Tìm hiểu về GPRS: Công nghệ mạng di động tốc độ cao

Sơ đồ kiến trúc của GPRS

 Để có thể tích hợp GPRS vào mạng GSM hiện tại, cần có thêm một số các nút được gọi là các nút hỗ trợ GPRS (GSN). Hai nút mới được bổ xung, đó là nút hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động (SGSN) và nút hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động cổng (GGSN).

Các thành phần của GPRS

GGSN đóng vai trò như một bộ định tuyến cho các mạng ngoài tới được SGSN. Cổng đường biên sử dụng để quản lý, bảo mật và định tuyến các tín hiệu liên quan tới GPRS và việc truyền gói dữ liệu tới mạng GPRS khác. Khối điều khiển gói PCU thực hiện chức năng quản lý gói GPRS trong phân hệ trạm gốc BSS.

Trung tâm chuyển mạch di động MSC và bộ ghi định vị tạm trú VLR kết nối trực tiếp tới SGSN qua giao diện Gs và kết nối gián tiếp qua phân hệ trạm gốc BSS sử dụng giao diện A và Gb. Trung tâm nhận thực (AUC) là một thành tố của mạng GSM thực hiện chức năng tạo ra các dữ liệu nhận thức và mã hóa để bảo vệ mạng chống lại việc sử dụng trái phép. SMS – GMSC và SMS – IWMSC không bị ảnh hưởng khi thực hiện dịch vụ SMS trên GPRS.

Giao diện Gd cho phép trạm di động nhập mạng GPRS có thể gửi và nhận SMS trên kênh GPRS. Mục đích là không cho phép các máy điện thoại di động bị đánh cắp được sử dụng trên mạng.

Sơ đồ giao diện trong GPRS

 Giao diện D: Là giao diện giữa HLR và VLR dử dụng báo hiệu CCS7 để trao đổi thông tin của các thuê bao di động.  Giao diện C: Là giao diện giữa GMSC và HLR, giao diện này sử dụng mạng báo hiệu CCS7.  Giao diện E: Dùng để thiết lập việc truyền dữ liệu giữa các thuê bao thuộc hai vùng phục vụ của hai tổng đài khác nhau.

 Giao diện Gb: Gb dùng để truyền thông tin báo hiệu và dữ liệu GPRS giữa mạng vô tuyến GSM (BSS) và phần GPRS.  Giao diện Gn: Gn là giao diện truyền báo hiệu và dữ liệu trong mạng trục bên trong PLMN.  Giao diện Gp: Gp là giao diện giữa hai nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (GSN) ở các mạng khác nhau.

 Giao diện Gs: là giao diện giữa MSC và SGSN giúp cho SGSN chuyển thông tin cập nhật viej trí tới MSC hoặc nhận thông tin tìm gọi từ MSC. Có thể được sử dụng để GGSN hỏi về vị trí hiện tại và hồ sơ của thuê bao để cập nhật cho bộ định vị của GGSN.  Giao diện Gf: Giao diện giữa bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR) và SGSN để SGSN có thể hỏi về số IMEI của trạm di động.

 Giao diện Gd: là giao diện giữa SMS-GMSG và SGSN.Giao diện này cho phép tăng tính hiệu quả trong việc sử dụng các dịch vụ bản tin ngắn.

Giao diện vô tuyến Um

Nhiệm vụ của PLL gồm có mã kênh (ví dụ, dò lỗi truyền, hiệu chỉnh lỗi tiến - FEC, và chỉ ra các từ lỗi không sửa được), việc xáo trộn, và phát hiện sự tắc nghẽn liên kết vật lý. RFL với chức năng dưới lớp PLL, bao gồm điều chế và giải điều chế. Kiến trúc giao thức nằm giữa BSS-SGSN dựa trên kỹ thuật chuyển tiếp khung ( Frame Relay) và sử dụng kênh ảo (Virtual Channel ) để cho phép dữ liệu có thể được ghép từ nhiều trạm MS khác.

Để thực hiện được điều này cần sử dụng giao thức đường hầm GPRS (GTP. Giao thức đường hầm GTP được sử dụng để truyền tải dữ liệu của người dùng và thông tin báo hiệu giữa các nút hỗ trợ dịch vụ GNS trên mạng đường trục GPRS và mạng UMTS. Giao thức được sử dụng ở lớp trên IP và dưới giao thức GTP có thể là giao thức hướng liên kết TCP để đảm bảo tính chính xác và tin cậy cho các dịch vụ số liệu hay giao thức không liên kết UDP được sử dụng cho các dịch vụ yêu cầu thời gian thực.

Giao thức IP ở lớp mạng là giao thức được dùng để định tuyến gói tin trong mạng đường trục GPRS.

Đa truy cập và phân chia tài nguyên vô tuyến

 Một khe thời gian có thể sử dụng cho nhiều MS và một MS thì có thể sử dụng cả 8 khe thời gian trên cùng 1 khung TDMA để truyền dữ liệu. Điều này cho phép thay đổi tốc độ truyền dữ liệu một cách mềm dẻo và hiệu quả hơn.

Nhận thực người sử dụng

Như vậy, phạm vi thực hiện bảo mật trên tất cả các hướng từ MS tới SGSN.  Người sử dụng IMSI không truyền đi các mã nhận dạng, nhưng một nhận dạng thuê bao di động tạm thời gói (P-IMSI) được cấp cho mỗi người sử dụng bởi SGSN.  SGSN (Serving GPRS Support Node) là một phần tử trong mạng lừi GPRS nhằm nối kết giữa mạng truy nhập (RAN) và gateway GGSN.

- Xác thực các UE (Thiết bị người dùng)đang dùng dịch vụ GPRS nối kết với nó. GGSN là một gateway giữa mạng GPRS/UMTS và các mạng ở ngoài (như Internet hoặc các mạng GPRS khác) trong kiến trúc của mạng tế bào. Vài trò của GGSN là nhận và chuyển thông tin từ UE gửi ra mạng bên ngoài và ngược lại.

GGSN cũng tham gia quản lý quá trình di động của UE và thiết lập các bối cảnh PDP để phục vụ việc liên lạc giữa SGSN và GGSN.  UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), hay còn gọi là WCDMA, là mạng di động thế hệ thứ 3 (3G).  PLMN (Public Land Mobile Network), tiếng Việt gọi là Mạng di động công cộng mặt đất, là tên chung nhằm chỉ các mạng di động không dây sử trạm phát sóng (BTS) trên mặt đất.

Về bản chất, đây là quá trình đặt toàn bộ gói tin vào trong một lớp header (tiêu đề) chứa thông tin định tuyến có thể truyền qua hệ thống mạng trung gian theo những "đường ống" riêng (tunnel).