III. Các chức năng của GPRS
3- Các chức năng quản lý di động
Chức năng này thực hiện tơng tự nh trong hệ thống GSM. Các chức năng quản lý di động đợc sử dụng để theo dõi vị trí hiện tại của MS trong mạng PLMN hoặc trong mạng PLMN khác. Một hoặc một số cell tạo thành một vùng định tuyến (routing area), một số vùng định tuyến tạo thành một vùng định vị (location area).
Mỗi vùng định tuyến đợc phục vụ bởi một SGSN. Việc theo dõi vị trí của MS phụ thuộc vào trạng thái quản lý di động nh sau:
- Khi MS trong trạng thái STANBY (chờ): vị trí của MS đợc biết ở cấp một vùng định tuyến.
- Khi MS trong trạng thái READY (sẵn sàng): vị trí của MS đợc biết ở cấp một cell.
3.1- Các trạng thái của MS
GPRS có 3 trạng thái quản lý di động khác nhau: • Trạng thái IDLE (rỗi)
Trạng thái này đợc sử dụng khi thuê bao MS không hoạt động (không khai báo kết nối mạng GPRS). trong trạng thái IDLE của GPRS, thuê bao không đợc gán chức năng quản lý di động (MM). Các context của MS và SGSN không chứa các thông tin định tuyến và thông tin vị trí thuê bao. Việc nhắn tin và truyền dữ liệu không thực hiện đợc nhng MS có thể nhận dữ liệu trong dịch vụ PTM-M (dịch vụ điểm-đa điểm: là dịch vụ trong đó bản tin đợc phát tới tất cả các thuê bao hiện thời trong một vùng địa lý). Để thiết lập các MM context trong MS và SGSN, MS phải thực hiện thủ tục khai báo kết nối mạng (GPRS attach).
• Trạng thái STANBY (chờ):
Trong trạng thái này, thuê bao đã khai báo kết nối mạng và đợc quản lý di động. Lúc này mạng biết MS đang nằm ở một vùng định tuyến nào. MS có thể nhận các trang nhắn tin báo hiệu, dữ liệu và có thể cả các trang nhắn của dịch vụ chuyển mạch kênh. Trạng thái này cha thể truyền và nhận dữ liệu. MS thực hiện lựa chọn vùng định tuyến GPRS (routing area) và chọn cell cục bộ. MS sử dụng các thủ tục di động để khai báo cho SGSN khi vào vùng định tuyến mới, nhng không cần thông báo khi thay đổi cell trong cùng một vùng định tuyến. Do đó, thông tin về vị trí của MS trong MM context của SGSN chỉ chứa số nhận dạng vùng định tuyến RAI (Routing Area Identifier). Nếu hết thời gian STANBY, MS chuyển về trạng thái IDLE và việc quản lý di dộng hết hiệu lực. Nếu MS cần gửi dữ liệu thì nó chuyển sang trạng thái READY.
• Trạng thái READY (sẵn sàng)
MS thực hiện các thủ tục quản lý di động và mạng biết thuê bao đang ở cell nào. SGSN gửi dữ liệu tới MS mà không cần tìm gọi MS và MS gửi dữ liệu tới SGSN bất cứ lúc nào. MS có thể kích hoạt hoặc giải phóng PDP context, MM context vẫn đợc duy trì trong trạng thái READY dù MS có hay không đợc cung cấp tài nguyên vô tuyến thậm chí khi không có dữ liệu đợc truyền. Trạng thái READY đợc giám sát bởi một bộ định thời. Một phiên MM sẽ chuyển từ trạng thái READY sang trạng thái STANBY khi bộ định thời READY kết thúc.
I D L E R E A D Y S T A N B Y G P R S A t t a c h G P R S D e t a c h R E A D Y t i m e r e x p i r y o r F o r c e t o S T A N B Y P D U t r a n s m i s s i o n I D L E R E A D Y S T A N B Y G P R S A t t a c h G P R S D e t a c ho r C a n c e l L o c a t i o n R E A D Y t i m e r e x p i r y o r F o r c e t o S T A N B Y o r A b n o r m a l R L C c o n d i t i o n P D U t r a n s m i s s i o n I m p l i e n t D e t a c h o r C a n c e l L o c a t i o n
Hình II.5: Mô hình quản lý di động
GPRS attach và GPRS detach là chức năng quản lý di động nhằm thiết lập hay kết thúc kết nối tới mạng GPRS. SGSN đóng vai trò tiếp nhận yêu cầu attach/ detach và xử lý chúng. Việc khai báo kết nối mạng (GPRS attach), thuê bao di động chuyển sang trạng thái READY và nội dung quản lý di động đợc thiết lập, MS đợc nhận thực, khoá mã đựoc tạo ra, đờng kết nối có mã hoá đợc thiết lập và MS đợc cấp phát một TLLI (nhận dạng kênh logic tạm thời). SGSN nhận các thông tin về thuê bao từ HLR, sau khi thực hiện một GPRS attach, SGSN sẽ luôn bám theo vị trí của MS. Lúc này MS có thể nhận và gửi SMS nhng không thu phát đợc số liệu. Để chuyển giao số liệu, MS trớc tiên phải thực hiện việc kích hoạt nội dung giao thức số liệu gói (PDP context). Khi thuê bao muốn kết thúc một kết nối tới mạng GPRS thì nó thực hiện GPRS detach. Việc thực hiện GPRS detach cho phép MS chuyển sang trạng thái IDLE và ngắt toàn bộ nội dung quản lý di động.
Các loại tách khác nhau: tách IMSI, tách GPRS và tách kết hợp GPRS/IMSI (chỉ thực hiện trong MS).
Có hai kiểu để MS kết thúc kết nối tới mạng:
- Mạng (SGSN) gửi yêu cầu tách tới MS hoặc MS gửi tới SGSN yêu cầu tách hoàn toàn.
- Mạng ngắt kết nối mà không thông báo cho MS khi đạt tới định thời di động hoặc khi có lỗi vô tuyến không thể khôi phục gây ra mất kết nối kênh logic.
MS có thể thực hiện GPRS detach từ mạng theo chế độ mặc định khi thời gian STANBY hết hiệu lực, nhng thông thờng việc tách GPRS từ MS.
3.3- Chức năng bảo mật
Có các chức năng bảo mật sau:
- Bảo mật nhận dạng ngời sử dụng(nhận dạng tạm thời và mã hoá). - Bảo mật dữ liệu ngời sử dụng (mã hoá).
Hệ thống GPRS sử dụng cơ chế bảp mật cơ bản giống trong GSM. Việc nhận thực thuê bao trong GPRS đợc thực hiện tại SGSN cũng nh MSC/VLR trong GSM. TLLI đợc dùng để bảo mật nhận dạng thuê bao. Sự liên hệ tơng ứng giữa IMSI với TLLI chỉ có MS và SGSN đợc biết. Chức năng mã hoá giữa MS và GSN khác với GSM, nó đợc tối u cho lợng chuyển mạch gói. Việc bảo mật đối với mạng backbone đợc thực hiện dựa trên các tính chất riêng của mạng cá nhân (private network), nó tránh đợc khả năng ngời lạ bên ngoài xâm nhập vào. Cơ chế vật lý đảm bảo tính bảo mật đợc thực hiện bởi nhà khai thác.
3.4- Chức năng quản lý vị trí
Các chức năng quản lý vị trí:
- Cung cấp cơ chế chọn cell và PLMN.
- Cung cấp cơ chế để mạng nhận biết vùng định tuyến (RA) của MS trong trạng thái STANBY và READY.
Các thủ tục quản lý sẽ kiểm soát sự thay đổi cell hay vùng định tuyến, đồng thời định kỳ cập nhật thông tin về vùng định tuyến của MS. Nếu một MS trong thời gian dài không thay đổi vị trí thì mạng phải nhận đợc thông báo MS vẫn nằm trong khả năng nhận biết của mạng. Do đó việc cập nhật vùng định tuyến phải đ- ợc thực hiện theo chu kỳ nhất định. Khi MS vào cell mới và có thể vào vùng định tuyến mới thì MS phải thực hiện một trong ba thủ tục sau: cập nhật cell, cập nhật vùng định tuyến hoặc cập nhật kết hợp cell và vùng định tuyến.
Có hai kiểu cập nhật vùng định tuyến:
SGSN có thể quản lý vài vùng định tuyến và nếu vùng định tuyến mới thuộc về sự quản lý của một SGSN khác thì kiểu cập nhật Inter-SGSN đợc sử dụng. Nếu vùng định tuyến mới vẫn thuộc sự quản lý của SGSN cũ thì kiểu cập nhật Intra- SGSN đợc sử dụng. Thông thờng, SGSN cũ sẽ chuyển các gói tin của ngời sử dụng tới SGSN mới cho tới khi nó nhận đợc thông báo xóa vị trí từ HLR thì thôi.
3.5- Chức năng quản lý thuê bao
Chức năng này thực hiện một cơ chế thông báo cho các nút của GPRS khi dữ liệu thuê bao GPRS của một ngời sử dụng thay đổi. Bất cứ khi nào dữ liệu thuê bao GPRS thay đổi trong HLR và sự thay đổi tác động đến dữ liệu đợc lu trong SGSN thì SGSN sẽ thông báo sự thay đổi này bằng cách:
- Thực hiện thủ tục chèn dữ liệu thuê bao (Insert Subscriber Data): bổ xung hoặc sửa đổi dữ liệu thuê bao trong SGSN.
- Hoặc thực hiện thủ tục xoá dữ liệu thuê bao (Delete Subscriber Data): xoá dữ liệu thuê bao trong SGSN.