Để chuyển các gói dữ liệu tới các mạng dữ liệu gói PDN ngoài sau khi đã nhập mạng GPRS thành công, trạm di động cần xin cấp một địa chỉ của mạng PDN và trong trường hợp mạng PDN là mạng IP thì đó chính là địa chỉ IP. Địa chỉ này được gọi là địa chỉ giao thức dữ liệu gói PDP (Packet Data Protocol address). Với mỗi phiên làm việc, khung giao thức dữ liệu gói PDP Context sẽ được tạo ra đế mô tả các đặc tính của phiên làm việc đó. PDP Context bao gồm loại PDP (ví dụ IPv4) và địa chỉ PDP được gán cho trạm di động, chất lượng dịch vụ QoS yêu cầu và địa chỉ của GGSN phục vụ cho việc truy nhập mạng PDN. PDP Context được lưu trừ tại trạm di động, SGSN và GGSN. Với một PDP Context đã được khởi tạo, trạm di động được coi là “nhìn thấy” đổi với các mạng PDN bên ngoài và có thể gửi và nhận các gói dữ liệu. Việc kết hợp giữa hai địa chỉ PDP và IMSI cho phép GGSN truyền các gói dữ liệu giữa mạng dữ liệu gói PDN và trạm di động. Tại cùng một thời điểm, một thuê bao di động có thể sử dụng đồng thời nhiều PDP Context.
Việc gán địa chỉ PDP có thể thực hiện tĩnh hoặc động. Đối với phương thức gán địa chỉ tĩnh, mạng PLMN sẽ gán một địa chỉ PDP vĩnh viễn cho thuê bao. Với phương thức gán địa chỉ PDP động, việc gán địa chỉ cho thuê bao sẽ dựa trên việc khởi tạo PDP Context. Địa chỉ PDP có thể được gán bởi mạng PLMN gốc của thuê bao (địa chỉ PDP động của mạng PLMN thường trú) hoặc là do nhà khai thác của mạng tạm trú (địa chỉ PDP động của mạng PLMN tạm trú). Nếu như sử dụng việc gán địa chỉ PDP động, GGSN sẽ thực hiện việc ấn định và khởi tạo/xóa địa chỉ PDP.
4.2.1. Khởi tao khung giao thức dữ liêu gỏi (PDP Context):
Chương II -Giải pháp cho việc chuẩn bị tiến lên 3G của mạng thông tin di động VinaPhone
MS SGSN G G SN
1. Yêu cầu khởi tạo khung giao thức dữ liệu gói
2. Các chức năng an ninh
3. Yêu cầu tạo khung giao thức dữ liệu gói
3. Trả lời yêu cầu tạo khung giao thức dữ liệu gói
4. Chấp nhận khởi tạo khung giao thức dữ liệu gói
--- Thủ tục bắt buộc --- Thủ tục tùy chọn hoặc có điều kiện
Hình 2.11: Thủ tục khởi tạo khung giao thức dữ liệu gói
1. Trạm di động gửi bản tin yêu cầu khởi tạo khung giao thức dữ liệu gói tới SGSN. Bản tin này chứa các thông tin về việc ấn định địa chỉ IP và chất lượng dịch vụ yêu cầu.
2. Các chức năng an ninh có thể được thực hiện như việc xác thực hoặc mã hóa. 3. SGSN sẽ xác nhận yêu cầu khởi tạo khung giao thức dữ liệu gói bằng cách sử
dụng các thông tin do trạm di động cung cấp và các bản ghi khung giao thức dừ liệu gói của thuê bao.
4. Neu như việc xác nhận thành công, SGSN sẽ gửi bản tin chấp nhận khởi tạo giao thức dữ liệu gói tới trạm di động.
4.2.2. Xỏa khung giao thức dữ liêu gói (PDP Context):
Khi rời mạng GPRS, toàn bộ các khung giao thức dữ liệu gói của trạm di động sẽ bị xóa.
Việc xóa khung giao thức dừ liệu gói có thể được thực hiện bởi trạm di động MS, SGSN hoặc GGSN.
Chương II -Giảipháp cho việc chuẩn bị tiến lên 3G của mạng thông tin di động VinaPhone
Các bước của thủ tục xóa khung giao thức dữ liệu gói do yêu cầu của trạm di động được mô tả ở hình 2.12.
MS SG SN G G SN
1. Yêu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói
2. Các chức năng an ninh
3. Yêu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói
3. Trả lời yêu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói
4. Chấp nhận xóa khung giao thức dữ liệu gói
Thủ tục bắt buộc Thủ tục tùy chọn hoặc có điều kiện
H ình 2.12: Thủ tục xóa khung giao thức dữ liệu gỏi xuất phát từ trạm di động
1. Trạm di động gửi bản tin yêu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói tới SGSN. 2. Các chức nâng an ninh có thể được thực hiện như việc xác thực hoặc mã hóa. 3. SGSN gửi bản tin yêu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói tới GGSN. GGSN sẽ
xóa khung giao thức dữ liệu gói và gửi bản tin trả lời yêu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói tới SGSN. Nấu như trạm di động đang sử dụng địa chỉ PDP động, GGSN sẽ giải phóng địa chỉ PDP này và đưa địa chỉ PDP này trở về trạng thái sẵn sàng để sử dụng cho các trạm di động khác.
4. SGSN gửi trả bản tin chấp nhận xóa khung giao thức dữ liệu gói tới trạm di động.
4.2.2.2. Thủ tục xỏa khung giao thức dữ liệu gói từ SGSN:
Các bước của thủ tục xóa khung giao thức dữ liệu gói do yêu cầu từ nút hỗ trợ GPRS hiện hành SGSN được mô tả ở hình 2.13.
Chươttịỉ II -Giảipháp cho việc chuẩn bị tiến lên 3G của mạng thông tin di động VinaPhone
M S S G S N G G S N
1. Y êu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói
1. Trả lời yêu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói
2. Y êu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói
2. C hấp nhận xóa khung giao thức dữ liệu gói
--- Thủ tục bắt buộc
H ình 2.13: Thủ tục xóa khung giao thức dữ liệu gó i xuất phát từ SGSN
1. SGSN gửi bản tin yêu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói tới GGSN. GGSN sẽ xóa khung giao thức dữ liệu gói và gửi bản tin trả lời yêu cầu xóa giao thức dữ liệu gói tới SGSN. Nếu trạm di động sử dụng địa chỉ PDP động, GGSN sẽ giải phóng địa chỉ PDP này và đưa địa chỉ PDP này trở về trạng thái sẵn sàng để sử dụng cho các trạm di động khác.
2. SGSN gửi bản tin yêu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói tới trạm di động MS. Trạm di động xóa khung giao thức dữ liệu gói và gửi bản tin chấp nhận xóa khung giao thức dữ liệu gói tới SGSN.
4.2.2.3. Thủ tục xóa khung giao thức dữ liệu gói từ GGSN:
Hình 2.14 mô tả thủ tục xóa khung giao thức dữ liệu gói do yêu cầu của nút hỗ trợ GPRS cổng GGSN.
Chương II -Giảipháp cho việc chuẩn bị tiến lên 3G của mạng thông tin di động VinaPhone
M S S G S N G G S N
1. Y êu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói
2. Y êu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói
2. C hấp nhận xóa khung giao thức dữ liệu gói
3. Trả lời yêu cấu xóa khung giao thức dữ liệu gói
--- Thủ tục bắt buộc
H ình 2.14: Thủ tục xóa khung giao thức dữ liệu gói xuấ t phát từ GGSN
1. GGSN gửi bản tin yêu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói tới SGSN.
2. SGSN gửi bản tin yêu cầu xóa khung giao thức dữ liệu gói tới trạm di động MS. Trạm di động xóa khung giao thức dữ liệu và gửi bản tin chấp nhận xóa khung giao thức dữ liệu gói tới SGSN.
3. SGSN gửi bản tin t á lời yêu cầu xóa khung giao thức dừ liệu gói tới GGSN. Neu trạm di động sử dụng địa chỉ PDP động, GGSN sẽ giải phóng địa chỉ PDP này và đưa địa chỉ PDP này trở về trạng thái sằn sàng để sử dụng cho các trạm di động khác.
4.3. Quản lý vị trí:
Chức năng chính của việc quản lý vị trí là lưu trữ thông tin về vị trí hiện tại của thuê bao để các gói dừ liệu đến có thể được định tuyến tới trạm di động. Để thực hiện chức năng này, trạm di động thường xuyên gửi bản tin cập nhật vị trí thuê bao tới SGSN hiện hành. Neu như trạm di động không gửi thông tin về vị trí một cách thường xuyên, vị trí của nó sẽ không được xác định chính xác, do đó phải dùng kênh nhắn tin trên mồi gói dữ liệu liên kết xuống và vì vậy gây ra trễ. Nói cách khác, nếu như việc cập nhật vị trí diễn ra thường xuyên, vị trí của trạm di động trên
9 f
Chương II -Giảipháp cho việc chuân bị tiên lên 3G của mạng thông tin di động VinaPhone
mạng sẽ được xác định chính xác và do đó các gói dừ liệu sẽ được chuyển đi mà không bị trễ do paging. Tuy nhiên, dung lượng vô tuyến và công suất pin up-link của máy đầu cuối được sử dụng rất nhiều cho việc quản lý di động của trạm di động. Vì vậy, cần phải cân đối giữa hai phương pháp: gửi thông tin cập nhật vị trí liên tục hoặc không liên tục.
Hình 2.15 mô tả mô hình trạng thái được xác định cho việc quản lý vị trí của GPRS. Tùy thuộc vào tải hiện tại, trạm di động có thể ở một trong ba trạng thái nghỉ, sẵn sàng và chờ và tần suất cập nhật vị trí dựa trên trạng thái của trạm di động.
NGHI
Nhập mạng GPRS Rời mạng GPRS
Hết thời gian chờ SẤN SÀ N G
Hết thời gian sần sàng hoặc bị buộc chuyển sang
trạng thái chờ
CH Ờ
Truyền gói dữ liệu
Hình 2.15: Mô hình trạng thái của trạm di động GPRS
Ở trạng thái nghỉ, không thể kết nối tới trạm di động. Khi nhập mạng GPRS, trạm di động chuyển sang trạng thái sẵn sàng. Khi rời khỏi mạng GPRS, trạm di động sẽ quay trở lại trạng thái nghỉ. Tất cả các khung giao thức dừ liệu gói (PDP Context) sẽ bị xóa. Trạng thái chờ xuất hiện khi trạm di động không gửi một gói dữ liệu nào sau một khoảng thời gian dài, vượt quá thời gian cho phép ở trạng thái sẵn sàng.
Ớ trạng thái nghỉ, trạm di động không thực hiện việc cập nhật vị trí có nghĩa là vị trí hiện tại của trạm di động trên mạng là không xác định, ở trạng thái sẵn sàng,
Chương II-G iảipháp cho việc chuẩn bị tiến lên 3G của mạng thông tin di động VinaPhone
trạm di động thông báo cho SGSN mồi khi nó chuyển động tới ô mới. Đe quản lý vị trí của trạm di động ở trạng thái sẵn sàng, khu vực định vị GSM được chia thành một số khu vực định tuyến. Một khu vực định tuyến thường gồm một số ô. Chỉ khi trạm di động chuyển sang một khu vực định tuyến mới, trạm di động mới thông báo cho SGSN còn khi chuyển sang ô mới, trạm di động không thông báo cho SGSN. Để có thể tìm ô hiện tại của trạm di động ở trạng thái chờ, cần sử dụng kênh paging. Đối với trạm di động ở trạng thái sẵn sàng, không cần sử dụng kênh paging.
Mỗi khi trạm di động chuyển tới khu vực định tuyến mới, trạm di động gửi “yêu cầu cập nhật khu vực định tuyến” tới SGSN. Bản tin này chứa nhận dạng khu vực định tuyến (RAI) của khu vực định tuyến cũ. Hệ thống trạm gốc BSS thêm nhận dạng ô (CI) của ô mới để từ đó SGSN có thể tìm thấy RAI mới. Có thể xảy ra hai trường hợp sau:
> Cập nhật khu vực định tuyến trong nội hộ SGSN: Trạm di động di chuyển tới khu vực định tuyến mói nằm ở cùng một SGSN với khu vực định tuyến cũ. Trong trường hợp này, SGSN đã lưu trữ sẵn hồ sơ thuê bao cần thiết và có thể gán nhận dạng thuê bao di động tạm thời gói (P-TMSI) cho thuê bao (“chấp nhận cập nhật khu vực định tuyến”). Do khung (Context) định tuyến không đổi, không cần thiết phải thông báo cho các thành tố khác của mạng như GGSN hoặc HLR. > Cập nhật khu vực định tuyến giữa các SGSN: Khu vực định tuyến mới được
quản lý bởi một SGSN khác. SGSN mới nhận thấy trạm di động đã dịch chuyển tới khu vực của nó và yêu cầu SGSN cũ gửi khung giao thức dữ liệu gỏi (PDP Context) của thuê bao. Sau đó, SGSN mới thông báo cho các GGSN có liên quan về khung (Context) định tuyến mới của thuê bao. Ngoài ra, HLR và MSC/VLR (nếu cần) cũng sẽ được thông báo về SGSN mới của thuê bao.
4.3.1. Câp nhât khu vưc đinh tuyến trong nôi bô SGSN:
Hình 2.16 mô tả thủ tục cập nhật khu vực định tuyến trong nội bộ SGSN. 1. Trạm di động gửi yêu cầu cập nhật khu vực định tuyến đến SGSN. Yêu cầu cập
nhật khu vực định tuyến SGSN chứa thông tin về khu vực định tuyến cũ và số P- TMSI cũ. Phân hệ trạm gốc BSS sẽ thêm vào yêu cầu cập nhật khu vực định tuyến nhận dạng về ô mà từ đó BSS nhận được bản tin và sau đó chuyển yêu cầu cập nhật khu vực định tuyến tới SGSN.
2. Các chức năng an ninh như xác thực và mã hóa có thể được thực hiện.
3. SGSN xác nhận sự hiện diện của trạm di động tại khu vực định tuyến mới. Neu do giới hạn thuê bao theo vùng, trạm di động không được phép nhập mạng tại
Chương II -Giảipháp cho việc chuẩn bị tiến lên 3G của mạng thông tin di động VinaPhone
khu vực định tuyến mới hoặc lỗi kiểm tra thuê bao, SGSN sẽ từ chối cập nhật khu vực định tuyến cho trạm di động. Nếu như tất cả các phần kiểm tra đều thành công, SGSN sẽ cập nhật khung quản lý di động (MM Context) của trạm di động. Một số P-TMSI mới sẽ được ấn định. Bản tin chấp nhận cập nhật khu vực định tuyến được gửi trả về trạm di động. Trong bản tin chấp nhận này bao gồm số P-TMSI.
4. Sau khi số P-TMSI được ấn định tại trạm di động, trạm di động sẽ xác nhận số P- TMSI mới bằng bản tin hoàn thành cập nhật khu vực định tuyến.
Thủ tục bắt buộc ... Thủ tục tùy chọn hoặc có điều kiện
H ình 2.16: Thủ tục cập nhật khu vực định tuyến trong nội bộ SGSN
4.3.2. Câp nhât khu vưc dinh tuyến giữa các SGSN:
Hình 2.17 mô tả thủ tục cập nhật khu vực định tuyến khi trạm di động di động từ khu vực SGSN này sang khu vực SGSN khác.
1. Trạm di động gửi yêu cầu cập nhật khu vực định tuyến tới SGSN mới. Yêu cầu cập nhật khu vực định tuyến chứa các thông tin về khu vực định tuyến cũ và số P- TMSI cũ. Phân hệ trạm gốc BSS sẽ thêm vào yêu cầu cập nhật khu vực định tuyến
Chương II -Giải pháp cho việc chuẩn bị tiến lên 3G cùa mạng thông tin di động VmaPhone
nhận dạng về ô mà từ đó BSS nhận được bàn tin và sau đó chuyển yêu cầu cập nhật khu vực định tuyến tới SGSN.
2. SGSN mới gừi yêu cầu khung SGSN tới SGSN cũ để lấy các khung quản lý di động và khung giao thức dữ liệu gói (MM và PDP Context) cho trạm di động. SGSN cũ sẽ kiểm tra số P-TMSI cũ và bản tin trả lời sẽ báo lỗi nếu như số P-TMSI không trùng với số P-TMSI lưu trong SGSN cũ. Khi đó, SGSN sẽ bắt đầu thực hiện các chức năng an ninh. Neu các chức năng xác thực trạm di động xác nhận tính đúng đ ắn của trạm di động, SGSN mới sẽ gửi bản tin yêu cầu khung SGSN tới SGSN cũ. Nếu số P-TMSI chính xác hoặc SGSN đã xác thực xong trạm di động, SGSN cũ sẽ trả lời SGSN mới bằng bản tin trả lời khung SGSN. Nếu như trạm di động không được SGSN cũ nhận biết, SGSN cũ sẽ gửi bản tin báo lồi tương ứng. SGSN cũ lưu địa chỉ của SGSN mới để cho phép SGSN chuyển các gói dữ liệu tới SGSN mới. SGSN cũ sẽ bắt đầu bộ đếm và dừng truyền khi kết thúc phiên làm việc trên đường down-link.
3. Các chức năng an ninh như xác thực và mật mã hóa có thể được thực hiện.
4. SGSN mới gửi bản tin xác nhận khung SGSN tới SGSN cũ. Bản tin này sẽ thông báo cho SGSN cũ việc SGSN mới đã sẵn sàng nhận các gói dữ liệu của các khung giao thức dữ liệu gói đă được khởi tạo. SGSN cũ sẽ đánh dấu trong khung của nó