các thủ tục trao đổi báo hiệu trong mạng GPRs
4.1.1. Giới thiệu
Kiến trúc mạng GPRS dựa trên nền mạng GSM và bổ sung thêm hai nút mới là SGSN và GGSN. Thủ tục trao đổi giữa các GSN sử dụng một giao thức mới, giao thức GTP. GTP bao gồm các thủ tục báo hiệu và truyền dẫn dữ liệu. Cũng nh trong mạng thông tin di động GSM, trao đổi dữ liệu và báo hiệu giữa các GSN và các phần tử khác dùng hệ thống báo hiệu số 7.
GTP – GPRS Tunneling Protocol là một giao thức truyền dẫn trong mạng GPRS giữa các nút hỗ trợ GSN. GTP bao gồm các thủ tục trao đổi và truyền dẫn dữ liệu. Các thủ tục xử lý và trao đổi này dựa trên các bản tin và các phần thông tin chứa trong các bản tin đó.
GTP đợc sử dụng cho giao diện Gn (là giao diện giữa các GSN trong một PLMN) và giao diện Gp (là giao diện giữa các GSN trong các PLMN khác nhau). GTP cũng có thể đợc dùng đối với giao diện giữa các phần tử chức năng mạng và gateway tính cớc trong PLMN.
GTP cho phép các gói đa giao thức đợc truyền theo kiểu đờng hầm (tunnel) trong backbone PLMN. Đối với báo hiệu, GTP xác định một giao thức quản lý và điều khiển tunnel cho phép SGSN cung cấp khả năng truy nhập mạng cho MS. Báo hiệu đợc dùng để thiết lập, sửa và xoá các tunnel. Đối với truyền dẫn, GTP sử dụng một cơ chế tunnneling cung cấp một dịch vụ truyền tải các gói dữ liệu thuê bao. Việc lựa chọn tuyến truyền dẫn độc lập với dữ liệu thuê bao mà đợc “tunnelled” để yêu cầu hoặc không yêu cầu kênh kết nối tin cậy. Giao thức GTP chỉ đợc thực hiện bởi SGSN và GGSN. Một SGSN có thể kết nối với nhiều GGSN và ngợc lại, một GGSN có thể kết nối với nhiều SGSN để truyền lu lợng tới nhiều MS khác nhau.
4.2.Cấu trúc của GTP Header
Các bản tin báo hiệu và dữ liệu của GTP trao đổi giữa các phần tử trong mạng bao gồm hai phần: GTP header (tiêu đề) và Information Elements (các phần thông tin).
GTP Header bao gồm 20 octet (đơn vị độ dài bản tin), độ dài này là cố định đối với tất cả các bản tin. Các trờng trong phần này luôn phải có trong bản tin nhng nội dung của nó khác nhau phụ thuộc vào bản tin báo hiệu hay các T- PDU.
Hình 4.1Cấu trúc của GTP Header
- Spare: Các bit không đợc sử dụng sẽ đợc bên gửi thiết lập bằng 1.
- PT (Protocol Type-kiểu giao thức): bit này chỉ ra là bản tin GTP (PT=1) hay bản tin GTP’ (PT=0).
- SNN: là cờ chỉ ra có chứa số thứ tự SNDCP N-PDU hay không. - Message type: chỉ ra loại bản tin GTP.
- Length: chỉ thị độ dài (số octet) của bản tin GTP (G-PDU), chứa phần header của GTP.
- Sequence Number: là chỉ số thông dịch của bản tin báo hiệu và là số tuần tự tăng của các T-PDP.
- SNDCP N-PDU Number: đợc sử dụng trong thủ tục cập nhật vùng định tuyến để truyền dữ liệu giữa MS và SGSN.
- TID (Tunnel Identifier): là số nhận dạng tunnel, xác định các MM và PDP context.
- Flow Label: xác định luồng GTP.
Luồng báo hiệu liên kết với các GTP tunnel nhng riêng biệt với nhau. Giữa một cặp GSN-GSN có thể tồn tại nhiều đờng kết nối, trên mỗi đờng có thể truyền một hay nhiều tunnel. GTP là phơng thức thiết lập, sử dụng, điều khiển và xoá các tunnel, cho phép phát hiện kịp thời khi có lỗi kết nối giữa các GSN.
Các loại bản tin báo hiệu giữa hai GSN
Giá trị loại bản tin (Message type)
Bản tin báo hiệu
0 Cha đợc sử dụng 1 Yêu cầu Echo 2 Đáp ứng Echo
3 Version not supported 4 Yêu cầu nút trực tiếp 5 Đáp ứng nút trực tiếp 6 Yêu cầu Redirection 7 Đáp ứng Redirection 8-15 Cha đợc sử dụng
16 Yêu cầu thiết lập PDP context 17 Đáp ứng thiết lập PDP context 18 Yêu cầu cập nhật PDP context 19 Đáp ứng cập nhật PDP context 20 Yêu cầu xoá PDP context 21 Đáp ứng xoá PDP context
22 Yêu cầu thiết lập AA PDP context 23 Đáp ứng thiết lập AA PDP context 24 Yêu cầu xoá AA PDP context 25 Đáp ứng xóa AA PDP context 26 Xác định lỗi
27 Yêu cầu khai báo PDU 28 Đáp ứng khai báo PDU
29 Yêu cầu từ chối khai báo PDU 30 Đáp ứng từ chối khai báo PDU 31 Cha đợc sử dụng
32 Yêu cầu gửi thông tin định tuyến cho GPRS
33 Đáp ứng yêu cầu gửi thông tin định tuyến cho GPRS 34 Yêu cầu thông báo lỗi
35 Đáp ứng thông báo lỗi
36 Yêu cầu theo dỗi vị trí của MS
37 Đáp ứng yêu cầu theo dõi vị trí của MS 38-47 Cha đợc sử dụng
48 Yêu cầu nhận dạng 49 Đáp ứng nhận dạng
50 Yêu cầu context của SGSN 51 Đáp ứng context của SGSN 52 SGSN context Acknowledge 53-239 Cha đợc sử dụng
241 Đáp ứng truyền bản tin dữ liệu 242-254 Cha đợc sử dụng
255 T-PDU
Trong các bản tin báo hiệu, GTP Header đợc sử dụng nh sau: - SNN thiết lập bằng 0.
- Message Type đợc thiết lập bằng một giá trị duy nhất đối với mỗi loại bản tin báo hiệu.
- Length chỉ thị độ dài (số octet) của bản tin báo hiệu.
- SNDCP B-PDU Number: trờng này không đợc sử dụng trong bản tin báo hiệu. Nó đợc thiết lập bằng 255 ở phía phát và phía thu không quan tâm tới giá trị này.
- Sequence Number: là số chỉ thị bản tin của một đờng truyền hoặc một tunnel, có giá trị từ 0 đến 65535. Nếu một số cho trớc đợc sử dụng sẽ xác định rõ ràng một bản tin yêu cầu báo hiệu GTP gửi trên đờng truyền hay đờng hầm đó. Trờng này trong bản tin đáp ứng sẽ sao lại giống trong bản tin yêu cầu báo hiệu.
- TID đợc thiết lập bằng 0 trong các bản tin quản lý đờng, bản tin quản lý vị trí và bản tin quản lý di động. Trong các bản tin quản lý tunnel, TID sẽ chỉ ra các phiên MM và phiên PDP ở nút GSN đích.
- Trong các bản tin báo hiệu đờng truyền (Path Management) và các bản tin quản lý vị trí (Location Management), Flow Label không đợc sử dụng và đợc thiết lập bằng 0. Trong bản tin quản lý tunnel (Tunnel Management) và bản tin quản lý di động (Mobile Management), Flow Label bằng một giá trị theo yêu cầu và chỉ ra luồng GTP.
Phần thông tin (Information Element) có độ dài không cố định phụ thuộc vào từng loại bản tin báo hiệu.
kết luận
Việc xây dựng cơ sở hạ tầng cho 3G yêu cầu lợng vốn bỏ ra rất lớn. Do đó, GPRS thực sự là một bớc quá độ cần thiết, có hiệu quả và tính kinh tế cao để đa một mạng thông tin di động GSM sẵn có tiến lên thế hệ điện thoại di động thứ ba.
Đối với Việt Nam, việc hội nhập thông tin di động thế hệ thứ ba trải qua b- ớc quá độ sử dụng công nghệ GPRS là hoàn toàn hợp lý. Nó giúp cho các nhà khai thác có thể tận dụng đợc cơ sở hạ tầng đang tồn tại, đồng thời có thể đáp ứng đợc nhu cầu ngày càng gia tăng của ngời sử dụng.
Trong quá trình thực hiện đồ án em đã thu thập đợc rất nhiều kiến thức về điện thoại di động. Những kiến thức này rất có giá trị khi em tiếp tục nghiên cứu về các công nghệ 3G, chúng cũng rất hữu ích khi em có điều kiện làm việc trong các lĩnh vực về thông tin di động sau này.
Một lần nữa xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn Nguyễn Việt Dũng và các thầy cô trong khoa Điện tử – Viễn thông đã chỉ bảo và giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Do trình độ và thời gian nghiên cứu còn hạn hẹp, nên mặc dù đã cố gắng nhng sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận đợc sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô.
Sinh viên thực hiện