Số nhận dạng thuê bao di động tạm thời kiểu gói P-TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity) sử dụng như tên thuê bao tạm thời để nhận dạng thuê bao từ mạng. Nó thay thế tạm thời để nhận dạng thuê bao từ mạng. Nó thay thế tạm thời số nhận dạng thuê bao IMSI cần được chuyển qua giao diện vô tuyến càng ít càng tốt vì nó không được mã hóa. Số nhận dạng không được mã hóa này được phát tới SGSN vào thời điểm khởi tạo trao đổi giữa MS và mạng. Ở phần
cập nhật vùng định tuyến sau này và đăng nhập GPRS trước đây chúng ta thấy rằng đôi khi MS phải phát đi IMSI của nó do nó không có P-TMSI hoặc P-TMSI không hợp lệ.
Sô nhận dạng thuê bao tạm thời nêu trên được SGSN phân bổ sau khi nhận thực và bắt đầu mã hóa, tức là sau mỗi lần nhận thực thì MS lại tiếp nhận một P- TMSI mới. Như vậy khi MS di chuyển tới vùng phục vụ của một SGSN mới thì SGSN mới này lại phân bổ cho một P-TMSI mới và P-TMSI của SGSN cũ sẽ dành cho thuê bao khác trong vùng phục vụ của nó. Mỗi SGSN có một khối lớn các P- TMSI. Khi MS lưu trú lâu ở một vùng SGSN thì SGSN có thể phân bố cho MS này một P-TMSI mới.
5.3. Kiểm tra số nhận dạng.
Như đã thấy ở phần cấu trúc mạng, mạng di động được trang bị bộ phận nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Register) để kiểm tra trạng thái thiết bị di động ME khi nó bị đánh cắp.
Nếu EIR được trang bị thì công việc kiểm tra nhận dạng có thể làm được sau khi nhận thực và bắt đầu mã hóa. Nút SGSN phát yêu cầu căn cước tới MS và MS dùng IMEI để trả lời. Sau đó SGSN chuyển IMEI tới EIR để EIR kiểm tra IMEI đối với các danh sách khác nhau, đặc biệt kiểm tra để khẳng định nó không nằm ở danh sách đen. Sau đó EIR gửi trở lại một bản tin để chỉ thị MS này đã tìm thấy ở danh sách trắng, xám hay đen.
5.4. Quản lý định vị trong GPRS.
Quản lý định vị là các hoạt động cần thiết khi MS đăng nhập GPRS (ở trạng thái dự phòng hay sẵn sàng) và di chuyển từ cell này sang cell khác. Ta đã xem cách thức đăng nhập GPRS ở mục 4.5.2 trước đây.
Mỗi cell trong mạng đều được cung cấp thông tin chung về kênh điều khiển quảng bá của nó BCCH (Broadcast Control Channel). Các thông tin quan trọng đối
với việc quản lý đingj vị là số nhận dạng toàn cầu của cell CGI (Cell Global Identity). Số nhận dạng vùng định tuyến RAI (Routing Area Identity) và số nhận dạng vùng định vị LAI (Location Area Identity).
Khi MS di chuyển tới một cell mới thuộc vùng định tuyến mới hoặc vùng định vị mới sẽ diễn ra ba động thái sau:
- MS khởi tạo cập nhật cell mới.
- MS khởi tạo cập nhật vùng định tuyến mới.
- MS khởi tạo cập nhật cả vùng định tuyến và vùng định vị mới.
Trường hợp không có giao diện Gs giữa SGSN và MSC/VLR hiện tại và MS xác định cần thực hiện cập nhật vùng định vị trước, tức là giải mã kênh điều khiển quảng bá BCCH của cell mới và thông báo thực hiện phương thức điều hành mạng chế độ 2 hoặc 3 NOM-II/III (Network Operation Mode II/III) cho trường hợp không có giao diện MS, lúc đó các căn cước LAI và RAI phải thay đổi. Cần lưu ý rằng trường hợp sử dụng NOM I thì công việc cập nhật nêu trên được xử lý qua CMM (Common Mobility Management) ở SGSN.
5.4.1. Cập nhật Cell.
Công việc cập nhật cell được thực hiện khi MS di chuyển vào một cell mới nằm trong vùng định tuyến hiện thời và MS ở trạng thái sẵn sàng (READY) (Nếu ở trạng thái dự phòng STANDBY thì không thực hiện được công việc cập nhật cell mà chỉ cập nhật được ở vùng định tuyến). Nếu vùng định tuyến thay đổi thì công việc cập nhật vùng định tuyến được xúc tiến.
Máy thuê bao MS được thực hiện cập nhật cell bằng cách phát đi bản tin chứa P-TMSI tới SGSN, đồng thời thiết bị điều khiển gói PCU ở BSS cũng chuyển tới SGSN căn cước CGI (Cell Global Identity). Nút SGSN ghi nhận sự thay đổi cell này của MS và lúc đó lưu lượng định hướng tới MS này sẽ được chuyển về cell mới.
5.4.2. Cập nhật vùng định tuyến.
Ở đây, để xem xét công việc cập nhật vùng định tuyến ta giả thiết rằng MS chỉ di chuyển vào vùng định tuyến mới mà không vào vùng định vị mới (tức là cập nhật vùng định tuyến trong một SGSN) hoặc không có giao diện Gs được trang bị. Như vậy, nếu MS xac định cần cập nhật cả vùng định vị và vùng định tuyến thì nó tiến hành cập nhật vùng định vị trước. Việc cập nhật cả vùng định vị và vùng định tuyến có giao diện Gs sẽ được xem xét như sau:
Việc cập nhật vùng định tuyến diễn ra khi một máy di động MS có đăng nhập GPRS đang di chuyển vào một vùng định tuyến mới (NRA). Có hai kiểu cập nhật diễn ra: Một là cập nhật vùng định tuyến trong cùng một SGSN và thứ hai là cập nhật này diễn ra trong một SGSN khác, tức là vùng định tuyến cũ và mới được 2 Node SGSN khác nhau điều khiển.
• Cập nhật vùng định tuyến trong cùng SGSN.
Ở trường hợp này do MS di chuyển tới vùng định tuyến mới được điều khiển bởi cùng một SGSN nên SGSN này chỉ cần lưu lại số nhận dạng vùng định tuyến mới RAI của thuê bao, còn HLR hoặc GGSN không cần tiếp nhận thông tin về sự cập nhật này. Quá trình cập nhật được mô tả ở hình 5.2 với các bước sau:
1. MS phát yêu cầu cập nhật vùng định tuyến cùng với P-TMSI của nó và căn cước vùng định tuyến cũ RAI tới SGSN. Khối PCU sẽ bổ sung căn cước toàn cầu của cell mới CGI có chứa mã vùng định tuyến mới RAC (Routing Area Code) của cell vừa nhận bản tin yêu cầu cập nhật.
2. Các chức năng bảo an được thực hiện bao gồm nhận thực, khởi động mã hóa và kiểm tra nhận dạng các thiết bị tùy chọn.
3. Nút SGSN hợp thức hóa sự hiện diện của MS ở vùng định tuyến mới RA và xác định công việc cập nhật vùng định tuyến trong cùng SGSN cần được thực
hiện nhờ công tác kiểm tra và xác định chính SGSN này cũng đảm nhiệm điều khiển cả RA cũ, tức là SGSN này bao quát cả RA cũ và mới.
Hình 5.2. Cập nhật vùng định tuyến trong một SGSN
Ở trường hợp này, SGSN có đầy đủ các thông tin về MS mà không cần thông báo cho HLR hoặc GGSN về vị trí mới của MS. Bản tin chấp nhận cập nhật vùng định tuyến (có thể cùng với việc phân bổ một căn cước P-TMSI mới) được chuyển về cho MS.
4. Nếu P-TMSI được phân bổ lại thì MS phát tới SGSN một bản tin hoàn thành cập nhật vùng định tuyến để công nhận căn cước P-TMSI mới.
• Cập nhật vùng định tuyến ngoài SGSN: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trường hợp này MS di chuyển tới một vùng định tuyến mới do SGSN khác điều khiển. Vì vậy SGSN mới cần phải lưu lại các thông tin chi tiết về thuê bao mới cùng với số nhận dạng vùng định tuyến. Vì vậy SGSN cần chuyển cho SGSN mới tất cả các gói tin đã lưu đệm và các gói tin mới đến trong khi chuyển vùng. Ngoài ra HLR và một hoặc một vài GGSN cũng cần được thông báo về việc thay
đổi SGSN này (trường hợp điều khiển dữ liệu gói chủ động). Quá trình cập nhật vùng định tuyến ngoài SGSN như ở Hình 5.3 được trình bày chi tiết như sau:
1. MS phát bản tin yêu cầu cập nhật vùng định tuyến cùng với P-TMSI của nó và số nhận dạng vùng định tuyến cũ RAI tới SGSN mới. Khối PCU cũng truyền bổ xung số nhận dạng cell CGI có chứa mã định tuyến mới RAC của cell vừa cập nhật bản tin yêu cầu cập nhật cho SGSN này.
2. Máy chủ (Server) tên miền DSN của mạng di động có chứa một cơ sở dữ liệu với tất cả các vùng định tuyến của mạng di động được ghép nối với SGSN tương ứng với chúng. Vì vậy nhờ Server DSN này mà SGSN mới có thể tìm được SGSN cũ cùng với số nhận dạng vùng định tuyến cũ RAI. SGSN mới phát bản tin hỏi thông tin tới SGSN cũ, bản tin này chứa địa chỉ IP của nó cũng như số nhận dạng P-TMSI và RAI cũ để yêu cầu cung cấp các thông tin về quản lý di động MM và giao thức dữ liệu gói PDP đối với MS. Node SGSN cũ lưu lại địa chỉ IP của SGSN mới để có thể phát các gói dữ liệu cho SGSN mới . Node SGSN cũ xác nhận P-TMSI của MS và phát quay về cho SGSN mới bản tin chứa IMSI của MS, bộ ba các khóa để nhận thực và mã hóa RAND, SRES, và Kc, toàn bộ các tình huống của giao thức dữ liệu gói PDP (số lượng các bản tin thu, phát trên lớp nén và phân gói IP thành khung LLC đối với giao diện Um + Gb và trên lớp giao thức đường hầm GPRS-GTP đối với giao diện Gm). SGSN cũ khởi động bộ định thời (giải thích ở bước 5) và ngừng phát các gói tin IP theo giao thức nén và phân khung LLC tới MS.
3. Các chức năng bảo an do SGSN mới điều hành thực hiện bao gồm nhận thực, khởi động mã hóa và kiểm tra số nhận dạng tùy chọn.
4. SGSN mới phát bản tin xác nhận trạng thái SGSN cho SGSN cũ. Nó thông báo cho SGSN cũ rằng SGSN mới đã sẵn sàng thu các gói dữ liệu thuộc các khung giao thức dữ liệu gói đã kích hoạt.
Control) và chuyển chúng tới SGSN mới. Ngoài ra các gói dữ liệu SNDCP thu được từ SGSN trước định thời được mô tả ở bước 2 cũng được sao chép lại và chuyển cho SGSN mới. Các gói dữ liệu SNDCP đã phát cho MS theo phương thức có xác nhận mà tới nay chưa được MS xác nhận cũng được chuyển tới cho SGSN mới sau khi hết hạn định thời được mô tả ở bước 2.
6. SGSN mới phát bản tin yêu cầu phạm vi giao thức dữ liệu gói PDP cần cập nhật cho các GGSN liên quan. Bản tin này chứa địa chỉ IP riêng của nó, bộ nhận dạng kênh Tunnel TID và chất lượng dịch vụ đã được thương lượng. Các Node SGSN này cập nhật các trường dữ liệu giao thức PDP của chúng. Mỗi lần cập nhật cho mỗi trường dữ liệu đều có trả lời về cùng với TID. Các thông tin chi tiết về phạm vi giao thức PDP được trình bày ở mục 5.5 sau này.
7. SGSN thông báo cho HLR về sự thay đổi SGSN nhờ phát đi bản tin cập nhật định vị tới HLR. Bản tin này chứa trường tin nhận dạng báo hiệu SS7 của SGSN, địa chỉ IP của SGSN và căn cước IMSI của MS.
8. HLR phát bản tin xóa định vị tới SGSN cũ có IMSI đi kèm. SGSN cũ xóa bỏ các phạm vi liên quan tới MS của giao thức PDP và cách thức quản lý di động MM chỉ khi định thời mô tả ở bước 2 hết hạn. Điều này cho phép SGSN cũ hoàn thành công việc chuyển các gói dữ liệu SNDCP. Sau đó SGSN cũ phát đi bản tin xác nhận ngừng hoạt động định vị kèm theo IMSI tới HLR.
9. HLR phát tới SGSN mới bản tin nạp dữ liệu thuê bao kèm theo số nhận dạng IMSI và dữ liệu tham gia GPRS. SGSN tạo lập một ngăn xếp quản lý di động MM cho thuê bao và phát quay về cho HLR bản tin xác nhận nạp dữ liệu thuê bao cùng với IMSI.
10. HLR xác nhận cập nhật định vị nhờ phát đi bản tin xác nhận cập nhật định vị cùng với IMSI tới SGSN mới.
11. Tuyến logic được thiết lập giữa SGSN mới và MS. SGSN mới phát tới MS bản tin tiếp nhận cập nhật vùng định tuyến. Bản tin này chứa số nhận dạng P- TMSI mới và chỉ số tuyến đường lên UL cho các gói SNDCP đã được thu nhận (khẳng định tất cả các gói SNDCP khởi nguồn di động đã được chuyển giao đầy đủ trước khi khởi đầu công việc cập nhật).
12. MS xác nhận số nhận dạng P-TMSI mới bằng việc phát quay lại cho SGSN mới bản tin hoàn thành cập nhật vùng định tuyến. Bản tin này chứa số tuyến về (DL) đã thu được từ các gói dữ liệu SNDCP (khẳng định toàn bộ các gói dữ liệu SNDCP kết cuối di động đã chuyển giao đầy đủ trước khi khởi đầu công việc cập nhật)
• Cập nhật vùng định tuyến ngoài mạng.
Ở trường hợp này MS di chuyển vào mạng di động mới, ví dụ như khi qua biên giới hai nước (nếu hai mạng liên quan đã có thỏa thuận Roaming với nhau). Quá trình cập nhật hầu hết giống các bước đã nêu ở trên, chỉ có điểm khác là ở bước 2, Server tên miền DNS (Domain Name Server) của mạng mới cần tiếp cận với DNS của mạng cũ để nhận địa chỉ IP của SGSN cũ dựa theo số nhận dạng vùng định tuyến cũ.
5.4.3. Kết hợp cập nhật vùng định vị/ vùng định tuyến.
Khi xem xét nội dung của mục này, ta giả thiết giao diện Gs giữa SGSN và MRC/VLR được trang bị. Trường hợp này MS có thể yêu cầu cập nhật kết hợp cả định vị và định tuyến khi nó di chuyển vào một vùng định vị mới. Cần lưu ý rằng vùng định tuyến luôn nhỏ hơn hoặc bằng vùng định vị và vùng định tuyến cần phải nằm hoàn toàn trong vùng định vị. Vì vậy sự thay đổi của vùng định vị luôn gắn liền với một sự thay đổi vùng định tuyến. MS chỉ cần tiếp cận với SGSN có lưu giữ căn cước vùng định tuyến mới và tiếp cận với VLR qua giao diện Gs để sau
này VLR sẽ lưu số nhận dạng vùng định vị mới LAI. Nhờ sự bổ trợ của giao diện Gs mà chỉ cần một yêu cầu qua giao diện vô tuyến.
• Cập nhật vùng định vị trong một MSC và vùng định tuyến trong một SGSN.
Ở trường hợp này khi MS di chuyển vào vùng định vị mới mà vùng này cũng nằm trong vùng phục vụ hiện thời của MSC/VLR; Điều này có nghĩa là MS cũng di chuyển vào một vùng định tuyến mới được phục vụ bởi chính SGSN hiện tại. Vì vậy HLR cần phải lưu số nhận dạng vùng định vị mới và SGSN cần phải lưu giữ số nhận dạng của vùng định tuyến mới; Còn HLR hoặc GGSN không cần thu nhận thông tin về sự cập nhật này. Quá trình cập nhật này mô tả ở hình 5.4 và diễn ra chi tiết như sau:
1. MS phát đi yêu cầu cập nhật kết hợp vùng định vị và vùng định tuyến tới SGSN. Yêu cầu này bao gồm P-TMSI của MS và số nhận dạng vùng định tuyến cũ RAI và chứa LAI cũ ( Số nhận dạng vùng định vị LAI). Khối PCU bổ sung vào cơ sở dữ liệu của nó căn cước toàn cầu của cell mới CGI có chứa mã vùng định tuyến mới RAC và mã vùng định vị mới LAC của cell mới này trước khi bản tin yêu cầu cập nhật được chuyển tới SGSN (Khối PCU hỗ trợ mạng GPRS được trang bị tại BSC trong khối BSS).
2. Các chức năng bảo an được tiến hành bao gồm nhận thực, khởi động mã số và kiểm tra căn cước thiết bị.
3. SGSN phát yêu cầu cập nhật định vị tới VLR. Yêu cầu này chứa LAI mới, IMSI của MS, bộ nhận dạng báo hiệu SS7 của SGSN. Bộ nhận dạng SS7 được chuyển từ LAI mới sang dạng bảng dữ liệu ở SGSN. Bộ nhận dạng này được lưu giữ ở VLR.
4. VLR mới phân bổ tùy chọn một VLR TMSI mới và chuyển bản tin trả lời chấp nhận cập nhật định vị mới tới SGSN. Bản tin trả lời này bao gồm cả VLR TMSI tùy chọn này. Công việc tái phân bổ VLR TMSI (căn cước tạm thời của máy
5. SGSN hợp thức hóa sự hiện diện của MS trong vùng định tuyến mới RA. Lúc này một bản tin chấp nhận cập nhật vùng định tuyến được chuyển lại cho MS.