Hỡnh 2.5. Mụ hỡnh phõn lớp giao thức trong GPRS.
Giao thức đường hầm GPRS GTP (GPRS Tunneling Protocol) được dựng để
chuyển đổi dũng dữ liệu từ mạng dữ liệu chuyển mạch gúi bờn ngoài như X25, Internet sang dạng dữ liệu đồ của TCP/IP.
Giao thức điều khiển truyền dẫn TCP ( Transmission Control Protocol) và giao thức dữ liệu đồ người sử dụng UDP (User Datagram Protocol )được dựng ở trờn giao thức IP tuỳ theo cỏc yờu cầu khỏc nhau vềđộ tin cậy. Cụ thể TCP mang cỏc
PDU GTP của cỏc giao thức cú độ tin cậy cao vớ dụ X25. Cũn UDP mang cỏc PDU GTP của cỏc giao thức khụng cần cú độ tin cậy cao vớ dụ IP.
IP là giao thức mạng backbone GPRS được sử dụng để định tuyến dữ liệu của người sử dụng và bỏo hiệu.
SNDCP (SubNetwork Dependent Convergence Protocol)
Được cấp phỏt dưới lớp mạng và trờn lớp LLC trong MS và SGSN chức năng chớnh của SNDCP như sau :
- Ghộp cỏc gúi dữ liệu từ một hoặc nhiều ứng dụng vào một đường kết nối logic (logical link).
- Nộn cỏc thụng tin điều khiển và dữ liệu của người sử dụng - Phõn đoạn và ghộp đoạn cỏc dữ liệu đó nộn
Hỡnh 2.6. Giao thức LLC
Giao thức LLC cung cấp một kết nối logic tin cậy giữa MS và SGSN + Lớp LLC hỗ trợ :
- Quỏ trỡnh dũ tỡm và khụi phục cỏc PDU LLC bị thất lạc hoặc bị mất - Quỏ trỡnh mật mó cỏc PDU LLC giữa MS và SGSN
Chức năng của relay là khỏc nhau phụ thuộc vào nú nằm ở BSS hay SGSN. Trong BSS nú sẽ chuyển tiếp cỏc PDU LLC giữa cỏc giao diện Um vàGb. Cũn trong SGSN nú sẽ chuyển tiếp cỏc PDU PDP giữa cỏc giao diện Gb và Gn.
BSSGP: Giao thức GPRS của BSS (BSSGP) nằm bờn trờn frame relay, là giao thức do GPRS định nghĩa riờng cú chức năng cung cấp cỏc thụng tin về vụ tuyến để RLC và MAC sử dụng. Ngoài ra nú cũn cung cấp chức năng cho phộp SGSN và BSS là 2 nỳt nằm cỏch xa nhau cú thể thực hiện cỏc chức năng quản lý nỳt mạng.
Lớp dịch vụ mạng NS (Network Service ) truyền phỏt cỏc PDU BSSGP. Lớp RLC / MAC phõn ra làm 2 chức năng :
- Chức năng của lớp RLC là truyền cỏc PDU LLC ,phõn đoạn và ghộp đoạn cỏc PDU LLC thành cỏc khối dữ liệu RLC
- MAC kiểm soỏt nhiều MS sử dụng chung tài nguyờn của giao diện vụ tuyến GPRS , phõn bố cỏc kờnh vụ tuyến vật lớ cho MS để nhận và gửi dữ liệu.
Hỡnh 2.7. Phõn chia lớp LLC trong SGSN. II.4. Thủ tục nhập mạng và rời bỏ mạng GPRS.
Để cập nhật vị trớ hoặc tỡm gọi MS đối với mạng GPRS ta cú khỏi niệm về vựng định tuyến (RA) thay vỡ vựng định vị trong mạng GSM:
Vựng định tuyến chỉ phục vụ cho một SGSN. Là tập hợp con của một LA.
Khụng thể rộng hơn một LA. Bao gồm một hoặc nhiều CELL.
Nhận dạng vựng bao gồm:
9 Nhận dạng vựng định vị LAI LAI = MCC + MNC + LAC.
MCC: Mobile Country Code. MNC: Mobile Network Code. LAC: Location Area Code. 9 Nhận dạng vựng định tuyến RAI
RAI = LAI + RAC
RAC: Routing Area code. 9 Nhận dạng Cell toàn cầu CGI
CGI = CI + LAI(RAI). CI nhận dạng Cell. II.4.1. Thủ tục nhập mạng.
Để cú thể truy nhập được cỏc dịch vụ chuyển mạch gúi, một MS trước hết phải làm cho hệ thống biết tới mỡnh bằng việc thực hiện thủ tục nhập mạng (attach). Điều
đú sẽ làm cho MS trở nờn sẵn sàng cho dịch vụ bản tin ngắn SMS chuyển mạch gúi, cho việc tỡm gọi của SGSN và cho việc nhận được thụng bỏo về một cuộc gọi tới.
Y êu cầu kênh gói M S BSS SG SN m ới HLR ấn đị nh đ−ờ ng lên gói Các khố i R L C (Y êu cầu nhập m ạng)
Công nhận đ−ờ ng lên gói
Y êu cầu nhập m ạng
G ửi thông tin nhận thự c Công nhận điề u khiển gói
Các khố i R L C (Y êu cầu nhận thự c vμ m ật m ã)
Công nhận gửi thông tin nhận thự c Y êu cầu nhận thự c
vμ m ật m ã
Công nhận đ−ờ ng xuố ng gói
Các khố i R L C (Phản hồi nhận thự c vμ m ật m ã)
Các khố i R L C (Chấp nhận nhập m ạng) ấn đị nh đ−ờ ng xuố ng gói
Y êu cầu kênh gói ấn đị nh đ−ờ ng lên gói
Công nhận đ−ờ ng lên gói
Phản hồi nhận thự c vμ m ật m ã Các khố i R L C (H oμn thμnh nhập m ạng) Cập nhật vị trí G PRS H uỷ vị trí SG SN cũ Công nhận huỷ vị trí Chèn dữ liệu thuê bao
Công nhận chèn dữ liệu thuê bao Công nhận cập nhật vị trí G PR S Chấp nhận
nhập m ạng
Công nhận đ−ờ ng xuố ng gói Y êu cầu kênh gói ấn đị nh đ−ờ ng lên gói
Công nhận đ−ờ ng lên gói H oμn thμnh nhập m ạng Công nhận điề u khiển gói
Công nhận điề u khiển gói
Hỡnh 2.8. Thủ tục nhập mạng GPRS.
Tiếp theo, để cú thể gửi và nhận dữ liệu chuyển mạch gúi, MS phải kớch hoạt PDP context giao thức dữ liệu chuyển mạch gúi (PDP context) mà nú sẽ dựng trong phiờn trao đổi dữ liệu ấy. Nhờ hoạt động ấy mà GGSN tương ứng sẽ nhận biết MS để
cú thểđịnh tuyến thụng tin dữ liệu gúi giữa MS và mạng dữ liệu bờn ngoài. Quỏ trỡnh truy nhập (access) được bắt đầu bằng Thủ tục nhập gồm cú 4 bước bước sau:
9 MS gửi một bản tin đến SGSN yờu cầu nhập mạng. 9 Nhận thực giữa đầu cuối và HLR theo đường SGSN.
9 Dữ liệu thuờ bao từ HLR sẽđược chốn vào SGSN và MSC/VLR.
9 SGSN sẽ ấn định một nhận dạng thuờ bao tạm thời gúi (P-TMSI) đến MS và bỏo cho nú rằng nú đó nhập mạng (chức năng này tạo ra một ngữ cảnh quản lý di động).
Việc dành tài nguyờn cho MS phụ thuộc vào thụng tin về số tài nguyờn được yờu cầu cấp phỏt cú trong ‘Packet Channel Request’. Thuờ bao cú thể truy nhập mạng trờn kờnh PRACH hay RACH, nếu thuờ bao truy nhập mạng trờn RACH thỡ hệ thống chỉ cú thể cấp phỏt 1 hoặc 2 kờnh PDCH tức là chỉ tăng được tốc độ lờn tối đa là 2 lần. Cũn nếu truy nhập trờn PRACH thỡ bản tin trờn đú cú thể chứa nhiều thụng tin đầy đủ
hơn về dung lượng được yờu cầu, do đú, hệ thống cú thể cấp cho MS một hoặc nhiều PDCH để nõng cao tốc độ đường truyền bằng bằng bản tin ‘Packet Immediate Assignment’. Sau khi MS nhận được bản tin, nú đó cú thể bắt đầu truyền dữ liệu trờn cỏc PDCH được cấp phỏt.
II.4.2. Thủ tục rời bỏ mạng. Một GPRS MS cú thể rời mạng khi : Một GPRS MS cú thể rời mạng khi :
MS là tắt mỏy hoặc người sử dụng bắt buộc rời bỏ kết nối từ mạng GPRS. MS hết thời gian (khi đang ở standby).
SGSN bắt ộp MS rời bỏ GPRS bởi vỡ vấn đề liờn kết vụ tuyến hoặc do cú một thuờ bao khỏc cú quyền ưu tiờn muốn tham gia mạng khi mạng quỏ tải.
II.4.2.1. Thủ tục rời bỏ mạng GPRS bắt đầu từ MS.
Hỡnh 2.9. Thủ tục rời mạng từ MS
MS gửi một bản tin yờu cầu rời bỏ đến SGSN(Detaches type, swich off). Chỉ
ra loại rời bỏ là rời bỏ IMSI hoặc GPRS hoặc là cả hai dịch vụ.
Nếu yờu cầu rời bỏ GPRS thỡ SGSN phải gửi yờu cầu xoỏ PDP context đến GGSN.GGSN gửi trả lời xoỏ PDP context đến SGSN nhờ nhận dạng đường hầm (TID).
Nếu rời bỏ IMSI thỡ SGSN gửi thụng bỏo rời bỏ IMSI đến MSC/VLR.
Nếu muốn duy trỡ nhập IMSI và rời bỏ GPRS thỡ SGSN gửi một bản tin thụng bỏo rời mạng của GPRS đến VLR. Thủ tục này khụng nhằm mục đớch tắt mỏy.
Hỡnh 2.10. Thủ tục rời mạng từ SGSN.
SGSN bỏo cho MS rằng nú đó rời bỏ bằng cỏch gửi yờu cầu rời bỏ (loại rời bỏ)
đến MS .Thụng bỏo rời bỏ nếu MS được yờu cầu thực hiện một attach mới và kớch hoạt PDP context mới vỡ vậy thủ tục attach được bắt đầu khi thủ tục rời bỏ hoàn thành.
II.5. Thủ tục cập nhật Cell, RA và cập nhật tổng hợp LA/RA. [15]
II.5.1. Thủ tục cập nhật CELL.
Thụng bỏo chỉ yờu cầu nếu MS trong trạng thỏi "ready".
MS thực hiện thay đổi bằng cỏch so sỏnh lưu giữ Cell ID cựng với phục vụ Cell ID. Thay đổi chỉ ra yờu cầu một trong ba yờu cầu sau:
9 Cập nhật Cell ID.
9 Cập nhật RAI (cập nhật giữa hoặc trong SGSN). 9 Cập nhật tổng hợp LAI/RAI.
Thủ tục cập nhật định tuyến một Cell cơ sở được chỉ ra khi kớch hoạt GPRS MS vào trong 1 Cell mới, điều này tương tự như thủ tục chuyển giao (handover) trong GSM.
MS thực hiện cập nhật Cell bằng cỏch gửi một bản tin ngắn bao gồm thụng tin về nú muốn thay đổi thụng qua kờnh GPRS để đến SGSN hiện tại cai quản nú. Thủ tục này chỉđược sử dụng với những trong trạng thỏi Ready.
II.5.2. Thủ tục cập nhật RA. Cỏc trường hợp cập nhật RA: Cỏc trường hợp cập nhật RA:
Khi MS thực hiện nhập mạng GPRS rằng nú đó vào một RA mới. Khi hết thời gian cập nhật định kỳ RA.
Cỏc trường hợp thay đổi RA.
Thụng bỏo này chỉđược yờu cầu với MS trong trạng thỏi "Ready or Standby" . cập nhật được yờu cầu khi :
- Xoỏ bỏ RAI mới bằng MS.
- Hết thời gian cập nhật định kỳ RA.
MS thực hiện thay đổi bằng cỏch so sỏnh lưu giữ RAI(nú đang lưu giữ) cựng với RAi
đạng phục vụ.
Ngấm ngầm cập nhật Cell ID trong cập nhật RA.
Khi một MS trong trạng thỏi Ready or Standby thụng bỏo rằng nú đó di chuyển vào một RA mới trong SA(vựng phục vụ) của SGSN tương ứng, nú phải thực hiện một cập nhật vị trớcho đường truyền lưu lượng, trong trường hợp này MS gửi một bản tin đến SGSN bao gồm nhận dạng MS và RAI mới của nú, yờu cầu cập nhật của MM context.Thụng tin RA trong SGSN được cập nhật và trả lời hoàn thành bằng một bản tin hoàn thành.
II.5.3. Thủ tuc cập nhật tổng hợp LA/RA.
Cập nhật tổng hợp RA/LA xuất hiện một trong hai tỡnh trạng sau: * MS di chuyển đến RA mới trong cựng SGSN như là RA cũ. * MS di chuyển đến RA mới trong SGSN SA khỏc.
II.5.3.1. Thủ tục Cập nhật vị trớ inter-SGSN.
Hỡnh 2.11. Thủ tục cập nhật vị trớ inter-SGSN
MS gửi một yờu cầu cập nhật vựng định tuyến đến SGSN sau khi thủ tục cập nhật song thi qua trỡnh bào mật thụng tin sẽ diễn ra giũa MS và SGSN. Sau khi khi thực hiện chức năng bảo mật song thỡ SGSN sẽ gửi cho MS một bản tin cho phộp cập nhật RA. Sau khi khi MS nhận được thụng tin cho phộp cập nhật thỡ MS sẽ gửi lại SGSN một bản tni là đó cập nhật được RA.
II.5.3.2 Thủ tục cập nhật vị trớ intra-SGSN.
ắ MS gửi yờu cầu cập nhật RA đến SGSN mới, SGSN sẽ gửi một bản tin nhận biết SGSN context đến SGSN cũ. SGSN cũ sao chộp lại ở bộ đệm N-PDU và bắt đầu truyền chỳng qua giao thức đường hầm đến SGSN mới .
ắ SGSN mới gửi một cập nhật yờu cầu PDP context (địa chỉ SGSN mới ,TID, QoS) đến GGSN.
ắ GGSN cập nhật vị trớ PDP context và trả lời cập nhật PDP context (TID). SGSN bỏo cho HLR sự thay đổi SGSN bằng cỏch gửi cập nhật vị trớ (số SGSN,
địa chỉ SGSN, IMSI) đến HLR. HLR gửi xoỏ bỏ vị trớ cũđến SGSN cũ, SGSN cũ huỷ bỏ vị trớ cũ và bỏ qua nhận biết vị trớ của MS.
ắ HLR chộn dữ liệu thuờ bao đến SGSN mới, SGSN mới nhận giỏ trị những MS mới vào RA mới. Nếu kiểm tra xong tất cả MS thành cụng, thỡ SGSN đó xõy
dựng một MM context cho MS và gửi quay trở lại một bản tin chốn dữ liệu thuờ bao đến HLR.
ắ HLR nhận biết cập nhật vị trớ bằng cỏch gửi IMSI đến SGSN mới.
ắ SGSN mới nhận giỏ trị của những MS trong RA mới, nếu kiểm tra được thành cụng thỡ SGSN mới sẽ kiểm tra MM và PDP context cho MS. Một liờn kết logic
được thiết lập giữa SGSN mới và MS. SGSN trả lời đến MS truy nhập cập nhật vựng định tuyến (P-TMSI, P-TMSI ký nhận số N-PDU). MS nhận biết P-TMSI bằng cỏch gửi quay lại một bản tin hoàn thành cập nhật vựng định tuyến (nhận số N-PDU) đến SGSN.
II.5.4. Tỡm gọi
Hỡnh 2.13. Thủ tục tỡm gọi
Một MS trong trạng thỏi Standby được tỡm gọi bởi SGSN trước khi truyền xuống MS. Thủ tục tỡm gọi thay đổi trạng thỏi MSM của MS lờn Ready để MS cú thể thiết lập một PDP context hợp lệđể dễ dàng gửi dữ liệu gúi đường xuống từ SGSN đến MS, vỡ vậy mỗi bản tin đường lờn từ MS qua MM context tại SGSN đến trạng thỏi ready là một giỏ trị trả lời tỡm gọi.
SGSN cung cấp thủ tục tỡm gọi cựng với một thời gian trả lời tỡm gọi. Nếu SGSN nhận
được bản tin là khụng trả lời tỡm gọi, nú sẽ nhắc lại cho đến khi thời gian kết thỳc. Thủ tục tỡm gọi GPRS được miờu tả như sau:
SGSN gửi một bản tin yờu cầu tỡm gọi BSSGP đến dịch vụ BSS MS bao gồm những thụng số sau:
* IMSI sử dụng bởi BSS nhận dạng tỡm gọi những nhúm MS. * P-TMSI nhận dạng rừ ràng MS nào được tỡm gọi.
* RA chỉ ra nơi mà MS được tỡm gọi.
* kờnh cần dựng chỉ ra cho biết kờnh tỡm gọi trong GPRS.
Quỏ trỡnh nhận thực yờu cầu chất lượng dịch vụ(QoS). QoS cho biết PDP context đó bắt đầu thủ tục tỡm gọi và chỉ ra quyền ưu tiờn của yờu cầu tỡm gọi này liờn quan đến với bản tin yờu cầu tỡm gọi khỏc trong bộđệm trong BSS. Thụng số DRX chỉ ra MS cú
thể sử dụng nhận liờn tục hoặc khụng nhận liờn tục. Nếu MS sử dụng nhận khụng liờn tục thỡ thụng số DRX chỉ ra MS là trong trạng thỏi hoạt động thỡ cú thể nhận yờu cầu tỡm gọi. BSS yờu cầu tỡm gọi với một bản tin yờu cầu tỡm gọi (P-TMSI, cần kờnh tỡm gọi ) trong cell thuộc vựng định tuyến. Sự nhận bản tin yờu cầu tỡm gọi GPRS (P- TMSI, kờnh cần dựng) MS sẽ trả lời cựng với một giỏ trị của khung LLC là đó nhận
được như là một bản tin trả lời tỡm gọi bởi SGSN. Sự trả lời này cũng thay đổi trạng thỏi MM của MS sang trạng thỏi ready.
Khi thụng tin trờn khung LLC đi qua BSS thỡ BSS sẽ thờm vào thụng tin nhận dạng toàn cầu(CGI) bao gồm RAC và LAC của cell và gửi tiếp khung LLC đến SGSN. SGSN coi khung LLC như bản tin trả lời tỡm gọi ngấm ngầm và dừng thời gian tỡm gọi.
II.5.5. Lựa chọn lại cell.
Một MS ở trạng thỏi standby và ready thỡ quỏ trỡnh lựa chọn lại cell sẽ xẩy ra như ở
GSM, nhưng khi MS ở trạng thỏi Idle thỡ thủ tục lựa chọn lại cell khụng như ở trong GSM mà thủ tục được tiến hành như sau:
Tiờu chuẩn lựa chọn lại cell mới C31 và C32 được cung cấp như thành phần tương
ứng với C1 và C2 theo chuẩn GSM. C31 và C32 cung cấp chung thực hiện lựa chọn lại cell cho GPRS tương tự như phương phỏp thực hiện trong GSM hiện nay.
Trong trạng thỏi standby hoặc ready thỡ thủ tục như là handover trong GSM. trong trạng thỏi Idle, sự lựa chọn lại cell được sử dụng tiờu chuẩn C31 và C32.
o Thụng số C31 là tiờu chuẩn cường độ bỏo hiệu ưu tiờn để chọn lại cell.
o Thụng số C32 cải tiến qua C31 được ỏp dụng : -Bự lại giỏ trị trễ của mỗi một cặp cell.
-Sử dụng bự lại tạm thời như là C2. -Thờm vào giỏ trị yờu cầu cập nhật RA.
o C31 và C32 chỉ được sử dụng nếu cú PBCCH nếu khụng thỡ tiờu chuẩn C2 được sử dụng.
II.6. Truyền và định tuyến gúi. [10].[11]
Đầu tiờn để muốn truyền được dữ liệu thỡ MS phải ở trạng thỏi ready nếu mỏy muốn chuyển sang trạng thỏi ready thỡ phải yờu cầu kớch hoạt PDP context thỡ mỏy mới chuyển sang trạng thỏi ready được.
PDP context thỡ cú hai trạng thỏi.Trạng thỏi PDP context chỉ ra rằng địa chỉ