Nhỡn từ gúc độ người sử dụng, đầu cuối di động (MT) cú thể được xem như một modem làm nhiệm vụ kết nối với hệ thống GPRS. Đầu cuối di động cú nhiệm vụ kết nối thiết bị đầu cuối (TE) với hệ thống GPRS thụng qua giao diện vụ tuyến. Về bản c thỡ đầu cuối di động là một mỏy điện thoại cấu hỡnh GSM thụng thường, tuy nhiờn nú được trang bị thờm một số chức năng để cung cấp dịch vụ chuyển mạch gúi di động.
Đầu cuối di động thường được gắn liền với thuờ bao GSM thụng thường. Khi thiết bị đầu cuối cần trao đổi số liệu thỡ đầu cuối di động sẽ thiết lập kết nối với SGSN. Nhiệm vụ đầu cuối di động là phải làm sao cho thiết bị đầu cuối số liệu kết nối được
với mạng thụng qua giao thức IP mà khụng cần biết sự di động của nú. Nghĩa là TE khụng nhận biết được rằng nú đang di chuyển và địa chỉ IP của nú được gỏn cho TE
2.2.3. Trạm di động – MS
Để hỗ trợ dịch vụ số liệu gúi, trạm di dộng (MS) sẽ bao gồm một thiết bị đầu cuối di động (MT) và một thiết bị đầu cuối (TE). Đầu cuối di động và đầu cuối số liệu cú thể được đặt trờn hai phần tử vật lý riờng biệt. Tuy nhiờn MS cũng cú thể là một thiết bị duy nhất thực hiện cả hai chức năng của MT và TE.
Cỏc hệ thống GPRS và GSM phải cú khả năng tương tỏc với nhau và chia sẻ nguồn tài nguyờn với nhau giữa những người sử dụng. Chớnh vỡ lý do này, người ta thiết kế ba kiểu thiết bị đầu cuối (ứng với ba chế độ làm việc khỏc nhau của trạm di động) được định nghĩa là:
- Nhúm A: Là một MS cú thể đồng thời sử dụng cỏc kết núi chuyển mạch kờnh và chuyển mạch gúi. Khi mà trạm di động đang trong chế độ truyền gúi thỡ nú cú thể cho phộp thuờ bao thực hiện cuộc gọi mà khụng phải ngắt quỏ trỡnh truyền số liệu. Kiểu thiết bị này cú thể sẽ khụng được đưa ra thị trường khi mạng GPRS mới được triển khai do sự phức tạp và giỏ thành cao.
- Nhúm B: một MS thuộc nhúm B cú thể thực hiện tất cả cỏc dịch vụ chuyển mạch kờnh và chuyển mạch gúi nhưng tại một thời điểm chỉ cú thể hỗ trợ một loại dịch vụ. Trường hợp trạm di động đang trong chế độ truyền gúi (đang trao đổi dữ liệu) mà cú một cuộc gọi chuyển mạch kờnh đến, để nhận cuộc gọi đến thỡ trạm
di động phải tạm dừng việc trao đổi dữ liệu. Khi cuộc gọi kết thỳc, quỏ trỡnh trao đổi dữ liệu tiếp tục được thực hiện.
- Nhúm C: khi đú trạm di động chỉ cú thể sử dụng một trong hai loại dịch vụ tại m thời điểm. Chế độ hoạt động này thường được ỏp dụng với cỏc trạm di động
chỉ hỗ trợ dịch vụ GPRS mà khụng hỗ trợ cỏc dịch vụ của chuyển mạch kờnh. Tựy theo yờu cầu và đặc điểm của trạm di động và khả năng của mạng mà trạm di động cú thể lựa chọn chỉ sử dụng cỏc dụch vụ chuyển mạch gúi hoặc kết kợp cỏc dịch
2.2.4. Hệ thống trạm gốc – BSS
Hệ thống GPRS sử dụng chung tài nguyờn với mạng GSM trờn giao diện vụ tuyến. Nghĩa là cú thể trộn lẫn cỏc kờnh chuyển mạch gúi của GPRS với cỏc kờnh của chuyển mạch kờnh trong cựng một ụ (cell). GPRS cú thể phõn tài nguyờn động, xen giữa cỏc khoảng hở trong cỏc phiờn làm việc của chuyển mạch kờnh, do đú phổ tần được sử dụng hiệu quả hơn. Với GPRS, nhiều người sử dụng cú thể cựng chia sẻ một kờnh vật
lý. Ngoài ra cỏc kờnh vật lý GPRS chỉ được phõn khi cần truyền hoặc nhận dữ liệu. Hệ thống GPRS đó tận dụng hiệu quả cơ sở hạ tầng sẵn cú của mạng GSM. GPRS sử dụng BTS và BSC của mạng GSM. Để cú thể truyền dữ liệu gúi thỡ cả BTS và BSC, cựng với một số bộ phận khỏc của hệ thống GSM cũ như MSC, VLR, HLR…, Đều phải nõng cấp về phần mềm, chỉ riờng BSC phải bổ xung thờm về phần cứng đú là khối kiểm soỏt gúi (PCU).
PCU bao gồm cả phần cứng và phần mềm, nú cú nhiệm vụ kiểm soỏt cỏc kờnh số liệu gúi và chia sẻ cỏc kờnh vụ tuyến giữa GPRS và GSM. Dữ liệu chuyển mạch kờnh được gửi qua giao diện A tới MSC trong khi dữ liệu gúi qua giao diện Gb tới SGSN và mạng đường trục GPRS.
2.2.5. Bộ đăng ký định vị thường trỳ – HLR
Bộ đăng ký định vị thường trỳ (HLR) là cơ sở dữ liệu chứa cỏc thụng tin về thuờ bao thuộc phạm vi quản lý của nú. HLR chứa thụng tin của tất cả cỏc dịch vụ chuyển mạch kờnh và chuyển mạch gúi. Cỏc thụng tin trong HLR bao gồm: Cỏc dịch vụ mà
thuờ bao đăng ký, bộ ba tham số nhận thực, thuờ bao cú sử dụng dịch vụ chuyển mạch gúi hay khụng, tờn của điểm truy cập (APN) hay dịch vụ Internet (ISP), địa chỉ IP tĩnh (nếu cú) được phõn bố cho trạm di động, vị trớ hiện thời của thuờ bao…, cỏc thụng tin về thuờ bao sẽ được trao đổi giữa HLR và SGSN.
2.2.6. Nỳt hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gúi di động – SGSN
Hiện tại ở Việt Nam cú hai nỳt hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gúi di động (SGSN). SGSN 1 – Ha Nội và SGSN 2 – Tp.HCM là hai thành phần chớnh của mạng GPRS thực hiện cỏc chức năng quản lý di động, nhận thực và đăng ký. SGSN là điểm truy nhập dịch vụ tới mạng GPRS cho thuờ bao GPRS. SGSN kiểm soỏt việc chuyển đổi giao thức từ giao thức IP dựng trong mạng Internet thành cỏc giao thức SNDCP là LLC sử dụng giữa MS và SGSN. Những lớp này kiểm soỏt việc nộn và mó hoỏ. SGSN cũn chuyển tiếp thu phỏt từ MS tới cỏc mạng khỏc qua SGSN hoặc cổng ra ngoài. SGSN giỏm sỏt mọi thuờ bao nằm trong vựng phục vụ của nú. Một SGSN thực hiện hầu hết
cỏc chức năng trong mạng GPRS, giống như MSC trong hệ thống GSM, cập nhật vị trớ cho trạm di động… Cỏc thuờ bao GPRS được phục vụ bởi bất kỳ SGSN nào tuỳ theo vị
trớ hiện tại của chỳng. SGSN thực hiện cỏc chức năng chủ yếu là:
- Quản lý di động: SGSN thực hiện quản lý di động tại cỏc giao diện giữa trạm di động và mạng. Cỏc thủ tục quản lý di động gồm: Nhập mạng, rời mạng của thuờ bao, mó hoỏ, nhận thực người sử dụng, quản lý vị trớ hiện thời của thuờ bao…, cập nhật vựng đinh tuyến (RA) và thủ tục cập nhật RA và LA kết hợp.
- Quản lý kết nối logic tới trạm di động bao gồm việc quản lý cỏc kờnh lưu lượng gúi, dịch vụ bản tin ngắn SMS và bỏo hiệu giữa trạm di động và mạng.
- Quản lý cỏc nguồn tài nguyờn kờnh vụ tuyến BSS.
- Quản lý phiờn làm việc, thủ tục quản lý bao gồm: Kớch hoạt, giải kớch hoạt và hiệu chỉnh giao thức dữ liệu gúi (PDP). Việc kớch hoạt giao thức số liệu gúi sẽ thiết lập một kờnh dữ liệu ảo giữa thiết bị đầu cuối số liệu với một GGSN thớch hợp
- Truyền và định tuyến cỏc gúi tin đi và đến cỏc trạm di động trong vựng phục vụ của mỡnh. Cỏc gúi tin từ SGSN sẽ được định tuyến tới BSC và qua BTS rồi tới trạm di động (MS).
một mỏy chủ DNS trờn mạng đường trục GPRS để tỡm ra GGSN phục vụ cho APN được yờu cầu. Sau đú SGSN sẽ thiết lập một đường hầm (GTP) nối tới GGSN vừa tỡm được để thực hiện cỏc cụng việc xử lý tiếp theo như kết nối với một mỏy chủ trờn mạng số liệu bờn ngoài.
- Kết nối tới cỏc nỳt mạng GSM khỏc như là: MSC, HLR, BSC, SMS – SC… - Đưa ra cỏc thụng tin tớnh cước: SGSN ghi nhận cỏc thụng tin về cước sử dụng tài nguyờn vụ tuyến của trạm di động. Cả SGSN và GGSN đều ghi cỏc thụng tin về cước sử dụng tài nguyờn mạng của từng trạm di động.
- Thực hiện cỏc chức năng của bộ đăng ký định vị tạm trỳ: SGSN thực hiện tất cả cỏc chức năng giống như chức năng của VLR (trong mạng GSM) cho cỏc dịch vụ chuyển mạch gúi di động. Nghĩa là SGSN chứa cỏc thụng tin về vị trớ hiện thời của thuờ bao cũng như cỏc thụng tin về thuờ bao tạm trỳ. Khi trạm di động chuyển tới vựng phục
vụ SGSN mới, SGSN này (giống VLR) gửi cỏc yờu cầu tới HLR của MS đú và yờu cầu HLR gửi cỏc thụng tin về MS. Cỏc thụng tin này được SGSN lưu trữ trong suốt quỏ trỡnh thuờ bao di chuyển trong vựng phục vụ của nú. Khi trạm di động cần truyền số
2.2.7. Nỳt hỗ trợ chuyển mạch gúi di động cổng – GGSN
GGSN là một phần tử mạng GPRS cú chức năng kết nối hệ thống mạng GPRS tới cỏc mạng ngoài (mạng Internet, X.25). Thụng thường GGSN là một Bộ định tuyến (Router) mạnh, cú dung lượng lớn. GGSN đúng vai trũ như một bộ định tuyến để cho cỏc mạng ngoài cú thể kết nối với SGSN. Do đú GGSN phải cú chức năng truy cập mạng. Cụ thể là GGSN liờn kết với cỏc phần tử ở mạng ngoài như: Cỏc bộ định tuyến, cỏc mỏy chủ RADIUS (dựng cho nhận thực), cỏc mỏy chủ phục vụ… GGSN phải thực h định tuyến gúi tin đến đỳng SGSN và chuyển đổi giao thức giữa mạng GPRS với
cỏc mạng ngoài. Nếu địa chỉ là khụng chớnh xỏc thỡ số liệu sẽ bị loại bỏ. Cỏc gúi tin từ MS được GGSN định tuyến đi tới mạng đớch.
GGSN thực hiện cỏc chức năng cơ bản sau:
- Kết nối với mạng IP bờn ngoài: GGSN cú nhiệm vụ kết nối thuờ bao với cỏc mạng IP bờn ngoài thụng qua một mỏy chủ truy cập. Mỏy chủ truy cập sẽ sử dụng đú là một mỏy chủ RADIUS (hoặc DHCP) để phõn bố địa chỉ IP động đến thuờ bao.
- Bảo mật IP (IPSec): Đặc trưng bảo mật IP (là biện phỏp bảo mật được thực hiện tại lớp IP) cho phộp truyền dẫn một cỏch an toàn giữa GGSN với SGSN và giữa GGSN
với cỏc mỏy chủ và cỏc bộ định truyến ở mạng ngoài. Điều này là cần thiết khi mà cỏc thuờ bao GPRS muốn kết nối với cỏc mạng ngoài hay cỏc mạng riờng ảo (VPN). Nú cũng tăng cường tớnh bảo mật trong việc quản lý di động giữa nỳt hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gúi di động (GSN) và hệ thống quản lý. IPSec cho phộp mó hoỏ toàn bộ dữ liệu truyền tải trờn mạng, chống lại những truy cập trỏi phộp, đảm bảo độ tin cậy, tớnh toàn vẹn và nhận thực được nguồn gốc của dữ liệu.
- Quản lý phiờn làm việc: GGSN hỗ trợ cỏc thủ tục quản lý phiờn làm việc bao gồm: Kớch hoạt, giải kớch hoạt và hiệu chỉnh giao thức số liệu gúi.
- Đưa ra dữ liệu tớnh cước (CDR) GGSN cú nhiệm vụ ghi nhận cỏc thụng tin về cước liờn quan tới việc sử dụng tài nguyờn của cỏc mạng bờn ngoài đối với từng thuờ bao di động. Cả GGSN và SGSN đều ghi nhận cỏc thụng tin về cước liờn quan tới việc sử dụng tài nguyờn của bản thõn mạng di động.
- Chức năng bức tường lửa (firewall): Khi GGSN kết nối với mạng ngoài, cú nhiều sự chọn lọc gúi được thực thi để chống lại mọi sự tấn cụng và xõm nhập trỏi phộp từ bờn ngoài. Cỏc thụng tin được sử dụng để lọc gúi bao gồm: Địa chỉ nguồn, địa chỉ đớch, giao thức, số liệu cổng…
Cỏc chức năng của SGSN và GGSN cú thể kết hợp lại trong cựng một nỳt GSN duy nhất hoặc cũng cú thể tỏch riờng thành hai phần khỏc nhau. Mối quan hệ giữa SGSN và GGSN cú thể mụ tả như sau: Một GGSN cú thể thực hiện chức năng giao tiếp với cỏc mạng dữ liệu gúi bờn ngoài cho một số SGSN, và ngược lại cũng cú thể định tuyến cỏc gúi dữ liệu qua một số
GGSN khỏc nhau tới cỏc mạng dữ liệu gúi khỏc.
2.2.8. Cổng đường biờn – BG
Cổng đường biờn sử dụng để quản lý, bảo mật và định tuyến cỏc gúi tin liờn quan tới GPRS và việc truyền gúi dữ liệu tới mạng GPRS khỏc. BG cú thể là một Router cú sẵn để quản lý với giao diện Gp tới mạng ngoài. Cú thể cú một hoặc nhiều BG trong m mạng GPRS. BG hoạt động như một điểm truy cập mạng trong trường hợp kết nối
cỏc mạng GPRS với nhau. Chức năng của BG thường được tớch hợp trong GGSN và nú sử dụng cựng một bộ định tuyến với GGSN. Do vậy, cỏc giao diện vật lý cũng được dựng chung để truyền số liệu, để tăng khả năng xử lý, BG và GGSN cú thể được đặt trờn hai phần tử vật lý riờng biệt.