Trước khi một trạm di động có thể truy cập dịch vụ GPRS, nó phải thực thi một thủ tục đính kèm GPRS để cho biết sự hiện diện của nó vào mạng. Sau khi đính kèm GPRS của chính nó, các trạm di động kích hoạt một giao thức chuyển dữ liệu gói (PDP) phù hợp với mạng để có thể truyền hoặc nhận dữ liệu. Thủ tục này được gọi là kích hoạt bối cảnh PDP. Giao diện tầng không của GPRS giống hệt giao diện tầng không của mạng GSM (điều chế sóng radio, tần số băng thông và cấu trúc khung). GPRS dựa trên cơ sở phát một triển hệ thống con của GSM. Tuy nhiên, mạng lõi GPRS dựa trên một hệ thống mạng GSM trong đó được tích hợp bổ sung hai thành phần: phục vụ và các nút hỗ trợ cổng GPRS. Ngoài ra, dịch vụ EDGE (Enhanced Data Rate for Global Evolution) có thể được hỗ trợ nâng cao hiệu năng của GPRS.
3.1.2.2. Nút hỗ trợ phục vụ GPRS
Node hỗ trợ phục vụ GPRS viết tắt là SGSN (Serving GPRS Support Node) [7].được kết nối với một hoặc nhiều trạm con gốc. Nó hoạt động như một bộ định tuyến gói dữ liệu cho tất cả các trạm di động hiện hành trong một khu vực địa lý. Nó cũng theo dõi vị trí của trạm di động và thực hiện chức năng bảo mật và kiểm soát truy cập.
3.1.2.3. Nút hỗ trợ Gateway GPRS
Các nút hỗ trợ Gateway GPRS viết tắt là GGSN [7] (Gateway GPRS Support Node) cung cấp các điểm gắn kết giữa miền GPRS với các mạng dữ liệu như Internet hoặc mạng PSTN. Một Access Point Name (APN) được sử dụng bởi người dùng di động để thiết lập kết nối đến các mạng đích được yêu cầu.
3.1.2.4. Thủ tục đính kèm GPRS
Đính kèm GPRS
Một MS không được nhận biết bởi mạng cho tới khi nó thực hiện song thủ tục đính kèm GPRS [11] và chuyển vào trong chế độ Ready. Để đính kèm vào một mạng, MS cung cấp định danh của nó và chỉ ra các thủ tục đính kèm được thực thi. Khi MS muốn bắt đầu phiên gói dữ liệu, đầu tiên MS phải gắn bản thân nó vào SGSN theo bốn bước sau:
MS gửi một thông điệp yêu cầu đính kèm với định danh (P-TMSI hoặc TMSI) tới SGSN.
SGSN xác minh xem người dùng với ủy quyền như vậy có được phép sử dụng dịch vụ hay không.
Sau khi xác thực, SGSN gửi lại thông điệp phản hồi cho MS với một TLLI. TLLI được cung cấp để xác định ID cho trạm di động, trạm di động sẽ dùng ID này để tiến hành trao đổi dữ liệu.
Một cơ sở dữ liệu được duy trì ở SGSN để lưu lại các định danh thiết bị di động TLLI đã đăng ký đến nó.
Kích hoạt bối cảnh PDP để định tuyến gói và truyền thông
Trước khi truyền/nhận dữ liệu, một bối cảnh PDP (một địa chỉ dữ liệu) phải được kích hoạt cho mỗi MS. Bối cảnh PDP được sử dụng cho mục đích định tuyến bên trong mạng GPRS. Một thuê bao GPRS chứa một vài địa chỉ PDP, một bối cảnh PDP riêng được duy trì trong MS, SGSN và GGSN cho mỗi địa chỉ PDP. Tất cả các bối cảnh PDP cho một thuê bao được gắn với một bối cảnh Mobile Manager (MM) tương tự cho các nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI) của thuê bao. Các tham số được thiết lập trong PDP để định tuyến gói tin và truyền thông:
Yêu cầu QoS: Tốc độ bit, yêu cầu trễ, dịch vụ ưu tiên, mức độ tin cậy dự kiến.
Nén hay không nén dữ liệu như sử dụng nén dữ iệu V.42 hay payload.
Sử dụng hay không sử dụng giao thức TCP/IP nén header.
Địa chỉ PDP và loại yêu cầu.
Mỗi bối cảnh PDP có thể là kích hoạt [10] hoặc vô hiệu hóa. Dưới đây là quá trình kích hoạt bối cảnh PDP:
MS gửi yêu cầu kích hoạt bối cảnh PDP cho SGSN.
SGSN chọn GGSN và yêu cầu GGSN tạo bối cảnh cho MS. SGSN sẽ chọn một GGSN phục vụ loại dịch vụ mà bối cảnh cần.
GGSN trả lời SGSN với thông tin nhận dạng đường hầm (TID). Nó cũng cập nhập bảng thông tin của nó với TID mà nó định vị và địa chỉ IP của SGSN liên quan mà nó đã thiết lập với điện thoại di động.
SGSN gửi thông điệp đến MS thông báo rằng bối cảnh của nó đã được kích hoạt.SGSN cũng cập nhập thông tin trong bảng của nó với TID và địa chỉ IP của GGSN mà nó đã thiết lập các đường hầm cho điện thoại di động.
MS chỉ trao đổi thông điệp với SGSN [11]. Nếu quá trình đính kèm thành công MS sẽ tiến hành truyền và nhận dữ liệu thông qua SGSN.
3.2. Tập lệnh AT và thiết bị hỗ trợ tập lệnh AT 3.2.1. Tập lệnh AT 3.2.1. Tập lệnh AT
Tập lệnh AT [2] được được sử dụng để điều khiển một modem. Mỗi dòng lệnh bắt đầu bằng “AT” hoặc “at”. Có nhiều lệnh AT được sử dụng để điều khiển modem có dây như ATD (Dial), ATA (Answer), ATH (Hook control) and ATO (Return to online data state) cũng được sử dụng để điều khiển các modem không dây và các điện thoại di động. Ngoài ra tập lệnh AT này, các modem GSM/GPRS và các điện thoại di động còn hỗ trợ một tập các lệnh AT phục vụ cho các mục đích của công nghệ GSM.
Các nhà sản xuất điện thoại di động thường không sử dụng tất cả các lệnh AT, các tham số và giá trị của lệnh trong điện thoại di động của họ. Ngoài ra, cách thực hiện các lệnh AT có thể khác với quy định theo tiêu chuẩn đặt ra. Nói chung, các modem GSM/GPRS được thiết kế cho các ứng dụng không dây có hỗ trợ các lênh AT tốt hơn so với điện thoại di động thông thường.
Ngoài ra, một số lệnh AT yêu cầu sự hỗ trợ của các mạng di động. Ví dụ, tin nhắn SMS qua GPRS có thể được kích hoạt trên một số điện thoại di động GPRS và modem GPRS với lệnh +CGSMS. Nhưng nếu các nhà điều hành mạng di động nào không hỗ trợ việc truyền tin nhắn SMS qua GPRS thì người lập trình không thể sử dụng tính năng này.
Có hai loại AT lệnh: lệnh cơ bản và các lệnh mở rộng:
Lệnh cơ bản AT lệnh không bắt đầu với kí tự "+". Ví dụ, D (Dial), A (Answer), H (Hook control) and O (Return to online data state) là các lệnh cơ bản.
Lệnh AT mở rộng được bắt đầu với "+". Tất cả lệnh AT của công nghệ GSM là các lệnh được mở rộng. Ví dụ, +CMGS (gửi tin nhắn SMS), +CMSS (gửi tin nhắn SMS từ bộ nhớ + CMGL (danh sách các tin nhắn SMS) và +CMGR (đọc tin nhắn SMS) là các lệnh được mở rộng.
3.2.2. Điện thoại đi động và modem GSM hoặc GPRS
Một modem GPRS [4] là một modem GSM có hỗ trợ thêm công nghệ GPRS để truyền dữ liệu. GPRS là viết tắt của General Packet Radio Service. Đây là một công nghệ chuyển mạch gói và là một phần mở rộng của GSM. (GSM là công nghệ chuyển mạch kênh.) Một lợi thế chính của GPRS là có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn GSM.
Công nghệ GPRS có thể hỗ trợ gửi tin nhắn SMS tới tốc độ gửi có thể đạt tới là khoảng 30 tin nhắn SMS trên một phút, nhanh hơn nhiều so với việc sử dụng các tin nhắn SMS thông thường trên công nghệ GSM chỉ có tốc độ truyền tải SMS là khoảng 6 đến 10 tin nhắn SMS trên một phút. Một modem GPRS là cần thiết để gửi và nhận tin nhắn SMS sử dụng công nghệ GPRS. Một số nhà khai thác dịch vụ mạng không dây không hỗ trợ việc gửi và nhận tin nhắn SMS qua GPRS. Các modem GPRS thường hỗ trợ cả việc gửi tin nhắn dạng multimedia - MMS (Multimedia Messaging System).
Một modem GSM hoặc GPRS thường được sử dụng kết nối với máy tính để gửi và nhận tin nhắn. Một số điện thoại di động có những hạn chế nhất định so với modem GSM hoặc GPRS. Ví dụ: điện thoại Ericsson R380 không thể kết nối được với một máy tính để nhận tin nhắn SMS dài. Một tin nhắn SMS dài là một tin nhắn có chứa hơn 140 ký tự. (Một tin nhắn SMS thường chỉ có thể chứa tối đa là 140 byte.) Đối với các tin nhắn SMS quá trình gửi sẽ tiến hành như sau: thiết bị di động của người gửi tin nhắn sẽ
chia tin nhắn dài hơn 140 kí tự thành các tin nhắn có độ dài nhỏ hơn, sau đó gửi từng tin nhắn có độ dài nhỏ hơn hoặc bằng 140 ký tự đến điện thoại của người nhận. Khi những tin nhắn SMS đến đích, điện thoại di động của người nhận sẽ kết hợp chúng trở lại trở thành một tin nhắn ban đầu.
Nhiều loại điện thoại di động không thể kết nối được với một máy tính để nhận tin nhắn MMS. Bởi vì khi chúng nhận được một tin nhắn MMS, chúng sẽ tự động xử lý tin nhắn thay vì chuyển tin nhắn vào máy tính.
Một số điện thoại di động có thể không hỗ trợ một số lệnh AT, các tham số lệnh và giá trị của tham số. Ví dụ, một số điện thoại di động không hỗ trợ việc gửi và nhận tin nhắn SMS trong chế độ văn bản. Vì vậy, lệnh AT "AT + CMGF = 1" (chỉ dành cho các điện thoại di động hỗ trợ sử dụng chế độ văn bản) sẽ trả lại một thông báo lỗi. Thông thường, modem GSM hoặc GPRS hỗ trợ một tập lênh AT đầy đủ hơn so với điện thoại di động.
Hầu hết các ứng dụng tin nhắn SMS có khả năng phụ vụ 24/24 giời trong một ngày. (Ví dụ, dịch vụ cung cấp tải nhạc chuông người dùng có thể tải nhạc chuông bất kỳ lúc nào họ muốn). Nếu sử dụng điện thoại di động để gửi và nhận tin nhắn SMS thì các điện thoại di động phải hoạt động toàn thời gian. Tuy nhiên, một số điện thoại di động không thể hoạt động như vậy ngay cả khi có sạc pin được kết nối 24 giờ trên một ngày.
Bên cạnh những vấn đề trên, điện thoại di động và các modem GSM hoặc GPRS ít nhiều cũng có những điểm giống nhau trong việc gửi và nhận tin nhắn SMS từ máy tính. Giữa các điện thoại di động và modem GSM hoặc GPRS không có nhiều sự khác biệt về tốc độ truyền tải SMS, vì yếu tố quyết định cho tốc độ truyền tải SMS là phụ thuộc vào mạng không dây.
3.3. Tin nhắn SMS và MMS 3.3.1. Tin nhắn SMS 3.3.1. Tin nhắn SMS
3.3.1.1. Tin nhắn SMS thông thƣờng
SMS (Short Message Service) [5] là một công nghệ cho phép việc gửi và nhận tin nhắn giữa các điện thoại di động. SMS đầu tiên xuất hiện tại châu Âu vào năm 1992. Nó được bao gồm trong tiêu chuẩn công nghệ GSM (Global System for Mobile Communications). Sau đó nó được chuyển thành công nghệ mạng không dây như CDMA và TDMA. Các tiêu chuẩn GSM và SMS đã được phát triển bởi tổ chức ETSI (Viện Tiêu chuẩn viễn thông châu Âu). Hiện nay tổ chức 3GPP (Third Generation Partnership Project) chịu trách nhiệm cho sự phát triển và bảo trì các tiêu chuẩn của GSM và SMS.
Các dữ liệu có thể được tổ chức bởi một tin nhắn SMS có đội dài rất hạn chế. Một tin nhắn SMS có thể chứa ít nhất 140 kí tự (1120 bit) của dữ liệu. Do đó, một tin nhắn SMS có thể chứa:
160 ký tự nếu sử dụng 7-bit mã hóa một ký tự. (7-bit ký tự mã hóa thích hợp với việc mã hóa các ký tự Latin trong bảng chữ cái tiếng Anh.)
70 ký tự nếu sử dụng 16-bit Unicode UCS2 mã hóa một ký tự. (tin nhắn SMS văn bản có chứa các ký tự phi Latin như chữ Trung Quốc nên sử dụng mã hóa ký tự 16-bit.)
Tin nhắn SMS dạng văn bản hỗ trợ các ngôn ngữ quốc tế. Nó hoạt động tốt với tất cả các ngôn ngữ có hỗ trợ Unicode, bao gồm tiếng ả Rập, Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc.
Ngoài dạng văn bản, tin nhắn SMS cũng có thể mang dữ liệu nhị phân. Có thể gửi nhạc chuông, hình ảnh, logo mạng, hình nền, hình động, thẻ kinh doanh (như VCards) và cấu hình WAP cho một điện thoại di động với tin nhắn SMS.
Lợi thế chính của SMS là nó được hỗ trợ bởi 100% điện thoại di động GSM. Hầu như tất cả các thuê bao được cung cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ mạng không dây đều bao gồm dịch vụ nhắn tin SMS với chi phí thấp.
3.3.1.2. Quy trình gửi nhận tin nhắn SMS