Các công nghệ GSM/GPRS/EDGE có cùng một cơ sở nền tảng ựó là kỹ thuật truy cập TDMA và FDMA vì vậy hoạt ựộng trên cùng một băng thông (với mỗi kênh băng tần số 200kHz).
Kiến trúc mạng có sử dụng công nghệ GPRS ựược mô tả sơ lược trên hình vẽ Trong cấu trúc này, các thành phần tiêu chuẩn của mạng GSM quen thuộc ựược mở rộng thêm bằng các phần tử mới hoặc ựược ựổi mớị Nhìn chung, có tất cả bốn thành phần chắnh, trong ựó có hai thành phần chưa có trong công nghệ GSM ựang hoạt ựộng.
Các khối trong hệ thống GPRS : - MS (Mobile Station).
- SGSN (Serving GPRS Support Node). - GGSN (Gateway GPRS Support Node).
Bên cạnh 4 thành phần chắnh nêu trên thì phần MSC (Mobile Switching Center) cũng không thể không kể ựến.
Mạng GPRS trong hệ thống GSM có các ựặc ựiểm sau:
- Tương tác giữa GPRS và mạng GSM hiện tại ựược thông qua hệ thống báo hiệu số 7.
- MSC và VLR không thực sự cần thiết khi ựịnh tuyến dữ liệu GPRS nhưng nó ựược dùng khi kết nối GPRS trên mạng GSM hiện tạị
- HLR chứa thông tin chi tiết về thuê bao trong mạng GPRS .
- AUC ựược dùng ựể xử lý nhận thức và mật mã. - EIR ựược sử dụng cho nhận thức thiết bị di ựộng. Các khối của 1 mạng GPRS ựược biểu diễn ở hình 8:
2.1. Trạm ựi ựộng
Trạm di ựộng (MS - mobile station) có thể là một máy tắnh xách tay hay bỏ túi, một máy ựiện thoại di ựộng hoặc bất kỳ một thiết bị nào khác có hỗ trợ công nghệ GPRS .Về mặt chức năng, MS bao gồm hai cấu kiện:
- Thiết bị ựầu cuối TE (terminal equipment), chẳng hạn như một máy tắnh xách tay;
- đầu cuối di ựộng MT (Mobile Terminal), chẳng hạn như một modem. - Có 3 loại MS ựược quy ựịnh cho việc sử dụng mạng GPRS là A, B và C dựa vào sự ựăng nhập tới mạng PLMN mà GPRS hỗ trợ, MS sẽ thông báo tới mạng về lớp GPRS và tiềm năng ựa khe thời gian của nó.
Tuỳ thuộc vào loại thiết bị và vào khả năng mạng, trạm di ựộng sẽ hoạt ựộng theo một trong ba chế ựộ làm việc:
- Cấp A: hỗ trợ ựồng thời sự ựăng nhập, sự khởi hoạt (activiation), giám sát báo khẩn (invocation), lưu lượng cho phép trạm di ựộng cùng một lúc phát ựi các dữ liệu và tiếng nói, có nghĩa là làm việc ựồng thời trong cả mạng GSM lẫn GPRS.
- Cấp B: hỗ trợ ựồng thời sự ựăng nhập, sự kắch hoạt, giám sát. Tuy nhiên, nó chỉ hỗ trợ thông báo khẩn ựồng thời trong giới hạn. Vắ dụ như kênh ảo GPRS sẽ không ựược giải quyết do sự có mặt của lưu lượng chuyển mạch kênh. Trong trường hợp như vậy, sự kết nối ảo GPRS sẽ bị bận hoặc treo, ựồng thời lưu lượng sẽ không ựược hỗ trợ bởi MS cấp B. Thuê bao có thể phát hoặc thu các cuộc gọi của cả 2 dịch vụ GSM và GPRS liên tiếp nhưng không ựồng thờị Sự lựa chọn dịch vụ thắch hợp ựược thực hiện tự ựộng. Nói cách khác, cấp B cho phép trạm di ựộng phát ựi cả tiếng nói cả dữ liệu, nhưng vào các thời ựiểm khác nhau, có nghĩa là không ựồng thờị
- Cấp C: chỉ hỗ trợ sự ựăng nhập không ựồng thờị Nếu cả 2 dịch vụ ựược hỗ trợ thì MS loại C chỉ có thể phát hoặc thu hoặc ựồng thời phát và thu
các cuộc gọi chỉ từ dịch vụ tự lựa chọn hoặc mặc ựịnh. Trạng thái dịch vụ GSM hoặc GPRS không ựược lựa chọn bị loại khỏi mạng. Thêm vào ựó, khả năng của MS cấp C ựể thu và phát bản tin ngắn SMS là tùy chọn. Nhưng ựến hiện nay, cấp C chỉ cho phép trạm di ựộng làm việc trong chế ựộ GPRS.
Khi ựấu nối vào mạng GPRS trạm di ựộng (mà chắnh xác hơn là thành phần TE) sẽ nhận ựịa chỉ IP; ựịa chỉ này không thay ựổi trước thời ựiểm ựấu nối của ựầu cuối di ựộng MT; hơn nữa, trạm di ựộng thậm chắ có thể không nghi ngờ gì về việc nó là di ựộng. Trạm di ựộng thiết lập kết nối với nút dịch vụ của các thuê bao GPRS, mà sẽ ựược mô tả ở saụ
2.2. Trạm gốc
Trạm gốc BSS (Base Station System) thu tắn hiệu vô tuyến từ trạm di ựộng và tuỳ thuộc vào việc cái gì ựược phát ựi (tiếng nói hay dữ liệu) mà nó sẽ chuyển tiếp lưu lượng:
- Tới trung tâm chuyển mạch di ựộng MSC (Mobile Switching Center) vốn là thành phần tiêu chuẩn của mạng GSM;
- Tới nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN- Servỉng GPRS Support Ngọc) là nơi chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu ựến/ựi của GPRS.
Thành phần của BSS bao gồm: BSC, PCU và BTS. BSC làm các chức năng sau trong GPRS:
- Quản lý mobile GPRS. - Xử lý tìm gọi của GPRS.
- Quảng bá thông tin GPRS. đây là phần không thể thiếu trong các dịch vụ GPRS của các mạng di ựộng ở Việt Nam hiện naỵ
BTS làm các chức năng saụ
-Tách riêng cuộc gọi giữa chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói trước khi chuyển ựến MSC/VLR và dữ liệu gỏi khi ựến SGSN.
- Giao diện vô tuyến cho dữ liệu góị
Khối ựiều khiển gói (PCU - Packet Control Unit):
Khối PCU ựược bổ sung vào cơ sở hạ tầng của GSM, có thể coi ựây là sự nâng cấp phần mềm cho BSC, PCU có quan hệ với các giao thức vô tuyến lớp thấp, nó xử lý lưu lượng dữ liệu và tách ra khỏi lưu lượng thoại GSM. Ngoài ra, PCU còn thêm chức năng tạo gói và ựiều khiển ựộng liên kết vô tuyến. điều này cho phép nhiều người sử dụng có thể truy cập tới nguồn tài nguyên vô tuyến giống nhau theo những phương pháp truy nhập riêng và giải phóng kênh truyền khi không sử dụng.
PCU làm các chức năng sau:
- Chịu trách nhiệm quản lý tài nguyên vô tuyến dữ liệu gói trong BSS. - PCU chịu trách nhiệm xử lý lớp MAC và PLC của giao diện vô tuyến, lớp BSSGP và NS của giao diện Gb.
- Truyền dữ liệu góị
2.3. Nút phục vụ các thuê bao GPRS
Nút phục vụ thuê bao SGSN (Serving GPRS Support Node) là thành phần chủ yếu của mạng GPRS. Nó có nhiệm vụ chuyển tiếp các gói IP mà trạm di ựộng gửi ựi và nhận ựược.
Về thực chất nó cũng là một trung lâm chuyên mạch giống như MSC trong GSM, nhưng có khác ở chỗ nó chuyển mạch cho các gói chứ không phải các kênh. Thông thường, nút này ựược xây dựng trên cơ sở OC Unix và có ựịa chỉ IP riêng của nó.Từ quan ựiểm an toàn, SGSN có thể có các chức năng:
* Kiểm tra sự cho phép các thuê bao sử dụng các dịch vụ ựã ựược mã hoá (authentication). Cơ chế chứng thực của GPRS giống với cơ chế tương tự trong GSM.
* Giám sát các thuê bao ựang hoạt ựộng.
* Mã hoá các dữ liệụ Thuật toán mã hoá trong công nghệ GPRS (GEA 1, GEA 2, GEA 3) khác với các thuật toán mã hoá trong GSM (A5/1, A5/2, A5/3), nhưng ựược xử lý trên cơ sở các thuật toán ựó.
2.4. Nút ựịnh tuyến của GPRS
Nút ựịnh tuyến GGSN (gateway GPRS suppo node) cũng là một thành phần quan trọng của công nghệ GPRS và chịu trách nhiệm thu và phát các dữ liệu từ các mạng bên ngoài, chẳng hạn như Internet hay mạng của các nhà khai thác GPRS khác. Nói cách khác, nếu nhìn từ phắa các mạng gói IP bên ngoài thì GGSN hoạt ựộng như 1 bộ ựịnh tuyến cho các ựịa chỉ IP của mọi thuê bao ựược phục vụ bởi mạng GPRS. Từ quan ựiểm các nhà khai thác mạng GPRS bên ngoài thì ựây là các bộ ựịnh tuyến thông thường (cũng giống như SGSN, chúng dựa trên Unix) có nhiệm vụ nhận các dữ liệu cho tất cả các thuê bao dịch vụ GPRS. Ngoài việc ựịnh tuyến GGSN còn có nhiệm vụ phân phối các ựịa chỉ IP và các dịch vụ tắnh cước. C
2.5. MSC (Mobile Switching Center):
MSC ựảm nhiệm các chức năng sau: - Cập nhật thông tin từ SGSN. - Yêu cầu gọi CS ựến SGSN.
- Kết hợp báo hiệu cho mobile loại A/B. - Ngưng tạm thời hoặc chiếm lại (A và Gb).