Mặt phẳng người sư dụng, UP
Từ góc độ mạng không dây (bao gồm cả mạng lõi và mạng truy nhập) mặt phẳng không chỉ gồm số liệu của người sử dụng như các gói thoại hoặc nội dung Web mà còn cả các báo hiệu liên quan đến dịch vụ ứng dụng như SIP hay RTCP. Mặc dù được coi là thông tin điều khiển của các lớp ứng dụng, báo hiệu mức cao được truyền qua mặt phẳng người sử dụng.
、
Hình 2.6 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng người sử dụng
Mặt phẳng người sử dụng đầu cuối được mô tả trên hình 2.6 từ thiết bị đầu cuối đến server ứng dụng. Trên hình vẽ cho thấy lớp ứng dụng chỉ tồn tại trong thiết
bị đầu cuối và server ứng dụng và được xây dựng dựa trên truyền tải IP. Các gói ứng dụng được định tuyến qua P-GW trước khi đến nơi nhận.
L1 và L2 trên hình 2.6 tương ứng với các giao diện vật lý và liên kết số liệu của các giao diện của mạng cố định S1, S5 và SGi. Đối với các lớp này, chuẩn EPS hoàn toàn linh hoạt và đưa ra nhiều tùy chọn phù hợp với các mạng IP.
Trong thời gian một phiên, định tuyến gói từ P-GW đến UE có thể phải trải qua nhiều thay đổi khi UE di động: chẳng hạn thay đổi eNodeB phục vụ, thay đổi S- GW có thể xảy ra khi truyền luồng video hoặc duyệt Web.
Để giải quyết di động UE, có thể sử dụng MIP hoặc GTP. 3GPP chọn giải pháp GTP. Cũng giống như MIP, mỗi khi eNodeB thay đổi nút phục vụ, các nút phục vụ hay P-GW được cập nhập và thiết lập tunnel đến nút phục vụ mới. Tất cả các gói IP cho UE đều được đóng bao trong một giao thức đặc thù EPC và được truyền tunnel giữa P-GW và eNodeB đến UE. Các giao thức truyền tunnel khác nhau được sử dụng trên các giao diện khác nhau. Giao thức truyền tunnel đặc thù được gói là GTP được sử dụng trên các giao diện S1 và S5/S8.
Trong định nghĩa của 3GPP, truyền tunnel cho số liệu người sử dụng được đảm bảo bởi các lớp GTP đã có trong chuẩn 2G GPRS. Giao thức này gồm hai phần:
- Phần mặt phẳng người sử dụng (GTP-U): đảm bảo đóng và mở thông báo số liệu của người sử dụng giữa hai nút.
- Phần mặt phẳng điều khiển (GTP-C): được sử dụng trong EPC để đảm bảo tất cả các thủ tục, các bản tin quản lý tunnel (thiết lập, thay đổi, giải phóng tunnel) và quản lý vị trí (trao đổi thông tin di động của người sử dụng giữa hai nút).
Hình 2.7 Quá trình đóng bao GTP (sử dụng IPv4 để truyền tải GTP)
Hình 2.7 chỉ ra cách đóng bao của GTP. Gói IP được bổ sung thêm tiêu đề GTP (chứa các số nhận dạng đầu cuối tunnel và số trình tự GTP PDU tùy chọn) để phía thu có thể nhận dạng gói truyền liên quan đến tunnel nào. Gói được đóng bao
GTU được truyền giữa hai điểm cuối của tunnel bằng cách sử dụng ngăn xếp UDP/IP truyền thống.
Mặt phẳng điều khiển, CP
Hình 2.8 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển
Mặt phẳng điều khiển (CP) tương ứng với các luồng báo hiệu của E-UTRAN và EPC. Chẳng hạn CP bao gồm tất cả các báo hiệu RRC của E-UTRAN (để hỗ trợ các chức năng như quản lý kênh mang vô tuyến, di động vô tuyến và tìm gọi người sử dụng) và báo hiệu NAS liên quan đến chức năng và các dịch vụ độc lập với công nghệ truy nhận. NAS bao gồm:
- EMM: giao thức chịu trách nhiệm xử lý di động UE trong hệ thống với các chức năng nhập, rời mạng và cập nhật vị trí trong chế độ rỗi. EMM còn có chức năng khác như nhân thực, bảo vệ nhận dạng (ấn định dạng tạm thời GUTI cho UE) và điều khiển các chức năng an ninh lớp NAS như mật mã và bảo vệ toàn vẹn.
- EMS: giao thức được sử dụng để xử lý các kênh mang giữa UE và MME cũng như thủ tục quản lý kênh mang E-UTRAN.
Hình 2.8a mô tả ngăn xếp của giao thức CP. Hình 2.8b mô tả ngăn xếp giao thức giữa UE và MME. Ngăn xếp dừng tại MME vì các giao thức mức đỉnh kết cuối tại MME.
Các giao thức tầng truy nhập trên giao diện vô tuyến được biểu thị bằng vùng tô đậm. Các lớp thấp hơn thực hiện các chức năng giống như đối với mặt phẳng người sử dụng nhưng không có chức năng nén tiêu đề trong mặt phẳng điều khiển.
Giao thức RRC thuộc lớp ba trong ngăn xếp giao thức tầng truy nhập. Đây là chức năng điều khiển chính trong tầng truy nhập, chịu trách nhiệm thiết lập các kênh mang vô tuyến và lập cấu hình tất cả lớp dưới bằng cách sử dụng báo hiệu RRC giữa các eNodeB và UE. Cũng như UP, trên giao diện vô tuyến, CP sử dụng cùng ngăn xếp PDCP, RLC và PHY để truyền tải RRC và báo hiệu NAS. RLC, MAC và PHY hỗ trợ cùng các chức năng cho cả CP và UP.
Tuy nhiên điều này không có nghĩa là thông tin của UP và CP được truyền như nhau. Một số kênh mang vô tuyến có thể được thiết lập giữa UE và mạng, mỗi kênh mang tương ứng với một sơ đồ truyền dẫn, bảo vệ vô tuyến và xử lý ưu tiên đặc thù.