Định tuyến và truyền tải dữ liệu trong GPRS

Định tuyến truyền tải liệu GPRS Lời nói đầu Trong giai đoạn nay, mạng Internet toàn cầu mạng riêng khác phát triển quy mô mức độ tiện ích xuất nhu cầu dịch vụ truyền số liệu lúc, nơi Các nhà khai thác sử dụng công nghệ không dây đòi hỏi tính đa dạng cho dịch vụ truyền số liệu không dây Do nhu cầu tăng lên, đòi hỏi dịch vụ phải có tốc độ cao lúc hệ thống chuyển mạch kênh mạng GSM không hiệu nguồn tài nguyên hạn chế tốc độ truyền thấp Do đó, để đáp ứng nhu cầu nhà khai thác mạng GSM phải tìm giải pháp giải pháp nâng cấp lên GPRS (General Packet Radio Service: dịch vụ vô tuyến gói chung) lựa chọn nhà khai thác GSM giải pháp đơn giản với chi phí chấp nhận đợc GPRS bớc phát triển kịp thời đáp ứng nhu cầu trao đổi liệu ngày cao chuyển tiếp hợp lý thông tin di động GSM hệ thông tin di động hệ Trong tiểu luận này, em xin giới thiệu định tuyến truyền tải liệu GPRS (General Packet Radio Service) Những tiến vợt bậc định tuyến truyền tải liệu GPRS so với mạng GSM đợc đề cập tới dới mục nh trạng thái PDP, thủ tục khởi tạo, thay đổi, huỷ bỏ PDP context Định tuyến truyền tải liệu GPRS GPRS dịch vụ truyền tải cho hệ thống GSM, cải thiện cách hiệu việc truy nhập tới mạng truyền số liệu nh X.25, Internet cách áp dụng nguyên lý chuyển mạch gói để truyền số liệu máy điện thoại di động ngời sử dụng tới mạng truyền số liệu Các gói tin truyền trực tiếp từ máy di động GPRS tới mạng chuyển mạch truyền số liệu GPRS chuẩn ETSI ( European Telecommunication Standard Institute: Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu) đa GPRS cho phép thuê bao chia sẻ kênh vô tuyến cung cấp mạng gói bao gồm điểm nút dịch vụ để kết nối tới GPRS GPRS có đặc điểm sau: Việc thực GPRS đa giao thức Internet (IP: Internet Protocol) vào mạng GSM, cho phép kết nối với mạng công cộng mạng số liệu riêng sử dụng giao thức số liệu chuẩn công nghiệp nh giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) Dịch vụ GPRS cho phép áp dụng nguyên tắc vô tuyến gói để truyền liệu ngời sử dụng cách hiệu máy đầu cuối di động GSM mạng liệu gói Các gói liệu đợc định tuyến trực tiếp từ máy đầu cuối GPRS tới mạng chuyển mạch gói Phiên GPRS hỗ trợ mạng dựa chuẩn IP nh mạng Internet/ Intranet, nh mạng X.25 Ngời sử dụng GPRS có thời gian truy cập nhanh tốc độ truyền số liệu cao Nếu nh mạng GSM, ngời sử dụng phải vài giây để truy cập đạt tốc độ truyền tối đa 9,6Kbps với dịch vụ GPRS thời gian truy nhập mạng thấp giây tốc độ truyền liệu đạt đợc 171,2Kbps Số liệu đợc gửi dới dạng gói thông tin đợc đóng gói, gói thông tin đợc đánh dấu thông tin mào đầu thông tin định tuyến Mỗi kênh vô tuyến bị chiếm giữ khoảng thời gian truyền số liệu thay cho việc kết nối liên tục nh công nghệ GSM Trái với công nghệ chuyển mạch kênh ngời sử dụng phải trả tiền cho toàn thời gian chiếm dụng kênh có thời điểm gói tin đợc gửi đi, với công nghệ chuyển mạch gói (GPRS) khách hàng phải trả tiền cho số gói tin đợc truyền Vì việc tính cớc dịch vụ GPRS xác cho thuê bao sử dụng dịch vụ truyền số liệu dựa sở số lợng gói liệu truyền Hệ thống GPRS sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói chung nhng dựa chuẩn GSM Do đó, cho phép cung cấp dịch vụ chuyển mạch gói di động hệ thống GSM có sẵn Định tuyến truyền tải liệu GPRS Chức định tuyến truyền tải liệu xác định nút mạng mà gói liệu đợc chuyển tới, chức xác định dịch vụ thuộc lớp thấp đợc sử dụng Chức định tuyến xác định đờng tối u để truyền tải liệu nguồn đích Việc truyền tải liệu GSN đợc thực thông qua mạng liệu bên nh mạng chuyển tiếp khung (Frame Relay) mạng ATM, chức định tuyến đợc cung cấp nội mạng Các trạng thái PDP (Packet Data Protocol States): Tất PDP context máy di động, SGSN, GGSN có chứa địa PDP hai trạng thái: trạng thái dừng trạng thái hoạt động 1.1 Trạng thái dừng (Inactive State): Trong trạng thái này, dịch vụ số liệu dành cho địa PDP định không đợc kích hoạt Khi PDP context thông tin định tuyến hay xếp gói liệu phục vụ cho việc xử lý PDP liên quan đến địa Do đó, không thực đợc truyền tải liệu qua mạng Các gói liệu IP bị huỷ tin báo lỗi ICMP (Internet Control Message Protocol) đợc gửi nơi mà gói liệu xuất phát MS chuyển từ trạng thái Inactive sang trạng thái Active cách thiết lập thủ tục kích hoạt PDP context 1.2 Trạng thái hoạt động (Active State): Trong trạng thái này, PDP context có đầy đủ thông tin cho việc truyền liệu Trạng thái có đợc thuê bao trạng thái chờ (Standby) sẵn sàng (Ready) Hình 1: Các trạng thái PDP Định tuyến truyền tải liệu GPRS Sự chuyển đổi hai trạng thái đợc thể nh sau: Một PDP context cho MS chuyển sang trạng thái Inactive thủ tục kết thúc kích hoạt bắt đầu đợc tiến hành Tất PDP context cho MS chuyển sang trạng thái Inactive trạng thái MS chuyển sang Idle Các địa PDP context: 2.1 PDP context: Để gia nhập đợc vào mạng GPRS PDP context phải đợc thiết lập để truyền gói liệu qua mạng Context kết hợp MS GGSN phục vụ yêu cầu từ mạng với tác động SGSN Context miêu tả đặc điểm phiên chứa dạng PDP Các địa PDP đợc ấn định cho trạm di động, chất lợng dịch vụ đợc yêu cầu địa GGSN phục vụ nh điểm truy nhập đến PDN Context đợc lu MS, SGSN, GGSN Một số đặc điểm context gồm: Dạng giao thức ( IPv4, IPv6 ) Địa IP đợc ấn định cho MS Yêu cầu mức Chất lợng dịch vụ Qos Nhận dạng điểm truy nhập Với PDP context, MS kết nối đến mạng PDN (Public Data Network) bên thu gửi liệu 2.2 Định địa PDP context cho MS: Để kích hoạt PDP context, MS phải có địa gói dạng đợc sử dụng PDN Hầu hết địa thông thờng chung địa đợc hỗ trợ hoạt động mạng địa IP Địa đợc gọi địa liệu gói (địa PDP) Các địa PDP đợc đặt từ IMSI (International Mobile Subcriber Indentity- Nhận dạng thuê bao di động quốc tế ) để GGSN truyền gói liệu MS PDN Một ngời sử dụng có đồng thời PDP context cụ thể đợc kích hoạt thời điểm Thuê bao sử dụng nhiều kiểu địa PDP khác Một địa PDP tĩnh đợc ấn định tới MS HPLMN Một địa PDP động đợc ấn định cho MS với HPLMN MS thực kích hoạt PDP context Các địa PDP đợc phân phối cho MS theo ba cách sau đây: Định tuyến truyền tải liệu GPRS + Ngời điều hành HPLMN ấn định địa PDP cố định cho MS (địa PDP tĩnh) + Ngời điều hành HPLMN ấn định địa PDP cố định cho MS PDP context đợc kích hoạt (địa PDP HPLMN động) + Ngời điều hành VPLMN ấn định địa PDP cố định cho MS PDP context đợc kích hoạt (địa PDP VPLMN động) Đó ngời điều hành PLMN định nghĩa địa động PDP HPLMN PDP VPLMN đợc sử dụng Khi địa động đợc sử dụng, GGSN chịu trách nhiệm phân bố huỷ bỏ địa động 2.3 Chất lợng dịch vụ QoS (Quality of Service) Một điểm cần xem xét mạng GPRS, khả đáp ứng yêu cầu khách hàng tốc độ liệu GPRS có chức cho phép làm tăng giảm phần tài nguyên mạng ấn định cho GPRS dựa khả phân bổ động đợc điều khiển nhà khai thác GPRS có vài tiêu chất lợng dịch vụ QoS Nó cung cấp cho khách hàng loại QoS khác Mức độ u tiên loại dịch vụ: Cao/trung bình/thấp Mức độ tin cậy: định nghĩa thành ba lớp Độ trễ: có bốn lớp trễ Độ thông tải: tốc độ bit tối đa tốc độ bit trung bình Các dịch vụ u tiên: Có ba mức độ u tiên dịch vụ: u tiên mức cao: dịch vụ đợc đảm bảo tất mức khác u tiên mức trung bình: đảm bảo đợc trì cấp u tiên user có quyền u tiên thấp u tiên mức thấp: đợc đảm bảo sau quyền u tiên mức trung bình mức cao đợc thực Độ trễ: Mặc dù GPRS không đợc xem nh hệ thống lu chuyển, nhng có trễ thân thiết bị giao thức hỗ trợ Mức Trễ (các giá trị tối đa) Gói (SDU) 128 byte Gói (SDU)1024 byte Trễ truyền Trễ 95% Trễ truyền Trễ 95% dẫn trung (sec) dẫn trung (sec) bình (sec) bình (sec) [...]... Không có truyền dữ liệu Uplink READY- Có thể upload gói STANDBY- PDP context có thể thiết lập IDLE- Đợc yêu cầu ra nhập GPRS 5 Định tuyến và truyền tải dữ liệu: Trong hệ thống GPRS, chức năng này có nhiệm vụ định tuyến và truyền tải: Các gói dữ liệu giữa thiết bị đầu cuối di động và mạng dữ liệu ngoài, nghĩa là giữa điểm tham chiếu R và Gi Các gói dữ liệu giữa thiết bị đầu cuối di động và GPRS của... NPDU, khối PDP-PDU đó sẽ đợc định tuyến và truyền tải trong một N-PDP Trái lại khối PDP PDU sẽ đợc phân mảnh, huỷ bỏ hay từ chối, tuỳ thuộc vào kiểu 16 Định tuyến và truyền tải dữ liệu trong GPRS PDP Giao thức dữ liệu gói trong máy di động có thể giới hạn kích cỡ tối đa của các khối PDP PDU đợc định tuyến và truyền tải Giữa các SGSN và máy di động, các khối PDP PDU đợc truyền tải bởi giao thức SNDCP... LLC Giữa SGSN và GGSN, các khối dữ liệu PDP PDU đợc định tuyến và truyền tải ở một trong hai giao thức TCP/IP hoặc UDP/IP Giao thức GTP đợc sử dụng để truyền tải dữ liệu giữa các đờng hầm (tunnels) là các đờng kết nối logic phục vụ truyền tải dữ liệu GPRS đờng trục (Backbone) Các đờng hầm này đợc nhận dạng bởi TID và địa chỉ của GSN GPRS có hai mạng trục: Intra-PLMN Backbone Network và Inter-PLMN... nhắn tìm khi cần truyền dữ liệu ở chế độ PTP - Thu nhận tin nhắn thông báo về sơ đồ mã hoá kênh (CS: Channel Siphering) thông qua SGSN - Thực hiện việc lựa chọn lại ô, máy di động cũng có thể thông báo cho SGSN khi nó chuyển sang vùng định tuyến mới 14 Định tuyến và truyền tải dữ liệu trong GPRS - Kích hoạt và huỷ bỏ các PDP context Máy di động không thể: - Truyền tải dữ liệu ở chế độ PTP và PTM - G -... mạng PLMN khác, tức là giữa điểm tham chiếu R và Gi thông qua giao diện Gp Các gói dữ liệu giữa thiết bị di động trong cùng một GPRS của mạng PLMN Các khối dữ liệu gói PDU thông qua giao thức dữ liệu gói PDP (PDP PDU) đợc định tuyến và truyền tải giữa máy di động và GGSN dới dạng N-PDU (Network Layer Protocol Data Unit Khối dữ liệu giao thức thuộc lớp mạng), trong đó kích cỡ tối đa của một N-PDP là 1500... tra các địa chỉ IP 17 Định tuyến và truyền tải dữ liệu trong GPRS Tại SGSN và GGSN, các PDP PDU hợp lệ đợc lu trữ cho tới khi chúng đợc chuyển đến nút mạng tiếp theo hoặc thời gian để lu trữ các gói dữ liệu theo quy định bị vợt qúa Các khối PDP PDU sẽ bị huỷ bỏ khi bộ đệm bị tràn Thời gian tối đa để lu trữ các gói dữ liệu trong bộ đệm tuỳ thuộc vào kiểu PDP, chất lợng dịch vụ và điều kiện cụ thể của... chấp nhận cho MS đợc phép truy nhập Các kênh đợc ấn định có thể có một hoặc nhiều khe thời gian bao gồm cả bản tin chấp nhận truy nhập gói Các gói sau đó đợc truyền trên các kênh dành riêng 15 Định tuyến và truyền tải dữ liệu trong GPRS Mục đích của chế độ STANDBY là giảm tải trọng của GPRS do bản tin cập nhật định tuyến cơ bản trong cell gây ra và duy trì công suất pin cho MS Khi MS ở trạng thái STANDBY,... chuyển sang ô mới trong cùng vùng định tuyến - SGSN có thể gửi dữ liệu và thông báo báo hiệu cho máy di động Trạng thái sẵn sàng (Ready) Trong trạng thái này, máy di động và mạng thiết lập một mối quan hệ chặt chẽ thông qua SGSN Máy di động có thể thực hiện đầy đủ các chức năng quản trị di động của GPRS cũng nh truyền tải dữ liệu (lựa chọn/lựa chọn lại ô, gửi và nhận dữ liệu, kích hoạt và huỷ bỏ các PDP... dữ liệu này giúp cho việc sử dụng tài nguyên mạng đặc biệt là tài nguyên vô tuyến đợc hiệu quả hơn 18 Định tuyến và truyền tải dữ liệu trong GPRS Kết luận Để tiến tới kỷ nguyên của công nghệ di động 3G từ mạng GSM đã thúc đẩy các nhà khai thác dịch vụ tìm cho mình một giải pháp hợp lý và hiệu quả Trong các giải pháp đã đợc nghiên cứu thì thực sự GPRS là một giải pháp hiệu quả hơn cả Với giải pháp GPRS. .. thác khác trong nớc sẽ đi vào triển khai GPRS 19 Định tuyến và truyền tải dữ liệu trong GPRS Các thuật ngữ viết tắt APN ATM BSS BSSGP BTS Dhcp Dns Ggsn Gmm GPRS GSM GSN GTP IMsi Ip Mac Ms Msc Mt Nms n-pdu Nsapi Acess Point Name Asynchronous Transfer Mode Base Station Subsystem BSS GPRS Protocol Base Transceiver Station Dynamic Host Control Protocol Domain Name Server Gateway GPRS Support Node GPRS Mobility