Trong lớp vật lý, GPRS sử dụng mạng GSM kết hợp hai cụng nghệ đa truy cập là FDMA và TDMA với 8 khe thời gian (TS) cho một khung TDMA. Hơn thế nữa, một
phương phỏp mới khỏc được sử dụng để cấp kờnh và đa truy cập. Điều này rất quan trọng tỏc động đến việc thực hiện trong mạng GPRS.
Trong chuyển mạch kờnh GSM. Một kờnh vật lý ( vớ dụ 1 TS của khung TDMA kế tiếp) được cấp cố định cho một MS trong khi thực hiện cuộc gọi, kờnh này được phõn cho cả đường lờn và đường xuống.
GPRS cho phộp phối hợp phõn tài nguyờn vụ tuyến một cỏch mềm dẻo hơn khi truyền gúi. Một mỏy di động GPRS cú thể truyền trờn 8 TS khỏc nhau của một khung TDMA (chức năng đa khe). Số TS mà MS cú thể sử dụng cuộc gọi loại đa khe. Thờm vào đú đường lờn và đường xuống được cấp khỏc nhau. Do đú tài nguyờn lưu lượng vụ tuyến được cấp khụng đối xứng.
Một ụ hỗ trợ GPRS cấp kờnh vật lý cho kờnh lưu lượng GPRS. Trong trường hợp khỏc, tài nguyờn vụ tuyến của một ụ được chia sẻ cho tất cả cỏc trạm di động (GSM và GPRS) đang ở trong ụ này. Phần ỏnh xạ cỏc kờnh vật lý cho cỏc dịch vụ GPRS và cỏc dịch vụ chuyển mạch kờnh GSM cú thể thay đổi được. Một kờnh vậy lý đó được cấp cho việc truyền GPRS được chỉ rừ trong kờnh dữ liệu gúi (PDCH). Số PDCH cú thể được thay đổi khi truyền kờnh lưu lượng.
Kờnh vật lý khi truyền chuyển mạch gúi chỉ được cấp chớnh thức cho MS khi MS gửi và nhận dữ liệu gúi, kờnh này sẽ được giải phúng sau khi truyền tin. Song v nguyờn lý cấp kờnh động này thỡ nhiều MS cú thể cựng chia sẻ một kờnh vật lý, do đú tài nguyờn vụ tuyến được sử dụng hiệu quả hơn.
Sử dụng kờnh được điều khiển bởi BSC. Giảm xung đột trờn mạng được đưa ra trờn đường xuống với cỏc kờnh này cú sự thay đổi theo từng lỳc. Một cờ trạng thỏi đường lờn (UFS) trong phần tiờu đề của cỏc gúi đường xuống tới MS đó chỉ ra cho người sử dụng kờnh này trong đường lờn. Kờnh PDCH được dựng cho MS phụ thuộc vào loại đa khe và cấp độ dịch vụ (GoS).
2.5.2. Kờnh vật lý
Hệ thống mạng GPRS sử dụng hoàn toàn giao diện vụ tuyến (air interface) hay là kết nối giữa trạm di động MS và trạm thu phỏt gốc BTS của mạng GSM cú nghĩa là đa truy nhập theo thời gian (TDMA) và mỗi khung TDMA được tạo thành bởi 8 khe thời gian (TS) tần số vụ tuyến.
Một khe thời gian tần số vụ tuyến của khung TDMA được gọi là một kờnh vật lý. Thụng tin gửi đi trờn 1 khe thời gian tần số vụ tuyến được gọi là một cụm (burst). Một kờnh vật lý cú thể được sử dụng cho một kờnh logic hoặc một phần của kờnh logic.
Việc ấn định cỏc kờnh lưu lượng của GPRS khỏc với GSM. GPRS cho phộp một trạm di động truyền trờn nhiều khe thời gian của một khung TDMA. Điều này cho phộp việc ấn định kờnh rất linh hoạt: từ 1 đến 8 TS của một khung TDMA cú thể được ấn định cho một trạm di động, hơn thế nữa đường lờn và đường xuống được ấn định riờng, điều này cho phộp tăng hiệu suất đối với cỏc mạng dữ liệu khụng đối xứng. Vớ dụ như ứng dụng Web thường dựng đường xuống nhiều hơn đường lờn.
Đối với GSM, một kờnh tần số vụ tuyến được ấn định vĩnh viễn cho một thuờ bao nhất định trong thời gian thực hiện cuộc gọi cho dự dữ liệu cú được truyền đi hay khụng. Ngược lại, đối với GPRS, cỏc kờnh tần số vụ tuyến được ấn định khi cú cỏc gúi
dữ liệu được truyền đi hoặc nhận và sau đú cỏc kờnh tần số vụ tuyến này được giải phúng sau khi kết thỳc truyền hoặc nhận gúi tin đú. Đối với truyền dữ liệu khụng liờn tục, điều này cho phộp sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyờn vụ tuyến khan hiếm. Với nguyờn tắc này thỡ nhiều thuờ bao cú thể sử dụng cựng một kờnh vật lý.
Một ụ của GPRS cú thể ấn định cỏc kờnh vật lý cho lưu lượng GPRS. Kờnh vật lý này được biểu thị bằng kờnh dữ liệu gúi PDCH. Cỏc kờnh dữ liệu gúi được tỏch ra từ tổ hợp cỏc kờnh trong ụ. Do đú tài nguyờn vụ tuyến của ụ được chia sẻ cho tất cả cỏc trạm di động GPRS cũng như cỏc trạm di động khụng phải của GPRS. Việc sắp xếp cỏc kờnh vật lý cho cỏc dịch vụ chuyển mạch gúi (GPRS) hoặc cỏc dịch vụ chuyển mạch kờnh (GSM) cú thể được thực hiện một cỏch linh hoạt phụ thuộc vào tải hiện tại, mức độ ưu tiờn của cỏc dịch vụ yờu cầu và cỏc khe thời gian rỗi. Thủ tục giỏm sỏt được thực hiện để giỏm sỏt lưu lượng của kờnh PDCH trong ụ. Dựa vào tải hiện tại cỏc kờnh sẽ được ấn định cho cỏc dịch vụ GPRS với số lượng kờnh PDCH cú thể thay đổi. Cỏc kờnh vật lý hiện khụng sử dụng cho mạng GSM cú thể được ấn định thành cỏc kờnh PDCH để tăng số lượng kờnh cho cỏc dịch vụ GPRS. Khi cú yờu cầu về tài nguyờn vụ tuyến cú mức
2.5.3. Kờnh logic
Bảng 2 – 4 chỉ ra cỏc kờnh logic dữ liệu gúi được định nghĩa trong GPRS. Cỏc kờnh logic này thỡ cũng được quy ước trong GSM, nú được phõn thành hai loại: Cỏc kờnh lưu lượng và cỏc kờnh bỏo hiệu (hay kờnh điều khiển), kờnh bỏo hiệu cú thể phõn thành cỏc
kờnh như kờnh điều khiển quảng bỏ (PBCCH), kờnh điều khiển (PCCCH)và kờnh điều khiển dành riờng gúi (PDCCH).
chung cho gúi
Bảng 2 – 4: Cỏc kờnh logic trong GPRS.
Cỏc kờnh lưu lượng gúi được dành tạm thời cho MS. Kờnh lưu lượng dữ liệu gúi PDTCH được sử dụng cho việc truyền số liệu. Cỏc thụng tin bỏo hiệu mức thấp tương ứng với một thuờ bao được truyền trờn kờnh PACCH. Cỏc thụng tin này bao gồm: Cụng nhận số liệu, phõn bổ nguồn lực hoặc trao đổi thụng tin điều khiển cụng suất
Kờnh điều khiển quảng bỏ gúi PBCCH là duy nhất đú là kờnh bỏo hiệu điểm - đa điểm từ BSS tới MS, nú được sử dụng bởi mạng để gửi cỏc bản tin về thụng tin quảng bỏ hệ thống tới tất cả cỏc cho thuờ bao GPRS. PBCCH đưa ra cỏc thụng tin quảng bỏ quan trọng về cỏc dịch vụ chuyển mạch kờnh, vỡ vậy mỏy di động
Nhúm kờnh Kờnh Chức năng Hướng Kờnh lưu lượng Cỏc kờnh logic Kờnh lưu lượng dữ liệu gúi Kờnh điều khiển quảng bỏ gúi Kờnh điều khiển chung gúi (PCCCH) Cỏc kờnh điều khiển dành riờng cho gúi PDTCH PBCCH PRACH PAGCH PPCH PNCH PACCH PTCCH Lưu lượng dữ liệu gúi Điều khiển quảng
bỏ gúi Truy cập ngẫu
nhiờn gúi điều khiển truy
cập gúi Tỡm gọi gúi Thụng bỏo gúi Điều khiển kết nỗi gúi Điều khiển định thời gúi MS ↔ BSS MS ← BSS MS → BSS MS ← BSS MS ← BSS MS ← BSS MS ↔ BSS MS ↔ BSS
Kờnh điều khiển chung cho gúi PCCCH truyền thụng tin bỏo hiệu cho chức năng điều khiển truy cập mạng, vớ dụ như cấp cho kờnh vụ tuyến, điều khiển truy cập thụng thường. Kờnh PCCCH bao gồm bốn kờnh con là:
Kờnh truy cập ngẫu nhiờn gúi (PRACH) được MS sử dụng để yờu cầu truy một hoặc nhiều kờnh PDTCH cho đường lờn.
Kờnh tỡm gọi gúi (PPCH) được mạng sử dụng bởi BSS để thụng bỏo cho MS về việc truyền gúi trờn đường xuống.
Kờnh truy cập gúi PAGCH được mạng sử dụng để cấp một hoặc nhiều kờnh PTDCH cho MS.
Kờnh thụng bỏo gúi PNCH được mạng sử dụng để thụng bỏo cho một nhúm cỏc MS trước khi truyền gúi quảng bỏ phương thức điểm - đa điểm (PTM – M).
Hỡnh 2 – 6 chỉ ra nguyờn lý việc cấp kờnh đường lờn. Một MS yờu cầu một kờnh bằng gửi một yờu cầu kờnh gúi (Packet Channel Request) trờn kờnh PRACH hoặc RACH. Sau đú BSS trả lời trờn kờnh PAGCH hoặc kờnh AGCH. Một yờu cầu kờnh gúi được hoàn thành, một lưu lượng khối tạm thời (TBF) được thiết lập, khi đú tài nguyờn được cấp cho MS và truyền dữ liệu cú thể được bắt đầu. Trong khi truyền, trạng thỏi cờ đường lờn (UFS) trong phần tiờu đề của cỏc khối đường xuống được chỉ ra ở cỏc MS khỏc rằng kờnh PDTCH đường lờn này đó được sử dụng. Ở phần nhận, nhận dạng lưu lượng tạm thời giỳp tập hợp lại gúi dữ liệu. Tất cả cỏc gúi dữ liệu đó được truyền đi TBF và tài nguyờn vụ tuyến lại được giải phúng. Hỡnh 2 – 7 minh hoạ thủ tục thực hiện cho MS. MS BSS PPCH hoặc PCH PRACH hoặc RACH PAGCH hoặc AGCH Không bắt buộc PACCH Không bắt buộc Hỡnh 2 – 6: Cấp cho kờnh đường lờn Yêu cầu kênh gói
Yêu cầu tài nguyên gói Phân tạm thời gói Chấp nhận tài nguyên gói
Kờnh điều khiển dành riờng cho gúi (PDCH) là một kờnh bỏo hiệu hai chiều theo phương thức điểm - điểm. PDCH cú cỏc kờnh là PACCH và PTCCH.
Kờnh điều khiển kết nối gúi (PACCH) nú luụn được cấp để kết hợp với một hoặc nhiều kờnh PDTCH. Nú dựng để truyền thụng tin bỏo hiệu liờn quan tới một MS cụ thể nào đú.
Kờnh điều khiển định thời gúi (PTCCH) được sử dụng cho việc đồng bộ khung. MS gửi trờn phần đường lờn của kờnh PTCCH (PTCCH/U), truy cập cỏc cụm tới BTS. Từ việc trễ của cỏc cụm này, đưa ra giỏ trị chớnh xỏc cho việc định thời cú thể nhận được, giỏ trị này sau khi truyền trờn đường xuống để thụng tin cho MS.
MS BSS
PPCH hoặc PCH
PRACH hoặc RACH
PAGCH hoặc AGCH
PACCH
Hỡnh 2 – 7: Thủ tục Truyền gúi tới MS
Việc kết hợp cỏc kờnh logic của chuyển mạch kờnh và chuyển mạch gúi cũng cú thể thực hiện được ở đõy. Nếu PCCCH khụng thay đổi trong Cell, trạm di động GPRS cú thể sử dụng kờnh CCCH của chuyển mạch kờnh trong GSM để chỉ ra việc truyền gúi. Hơn thế nữa nếu PBCCH khụng thay đổi, nú cú thể thu được những thụng tin cần thiết của hệ thống từ kờnh BCCH.
Bảng 2 – 5 chỉ ra chiều dài khối và lưu lượng dữ liệu của cỏc kờnh logic trong
GPRS. Cú bốn sự mó hoỏ khỏc nhau (CS – 1 đến CS – 4) được định nghĩa cho truyền dữ liệu trờn kờnh PDTCH.
Yêu cầu tìm gọi gói
Phân tạm thời gói
Yêu cầu kênh gói
Trả lời tìm gọi gói
Bảng 2 – 5: Thuộc tớnh cỏc kờnh logic trong GPRS