Hình vẽ 3.13 cho thấy các ngăn xếp báo hiệu trong mặt phẳng người sử dụng giữa EU và GGSN
Tại giao diện vô tuyến (giao diện Uu), giao thức hội tụ số liệu gói (PDCP: Packet Data Convergence Protocol) được sử dụng để truyền tải các gói tin của các lớp cao hơn. Phiên bản hiện thời của PDCP hỗ trợ giao thức PPP (giao thức điểm đến điểm), IPv4, IPv6 ở lớp cao hơn.
Hình 3.13: Kiến trúc giao thức mặt phẳng người sử dụng giữa UE và GGSN
PDCP thực hiện các chức năng chính sau đây:
Sắp xếp số liệu lớp cao hơn vào các giao thức của giao diện vô tuyến phía dưới
Duy trì thứ tự truyền dẫn số liệu cho các giao thức lớp cao hơn có nhu cầu này
Trong số ba chức năng trên, nén tiêu đề là chức năng đầu tiên của PDCP vì các giao thức IP có thể đưa ra các tiêu đề lớn dẫn đến lãng phí băng tần vô tuyến khan hiếm. Chẳng hạn số liệu thoại cho điện thoại IP thường được truyền bởi giao thức truyền tải thời gian thực (RTP) chạy trên UDP/IP. Vì thế một gói có tiêu đề IP (20 byte cho IPv4 và 40 byte cho IPv6), một tiêu đề UDP (8 byte) và một tiêu đề RTP (12 byte). Kết quả là tiêu đề của một gói trong IPv4 và IPv6 chiếm từ 40 đến 60 byte, trong khi kích thước của một gói thoại thường chiếm từ 15 đến 30 byte tuỳ thuộc vào quá trình mã hóa tiếng và kích thước khung được sử dụng tại các lớp thấp hơn. Như vậy nếu không nén tiêu đề thì hai phần truyền dẫn sẽ chỉ là tiêu đề. PDCP dựa trên các cơ chế và các giao thức do IETF định nghĩa cho nén tiêu đề. Chẳng hạn IPHC (nén tiêu đề IP) có thể sử dụng để nén các tiêu đề IP, UDP, và TCP. Giao thức ROHC (Robust Header Compression: Nén tiêu đề bền chắc) mới được đưa ra có thể sử dụng để nén tiêu đề RTP/UDP/IP, UDP/IP và ESP/IP (ESP: Encapsulation Security Payload).
Giao thức điều khiển liên kết vô tuyến (RLC: Radio Link Control) đảm bảo điều khiển liên kết logic trên các giao diện vô tuyến. Một UE có thể có nhiều kết nối RLC. Giao thức truy nhập môi trường (MAC: Medium Access Control) điều khiển truy nhập các kênh vô tuyến.
Trong các phương pháp nén tiêu đề VoIP trên thì giao thức ROHC được sử dụng trong mạng HSPA để nén tiêu đề VoIP. Phương pháp này có thể làm giảm kích thước các tiêu đề xuống còn vài byte. Hình vẽ 3.14 minh họa tốc độ số liệu cần thiết với tiêu đề đầy đủ và với các tiêu đề nén. Tốc độ số liệu giảm từ 40 kbps xuống còn khoảng 15 kbps.
Hình 3.14: Lợi ích nhận được từ nén tiêu đề ROHC trong 12,2kbps VoIP
Vị trí nén tiêu đề được minh họa trên hình 3.15.
Hình 3.15: Nén tiêu đề IP với VoIP
3.6.2 Nén tiêu đề bền chắc ROHC
Khi hoạt động trong băng thông giới hạn của mạng 3G, thật sự quan trọng để dùng băng thông vô tuyến có được hiệu quả, và tiêu đề mà lên đến 60 byte có thể sẽ làm ảnh hưởng rất nhiều trong dịch vụ VoIP thông qua một kết nối vô tuyến. Giao thức nén tiêu đề bền chắc (ROHC) được phát triển để giải quyết vấn đề này. ROHC cung cấp một phương pháp nén cơ bản tiêu đề của IP/UDP/RTP tốt nhất trong trường hợp này là giảm xuống 1byte. Nén hiệu quả là dùng các trường chính ở trong tiêu đề của IP/UPD/RTP có giá trị là hằng số hay hằng số khi thay đổi phiên. Tuy nhiên, nén được tối đa có thể làm được nếu bỏ qua một vài hạn chế, kích thước tiêu đề đã được nén điển hình thường là 3 hay là 4 byte. Hoạt động ROHC dựa trên nội dung nén đồng bộ ( tại phía bên người gửi) và giải nén (tại phía bên nhận). Nội dung giải nén được khởi tạo bằng cách truyền dẫn tiêu đề IP/UPP/RTP đầy đủ ở trong phiên đầu tiên. Do tính không đều ở trong cách thức truyền dẫn ví dụ như trong hoạt động DTX (Discontinuous Transmission – truyền dẫn không liên tục) hay do tổn thất gói có thể làm cho các tiêu đề được nén lớn hơn ở trạng thái truyền dẫn tối ưu. Trong điều kiện
truyền dẫn dễ xảy ra lỗi, một cơ cấu hồi tiếp thật sự quan trọng cho hoạt động nén mạnh mẽ này, có thể khôi phục trạng thái đồng bộ giữa nén và giải nén trong trường hợp tổn thất.
Đặc tả nguyên lý hoạt động của giao thức ROHC trong RFC 3095. Họ ROHC của các giao thức nén tiêu đề dùng cho các kết nối không dây mà có tỉ lệ lỗi và tỉ lệ tổn thất gói ở mức độ ổn định. Ứng dụng chủ yếu của ROHC được dùng cho dịch vụ di động cho mạng 3G để có thể dễ dàng tích hợp hiệu quả thoại ( và lưu lượng thời gian thực khác) với dữ liệu.
Nén ROHC chỉ có nén các tiêu đề gói tin, không nén tải gói tin. Ví dụ, giao thức nén RTP nén các tiêu đề IP/UPD/RTP của thoại và lưu lượng video thời gian thực điển hình từ 40 byte xuống còn 4 byte. Họ ROHC cũng bao gồm IP/UDP, IP/TCP và chỉ nén tiêu đề IP. Hình vẽ 3.16 mô tả ngăn xếp giao thức điển hình cho cầu nối ROHC.