầu và đáp ứng 69

4.3.7 Trao đổi dữ liệu 71

a Thủ tục thiết lập 72

4.4 Báo hiệu trong mạng GPRS 76

4.4.1 Báo hiệu MS-SGSN 77

4.4.2 Báo hiệu SGSN-HLR 77

4.4.3 Báo hiệu SGSN-MSC/VLR 77

4.4.4 Báo hiệu SGSN-EIR 77

4.4.5 Báo hiệu SGSN-SMS-GMSC hoặc SGSN-SMS-IWMSC 78

4.4.6 Báo hiệu GSN-GSN 78

4.4.7 Báo hiệu GGSN-HLR 78

4.5 Kết nối với mạng dữ liệu gói PDN sử dụng giao thức IP 79

4.5.1 Mô hình kết nối với PDP 79

4.5.2 Truy cập Intranet, Internet qua GRPS 80

Chơng V: Truyền dữ liệu trên mạng GPRS 83

83

5.1 Quản lý di động 83

5.1.1 Các trạng thái của quá trình quản lý di động 83

5.1.2 Chuyển đổi trạng thái 84

5.1.3 Quan hệ giữa SGSN và MSC/VLR 85

5.1.4 Chức năng kết nối mạng (Attach) 85

5.1.5 Chức năng rời mạng 86

5.2 Chức năng quản lý vị trí 87

5.3 Trao đổi và định tuyến gói 87

5.3.2 Trạng thái hoạt động (ACTIVE) 88

5.3.3 Các chức năng hoạt hoá, sửa đổi, ngng hoạt hoá bối cảnh PDP 88

5.3.5 Chuyển tiếp dữ liệu 89

5.3.6 Thích nghi đầu cuối gói 89

5.4 Nhận thực và mật mã 89

5.4.1 Mật mã thông tin (Ciphering) 89

5.4.2 Nhận thực 91

5.5 Quá trình truyền dữ liệu trên GPRS 92

5.5.1 Quá trình truyền dữ liệu của một MS trong HPLMN với một PDN bên ngoài 92

5.5.2 Quá trình truyền dữ liệu của một MS chuyển vùng với một PDN 93

5.5.3 Quá trình truyền dữ liệu từ MS đến MS qua cùng một SGSN 93

5.5.4 Quá trình truyền dữ liệu MS-MS qua các GGSN khác nhau 94

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

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

Điểm tới điểm

(Point- to- Point)

PtP: Dịch vụ mạng không kết nối (ONS)

PtP: Dịch vụ mạng ớng kết nối (CONS)

h-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 ớng lên xác định độc lập

h 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

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 ớng điểm- điểm

h 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.

- 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

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

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 GGSNCác 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)

SMS-IWMSC: Tổng đài liên kết di

động cho dịch vụ tin ngắnSM-SC: Trung tâm dịch vụ tin ngắnBilling System: Hệ thống lập hoá đơnPDN: Mạng dữ liệu gói

CFG: Cổng chức năng tính cớc

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

SMS-GMSC SMS-IWMSC SM-SC

BSS MT

TE

CFG EIR

Billing System

SGSN Other PLMN

GGSN SGSN

TE

C E

Gd D

Gi Gn

A

Gb Um

R

Gf

Ga

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.

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

- 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 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 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

- 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

BSCPCU

Abis

DL2 Gb

Hình 2.3 Một cách thực hiện PCU

PCU bao gồm: Phần mềm trung tâm và các thiết bị phần cứng với phần mềm cục bộ PCU có thể có nhiều bộ xử lý cục bộ (RPP) Một RPP đợc định cấu hình đến cả hai hớng giao diện Abis và giao diện Gb hoặc chỉ là Abis RPP phân phối các khung PCU giữa giao diện Abis và Gb Nếu chỉ có một RPP thì nó sẽ làm việc với cả hai hớng: Abis và Gb Nếu

có nhiều RPP thì mỗi RPP có thể chỉ làm việc với Abis hoặc cả hai Các RPP truyền thông với nhau thông qua mạng Ethernet

PCU kết nối tới các thiết bị ở phía Gb qua chuyển mạch nhóm (chuyển mạch tốc 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 trớc FEC, chèn xen

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

2.2.5 Bộ định vị thờng trú HLR

Các thông tin lu giữ trong HLR:

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

- 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 u của GGSN đợc kết nối khi trạng thái tích cực của MS đợc phát hiện và MNRG đợc 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 Trờng này có thể bỏ trống nếu sử dụng quá trình đánh địa chỉ động

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

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

để tiết kiệm tài nguyên vô tuyến nếu MS đợc hỗ trợ chế độ hoạt động mạng Khi

MS vào một vùng định tuyến mới trong quá trình hoạt động mạng I (Mode I), MS

sẽ gửi bản tin yêu cầu cập nhật vùng định tuyến tới SGSN Tiếp đó SGSN đa quá trình cập nhật LA tới MSC/VLR bằng cách biên dịch RAI thành một chỉ số VLR MSC/VLR trả lại tuỳ chọn 1 VLR TMSI tới MS qua SGSN SGSN và MSC/VLR báo cáo độc lập với nhau về vùng định tuyến mới của MS cho HLR

- Tìm gọi chuyển mạch kênh trên GPRS: MSC/VLR thực hiện tìm gọi cho các hoạt

động chuyển mạch kênh qua SGSN Trong Mode I, quá trình tìm gọi cho CS và GPRS cùng đợc thực hiện Nghĩa là mạng gửi bản tin tìm gọi cho các dịch vụ chuyển mạch kênh trên cùng kênh nh sử dụng các dịch vụ chuyển mạch gói MSC/VLR cũng hỗ trợ gửi SMS trên GPRS MSC/VLR có thể yêu cầu SGSN để nhận thông tin về liên hệ vô tuyến tiếp theo với MS Điều này có thể sử dụng để bắt

đầu quá trình truyền SMS Nếu gửi một SMS qua GSM không thành công thì MSC/VLR có thể truyền lại SMS đó khi SGSN thông báo cho MSC/VLR về liên hệ vô tuyến với MS

2.2.7 Trung tâm nhận thực AUC

Thủ tục nhận thực cho GPRS tơng tự nh GSM Sự thay đổi trong bảo mật cho GPRS chỉ liên quan đến quá trình bảo mật và không yêu cầu nâng cấp trong AUC Trong GPRS,

thuật toán A5 mới cho quá trình mật mã đợc xây dựng có nghĩa là SGSN phải hỗ trợ cho thuật toán này.

2.2.8 Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR

Kết nối với SGSN qua giao diện Gf EIR trong GPRS có chức năng tơng tự nh trong GSM

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

SGSN kết nối với SMS-GMSC và SMS-IWMSC thông qua giao diện Gd Gd là một giao diện dựa trên MAP (Mobile Aplication Protocol) Nút mạng này cho phép gửi và nhận các tin ngắn (SM) trên các kênh vô tuyến GPRS

2.2.10 Cổng chức năng tính cớc (CGF)

CGF (Charging Gateway Funtion) là phần tử mạng đờng trục CGF kết nối với GGSN và SGSN thông qua giao diện Ga và đợc nối với hệ thống lập hoá đơn (Billing System)

CGF có nhiệm vụ lu trữ thông tin tính cớc từ các phần tử mạng khác (SGSN, GGSN, BG ) Giao diện Ga giữa CGF và các phần tử SGSN, GGSN, BG là giao diện chuẩn, giao diện giữa CGF và hệ thống lập hoá đơn có thể thực hiện độc lập CGF có thể xử lý dữ liệu trớc khi đa đến hệ thống lập hoá đơn

2.2.11 Hệ thống hỗ trợ hoạt động OSS

OSS cung cấp khả năng hỗ trợ quản lý cho tất cả các phần tử mạng có chức năng GPRS trong mạng GSM

Hình 2.4 Các phần tử mạng trong GPRS

 OSS cung cấp các hoạt động hỗ trợ cho SGSN và GGSN

- Quản lý lỗi: Kiểm soát các cảnh báo nh đăng nhập, xử lý sau, chuyển tới các hệ thống của nhiều nhà cung cấp Chức năng này đợc tích hợp với các chức năng quản

lý lỗi OSS khác Cảnh báo đợc hiển thị bằng các danh sách và các biểu tợng của phần tử mạng trên bản đồ địa lý thay đổi theo màu sắc, khuôn dạng và kích thớc khi có các cảnh báo mới

- Quản lý hoạt động: Giao diện mở OSS để nhận dữ liệu hoạt động có thể thích nghi

để thu nhận dữ liệu từ SGSN và GGSN

- Quản lý cấu hình: Cấu hình và vận hành của SGSN và GGSN đợc thực hiện với trình duyệt Web của OS Các file có thể đợc lu trữ giữa OSS và các GSN với các chức năng điều khiển file chuẩn

 OSS hỗ trợ các chức năng GPRS trong MSC, VLR, AUC: Các dịch vụ GPRS cần tới MSC, VLR, AUC do vậy các chức năng quản lý lỗi, quản lý hoạt động và quản

lý cấu hình đợc tích hợp đầy đủ với các chức năng OS khác để quản lý vùng và các phần tử mạng

 OSS hỗ trợ các chức năng GPRS trong BSS

- Quản lý lỗi: Quá trình kiểm soát có liên quan đến GPRS đợc tích hợp đầy đủ với các chức năng quản lý lỗi khác cho BSC và BTS OSS có khả năng phân tích và xử

lý để đa ra những lu ý đặc biệt đối với các vấn đề của GPRS

- Quản lý hoạt động: Các hoạt động thống kê cho các chức năng khác trong BSS Tất cả các thống kê về GPRS có thể đợc chuyển cho nhà khai thác dới dạng đồ thị

- Quản lý cấu hình: Chức năng thiết lập tham số cho các chức năng trong BSC và BTS đợc gần với các chức năng quản lý cấu hình OSS khác Sự tích hợp này cho phép nhân chia tối u dung lợng vô tuyến giữa mọi ngời dùng chuyển mạch kênh và chuyển 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 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 PLMN 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 đ-ờng trục liên PLMN đợc cho bởi một thoả thuận chuyển mạng bao gồm tính bảo mật của

BG Tuy nhiên, BG không đợc quy định 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

Nguyễn Thị Thanh Huyền ĐTVT2-K42

Packet Data Network

Inter-PLMN Backbone

GGSN BG

BG GGSN

Intra-PLMN Backbone

Intra-PLMN Backbone

Gi

15

Hình 2.5 Mạng đờng trục nội bộ và mạng đờng trục liên PLMN

Kết nối giữa BSS và SGSN thông qua giao diện Gb Giao diện này là giao tiếp giữa SGSN với một hoặc nhiều BSS Gb dựa trên các kết nối điểm-điểm gọi là kết nối ảo dịch

vụ mạng Kỹ thuật Frame Relay- FR đợc sử dụng nh một mạng truyền dẫn Nghĩa là kết nối ảo dịch vụ mạng đợc xắp xếp vào một kết nối ảo vĩnh viễn FR Giữa SGSN và BSS có thể có một hoặc nhiều kết nối ảo dịch vụ mạng và do đó có nhiều kết nối ảo vĩnh viễn FR Kết nối ảo vĩnh viễn FR có thể đợc cung cấp bằng kết nối trực tiếp điểm- điểm giữa SGSN

và BSS hoặc bằng một mạng FR trung gian

Chỉ số TLLI cục bộ (Local TLLI) do MS tạo ra, MS này có một giá trị P-TMSI hợp lệ:

- Bit 31, 30 đặt bằng 1

- Bit 0-29 đặt bằng bit 0-29 của P-TMSI

Chỉ số TLLI ngoài (Foreign TLLI) do MS tạo ra:

- Bit 31=”1”, bit 30=”0”

- Bit 0-29 đặt bằng bit 0-29 của P-TMSI

MS tạo ra một TLLI ngẫu nhiên (Random TLLI): Bit 31=”1”, bit 27-30 đặt bằng “1”, các bit còn lại đặt ngẫu nhiên

SGSN tạo ra TLLI bổ trợ (Auxiliary TLLI): Bit 31=”0”, bit 28-30 đặt bằng “1”, bit 27=”0”, các bit còn lại đặt ngẫu nhiên

Bit 31 Bit 30 Bit 29 Bit 28 Bit 27 Bit 26 Type of TLLI

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 chỉ sử dụng là kiểu địa chỉ tĩnh hoặc động

Tên logic IPv4: Trong mạng IP tất cả các địa chỉ IP có tên logic dựa trên quá trình biến đổi DNS Nghĩa là các máy chủ WWW có thể kiểm tra các máy khách có sử dụng máy chủ có địa chỉ IP để đặt tên ánh xạ dành riêng

- Với địa chỉ tĩnh ánh xạ có thể đợc cố định:

Ví dụ: hannu-kari.gprs.sonera.fi biến đổi thành 141.200.44.151

- Với địa chỉ IP động quá trình ánh xạ phức tạp hơn:

Ví dụ: host123-sub33.gprs.sonera.fi biến đổi thành 141.200.33.123

2.3.2.2 Địa chỉ X25

Đợc sử dụng khi ngời dùng thuê bao dịch vụ truy cập X.25 Tơng tự nh trong IP, địa chỉ X.25 có thể là địa chỉ mạng công cộng hoặc là mạng riêng và địa chỉ tĩnh hoặc động

2.3.2.3 Địa chỉ IPv6

Có khả năng đợc sử dụng ở thông tin di động trong tơng lai vì:

- Có khoảng địa chỉ rất rộng (mã hoá bằng 128 bit)

- Định tuyến dữ liệu hiệu quả hơn trong mạng cố định

Hình 2.7 Cấu trúc của RAI

LAI: Nhận dạng vùng định vị, tơng tự nh trong GSM

RAC (Routing Area Code): Mã vùng định tuyến, là một mã có chiều dài cố định

1 octet, xác định một vùng định tuyến RA trong một vùng định vị LA

Các SGSN phục vụ vùng định tuyến RA nào đó có thể đợc xác định bằng cách sử dụng chức năng DNS trong mạng đờng trục và trong quá trình quy ớc tên logic

Tên logic của một vùng định tuyến:

RACxxxx.LACyyyy.MNCzzzz.MCCwwww.GPRS

Trong đó: x,y,z.w đợc mã hoá dạng số hệ 16

2.3.3.2 Số nhận dạng Cell (CI- Cell identifier) và số nhận dạng toàn cầu Cell (CGI- Cell Global Identifer).

Hình 2.8 Cấu trúc của CGI

BSS và các Cell thuộc về BSS đó đợc nhận dạng trong vùng định vị hoặc vùng định tuyến bằng cách thêm một số nhận dạng Cell vào số nhận dạng vùng định vị hoặc vùng

định tuyến CI có chiều dài cố định là 2octet và đợc mã hoá ở hệ đếm 16

CGI bao gồm LAI và CI CI là chỉ số duy nhất trong một vùng định vị

2.3.4 Địa chỉ GSN

Hình 2.9 Cấu trúc địa chỉ GSN

Địa chỉ GSN bao gồm:

- Address Type: Kiểu địa chỉ, là một mã cố định (2 bit) để nhận dạng kiểu địa chỉ

đ-ợc sử dụng trong trờng địa chỉ (Address)

- Address Length: Chiều dài địa chỉ, là một mã cố định (6bit) chỉ thị độ dài của trờng

địa chỉ (Address)

- Address: Địa chỉ GSN có độ dài thay đổi Có thể là địa chỉ IPv4, IPv6

GSN Address Address Type Address Length Address

LAI CGI

• Nếu Address Type=1 và Address Length=16: địa chỉ IPv6.

Tên logic của GSN: Cho phép tham khảo tới một GSN bằng cách biên dịch tên logic

địa chỉ IP vật lý Quá trình này đợc thực hiện nhờ GPRS DNS server

Ví dụ: Tên logic của SGSN: SGSNxxxx.MNCyyyy.MCCzzzz.GPRS

- SVR: Chỉ số phiên bản phần mềm của ME

2.3.6 Chỉ số nhận TMSI gói (P-TMSI).

Có tính năng tơng tự nh TMSI trong phần chuyển mạch kênh P-TMSI làm giảm các trờng hợp khi các nhận dạng thực MS đợc gửi trên giao diện vô tuyến P-TMSI sử dụng để tạo TLLI trong một số trờng hợp

Xác nhận P-TMSI: SGSN tạo sự xác nhận (một giá trị mà chỉ có SGSN và MS biết)

Lý do cần xác nhận P-TMSI là:

- Các bản tin cập nhật RA đợc gửi dới dạng không mật mã

- Ngời truy cập bất hợp pháp có thể gửi các bản tin cập nhật RA giả với mục đích làm rối loạn cho ngời dùng hợp pháp

- Với quá trình xác nhận P-TMSI thì nó có khả năng nhận thực ngời dùng trong suốt quá trình xử lý cập nhật RA ngay cả khi không có mật mã

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 cập ngẫu nhiên PRACH (Packet Random Access Channel)

đ-ợc sử dụng ở hớng lên MS sử dụng PRACH để khởi đầu quá trình truyền dữ liệu hoặc thông tin báo hiệu Kênh PRACH đợc xắp xếp vào cụm kênh truy cập AB

- Kênh nhắn tin PPCH (Packet Paging Channel) đợc sử dụng ở hớng xuống PPCH sử dụng các nhóm tìm gọi một MS trớc khi truyền gói theo hớng xuống PPCH sử dụng các nhóm tìm gọi để cho phép sử dụng chế độ DRX PPCH có thể đợc 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 đợc 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) đợc sử dụng ở ớng xuống PAGCH chỉ sử dụng trong giai đoạn thiết lập kênh truyền gói để thông báo kênh đợc chỉ định cho một MS trớc khi truyền gói

h Kênh thông báo PNCH (Packet Notification Channel): đợc sử dụng ở hớng xuống PNCH đợc sử dụng để gửi một thông báo quảng bá điểm-đa điểm (Point-to-Multi Point Multicast) đến một nhóm trớc khi truyền gói PTM-M Chế độ DRX giám sát PNCH Hơn nữa, một chỉ thị bản tin PTM-M mới có thể đợc 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

3.1.2 Kênh điều khiển quảng bá PBCCH (Packet Broadcast Control Channel)

Chỉ có ở hớng xuống, PBCCH quảng bá thông tin hệ thống Nếu PBCCH không đợc cấp phát thì thông tin hệ thống cho dữ liệu gói sẽ đợc quảng bá trên BCCH

3.1.3 Kênh lu lợng, Kênh lu lợng dữ liệu gói PDTCH (Packet Data Traffic Channel)

PDTCH là kênh đợc cấp phát cho truyền dữ liệu Đợc dành riêng tạm thời cho một hoặc một nhóm MS trong trờng 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 lu lợng gói đều là kênh song hớng (uplink-PTDCH/U, downlink-PTDCH/D)

3.1.4 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 lợng 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, hớng 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, hớng 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 đợc sử dụng với nhiều PTCCH/U

3.2.1 Các kênh điều khiển chung PCCCH.

Tại một thời điểm, các kênh logic PCCCH đợc sắp xếp vào nhiều kênh vật lý hơn các kênh logic CCCH PCCCH không đợc cấp phát vĩnh cửu trong cell

Khi PCCCH không đợc cấp phát thì CCCH sẽ đợc sử dụng để khởi đầu quá trình truyền gói

Một MS có thể sử dụng chỉ một tập con các kênh PCCCH, tập con này đợc sắp xếp vào kênh vật lý Kênh PCCCH đợc sắp xếp vào một hoặc nhiều kênh vật lý theo một đa khung 52 khung Trong trờng hợp của PCCCH thì PBCCH và PDTCH chia sẻ cùng các kênh vật lý (PDCH) Việc tồn tại và cấp phát kênh PCCCH đợc quảng bá trong cell

Kênh truy cập ngẫu nhiên PRACH: PRACH đợc sắp xếp vào một hoặc nhiều kênh vật lý Các kênh vật lý hớng lên chứa PRACH đợc MS tìm thấy nhờ sự quảng bá thông tin trên PBCCH và BCCH PRACH đợc xác định bàng cờ trạng thái hớng lên USF đánh dấu

tự do USF đợc quảng bá liên tục trên kênh hớng xuống tơng ứng Hơn nữa, một phần cố

định đợc xác định trớc của cấu trúc đa khung cho PDCH có thể đợc sử dụng chỉ cho PRACH và thông tin về quá trình sắp xếp trên kênh vật lý đợc quảng bá trên PBCCH

Trong suốt các chu kỳ này MS không phải giám sát USF đợc quảng bá đồng thời ở hớng xuống.

Kênh tìm gọi PPCH: đợc sắp xếp vào một hoặc nhiều kênh vật lý Sự sắp xếp chính xác trên mỗi kênh vật lý tuân theo một luật xác định trớc sử dụng cho PCH Các kênh vật

lý chứa PPCH đợc MS tìm thấy nhờ quảng bá thông tin trên PBCCH

Kênh cho phép truy cập PAGCH: đợc sắp xếp vào một hoặc nhiều kênh vật lý Sự sắp xếp chính xác trên mỗi kênh vật lý tuân theo một luật xác định trớc Các kênh vật lý

mà PAGCH sắp xếp vào cũng tuân theo một luật định trớc trên kênh vật lý đợc MS tìm thấy dựa vào sự quảng bá thông tin trên PBCCH

Kênh thông báo PNCH: đợc sắp xếp vào một hoặc nhiều khối trên PCCCH Quá trình sắp xếp chính xác tuân theo một luật định trớc Sự sắp xếp đợc MS nhận ra nhờ sự quảng bá thông tin trên kênh PBCCH

3.2.2 Kênh điều khiển quảng bá PBCCH.

Đợc sắp xếp vào một hoặc nhiều kênh vật lý Sự sắp xếp chính xác trên mỗi kênh vật

lý tuân theo một luật xác định trớc dành cho kênh BCCH

Sự có mặt của PCCCH và sự có mặt của kênh PBCCH đợc chỉ thị trong BCCH

3.2.3 Kênh điều khiển sớm định thời PTCCH.

Có hai loại đa khung đợc sử dụng để mang PTCCH Trên PTCCH/U sử dụng các cụm truy cập AB, trên PTCCH/D sử dụng cụm bình thờng NB kết hợp thành một khối vô tuyến

3.2.4 Các kênh lu lợng PDTCH.

- Kênh lu lợng dữ liệu gói: Một PDTCH đợc sắp xếp vào một kênh vật lý Có 8 DTCH với các khe thời gian khác nhau nhng có cùng tần số có thể đợc cấp phát cho MS ở cùng một thời điểm

- Kênh điều khiển liên kết PACCH

PACCH đợc cấp phát động bằng khối dựa trên cùng kênh vật lý mang các kênh PDTCH Tuy nhiên, việc cấp phát một khối PACCH đợc sử dụng trên kênh vật lý chỉ mang một PCCCH khi MS thăm dò để phúc đáp một bản tin chỉ định ban đầu

PACCH là một kênh song hớng, nó cấp phát động cho cả hớng lên và hớng xuống bất chấp việc chỉ định PDTCH ở hớng lên và hớng xuống

Khi kênh PDTCH đợc chỉ định ở hớng lên, MS giám sát liên tục các khe thời gian ớng xuống tơng ứng để xem xét khả năng xuất hiện của PACCH MS có thể sử dụng việc chỉ định kênh hớng lên cho việc gửi các khối PACCH khi cần thiết Trong trờng hợp cấp phát động mở rộng, nếu các kênh do mạng chỉ định mà không cho phép MS sử dụng nhiều

h-TS giám sát USF trên tất cả các kênh PDCCH đợc chỉ định thì các khối PACCH sẽ đợc sắp xếp vào một PDCH trong các PDCH đã đợc chỉ định

Khi kênh PDTCH đợc chỉ định ở hớng xuống, mọi sự xuất hiện của một khối PACCH hớng lên đợc xác định bằng cách thăm dò nhờ một khối trong các khối u tiên h-ớng xuống (truyền trên cùng PDCH) Mạng có thể sử dụng việc chỉ định hớng xuống để gửi các khối PACCH khi cần.

Trong suốt quá trình cấp phát hớng lên, một MS sử dụng cấp phát cố định phải giám sát TS chứa PACCH đợc chỉ định trong khi tất cả các khối hớng lên không chỉ định các TS liên tục Số lợng các TS liên tục phụ thuộc vào khả năng sử dụng nhiều TS của MS Mạng

sẽ truyền một khối PACCH tới một MS sử dụng cấp phát cố định chỉ trong khoảng trống

có cùng kích thớc khi cấp phát hớng lên với PACCH Trong khi truyền dẫn hớng xuống mạng sẽ không gửi dữ liệu tới MS trong lúc truyền các TS chứa PACCH hớng lên hoặc trong một số TS đến trớc và sau khối PACCH hớng lên Số lợng TS đến trớc và sau các TS chứa PACCH phụ thuộc vào khả năng sử dụng nhiều TS của MS bán song công

3.2.5 Chia sẻ kênh hớng xuống

Các kênh logic khác nhau có thể đợc ghép hớng xuống trên cùng kênh vật lý (PDCH) Kiểu bản tin cho phép phân biệt các kênh logic Chỉ số nhận dạng MS cho phép phân biệt các kênh PDTCH và PACCH đợc chỉ định cho các MS khác nhau

Trong chế độ truyền kép, mạng có thể cấp phát một PDCH dành riêng cho MS Ngay cả trờng hợp cấp phát độc quyền mạng sẽ sử dụng chỉ số nhận dạng MS và kiểu bản tin

3.2.6 Chia sẻ kênh hớng lên.

Tơng tự nh trờng hợp hớng xuống chỉ không có cấp phát độc quyền

3.3 Giao diện vô tuyến Um.

3.3.1 Các nguyên tắc quản lý tài nguyên vô tuyến.

3.3.1.1 Cấp phát tài nguyên cho GPRS.

a Khái niệm chủ tớ (Master- Slave)

Có ít nhất một kênh PDCH hoạt động nh một kênh chủ chứa các kênh điều khiển chung mang tất cả các báo hiệu điều khiển cần thiết cho việc khởi đầu quá 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 l ợng 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 gói hiện tại, tại đó yêu cầu nguyên lý “dung lợng theo yêu cầu” Nhà khai thác có thể quyết định cung cấp tài nguyên vật lý vĩnh viễn hoặc tạm thời cho dung lợng GPRS

Khi các PDCH bị tắc nghẽn do lu lợng của GPRS và nhiều tài nguyên cần trong Cell, mạng có thể cấp phát thêm các kênh vật lý nh PDCH Tuy nhiên, kênh PDCH không chứa kênh PCCCH Khi không có kênh PCCCH đợc cấp phát trong cell thì tất cả các MS truy cập nhờ CCCH.

Để đáp ứng một 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 một cell Thông tin về PCCCH

đợc quảng bá trên BCCH Khi dung lợng PCCCH không đủ, mạng có khả năng cấp phát thêm các tài nguyên PCCCH trên một hoặc nhiều PDCH Nếu mạng giải phóng PCCCH cuối cùng thì MS thực hiện lại quá trình lựa chọn cell

c Các thủ tục hỗ trợ dung l ợng theo yêu cầu

Số lợng kênh PDCH đợc cấp phát trong cell có thể tăng hoặc giảm theo yêu cầu với các nguyên tắc sau:

- Giám sát tải: Tính năng giám sát tải có thể giám sát tải của các kênh PDCH và số ợng các kênh PDCH đợc cấp phát trong một cell có thể tăng, giảm theo yêu cầu Chức năng giám sát tải có thể đợc thực hiện nh một phần chức năng lớp MAC, chức năng cấp phát kênh chung trong BSC sử dụng cho các dịch vụ GSM

l Cấp phát động các kênh PDCH: Các kênh cha sử dụng có thể đợc cấp phát nh các kênh PDCH để tăng chất lợng dịch vụ tổng thể GPRS Dựa trên yêu cầu về tài nguyên vô tuyến cho các dịch vụ có quyền u tiên cao hơn thì có thể cấp phát lại các kênh PDCH

d Giải phóng kênh PDCH không mang kênh PCCCH

Việc giải phóng nhanh kênh PDCH là một đặc tính quan trọng để chia sẻ động cùng các tài nguyên vô tuyến cho các dịch vụ chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh Có các khả năng sau:

- Đợi tất cả các chỉ định để kết thúc kênh PDCH đó

- Khai báo riêng biệt tất cả ngời dùng mà có sự chỉ định trên PCH đó Các bản tin chỉ

định hớng lên và hớng xuống có thể đợc sử dụng với mục đích này Phía mạng phải thông báo trên các kênh PACCH riêng biệt cho mỗi MS có liên quan

- Quảng bá thông báo về quá trình cấp phát lại: phơng thức nhanh và đơn giản để quảng bá bản tin giải phóng PDCH trên tất cả các kênh PDCH có cùng sóng mang với kênh PDCH đã đợc giải phóng Tất cả MS giám sát khả năng xuất hiện kênh PACCH trên kênh vật lý và thông báo Trong thực tế có thể kết hợp các phơng thức

3.3.1.2 Cấu trúc đa khung PDCH.

Cấu trúc đa khung của PDCH bao gồm 52 khung TDMA đợc chia thành 12 khối, mỗi khối có 4 khung, 2 khung trống, 2 khung dành cho kênh PTCCH.

Trong đó: X: khung trống.

T: khung dùng cho PTCCH

B0-B11: Các khối vô tuyến

Hình 3.1 Cấu trúc đa khung cho PDCH.

Sắp xếp các kênh logic vào các khối theo thứ tự sau:

B0,B6,B3,B9,B1,B7,B4,B10,B2,B8,B5,B11

Một PDCH chứa PCCCH đợc chỉ thị trên BCCH Kênh PDCH này là kênh duy nhất chứa các khối PBCCH Trên hớng xuống của PDCH, khối đầu tiên (B0) đợc sử dụng là PBCCH Nếu cần thiết có thể sử dụng thêm 3 khối nữa trên cùng PDCH cho PBCCH Một

số kênh PDCCH thêm vào chứa PCCCH đợc chỉ thị trên PBCCH Trên một số kênh PDCH chứa PCCCH (có hoặc không có PBCCH) có tới 12 khối trong danh sách theo thứ tự các khối đợc sử dụng cho PAGCH, PNCH, PDTCH hoặc PACCH ở hớng xuống Các khối còn lại sử dụng cho PPCH, PAGCH, PNCH, PDTCH hoặc PACCH ở hớng xuống Trong tất cả các trờng hợp việc sử dụng các khối đợc chỉ thị bằng kiểu bản tin Trên kênh PDCH hớng lên chứa PCCCH tất cả các khối trong đa khung có thể sử dụng nh các kênh PRACH, PDTCH, hoặc PACCH Khối đầu tiên chỉ sử dụng cho PRACH MS có thể lựa chọn hoặc

bỏ qua USF (xem nh trạng thái FREE) hoặc sử dụng USF để xác định PRACH bằng cách tơng tự đối với các khối khác Việc sắp xếp các kênh vào đa khung đợc điều khiển bằng các tham số, các tham số này đợc quảng bá trên PBCCH

Trên PDCH không chứa PCCCH, tất cả các khối có thể sử dụng cho PDTCH hoặc PACCH Việc sử dụng hiện thời đợc chỉ định bằng kiểu bản tin Hai khung đợc sử dụng cho PTCCH và hai khung trống cũng nh các khung PTCCH có thể đợc MS sử dụng để đo lờng tín hiệu và xác định BSIC

3.3.1.3 Cấu trúc đa khung cho kênh bán tốc PDCH/H

Cấu trúc đa khung cho kênh bán tốc PDCH/H gồm 52 khung TDMA chia thành 6 khối (mỗi khối 6 khung) và hai khung trống

Kênh PDCH/H không sử dụng cho kênh PCCCH Trên PDCH/H tất cả các khối đợc

sử dụng cho PDTCH hoặc PACCH Việc sử dụng các khối đợc chỉ thị bằng kiểu bản tin PDCH/H chỉ đợc cấp phát cho MS cùng kết hợp với một TCH/H ở kênh con khác trong kênh vô tuyến

52 khung TDMA

3.3.1.4 Sắp xếp thông tin PBCCH

Một MS khi đã truy cập vào GPRS sẽ không cần giám sát BCCH nếu đang tồn tại PBCCH Tất cả các thông tin cần thiết cho GPRS và một số thông tin cho các dịch vụ chuyển mạch kênh sẽ đợc quảng bá trên PBCCH

Để thuận tiện cho quá trình sử dụng MS, mạng đợc yêu cầu truyền các bản tin thông tin hệ thống (PSI) trong các đa khung riêng biệt và các khối PBCCH riêng biệt trong các

đa khung

Khi không có kênh PCCCH đợc cấp phát , MS dựa vào CCCH và thu tất cả các thông tin hệ thống trên BCCH Vài thông tin hệ thống riêng biệt cần thiết trong trờng hợp này sẽ

đợc quảng bá trên BCCH

3.3.2 Các chế độ sử dụng tài nguyên vô tuyến RR (Radio Resource)

3.3.2.1 Chế độ trống gói (Packet Idle Mode)

Chế độ này không đợc sử dụng cho một MS hỗ trợ chế độ truyền kép DTM mà đang

có kết nối RR Một MS hỗ trợ DTM đang có một kết nối RR và không đợc cấp phát tài nguyên thì ở trong chế độ chuyên dụng

Trong chế độ trống không có TBF, các lớp cao hơn có thể yêu cầu truyền các LLC PDU Các PDU này có thể khởi đầu quá trình thiết lập TBF và chuyển tới chế độ truyền gói Trong chế độ này MS lắng nghe PBCCH và lắng nghe kênh con tìm gọi dành chế độ nhóm tìm gọi MS Nếu không có PCCCH trong cell thì MS lắng nghe BCCH và các kênh con tìm gọi thích hợp

MS lớp A có thể đồng thời sử dụng các chế độ dịch vụ khác nhau MS lớp B hoặc lớp

C đều ra khỏi chế độ trống trớc khi chuyển vào chế độ chuyên dụng, chế độ thu theo nhóm hoặc phát theo nhóm

3.3.2.2 Chế độ truyền gói (Packet Tranfer Mode)

Không dùng chế độ này cho MS hỗ trợ chế độ truyền kép DTM mà đang có kết nối

RR MS có hỗ trợ DTM với kết nối RR đang sử dụng và với tài nguyên đợc cấp phát Nghĩa là đang ở chế độ truyền kép

ở chế độ này MS đợc cấp phát tài nguyên vô tuyến cung cấp một TBF trên một hoặc nhiều kênh vật lý MS có khả năng truyền liên tục một hoặc nhiều LLC PDU Cùng lúc TBF đợc thiết lập ở hớng ngợc lại khả năng truyền LLC PDU có thể bằng chế độ truyền có phúc đáp lớp RLC hoặc không có phúc đáp

Khi lựa chọn một cell, MS rời khỏi chế độ truyền gói chuyển vào chế độ trống ở đó

MS đợc chuyển giao sang cell mới Sau đó nhận thông tin hệ thống và trở lại chế độ truyền gói trong cell mới

Trong khi hoạt động ở chế độ truyền gói, MS lớp A có thể vào các chế độ dịch vụ

RR khác nhau MS lớp B và lớp C rời khỏi cả chế độ trống và chế độ truyền gói tr ớc khi vào chế độ chuyên dụng, thu hoặc truyền theo nhóm

3.3.2.3 Chế độ truyền kép (Dual Tranfer Mode)

Trong chế độ truyền kép MS đang có kết nối RR và đợc cấp phát tài nguyên vô tuyến

để cung cấp chế độ TBF trên một hoặc nhiều kênh vật lý Có thể truyền liên tục một hoặc nhiều LLC PDU Cùng lúc các TBF có thể thiết lập theo hớng ngợc lại Quá trình truyền các LLC PDU có thể sử dụng chế độ truyền lớp RLC có phúc đáp hoặc không có phúc

Khi chuyển sang cell mới MS rời khỏi chế độ truyền kép vào chế độ chuyên dụng

MS có thể chuyển giao sang cell mới và nhận các bản tin thông tin hệ thống gửi trên ACCH, tiếp đó vào chế độ truyền kép trong cell mới

3.3.2.4 Chuyển đổi giữa các chế độ hoạt động RR

Có 4 trạng thái RR chế độ MS trong chế độ hoạt động của MS lớp A không hỗ trợ DTM Bốn trạng thái này là sự tổ hợp của thiết bị có hai chế độ chuyển mạch với hai trạng thái RR

- Trên phần chuyển mạch kênh: Chế độ trống và chế độ chuyên dụng

- Trên phần chuyển mạch GPRS: Chế độ trống gói và chế độ truyền gói

Hình 3.3 Các chế độ chuyển đổi RR và chuyển đổi chế độ MS lớp A (không hỗ trợ DTM)

Idle/

Packet Transfer

Dedicated/

Packet Idle

Idle /Packet Idle

Packet Access TBF release

RR release RR

establishment RR establishmentRR

release

TBF release Packet Access

Đối với MS lớp A có hỗ trợ DTM thì có thêm chế độ RR: chế độ truyền kép Chế độ này có thể chỉ đợc đa vào qua thủ tục yêu cầu gói trong lúc MS ở chế độ chuyên dụng.

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 thể đợc mô hình hoá thành một phân cấp các lớp logic với các chức năng riêng biệt

Lớp vật lý đợc chia thành hai lớp con riêng biệt:

- Lớp vật lý vô tuyến (Physical RF): Thực hiện điều chế cao tần dòng bit thu đợc từ lớp liên kết vật lý Lớp này cũng giải điều chế để 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 lớp này cung cấp các dịch

vụ truyền thông tin trên lớp vật lý của giao diện vô tuyến GPRS Các chức năng này bao gồm các thủ tục sửa lỗi sau đợc thực hiện bằng quá trình truyền lại có lựa chọn các khối

có lỗi Chức năng điều khiển truy nhập phơng tiện truyền dẫn đợc chia sẻ giữa các MS và mạng Lớp RLC/MAC sử dụng các dịch vụ của lớp liên kết vật lý Lớp trên của RLC/MAC nh LLC sử dụng các dịch vụ do lớp này cung cấp

Dual Transfer

Dual Transsfer Dedicated

Dual Transsfer

Packet release

TBF release Packet access

RR realese

RR establishment

PDCH assignment

RR realese Packet

request

Class A

Class B

- Cung cấp quá trình truyền thông giữa MS và mạng.

- Điều khiển các chức năng cung cấp các dịch vụ cần thiết để duy trì khả năng truyền thông trên kênh vô tuyến vật lý giữa mạng và MS Các quá trình chuyển giao không

đợc sử dụng trong GPRS mà đợc thay bằng quá trình MS lựa chọn lại cell

3.3.5.2 Các chức năng của lớp.

- Mã hoá sửa lỗi trớc(FEC): Cho phép phát hiện sửa lỗi các từng mã đợc phát và cảnh báo các từ mã sai

- Chèn xen một khối vô tuyến vào 4 cụm trong các khung TDMA liên tục

- Thực hiện thủ tục phát hiện tắc nghẽn

Các chức năng điều khiển lớp liên kết vật lý:

- Các thủ tục đồng bộ bao gồm xác định và hiệu chỉnh sự sớm định thời của MS để

điều chỉnh các thay đổi truyền sóng

- Các thủ tục giám sát và nâng cao chất lợng tín hiệu trên đờng truyền vô tuyến

- Các thủ tục lựa chọn và lựa chọn lại cell

- Các thủ tục điều khiển công suất phát

- Các thủ tục tiết kiệm năng lợng cho MS, ví dụ thu gián đoạn (DRX)

3.3.5.3 Cấu trúc khối vô tuyến (Radio Block).

SNDCP LLC RLC MAC Phys Link Phys RF MS Um

MS

SNDCP LLC RLC MAC Phys Link Phys RF

Một khối vô tuyến sử dụng cho truyền dữ liệu bao gồm:MAC header, RLC header, khối dữ liệu RLC.

Radio Block MAC header RLC header RLC Data BSC

Hình 3.6 Cấu trúc khối vô tuyến cho truyền dữ liệu

- Phần tiêu đề MAC: Chứa các trờng điều khiển Các trờng này khác nhau ở hớng lên

và hớng xuống Phần này có chiều dài 8 bit

- Phần tiêu đề RLC: Chứa các trờng điều khiển Các trờng này khác nhau ở hớng lên

và hớng xuống Phần này có chiều dài thay đổi

- Trờng dữ liệu RLC: Chứa các octet của một hoặc nhiều LLC PDU

- Chuỗi kiểm tra khối BCS đợc sử dụng để phát hiện lỗi

Một khối vô tuyến sử dụng cho truyền bản tin báo hiệu gồm có: một tiêu đề MAC

và một khối điều khiển RLC/MAC Khối này luôn đợc truyền trên 4 cụm bình thờng NB

Radio Block MAC Header RLC/MAC Control Message BCS

Hình 3.7 Cấu trúc khối vô tuyến cho truyền dữ liệu

- Tiêu đề MAC chứa các trờng điều khiển, các trờng này khác nhau ở hớng lên và ớng xuống và có chiều dài cố định

h Khối điều khiển RLC/MAC chứa một bản tin điều khiển RLC/MAC

- BCS đợc sử dụng để phát hiện lỗi

3.3.5.5 Mã hoá kênh

Trong GPRS sử dụng 4 kiểu mã hoá kênh CS-1,CS-2,CS-3,CS-4 cho các kênh lu lợng dữ liệu gói Tất cả các kênh điều khiển gói trừ PRACH và PTCCH/D luôn đợc mã hoá theo kiểu CS-1 Đối với các cum truy cập trên PRACH có hai kiểu mã hoá đợc sử dụng riêng CS-1 là bắt buộc cho GPRS

a Mã hoá kênh PTCCH

Bốn kiểu mã hoá đợc sử dụng trong các khối vô tuyến GPRS mang các khối dữ liệu RLC Bớc đầu tiên là thêm vào BSC để phát hiện lỗi Đối với CS-1,CS-2,CS-3 bớc tiếp theo bao gồm tiền mã hoá (trừ CS-1), thêm 4 bit đuôi và một lần nữa mã hoá bán tốc để phát hiện lỗi, sau đó trích bit để đợc tốc độ mã hoá theo yêu cầu Còn đối với CS-4 không

có mã hoá phát hiện lỗi

Radio Block USF

Puncturing Rate 1/2 convolution coding

BCS

Hình 3.8 Quá trình mã hoá theo kiểu CS-1,CS-2,CS-3

Hình 3.9 Quá trình mã hoá theo kiểu CS-4.

BCS Tail Coded

bits

Prunctured bits

Data Rate (Kb/s)

Có 4 kiểu mã hoá đều sử dụng 16 bit CRC cho BCS CRC đợc tính toán dựa trên toàn bộ khối dữ liệu không đợc mã hoá bao gồm cả MAC header USF có 4 trạng thái biểu thị bằng 3 bit nhị phân trong MAC header

No coding Block

code

Radio Block

456 bit

Đối với CS-1 toàn bộ khối vô tuyến đợc mã hoá xoắn, USF cần đợc giải mã nh phần dữ liệu Tất cả các kiểu mã hoá khác phát ra cùng 12 bit mã hoá cho USF USF có thể đợc giải mã nh mã khối hoặc nh phần dữ liệu.

3.3.5.6 Quá trình lựa chọn lại cell

Trong chế độ trống gói và chế độ truyền gói trong GPRS, MS thực hiện quá trình lựa chọn lại cell, trừ MS trong chế độ chuyên dụng tại đó mạng xác định lại cell cho các thủ tục chuyển giao

Tiêu chuẩn lựa chọn lại cell mới là C31,C32 đợc cung cấp để hoàn chỉnh tiêu chuẩn lựa chọn lại cell trong GSM C31 là tiêu chuẩn về cờng độ tín hiệu dùng để quyết định lựa chọn lại cell đợc u tiên có đợc sử dụng hay không Các cell thực hiện tiêu chuẩn C31 thì cell nào có mức u tiên cao nhất sẽ đợc chọn Nếu có nhiều hơn một cell có mức u tiên cao nhất thì cell nào có giá trị C32 cao hơn sẽ đợc chọn

C32 là tiêu chuẩn cải tiến của C2 C32 áp dụng một giá trị độ lệch và trễ riêng rẽ cho từng cell Các giá trị trễ áp dụng cho quá trình lựa chọn lại cell, yêu cầu cập nhật lại cell hoặc vùng định tuyến

Thủ tục lựa chọn lại cell dùng cho MS truy cập vào GPRS nếu một PBCCH tồn tại trong cell đang phục vụ MS đó Nếu PBCCH không đợc cấp phát thì MS sẽ thực hiện thủ tục lựa chọn lại cell theo tiêu chuẩn C2

a Đo l ờng cho quá trình lựa chọn lại cell

MS đo lờng cờng độ tín hiệu trên các tần số BCCH của cell và các cell lân cận, tính toán trung bình mức thu trên mỗi tần số MS sẽ kiểm tra BSIC của các cell chỉ có các kênh với cùng BSIC mà đợc quảng bá cùng BA-GPRS trên PBCCH sẽ đợc xem xét cho quá trình lựa chọn lại cell

Khi số lợng kênh PDCH hớng xuống đợc chỉ định cho các loại MS sử dụng nhiều TS không cho phép các kênh này đo lờng trong khung TDMA, mạng sẽ cung cấp các cửa sổ

đo lờng để đảm bảo MS có thể thực hiện đo lờng theo yêu cầu Mạng cung cấp các khoảng không tích cực trong suốt quá trình cấp phát tĩnh để cho MS đo lờng công suất cell kề bên

và phát hiện BSIC

b Quảng bá thông tin

Kênh PBCCH quảng bá các tham số về lựa chọn cell của GPRS cho cell phục vụ và các cell cận kề đợc đề cập đến trong danh sách BA-GPRS Một danh sách BA-GPRS xác

định các cell cận kề (bao gồm cả BSIC) đợc sử dụng để xem xét quá trình lựa chọn lại cell GPRS.

3.3.5.7 Sự sớm định thời

Thủ tục sớm định thời sử dụng để thu đợc giá trị chính xác của sự sớm định thời mà

MS phải tuân theo khi truyền các khối vô tuyến hớng lên Thủ tục này không đợc sử dụng

ở chế độ truyền kép mà đợc sử dụng ở chế độ chuyên dụng

Thủ tục sớm định thời gồm hai phần:

- Khởi đầu quá trình đánh giá sự sớm định thời

- Cập nhật liên tục sự sớm định thời

a Khởi đầu quá trình đánh giá sự sớm định thời

Dựa trên cụm truy cập mang bản tin yêu cầu kênh thủ tục Packet Uplink Assigment hoặc Packet Downlink Assigment mang giá trị của sự sớm định thời đợc đánh giá cho MS

MS sử dụng giá trị này cho truyền dẫn hớng lên cho tới khi thủ tục cập nhật liên tục sự sớm định thời cho một giá trị mới Có hai trờng hợp đặc biệt

- Khi sử dụng bản tin Packet Queuing Notification thì giá trị ớc lợng ban đầu trở nên quá cũ để gửi bản tin Packet Downlink (Uplink) Assigment

Khi bản tin Packet Downlink (Uplink) Assigment đợc gửi không có giá trị tìm gọi

định thời đạt đợc bằng thủ tục cập nhật liên tục sự sớm định thời

- Bit thăm dò trong bản tin Packet Downlink (Uplink) Assigment có thể đợc thiết lập

để khởi đầu quá trình truyền bản tin Packet Control Acknowledgement Trờng hợp này có thể đợc sử dụng nếu thông tin hệ thống chỉ thị bản tin Packet Control Acknowledgement có chứa các cụm truy cập

Trong trờng hợp thông tin sự sớm định thời không đợc cung cấp trong bản tin chỉ thị thì MS không đợc phép truyền các cụm bình thờng NB ở hớng lên cho tới khi MS nhận đ-

ợc một giá trị sớm định thời hợp lệ trong bản tin Packet Timing Advance/Power Control hoặc thủ tục cập nhật liên tục sự sớm định thời

b Cập nhật liên tục sự sớm định thời

MS trong chế độ truyền gói sẽ sử dụng thủ tục cập nhật sự sớm định thời liên tục Thủ tục này đợc truyền trên kênh PTCCH đã đợc cấp phát cho MS

Truyền gói hớng lên: Trong bản tin Packet Uplink Assigment, MS chỉ định chỉ dẫn

sự sớm định thời TAI và PTCCH ở hớng xuống trong bản tin Packet Downlink

Assigment, MS đợc chỉ định TAI và PTCCH TAI xác định rõ kênh con PTCCH mà MS sử dụng Trên hớng lên MS sẽ gửi cụm truy cập của PTCCH đã đợc chỉ định PTCCH đợc mạng sử dụng để phát hiện sự sớm định thời.

Mạng phân tích cụm truy cập thu đợc và xác định các giá trị sớm định thời mới cho tất cả các MS thực hiện thủ tục cập nhật liên tục sự sớm định thời mới cho tất cả các MS thực hiện thủ tục cập nhật liên tục sự sớm định thời trên PDCH Các giá trị sự sớm định thời này đợc gửi thông qua một bản tin báo hiệu hớng xuống trên PTCCH/D Mạng có thể gửi thông tin sự sớm định thời cùng trong bản tin Packet Timing Advance/Power control

và Packet Uplink Ack/Nack trên PTCCH

c .Sự sắp xếp các cụm truy cập h ớng lên và h ớng xuống vào nhóm 8 đa khung 52 khung

- Giá trị TAI chỉ ra vị trí mà tại đó một khe đợc dành riêng cho MS gửi một cụm truy cập (VD: TAI=1 chỉ ra đa khung n và khung trống là 2) Giá trị TAI xác định kênh con PTCCH đợc sử dụng

- Mọi đa khung PDCH thứ hai bát đầu bằng một bản tin TA hớng xuống

- BTS sẽ cập nhật giá trị sớm định thời trong bản tin TA kế tiếp, theo cụm truy nhập Một MS truyền đi một cụm truy nhập trong các khung đánh số 0,2,4,6 MS nhận giá trị sự sớm định thời đợc cập nhật trong bản tin TA2 MS có thể tìm giá trị sự sớm định thời đợc cập nhật trong TA3,4 hoặc 1 nhng chỉ phải nhận các giá trị này nếu TA2 không đợc nhận chính xác MS ở trạng thái truyền dẫn sẽ bỏ qua các bản tin TA cho tới khi MS gửi cụm truy nhập đầu tiên Điều này tránh sử dụng các giá trị sự sớm định thời thu đợc từ cụm truy nhập đã đợc gửi trớc đó mà cùng sử dụng TAI

3.3.5.8 Thủ tục điều khiển công suất

Thủ tục điều khiển công suất làm tăng hiệu quả phổ và làm giảm công suất tiêu thụ ở MS

ở hớng lên MS tuân theo một thuật toán điều khiển công suất linh động, theo thuật toán này mạng có thể tối u qua một loạt các tham số Thuật toán này có thể đợc sử dụng cho cả điều khiển công suất vòng mở và vòng đóng

ở hớng lên, MS thực hiện điều khiển công suất Bởi vậy không cần mô tả các thuật toán hiện thời nhng cần thông tin về quá trình thực hiện ở hớng xuống MS phải trao đổi các báo cáo chất lợng kênh với BTS Điều khiển công suất không sử dụng trong dịch vụ quảng bá điểm-điểm.

C: mức tín hiệu thu tại MS

Pmax: công suất phát cực đại cho phép trong cell

Trong trờng hợp truy cập bằng PRACH hoặc RACH không sử dụng PCH mà sử dụng

Trên các khối vô tuyến PDCH quá trình điều khiển công suất hớng xuống có thể đợc

sử dụng Do đó mạng có thể thực hiện một thủ tục điều khiển công suất hớng xuống dựa trên bản tin báo cáo chất lợng kênh Mạng sẽ đảm bảo công suất phát hiệu quả cho MS

3.3.5.9 Các hoạt động của MS khi có các khung trống và các khung PTCCH.

MS sử dụng khung trống và PTCCH của đa khung với các nhiệm vụ :

- Nhận dạng BSIC cho chọn lựa lại cell

- Các thủ tục sớm định thời liên tục

- Đo lờng nhiễu cho quá trình điều khiển công suất

Trong suốt các khung PTCCH khi MS nhận các bản tin thì MS cũng có thể đo lờng nhiễu Khi truyền các cụm truy cập MS có thể đo lờng nhiễu trên một số kênh

MS sẽ lập lịch biểu để nhận dạng BSIC, sử dụng các khung PTCCH còn lại và các khung trống cũng nh xem xét các yêu cầu về đo lờng nhiễu Khi MS đồng bộ với một BTS thì MS biết đợc sự định thời của kênh SCH Do đó chỉ một vài khung đợc dùng cho nhận dạng BSIC Trong các khung này MS cũng có thể đo lờng nhiễu trên một vài kênh Khi

MS đồng bộ với một BTS mới thì nó phải u tiên nhiệm vụ nhận dạng BSIC MS có thể sử dụng sau đó một nửa các khung PTCCH và khung trống, nghĩa là số lợng tơng tự dùng cho

chuyển mạch kênh Các khung PTCCH và khung trống còn lại sẽ sử dụng cho đo lờng nhiễu.

3.3.5.10 Thu gián đoạn DRX.

DRX đợc sử dụng khi MS ở chế độ tróng gói DRX độc lập với các trạng thái MM: Ready và Standby

Quá trình thoả thuận các tham số DRX là của mỗi MS Một MS có thể chọn các tham số để sử dụng DRX hoặc không Các tham số sau đợc thiết lập:

- DRX/Non-DRX indicator: Cho biết MS có thể sử dụng DRX hoặc không

- DRX period: Tham số điều kiện cho các MS sử dụng DRX để xác định nhóm tìm gọi thích hợp

- Non-DRX timer: Tham số điều kiện cho các MS sử dụng DRX để xác định khoảng thời gian mà chế độ Non-DRX đợc giữ sau khi ra khỏi chế độ truyền gói Sự hỗ trợ

đặc tính này là tuỳ chọn ở phía mạng và thông tin về giá trị cực đại của khoảng thời gian trên trong cell đợc quảng bá trên PBCCH

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)

h MAC sử dụng cho truy nhập kênh truyền từ hớng MS, phân tích quy trình truy nhập kênh bao gồm phát hiện, khôi phục tranh chấp

- Sử dụng cho truy nhập kênh truyền hớng đến MS, phân chia theo thời gian các quy trình truy nhập.

- Điều khiển quyền u tiên

b Lớp RLC

- Các giao diện nguyên thuỷ cho phép trao đổi các PDU lớp LLC giữa lớp LLC và lớp MAC

- Phân đoạn và lắp ghép lại các LLC PDU vào/từ các khối dữ liệu RLC

- Các thủ tục sửa lỗi sau (BEC) cho phép truyền lại có lựa chọn các từ mã sai

- Truyền các từ mã theo điều kiện kênh truyền nghĩa là thích ứng liên kết

Chú ý: Chuỗi kiểm tra các khối để phát hiện lỗi là do lớp liên kết vật lý cung cấp

3.3.6.3 Các hàm dịch vụ nguyên thuỷ

Tên hàm Request Indication Response Confirm Giải thích

Giao diện vô tuyến bao gồm các kênh vật lý hớng lên và hớng xuống không đối xứng

và độc lập Hớng xuống truyền dẫn thông tin từ mạng đến các MS và không yêu cầu quá trình điều khiển tranh chấp Hớng lên đợc các MS chia sẻ và yêu cầu các thủ tục điều khiển tranh chấp

Quá trình PLMN cấp phát các tài nguyên vô tuyến và MS sử dụng các tài nguyên vô tuyến có thể đợc chia thành hai phần:

- PLMN cấp phát các tài nguyên vô tuyến cho GPRS ở cả hai hớng một cách đối xứng

- Các tài nguyên vô tuyến đợc cấp phát ở hớng lên và hớng xuống cho các loại dịch

với nhau Cấp phát cho hớng lên và hớng xuống một cách độc lập cho phép các MS trao đổi dữ liệu trên cả hai hớng đồng thời, cũng có thể cấp phát nhiều kênh PTDCH cho một MS Việc truy nhập từ MS vào GPRS sử dụng một giao thức riêng dành dựa trên Sloted-Aloha.

Các đơn vị giao thức mạng N-PDU đợc phân đoạn thành các đơn vị dữ liệu theo giao thức mạng con (SN-PDU) do SNDCP thực hiện Các SU-PDU đợc đóng gói vào một hoặc nhiều khung LLC Các khung LLC đợc phân đoạn thành các khối dữ liệu RLC ở lớp RLC/MAC giao thức ARQ có lựa chọn giữa MS và mạng cho pháp truyền lại các khối dữ liệu RLC có lỗi Khi một khung LLC hoàn chỉnh đợc truyền thành công qua lớp RLC nó

đợc đa tới lớp LLC

FH: Frame Header

FCS: Frame Check Sequence BH: Block header BCS: Block Check Sequence

Hình 3.13 Truyền và thu dòng dữ liệu trong GPRS

(octet)

Kích thớc tiêu đề (octet)

Control Compression Data Compresstion Segmentation

Network layer SNDCP layer

FH Information field FCS

BH Info.field BCS BH Info.field BC SBH Info.field BCS

Normal NormalNormal Normal BurstBurstBurstBurst

BurstBurst Burst

Channel Coding Interleaving Burst Information

data Header

N-PDU đã phân đoạn SNDCP

Header

a Ghép kênh các MS trên cùng PDCH

• Cờ trạng thái hớng lên USF- Cấp phát động

USF đợc sử dụng trong PDCH cho phép ghép kênh các khối vô tuyến từ các MS USF đợc sử dụng trong chế độ truy nhập động phơng tiện truyền dẫn và chế độ truy nhập phơng tiện truyền dẫn mở rộng USF chỉ sử dụng ở hớng xuống

USF gồm 3bit đầu ở đầu của mỗi khối vô tuyến đợc gởi ở hớng xuống Ba bit này mã hoá đợc 8 trạng thái khác nhau của USF (R1,R2, R7,FREE), các trạng thái này đợc sử dụng để ghép kênh các lu lợng hớng lên

Trên PDCCH một giá trị USF đợc sử dụng để dánh dấu PRACH (USF=FREE) Các giá trị USF (R1,R2, R7,FREE) khác đợc dành riêng ở hớng lên cho các MS Trên PDCH không mang PCCCH 8 giá trị đợc sử dụng cho MS (R1,R2, R7,FREE)

Một giá trị USF sẽ đợc sử dụng để ngăn chặn tình trạng tranh chấp trên kênh hớng lên khi MS không có USF sử dụng kênh hớng lên Các USF chỉ ra khối vô tuyến tiếp theo

ở hớng lên hoặc chuỗi 4 khối vô tuyến hớng lên

Các MS có thể đợc ghép kênh động trên cùng PDCH bằng cách sử dụng USF Khi cấp phát tài nguyên vô tuyến hớng lên cho MS mạng sử dụng điều chế GMSK và USF phải chỉ ra chuỗi 4 khối vô tuyến hớng lên

b Luồng tạm thời các khối dữ liệu TBF

TBF là một kết nối vật lý đợc hai thực thể RR sử dụng để hỗ trợ cho quá trình trao

đổi vô hớng các LLC PDU trên các kênh vật lý dữ liệu gói TBF đợc cấp phát tài nguyên vô tuyến trên một hoặc nhiều PDCH và gồm có một số khối RLC/MAC mang một hoặc nhiều LLC PDU TBF có tính chất tạm thời và đợc duy trì trong quá trình trao đổi dữ liệu

c Nhận dạng TBF

Mỗi TBF đợc mạng chỉ định một số nhận dạng luồng dữ liệu tạm thời TFI TFI đợc chỉ định là số duy nhất cho mỗi hớng và đợc sử dụng cùng với nhận dạng của MS trong lớp RLC/MAC Giá trị TFI có thể đợc sử dụng đồng thời cho TBF ở các hớng đối diện TFI đợc chỉ định là bản tin chỉ định tài nguyên trớc khi trao đổi các khung LLC trong cùng TBF từ/tới MS Giá trị TFI tơng tự có trong mọi RLC header thuộc về một TBF xác