Hỡnh 2 – 9 chỉ ra lớp mó hoỏ của khối RLC/MAC là mó hoỏ và sắp xếp vào trong 4 cụm (4 burst). Sử dụng mó hoỏ kờnh để bảo vệ dữ liệu gúi khi truyền chống lại cỏc lỗi và thực hiện sửa lỗi trước (FEC). Cụng nghệ mó hoỏ kờnh trong GPRS là khỏ giống với dịch vụ trong GSM thụng thường. Một khối mó hoỏ ngoài, mó xoỏn trong và bộ nộn được sử dụng
Khối RLC/MA C Độ dài phụ thuộc vào loại mã Cụm burst thông th−ờng
Hỡnh 2 – 9: Lớp vật lý ở giao diện vụ tuyến, kết hợp mó, chốn và định dạng cụm
Kết hợp bốn bộ mó với cỏc tốc độ mó khỏc nhau được đưa ra. Cỏc thụng số bộ mó hoỏ được đưa ra trong bảng 2 – 6. Kết quả sau khi mó hoỏ cho ta được một khối 456 bit, hỡnh 2 – 10 minh hoạ quỏ trỡnh mó hoỏ, được giải thớch ngắn gọn trong phần dưới đõy.
Bảng 2 – 6: Mó hoỏ kờnh cho kờnh lưu lượng trong GPRS
Đầu tiờn bộ mó hoỏ CS – 2, một trong tất cả 172 bit thụng tin của khối RLC/MAC (268 bit với 3 bit cờ trạng thỏi đường lờn (USF)) được tạo thành 287 bit được sử dụng ở một hệ thống mó khối…, và 16 bit chẵn lẻ được thờm vào. USF được sắp xếp mó hoỏ vào 3 bit đầu tiờn của khối thụng tin, tiếp đến là 6 bit thụng tin hệ thống và cuối cựng là 4 bit zero được thờm vào trong khối, cỏc bit cuối cựng cần thiết cho mó xoắn tiếp theo.
Bộ mó Mó hoỏ cờ trạng thỏi đường lờn USF Thụng tin cỏc bit của USF và BSC Bit chẵn lẻ BSC Cỏc bit cuối Mó xoỏn ngoài Cỏc bit trộn Tốc độ mó Tốc độ dữ liệu (kbps) CS-1 3 181 40 4 456 0 1/2 9.05 CS-2 6 268 16 4 588 132 ≈2/3 13.4 CS-3 6 312 16 4 676 220 ≈3/4 15.6 CS-4 12 428 16 - 456 - 1 21.4
Tiêu đề Bit thông tin BSC Mã xoắn
456, 588 hoặc 676 bit Nén
Khối vô tuyến 456 bit
Hỡnh 2 – 10: Mó hoỏ của cỏc khối dữ liệu GPRS
Mó xoắn làm tốc độ mó của hệ thống chỉ cũn bằng 1/2 với khối thứ 4 được sử dụng để tạo ra cỏc đa thức tạo mó là:
G0(d) = 1 + d3 + d4 G1(d) = 1 + d + d3 + d4
Bộ mó hoỏ này cũng như là bộ mó hoỏ thường được sử dụng trong GSM. Mó hoỏ cú thể thực hiện như hỡnh 2 – 11. ở đõy đầu ra của mó xoỏn cú chiều dài bộ mó là 588 bit. Sau đú 132 bit được giảm đi kết quả là trong khối vụ tuyến cú chiều dài là 456 bit. Như vậy tốc độ mó hoỏ của bộ mó xoắn là
r = 6 + 268 456+ 16 + 4 ≈32 G0(d) Cj V = 2 G1(d) Hỡnh 2 – 11: Nguyờn lý mó xoắn
Mó hoỏ của cỏc kờnh lưu lượng (PDTCH), một trong bốn bộ mó được lựa chọn, phụ thuộc vào chất lượng tớn hiệu. Hai cờ được dựng lờn trong một cụm bỡnh thường được chỉ ra với bộ mó hoỏ người sử dụng. Với điều kiện kờnh rất xấu, CS – 1 tạo ra tốc độ mó là 9.05 kbit/s trờn một TS, nhưng nú là một bộ mó hoỏ rất đỏng tin cậy. Với điều k kờnh tốt hơn mó xoắn được thực hiện bởi bộ CS- 4 và chỳng ta cú thể đạt được tốc
độ lờn tới 21.4 kbit/s trờn một TS. Do vậy tốc độ dữ liệu tối đa cú thể đạt được là 171.2 kbit/s trờm một khung TDMA. Trờn thực tế nhiều người sử dụng cựng chia sẽ cỏc TS, như vậy tốc độ bit sẽ thấp hơn nhiều với những người sử dụng khỏc nhau. Hơn thế nữa chất lượng của kờnh vụ tuyến chắc chắn khụng luụn cho phộp sử dụng bộ mó CS – 4 (hay CS – 4 khụng hỗ trợ cho tất cả cỏc đầu cuối di động hoặc bởi chức năng mạng), tốc độ dữ liệu thay đổi phụ thuộc vào nhiều người sử dụng trờn tổng lưu lượng hiện tại của một ụ (như số người sử dụng và cựng với những đặc điểm lưu lượng), bộ mó sử
Di Nén mã Mã xoắn Chèn vào cuối bit Mã hóa tr−ớc USF Khối mã hóa
dụng và nhúm khe thời gian được sử dụng bởi MS. Tốc độ dữ liệu từ 10 đến 50 kbit/s là giỏ trị đỏng tin cậy.
2.6. Quản lý di động GPRS
Cỏc giao thức quản lý di động lớp ba (L3MM) được sử dụng để hỗ trợ dịch vụ di động luõn phiờn, độc lập của thuờ bao. Trong GPRS, cỏc chức năng quản lý di động bao hàm cả sự khởi tạo dịch vụ và khung giao thức dữ liệu gúi (PDP), cũng như giỏm sỏt vị trớ của thuờ bao.
2.6.1. Cỏc trạng thỏi của trạm di động
Tồn tại ba trạng thỏi của trạm di động (MS) trong GPRS đú là: Trạng thỏi rỗi, chờ và sẵn sàng (Idle, standby và ready) được biết như hỡnh dưới đõy:
GPRS
Hỡnh 2 - 12: Sơ đồ trạng thỏi của MS trong GPRS
Trong trạng thỏi rỗi – Idle, trạm di động cú thể thực hiện lựa chọn mạng PLMN, lựa chọn cell GPRS. Tuy nhiện việc quản lý di động và cỏc nội dung định tuyến khụng kớch hoạt trong trạm di động và SGSN. Trạm di động cú thể chỉ nhận số liệu point to multipoint – multicast (PTM – M).
Trạng thỏi chờ – standby: Là trạng thỏi mà cỏc trạm di động bỡnh thường sẵn sàng cho truyền số liệu. Trong trạng thỏi Standby, nội dung quản lý di động giữa MS và SGSN được kớch hoạt. MS thường xuyờn thụng tin cho SGSN về sự thay đổi từ vựng định tuyến này đến một vựng định tuyến khỏc.
RỖI nhập GPRS rời mạng TRUYỀN Tạm dừng Trạng thỏi truyền đọc dữ liệu CHỜ
Trạng thỏi ready là trạng thỏi mà mỏy di động đang thuộc một vựng định tuyến nào đú cú thể là ở một cell hoặc một vựng định vị được định nghĩa bởi cỏc nhà khai thỏc. MS cú thể nhận tỡm gọi đối với chuyển mạch kờnh, cũng như là tỡm gọi đối với cuộc gọi gúi dữ liệu (Data call) trong dịch vụ point – to – point GPRS (PTP - G) và point – to – multipoint GPRS (PTM – G). Hơn nữa sự chấp nhận số liệu PTP – M là cú thể. Khi MS sẵn sàng gửi hoặc nhận số liệu (trừ PTP
– M), nú phải ở vào trạng thỏi sẵn sàng – Ready, việc nhận dữ liệu cú thể khụng cần thủ tục tỡm gọi, bởi vỡ mạng biết vị trớ của MS đến từng cell. MS thường xuyờn bỏo tin cho SGSN khi nú di chuyển giữa cỏc cell. Trạng thỏi Ready được bảo vệ bởi một bộ định thời (timer). Timer thiết lập lại mỗi khi MS nhận hoặc truyền đi một gúi. Khi nhận hoặc truyền xong một gúi, MS sẽ trở lại trạng thỏi Standby. Việc thay đổi trạng thỏi từ Standby sang Ready cú thể được khởi tạo bởi mạng. Sử dụng thủ tục tỡm gọi, điều này được sử dụng khi cú số liệu được gửi tới MS. Khi MS cú số liệu để gửi, nú cú thể khởi tạo việc chuyển dữ liệu
2.6.2. Quản lý vị trớ trạm di động
Ở trạng thỏi rỗi, trạm di động khụng cập nhật vị trớ tức là vị trớ của trạm di động trờn mạng là khụng xỏc định. Cũn ở trạng thỏi sẵn sàng trạm di động bỏo cho SGSN mỗi khi chuyển đến một ụ mới. Để quản lý vị trớ của trạm di động ở trạng thỏi sẵn sàng, vựng định vị GPRS (LA) được chia thành một số vựng định tuyến (RA). Một vựng định tuyến thường gồm một số ụ. Chỉ khi trạm di động chuyển sang một vựng định tuyến mới thỡ trạm di động thụng bỏo cho SGSN, khi chuyển sang một ụ mới thỡ khụng cần thụng bỏo cho SGSN. Để cú thể tỡm ụ hiện tại của trạm di động ở trạng thỏi chờ, cần sử dụng kờnh tỡm gọi. Cũn đối với trạm di động ở trạng thỏi sẵn sàng thỡ khụng cần sử dụng kờnh tỡm gọi.
Mỗi khi trạm di động chuyển tới một vựng định tuyến mới, trạm di động gửi “yờu cầu cập nhập khu vực định tuyến” tới SGSN. Bản tin này chứa thụng tin nhận dạng khu vực định tuyến (RAI) của khu vực định tuyến cũ. Hệ thống trạm gốc BSS thờm nhận dạng ụ (CI) của ụ mới để từ đú SGSN cú thể tỡm thấy RAI mới. Ta cú thể đưa ra hai trường hợp cập nhật khu vực định tuyến xẩy ra như sau:
Cập nhật khu vực định tuyến trong nội bộ SGSN: Trạm di động di chuyển tới khu vực định tuyển mới mằm ở cựng một SGSN với khu vực định tuyến cũ. Trong trường hợp này, SGSN đó lưu trữ sẵn hồ sơ thuờ bao cần thiết và cú thể
nhận cập nhật khu vực định tuyến ’’). Do khung định tuyến khụng đổi, khụng cần thiờt phải thụng bỏo cho cỏc phần tử khỏc của mạng như GGSN hoặc HLR.
Cập nhật khu vực định tuyến giữa cỏc SGSN: khu vực định tuyến mới đượ quản lý bởi một SGSN khỏc. SGSN mới nhận thấy trạm di động đó dịch chuyển tới khu vực của nú và yờu cầu SGSN cũ gửi khung giao thức dữ liệu gúi (PDP) của thuờ bao. Sau đú, SGSN mới thụng bỏo cho cỏc GGSN cú liờn quan v khung định tuyến mới của thuờ bao. Ngoài ra, HLR và MSC/VLR (nếu cũng sẽ được thụng bỏo về SGSN mới của thuờ bao.
2.6.2.1. Cập nhật khu vực định tuyến trong nội bộ SGSN
Dưới đõy là mụ tả thủ tục cập nhật khu vực định tuyến trong nội bộ SGSN:
cần)
1. Yờu cầu cập nhậ
4. Hoàn thành cập nhật khu vực định tuyến
Thủ tục bắt buộc Tuỳ chọn hoặc cú điều kiện
Hỡnh 2 – 13: Thủ tục cập nhật khu vực định tuyến trong nội bộ SGSN
Trạm di động gửi yờu cầu cập nhật khu vực định tuyến đến SGSN. Yờu cầu cập nhật khu vực định tuyến SGSN chứa thụng tin về khu vực định tuyến cũ và số P – TMSI cũ. Phõn hệ trạm gốc sẽ thờm vào yờu cầu cập nhật khu vực định tuyến nhận dạng về ụ mà từ đú BSS nhận được bản tin và sau đú chuyển yờu cầu cập nhật khu vực định tuyến tới SGSN.
Cỏc chức năng an ninh như xỏc thực và mó hoỏ cú thể được thực hiện.
SGSN xỏc nhận sự hiện diện của trạm di động tại khu vực định tuyến mới. Nếu do giới hạn thuờ bao theo vựng, trạm di động khụng được phộp nhập mạng tại khu vực định tuyến mới hoặc lỗi kiểm tra thuờ bao, SGSN sẽ từ chối cập nhật khu vực 1.
2. 3.
SGSN
MS BSS
1. Yờu cầu cập nhậ t khu vực định tuyến 2. Cỏc chức năng an ninh
3. Chấp nhận cập nh 4. Hoàn thành cập
định tuyến cho trạm di động. Nếu như tất cả cỏc phần kiểm tra đều thành cụng, SGSN sẽ cập nhật khung quản lý di động của trạm di động. Một số P – TMSI mới sẽ được ấn định. Bản tin cập nhật khu vực định tuyến được gửi trả về trạm di
động. Trong bản tin chấp nhận này bao gồm cả số P – TMSI.
4. Sau khi số P – TMSI được ấn định tại trạm di động, trạm di động sẽ xỏc nhận số P – TMSI mới bằng bản tin hoàn thành cập nhật khu vực định tuyến.
2.6.2.2. Cập nhật khu vực định tuyến giữa cỏc SGSN
Hỡnh 2 – 14 mụ tả thủ tục cập nhật khu vực định tuyến khi trạm di động từ khu vực SGSN này sang khu vực SGSN khỏc.
1. Trạm di động gửi yờu cầu cập nhật khu vực định tuyến tới SGSN mới. Yờu cầu cập nhật khu vực định tuyến chứa cỏc thụng tin về khu vực định tuyến cũ và số P –TMSI cũ. Phõn hệ trạm gốc BSS sẽ thờm vào yờu cầu cập nhật khu vực định tuyến nhận dạng về ụ mà từ đú BSS nhận được bản tin và sau đú chuyển yờu cầu cập nhật khu vực định tuyến tới SGSN.
SGSN mới gửi yờu cầu khung SGSN tới SGSN cũ để lấy cỏc khung quản lý di động và khung giao thức dữ liệu gúi cho trạm di động. SGSN cũ sẽ kiểm tra số P –TMSI cũ và bản tin trả lời sẽ bỏo lỗi nếu như số P –TMSI khụng trựng với số P –TMSI lưu trong SGSN cũ. Khi đú, SGSN bắt đầu thực hiện cỏc chức năng an ninh. Nếu như chức năng xỏc thực trạm di động xỏc nhận tớnh đỳng đắn của trạm di động. SGSN mới sẽ gửi bản tin yờu cầu khung SGSN tới SGSN cũ. Nếu
số P –TMSI chớnh xỏc hoặc SGSN đó xỏc thực xong trạm di động, SGSN cũ sẽ trả lời SGSN mới bằng bản tin trả lời khung SGSN. Nếu như trạm di động khụng được SGSN cũ nhận biết, SGSN cũ sẽ gửi bản tin bỏo lỗi tương ứng. SGSN cũ lưu địa chỉ của SGSN mới để cho phộp SGSN chuyển cỏc gúi dữ liệu
tới SGSN mới. SGSN cũ bắt đầu bộ đếm và dừng truyền khi kết thỳc phiờn làm việc trờn đường xuống.
Cỏc chức năng an ninh như xỏc thực và mó hoỏ được thực hiện
SGSN mới gửi bản tin xỏc nhận khung SGSN tới SGSN cũ. Bản tin sẽ thụng bỏo cho SGSN cũ vịờc SGSN mới đó sẵn sàng nhận cỏc gúi dữ liệu của cỏc khung giao thức dữ liệu gúi đó được khởi tạo. SGSN cũ sẽ đỏnh dấu 2.
3. 4.
SGSN
khi kết thỳc thủ tục cập nhật khu vực định tuyến hiện tại. nếu như cỏc chức năng an ninh khụng xỏc định được tớnh đỳng đắn của trạm di động, thủ tục cập nhật vựng định tuyến sẽ bị từ chối và SGSN mới sẽ gửi bản tin bỏo từ chối đến SGSN cũ. SGSN cũ sẽ tiếp tục tương tự như bản tin yờu cầu khung SGSN chưa
1. Yờu cầu cập nhật khu vực định tuyến
2. Yờu cầu khung SGSN
2. Trả lời yờu cầu khung SGSN 3. Cỏc chức năng an ninh
4. Xỏc nhận khung 5. Truyền gúi
6. Yờu cầu cập nhật khung giao thức dữ liệu gúi 6. Trả lời yờu cầu cập nhật khung giao thức dữ liệu gúi
7. Cập nhật vị trớ
8. Xoỏ định vị
8. Xỏc nhận xoỏ định vị 9. Nhập dữ liệu thuờ bao
9. Xỏc nhận nhập dữ liệu thuờ bao 10. Xỏc nhận cập nhật định vị 11. Chấp nhận cập nhật khu vực định tuyến
12. Hoàn thành cập nhật khu vực định tuyến
Thủ tục bắt buộc Thủ tục tuỳ chọn hoặc cú điều kiện
Hỡnh 2 – 14: Thủ tục nhập mạng khu vực định tuyến giữa cỏc SGSN 5. SGSN cũ sẽ chuyển cỏc gúi dữ liệu trong bộ đệm tới SGSN mới. Cỏc gúi dữ
liệu sẽ được nhận từ GGSN để chuyển tới SGSN mới cho tới khi bộ đếm ở bước 2 dừng đếm. Dữ liệu gúi đó được gửi tới trạm di động ở chế độ xỏc nhận cũng như với số khung LLC, được gửi ở phần đoạn cuối của khung dữ liệu gúi. Sau
HLR GGSN SGSN SGSN BSS MS
khi bộ đếm ở bước 2 đó dừng đếm, khi đú khụng cú dữ liệu gúi mới nào được gửi tới SGSN mới.
SGSN mới gửi bản tin yờu cầu cập nhật khung giao thức dữ liệu gúi tới cỏc
GGSN cú liờn quan. Cỏc GGSN sẽ được cập nhật cỏc trường khung giao thức dữ liệu gúi và trả lời bằng bản tin trả lời yờu cầu cập nhật khung giao thức dữ liệu gúi.
SGSN mới thụng bỏo cho HLR về việc thay đổi SGSN bằng cỏch gửi bản tin cập nhật định vị tới HLR.
HLR gửi bản tin xoỏ định vị tới SGSN cũ. Nếu bộ đếm trong bước 2 khụng cú, SGSN cũ sẽ xoỏ cỏc khung quản lý di động và khung giao thức dữ liệu gúi. Nếu cú bộ đếm ở bước 2, cỏc khung trờn sẽ được xoỏ khi bộ đếm dừng đếm. Khi đú, SGSN cũ sẽ kết thỳc việc truyền dữ liệu gúi. Đồng thời điều này cho phộp SGSN cũ giữ lại cỏc khung quản lý di động và khung giao thức dữ liệu gúi để
đề phũng trường hợp khi trạm di động bắt đầu thủ tục cập nhật khu vực định tuyến SGSN khỏc trước khi kết thỳc thủ tục cập nhật khu vực định tuyến hiện tại. SGSN cũ sẽ xỏc nhận bằng bản tin xỏc nhận xoỏ định vị.
HLR gửi dữ liệu về thuờ bao để nhập vào SGSN mới. SGSN mới sẽ kiểm tra sự hiện diện của trạm di động trong khu vực định tuyến mới. Nếu do việc giới hạn thuờ bao theo khu vực, trạm di động khụng được phộp nhập mạng vào khu vực định tuyến, SGSN sẽ từ chối yờu cầu cập nhật khu vực định tuyến bằng nguyờn nhõn gõy lỗi và gửi bản tin xỏc nhận nhập dữ liệu thuờ bao tới HLR. Nếu mọi phộp kiểm tra đều thành cụng, SGSN sẽ tạo nờn khung quản lý di động cho trạm 6.
7. 8.