Máy di động và SGSN có thể ở một trong ba trạng thái: Rỗi (Idle), Sẵn sàng (Ready) và Chờ (Stanby).
•Trạng thái Rỗi (Idle)
Ở trạng thái này, máy di động không được truy nhập tới các chức năng quản trị di động GPRS nhưng máy di động có thể nhận dữ liệu gửi gửi tới ở chế độ PTM-M (Point to Multipoint- Multicast), còn dữ liệu truyền theo kiểu PTP (Point to Point) và PTM-G (Point to Point for Group) cùng với việc nhắn tìm thuê bao là không thực hiện được.
Thuê bao không được ghi nhận trong phần quản lý của SGSN (không nhận được tin nhắn của hệ thống cũng như không cập nhật được vị trí RA.
Hết thời hạn chờ Rỗi Sẵn sàng Chờ Vào GPRS MS Ra khỏi GPRS Hết thời hạn sẵn sàng Truyền dẫn PDU Hết thời hạn chờ/ định vị huỷ bỏ Rỗi Sẵn sàng Chờ Vào GPRS SGSN Ra khỏi GPRS/ Định vị huỷ bỏ Hết thời hạn sẵn sàng/Buộc phải chờ Truyền dẫn PDU
Máy di động vẫn nhận được bản tin tìm gọi chuyển mạch kênh và phản ứng của một máy GSM. Cho dù không tương tác với mạng GPRS ở trạng thái này nhưng nó vẫn sở hữu những chức năng của GPRS. Máy di động sử dụng rất ít tài nguyên mạng ở trạng thái này.
•Trạng thái Chờ (Stanby)
Máy di động đã được nối với mạng GPRS, nhưng không xảy ra việc truyền dữ liệu. Nếu một gói dữ liệu được gửi tới máy di động này, mạng sẽ tìm gọi tức là kích hoạt một phiên PDP context để đưa máy di động sang trạng thái Ready.
Trong trạng thái chờ đợi, thuê bao đã được SGSN quản lý. Vị trí của thuê bao được hiểu trên cấp độ vùng định tuyến, thuê bao được cập nhật vị trí RA khi di chuyển sang một phạm vi quản lý của một SGSN khác.
Ở trạng thái này, máy di động có thể truy nhập được tới chức năng quản trị di động GPRS. Máy di động có thể:
+ Nhận dữ liệu gửi tới ở các chế độ: PTM-M và PTM-G.
+ Thu nhận bản tin nhắn tìm khi cần truyền dữ liệu ở chế độ PTP.
+ Thu được tin nhắn thông báo về sơ đồ mã hoá kênh (CS) thông qua SGSN.
+ Thực hiện việc lựa chọn/chọn lại các cell, máy di động cũng có thể thông báo cho SGSN khi nó chuyển sang vùng định tuyến mới.
+ Khởi hoạt và huỷ bỏ các PDP context.
Và máy di động không thể :
+ Truyền tải dữ liệu ở chế độ PTP và PTM-G.
+ Báo cho SGSN khi nó chuyển sang ô mới trong vùng định tuyến. + SGSN có thể gửi dữ liệu và thông tin báo hiệu tới máy di động.
•Trạng thái sẵn sàng (Ready)
Ở trạng thái này, máy di động và mạng thiết lập một mối quan hệ chặt chẽ thông qua SGSN. Thuê bao thông báo cho mạng vị trí thật sự của mình và được giám sát, cập nhật thông qua các thông số RAC, LAC ở MSC, SGSN (nghĩa là vị trí của MS được hiểu trên cấp độ cell). SGSN có thể gửi dữ liệu cho MS mà không cần nhắn tin tại bất cứ thời điểm nào và MS cũng có thể gửi dữ liệu cho SGSN tại bất cứ thời điểm nào. Máy di động có thể thực hiện đầy đủ các chức năng quản trị di động cũng như truyền tải dữ liệu (lựa chọn/chọn lại cell, gửi và nhận dữ liệu, khởi hoạt/huỷ bỏ các PDP context...).
Trong trạng thái này, máy di động có thể kích hoạt PDP context để thiết lập một phiên truyền tải dữ liệu với mạng số liệu bên ngoài để truyền và nhận các gói số liệu. Sau khi PDP context được kích hoạt, các khối tài nguyên sẽ được gán liên tục cho phiên đó cho đến khi việc truyền dữ liệu ngưng lại trong một thời gian chỉ định và máy di động sẽ chuyển sang trạng thái Standby.
Trạng thái này được giám sát, định thời chặt chẽ. Sau một thời gian qui định nếu thấy thuê bao không trao đổi thông tin với mạng thì MS sẽ tự động chuyển sang trạng thái chờ đợi để tiếp kiệm tài nguyên vô tuyến.
3.1.2. Sự chuyển đổi giữa các trạng thái
Sự chuyển đổi giữa các trạng thái được xác định bởi hai yếu tố là trạng thái hiện thời và sự kiện xảy ra đối với máy di động/SGSN.
•Chuyển từ trạng thái Rỗi sang trạng thái Sẵn sàng.
Trước tiên, máy di động thực hiện thủ tục truy nhập mạng (Attach), nếu thành công, máy di động và SGSN sẽ chuyển sang trạng thái Sẵn sàng. Nếu không thành công, máy di động sẽ quay lại trạng thái Rỗi.
•Chuyển từ trạng thái Sẵn sàng sang trạng thái Chờ.
Khi xảy ra các trường hợp sau:
+ Khoảng thời gian ấn định cho trạng thái sẵn sàng đã hết. + SGSN chỉ thị buộc phải chuyển sang trạng thái Chờ.
+ Xảy ra lỗi khi truyền các khung RLC/MAC trên giao diện vô tuyến.
•Chuyển từ Sẵn sàng sang Rỗi (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Xảy ra khi các thuê bao hoặc mạng yêu cầu rời mạng (Detach) hoặc kết thúc một PDP context. Việc chuyển đổi này cũng xảy ra khi SGSN nhận được bản tin huỷ bỏ MAP từ HLR.
•Chuyển từ Chờ sang Sẵn sàng
Nếu thuê bao nhận tin nhắn và trả lời (nhận thông tin) hoặc chủ động làm thủ tục gửi sẽ chuyển sang trạng thái Sẵn sàng.
•Chuyển từ Chờ sang Rỗi
SGSN nhận được bản tin huỷ bỏ MAP từ HLR, khi đó nó sẽ xoá toàn bộ các MM và PDP context hoặc thuê bao hay mạng làm thủ tục rời mạng (Detach).
3.1.3. Sự tương tác của SGSN và MSC/VLR
Hệ thống GPRS là một sự thêm vào khái niệm gói cho mạng GSM. Chính vì điều này lưu lượng sẽ tăng lên trên hệ thống, vì cả hai hệ thống được quản lý di động một cách độc lập. MS có thể sử dụng chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói (MS class A và MS class B). Mạng có thể tăng cường hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng bằng cách đưa ra một giao diện giữa hai thành phần trong mạng. Nếu giao diện tuỳ chọn Gs được cài đặt giữa SGSN và MAC/VLR thì những khả năng tiết kiệm tài nguyên tiếp theo có thể là:
1. Phối hợp GPRS/IMSI Attach và Detach: Khi một MS thực hiện tham gia vào một GPRS/IMSI kết hợp thì MS gửi yêu cầu tới SGSN, qua đó thông báo cho MSC/VLR. Tại đó sẽ lưu trữ địa chỉ SGSN. GPRS/IMSI Detach hoạt động theo cách tương tự thông qua SGSN.
2. Phối hợp cập nhật vùng định tuyến/vùng định vị: Một sự phối hợp cập nhật vùng định tuyến/vùng định vị được thực hiện khi một MS thay đổi cả vùng định tuyến lẫn vùng định vị và MS không cần kết nối với chuyển mạch kênh. Sự cập nhật sẽ được thực hiện thông qua SGSN.
3. Nhắn tin các dịch vụ chuyển mạch kênh thông qua mạng GPRS: Khi MSC/VLR nhận cuộc gọi di động đầu cuối hoặc một bản tin ngắn và thông báo một địa chỉ SGSN, tức là MS tham gia vào GPRS, nó gửi nhắn tin yêu cầu tới SGSN. SGSN gửi trang chuyển mạch kênh thông qua kênh nhắn tin GPRS và MS trả lời trang đó bằng cách sử dụng các kênh GSM chuyển mạch kênh thông thường.
4. Thủ tực treo và phục hồi các MS class B: Một MS class B không thể sử dụng chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói cùng một lúc. Khi một MS class B đang gắn với một cuộc gọi chuyển mạch kênh thì MSC/VLR gửi tới SGSN thông báo treo, SGSN này có đủ thông tin để treo kết nối GPRS. Khi cuộc gọi chuyển mạch kênh kết thúc MSC/VLR gửi tới SGSN thông báo khôi phục, sau đó SGSN khôi phục lại kết nối GPRS.
5. Cảnh báo phi GPRS: MSC/VLR có thể yêu cầu một SGSN thông báo hoạt động từ một MS riêng. Trong trường hợp này MSC/VLR có thể gửi một bản tin BSSAP+ Alert Request (IMSI) tới SGSN. Theo sự tiếp nhận bản tin yêu cầu, SGSN có thể thiết lập một cờ. SGSN có thể thông báo cho MSC/VLR khi hoạt động tiếp theo của MS được phát hiện và sau đó sẽ xóa cờ.
3.2.THỦ TỤC TRUY NHẬP MẠNG (ATTACH PROCEDURE)
Một GPRS Attach là một quá trình quản lý di động GPRS (GMM) và luôn luôn được khởi tạo từ phía máy di động. Phụ thuộc vào việc cài đặt cho máy di động mà thủ tục Attach này có thể được thực hiện mỗi lần bật máy hay có thể được thực hiện bởi người sử dụng. MS BSS GMM SGSN VLR HLR 1. Attach request 2.Security procedures 5. Attach accept 3.Location update Gs Hình 3.2. GPRS Attach. 2.Security procedures 4.Location update MA P Gb Um
Thủ tục truy nhập mạng sẽ cho phép máy di động và mạng thiết lập một kết nối để có thể sử dụng các dịch vụ GPRS. Khi đó, máy di động có thể truy nhập tới các mạng dữ liệu ngoài như: Internet, PDNs, Intranet...
Việc thực hiện GMM với SGSN là trong suốt với BSS. Trước hết, máy di động báo cho SGSN về nhận dạng của nó như là một IMSI hay P-TMSI. Sau đó, nó gửi RAI cũ, Classmark, CKSN và kiểu Attach. Kế đến là việc chỉ định với SGSN việc muốn Attach như là một thiết bị GPRS, một thiết bị GSM hay cả hai. SGSN sẽ thực hiện Attach máy di động:
+ Kiểm tra xem liệu thuê bao và máy di động có được phép sử dụng mạng. + Lấy thông tin về người sử dụng từ HLR.
+ Gán một P-TMSI cho người sử dụng.
Và gửi tin tức về vị trí cho HLR nếu RAI có sự thay đổi. Nếu kiểu Attach là cả GPRS và GSM thì SGSN sẽ cập nhật vị trí với HLR thông qua giao diện sẵn có Gs.
GPRS cung cấp hai kiểu truy nhập mạng: truy nhập mạng chuẩn và truy nhập mạng mở rộng.
3.2.1. Thủ tục truy nhập mạng chuẩn (Standard Attach)
Thủ tục truy nhập mạng chuẩn xảy ra khi thuê bao muốn truy nhập tới mạng GPRS từ trong cùng vùng phủ sóng mà thuê bao đó sẽ sử dụng dịch vụ GPRS lần cuối cùng gần nhất. Khi bật máy, máy di động sẽ gửi tới SGSN yêu cầu truy nhập tới mạng GPRS. Nếu máy di động nằm trong cùng vùng phục vụ GPRS mà máy đã truy nhập trước đó, SGSN sẽ gửi cho máy trả lởi chấp thuận, sau đó máy sẽ nằm trong trạng thái sẵn sàng. Lúc này, máy di động có thể khởi hoạt PDP context để truyền tải dữ liệu.
Nếu thuê bao gửi yêu cầu truy nhập mạng GPRS lần đầu tiên, trước khi chấp thuận, SGSN sẽ xây dựng một MM context cho máy di động. MM context là các thông tin về máy di động được lưu trữ trong SGSN, trong đó bao gồm cả vị trí hiện thời của máy di động. Dựa vào các thông tin này, hệ thống GPRS và máy di động trao đổi được dữ liệu với nhau.
MM context được SGSN lưu trữ và được sử dụng cho các yêu cầu truy nhập tiếp sau của thuê bao, do đó làm giảm được thời gian truy nhập. Các thông tin này được SGSN lưu trữ tới khi có yêu cầu truy nhập mạng mở rộng được gửi tới.
3.2.2. Thủ tục truy nhập mạng mở rộng (Extended Attach)
Thủ tục này xảy ra khi vùng phục vụ GPRS - nơi thuê bao gửi yêu cầu truy nhập khác với vùng phục vụ mà thuê bao sử dụng dịch vụ GPRS lần cuối cùng gần nhất.
Trong trường hợp này, khi SGSN trong vùng phục vụ mới nhận được yêu cầu truy nhập từ máy di động, SGSN sẽ gửi yêu cầu cập nhật vị trí mới của máy di động tới HLR (HLR lưu trữ các thông tin về thuê bao GPRS, bao gồm vị trí hiện thời của máy di động và nhận dạng của SGSN mà máy di động truy nhập trước đó). Khi HLR nhận được thông tin về vị trí mới của thuê bao, HLR sẽ xóa MM context trong SGSN cũ và gửi các dữ liệu về thuê bao tới SGSN mới.
3.2.3. Truy nhập GPRS/IMSI kết hợp (Combined GPRS/IMSI Attach)
Để sử dụng các dịch vụ GSM, máy di động phải thực hiện thủ tục truy nhập mạng IMSI. Khi đó sẽ hình thành một kết nối giữa máy di động và mạng GSM.
Để sử dụng dịch vụ trong GPRS, máy di động phải thực hiện thủ tục truy nhập mạng GPRS. Khi đó, một kết nối logic sẽ được thiết lập giữa máy di động và SGSN. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thủ tục truy nhập GPRS/IMSI kết hợp được thực hiện trên hình vẽ trên MS BSS SGSN cũ GGSN EIR MSC/VLR mới HLR SGSN mới MSC/VLRcũ
1.Yêu cầu truy nhập 2.Yêu cầuxác minh 2.Trả lời xác minh 3.Yêu cầu nhận dạng 3.Trả lời nhận dạng 4.Yêu cầu nhận dạng
6e.Chèn dữ liệu thuê bao ACK 6c.Huỷ bỏ ACK vị trí 6b.Huỷ bỏ việc cập nhật 6a.Cập nhật vị trí 5.Kiểm tra IMEI
6f.Cập nhật việc định vị ACK 7a.Yêu cầu cập nhật vị trí 7b.Cập nhật vị trí 7c.Huỷ bỏ định vị 7h.Chấp nhận cập nhật vị trí 9.Yêu cầu truy nhập
7g.Cập nhật định vị ACK
Hoàn thành tái định vị TMSI
7e.Chèn số liệu thuê bao
IMEI (International Mobile Equipment Identify): Nhận dạng thiết bị di động quốc tế. TMSI (Temporary Mobile Subcriber Identify): Nhận dạng thuê bao di động tạm thời.
6d.Chèn dữ liệu thuê bao
7d.Huỷ bỏ định vị
7f.Chèn số liệu thuê bao ACK
8.Chấp nhận yêu cầu truy nhập
Quá trình xảy ra như sau:
1. Máy di động khởi hoạt thủ tục truy nhập bằng cách gửi bản tin yêu cầu truy nhập tới SGSN bao gồm các nội dung sau:
+ IMSI hay P-TMSI.
+ Nhận dạng vùng định tuyến cũ.
+ Classmark, có chứa giải thuật mã hoá đường truyền trên giao diện vô tuyến. + CKSN (Cipher Key Sequence Number).
+ Kiểu truy nhập (GPRS/IMSI/cả hai).
+ Các tham số về kỹ thuật thu phát gián đoạn DRX. + P-TMSI cũ (nếu có).
2. Từ nhận dạng vùng định tuyến (RAI) gửi tới cho SGSN, SGSN biết được máy di động đã được một SGSN cũ nào đó phục vụ. Khi đó, SGSN mới sẽ gửi bản tin yêu cầu nhận dạng về SGSN cũ. SGSN cũ sẽ gửi bản tin trả lời tới SGSN mới trong đó có chứa IMSI và bộ ba thông số nhận thực (Ki, Kc và RAND).
3. Nếu máy di động không được nhận biết bởi các SGSN cũ và mới, SGSN mà máy di động gửi yêu cầu truy nhập tới sẽ gửi bản tin yêu cầu nhận dạng cho máy di động. Bản tin đó sẽ được gửi đến SGSN.
4. Thủ tục nhận thực và mã hóa được thực hiện. 5. Kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị đầu cuối.
6. Nếu SGSN mà máy di động truy nhập tới khác với SGSN phục vụ máy di động trước đó hoặc đây là SGSN đầu tiên mà máy di động truy nhập thì:
+ SGSN sẽ gửi yêu cầu cập nhật vị trí tới HLR, bản tin này bao gồm: số của SGSN, địa chỉ SGSN và IMEI của máy di động.
+ SGSN gửi cho HLR bản tin xác nhận sự huỷ bỏ vị trí. Nếu có một vài thủ tục nào đó diễn ra với máy di động (đang gửi hay nhận số liệu...) SGSN sẽ đợi cho các thủ tục này kết thúc rồi mới xóa MM và PDP context.
+ HLR gửi bản tin yêu cầu ghi nhận dữ liệu về thuê bao (trong đó có chứa IMSI, các dữ liệu về dịch vụ GPRS mà thuê bao đó đang sử dụng) tới SGSN mới.
+ SGSN mới xác nhận dữ liệu thuê bao đã được lưu và thiết lập MM context. + HLR xác nhận đã cập nhật vị trí mới của thuê bao.
7. Nếu tồn tại giao diện Gs, VLR phải được cập nhật. SGSN mới bắt đầu thủ tục cập nhật bằng việc gửi yêu cầu cập nhật vị trí đến VLR. Khi đó VLR sẽ nhận biết máy di động này truy nhập tới mạng GPRS.
+ VLR gửi bản tin yêu cầu cập nhật vị trí tới HLR, bản tin này bao gồm: nhận dạng vùng định tuyến mới, IMSI, số của SGSN, kiểu cập nhật vị trí.
+ Nếu máy di động thuộc vùng phục vụ của MSC khác với MSC trước đó, VLR mới sẽ gửi bản tin yêu cầu cập nhật vị trí tới HLR. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ HLR gửi yêu cầu xoá bỏ vị trí thuê bao tới VLR cũ. + VLR cũ gửi xác nhận đã xoá bỏ vị trí thuê bao tới HLR. + HLR gửi dữ liệu thuê bao tới VLR mới.
+ VLR mới gửi xác nhận tới HLR.