a) Giao diện với OMC
SMS-GMSC SMS-IWMSC SM-SC
SMS-IWMSC SM-SC Gd c ■V >» 1) MSC- \ - „ 1 HLR „ - 1
G iao diện báo hiệu
Giao dicn háo hiêu và truyền dữ liêu
Hình 2.2 Cúc giao diện và rác điểm chuẩn trong HÌỌH}> GSM/GPRS
1 lình 2.2 mô lả cấu trúc logic với các giao diện và các điểm chuẩn của mạng GSM/GPRS.
• Giao diện Gb : Là giao diện giữa SGSN và BSS. Gh dùng để li uyền lliông tin báo hiệu và dữ liệu GPRS giữa mạng vô luyến GSM (BSS) và phần GPRS. Giao diện này sử dụng Frame Relay để truyền các thông tin.
• Giao diện Gc: Là giao diện giữa GGSN và HLR . GGSN có thể yêu cẩu lliông lin cập nliậl vị 111 đối với NRCA thông qua giao diện luỳ chọn này. Trong liêu chuẩn cũng xác định việc sử dụng mộl Proxy CiSN nlur là một hộ chuyển dổi
giao thức đường ngầm GPRS thành MAP(phỔn ứng dụng di động) và như thố Iránh được việc phải bổ sung thêm MAP vào GGSN
• Giao diện Gd: Là giao diện giữa SMS-GMSC và SGSN. Giao diện này cho phép lăng lính hiệu quả trong việc sử dụng các dịch vụ bản tin ngắn.
• Giao diện GI’: Là giao diện giữa SGSN và EIR. SGSN lìm lliông tin vổ kicu ihiốl bị thuê hao ở EIR qua giao diện này.
• Giao diện Gn: Là giao diện giữa hai nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (GSN) trong cùng mộl PLMN. Gn là giao diện truyền báo hiệu và dữ liệu trong mạng Irụe bên Irong PLMN. Gn sử dụng giao Ihức đường ngẩm GPRS.
• Giao diện Gp: Gp là giao diện giữa hai núi hỗ trự dịch vụ GPRS (GSN) Irong giao diện các PLMN khác nhau. Gp Ihực hiện các chức năng lương lự như Cỉn. Ngoài ra, I1Ó còn thực hiện các chức năng như bảo mật, định luyến., đối với BG và bức tường lửa Irong mạng trục giữa các PLMN.
• Giao diện Gr : Là giao diện giữa SGSN và MLR. SGSN tìm thông tin tliuê bao Irong HLR Cịua giao diện này.
• Giao diện Gs giữa MSC và SGSN giúp cho SGSN chuổn thông tin cập nhật vị trĩ lới MSC hoặc nhận thông tin lìm gọi lừ MSC. Gs giíip cải thiện hiệu quá sử dụng tài nguyên mạng và lài nguyên vô luyến trong mạng lổ hợp GSM/GPRS. Giao diện này sử dụng giao Ihức BSSAP+.
• Giao diện vô luyến là giao diện giữa MS và phần mạng cố định cùa GPRS. Um là giao diện truy nhập cho MS lới mạng CỈPRS. MS có mộl giao diện vó luyến với BTS và giao diện này cũng giống với giao diện đang sử dụng trong mạng GSM chỉ bổ sung thêm các chức năng GPRS.
Các kênh logic được định nghĩa trôn giao diên vô luyến :
+ Kênh điều khiển quảng bá gói (PBCCH) : PBCCH là kênh đường xuống dùng cho việc truyền Ihồng lin hệ Ihống
+ Kênh điều khiển chung gỏi (PCCCH) bao gồm các kênh logic elìing cho báo hiệu điều khiển chung như:
Kênh iniy ìĩhập ngầu nhiên gói(PRACIỈ) : PRACH là kênh đường lên. MS dùng nỏ dể yêu cầu kênh lưu lượng đường lên.
Kênh lìm Ịịọi gói PPCll : Là kênh dường xuống, PPCi 1 dược sử (.lụng trước khi gỏi dữ liệu dường xuống được truyền.
Kênh cho phép íruy cập gói PAGCỈỈ
Kênli ihôtiỊị báo ỊỊÓi(PNCỈỈ): là kênh đường xuống dùng cho việc iliônu báo dịch vụ PTM-M trước khi chuyển giao gỏi tin Irong dịch vụ PTM-M
Kênh litìi Iiữ/IỈỊỊ dữ liệu gỏi PD'l’C I l: Kênh PDTCH sử dụng đổ Iruyổn dữ liệu. + Kênh điều khiển liên kết gói (PACCH) được sứ dụng cho lliòng ÚI1 háo hiệu dối với MS.
* Các điểm chuẩn irong mạng GPRS:
Cỏ hai loại điểm chuẩn trong mạng CìPRS. Điểm chuẩn Gi thuộc VC l iC'iig mạng GPRS Irong khi R là điểm chuẩn chung của cả mạng GSM và GPRS.(hình 2.2).
Gi nằm giữa CỈGSN và mạng bên ngoài. Mạng GPRS được kốl nối với bêu ngoài Ihông qua "giao diện" này. Hộ thống GPRS sẽ hỗ Irợ đa dạng mạng dữ liệu nên Gi không được coi là giao diện chuẩn mà chí là điểm chuẩn.
Điểm chuẩn R nằm ở giữa thiết bị đẩu cuối mạng và thiết bị drill cuối cli dộng. Nỏ cho phép các Ihiêt bị như laplop-PC.. Iruyền dữ liệu qua đường G.SM. "Giao diện" vạt lý R luân theo chuẩn ITU-T V.24/V.2H hoặc chuẩn PCMCIA PC-ca rd.
2.3 Các giao thức mạng GPRS
Hộ thòng GPRS bổ sung Ihcm vào mạng GSM mội tập các giao lliức mới. Phương ihức hoại động chung giữa các phẩn lử mạng mói dưực tịuy clịnli Ironu
các giao thức GPRS. Tuy nhiên, có mội số các giao thức cũ vốn có của CÌSM vail được sử dụng lại ở các lớp thấp Irong phân lớp giao lliức.
U m G b G n G i 1P/X25 ị I Ị I (ì 11’ I ____________________ I UDiy TLV IP 1-2 LI IỊ GGSN
Ị lình 2.4 Kiến trúc giao thức niaiỉỉi GPKS
GSM RF là lớp vò luyến vậl lý của GSM. GSM RF được chia lliành hai lớp con là lớp liên kết vậl lý(PLL) và lớp lần số vô luyen(RFL). Lớp PLL C11I1U cấp một kênh vật lý giữa MS và BSS. Lớp PLL thực hiện việc mã lioá và phái hiện lắc nghẽn của đường li uyền vậl lý. Lớp RFL thực hiện việc điều chế và giai điều chê tín hiệu. Mạng GPRS cũng sử dụng kếl hợp TDMA và FDM A như GSM
Chức năng điều khiên liên kếl vô luyến (RLC) cung cấp một liên kốl vô luyến tin cậy ỏ' các lớp cao. Lớp MAC(điều khiển Iruy nhập môi trường) thực biện việc cấp phái và ghép kênh. RLC kếl hợp với MAC lạo Ihành giao lliức lóp 2 Irong mô hình OSI đối với giao diện vô luyến.
A pplication 117X25 SNDCP I.LC RI ,c MAC GSM R I R elay IÍLC BSSGP M AC N etwork Services GSM RI- I -1 bis Relay SNDCP Ơ I P LLC UD1V TCP ĐSSGP IP Nclvvork Services L2 I.lh is LI M S BSS SGSN
Lớp LLC( Điều khiển liên kết logic) cung cấp một liên kốl logic an toàn và lin cậy giữa MS và SGSN ỏ' các lớp cao và liên k ố l này độc lập với các lớp llntp h o n ) .
Lớp LLC cỏ liai mode chuyển là mode có xác n h ậ n và mode k h ô n g có xác nliận. LLC Iruyổn lliòng lin háo hiệu, các gói SMS và SNDCP.
Lớp SNDCP ihực hiện chức năng ánh xạ(biến đổi ) và nén giữa lớp mạng và các lớp lliấp hơn. Nỏ cííng Ihực hiện việc phân đoạn, lái kếl hợp và ghép kênh.
Giao lliứe BSSGP chuyển các thông tin điều khiển và dữ liệu giữa BSS và SGSN Các dịch vụ mạng chuyển tiếp các gỏi BSSGP qua giao diện Gh
LI bis là giao lliức OSI lớp 1 phụ Ihuộc vào nhà sản xuấl ihiếí bị
IP hoặc X.25 là giao thức gỏi số liệu mà GPRS cung cấp cho các lluiê hao. Pliần ứng dụng chạy Iren đỉnh các giao t h ứ c gói.
Relay cỏ chức năng chuyển liếp PDP PDU giữa các giao diện Cìh và Cìn LI, L2 là các lớp giao thức OSI phụ Ihuộc vào nhà sản xuấl Ihiốl hị.
T C P và ƯDP : dùng đổ mang GP PDU trong mạng trục, trong đó TCP dùng cho X.25 và UDP dùng cho 1P và báo hiệu.
G T P (GPRS Tunneling Protocol) được sử dụng ở giao diện Cui (giữa vSGSN với
GGSN Hong cùng rnộl mạng) và Gp (giữa SGSN với GGSN cùa mạng GPRS này
với các mạng khác). Giao Ihức này gọi là giao lliức đường lultn GTP đổ truyền các hán tin ứng dụng di động MAP, IP và X.25 giữa các nút GGSN. G Ï P lluíc hiện mộl cơ chế đường hẩm để truyền các gói dữ liệu cùa ihuô hao được đặc lá irong giao thức quản lí và điều khiển đường hầm. Báo hiệu được sử dụng dè ill ici lập, bien dổi và xoá các dường hầm. Các gỏi GTP mang gỏi dữ liệu IP hay X.25 mà điều này không có trong mạng GSM.
Hệ thống GPRS cung cấp cho các Ihuê bao khả năng sử dụng các dịch vụ
{■
dữ liệu Irong chế độ chuyển gói điểm- điểm (nghĩa là truyền giữa liai Ihuê bao ở điểm tận cùng hai đẩu mạng). Có hai lớp dịch vụ Irong mạng GPRS . Các dịch vụ điểm-điổm (PTP) cung cấp môi trường cho việc trao đổi dữ liệu giữa hai time hao. Các dịch vụ diổm-da điổm(PTM) cung cấp môi Irường cho việc chuyển gói lừ mội điểm tới nhiều điổm khác.
a) Dịcli V II Điểm - Điếin(FiP)
Các dịch vụ PTP cung cấp cho các thuê hao dịch vụ cỏ thể gửi dữ liệu giữa hai người (Jùng, Iĩìộl bên là ngưừi gửi và mộl bên là người nhận. Có hai dịch vụ PTP khác nhau là dịch vụ mạng PTP không định hướng kốl noïO’TP Connectionless network Service) và dịch vụ mạng PTP định hướng kếl nối (PTP Connection oriented Network service). Loại dịch vụ PTP khổng định luíớnu kốl nối cho phép inộl người dùng cỏ Ihể gửi các gỏi lin đơn lé cho các người dùng khác. Mỗi gói tin tự nó là mộl ihực thể độc lập và nó không liên quan đốn các gói lin có trước đỏ hay các gói tin liếp sau. Với dịch vụ mạng PTP không định hướng kốl nối, GPRS có thể hỗ nợ các giao Ihức như 1P. Dịch vụ mạng PTP định hướng IìCmì kết cho phép người dùng trao đổi các gói tin với người khác. KC'iili ao dược thiốl lập giữa các thuê bao và mối liên hệ logic giữa các gói được (Juy trì đổ việc chuyển các bản tin có ihể lin cậy được. Với dịch vụ PTP định hướng kết nối GPRS có thổ hỗ trợ các giao thức như X.25.
b) Dịch vụ Điểm- Đa điểm (F iM )
Dịch vụ điểm - đa điểm PTM cung cấp khả năng Iruyền dân inộl hail till lới nhiều người nhận. Thuê hao có thể xác định vùng địa lý mà hán lin SC được gửi tới cũng như các thuộc tính của bản tin cũng được xác định trước. I liên lại chưa cỏ dịch vụ PTM nào được xác định rõ. Có thể có ba dịch vụ điểm - da điểm (PTM) là:
• PTM Mullicast (PTM-M): PTM -M là dịch vụ trong đỏ bản tin được phái lới lất cả các thuê bao hiện Ihời trong mội vùng địa lý. Bản lin chứa một mã lìhận dạng nhóm nhằm chỉ rõ bản tin này đưực chuyển tới tất cả các lliuô hao hay chỉ lới một hộ phân thuê hao Irong nhóm.
• PTM cuộc gọi nhóm (PTM-G) : Là dịch vụ Irong đó han lin được gửi tới mòi số llniê bao nhất dịnli( là các thành viên Irong nhóm PTM) hiện lliời (.lang định vị Irong một vùng địa lý. Bản tin được phát trong cell khi biết chắc trong ccll này cỏ chứa lliuê bao là thành viên Irong nhỏm PTM.
• Dịch vụ quảng b á gói IP (IP-Multicast) Là mộl dịch vụ trong đó các hán liu dựoc gửi đi giũa các thành viên trong nhỏm IP-M. Mội nhóm IP-M có ỉ hè b a o
gồm các tlìànli viên trong cùng mộl mạng PLMN hay phân lán liên mạng Internet. Việc tham gia vào dịch vụ cũng như truyền số liệu Irong dịch vụ phíii luân llieo các giao ihức liilemct
Các dịch vụ Ixismiíị:
Các dịch vụ hổ sung được xây dựng liên cơ S(V các dịch vụ cơ hán cũa GPRS. Bảng 2.1 đưa ra một số dịch vụ bổ sung có khả năng áp dụng
AoCI Chỉ Ihị thông tin cước (Mức thông tin) AoCC Chỉ thị thông tin cước (Mức lliông tin cước) MSP Thuê bao nhiều mục đích sử dụng
Bảng 2.1 Mộl số dịch vụ bổ sung của GSM plia 2 ỨI1}> clụm> cho (ÌPRS
Trong mạng GSM, quá Irình mã hoá thưởng là chèn lliêm các hit CRC và (.lùm; mã chập(convolution) để phái hiện và sửa lõi. Đối với mạng GPRS, cơ chế mã hoá cũng giống như trong mạng GSM nhưng mạng GPRS cung cấp khá năng lựa chọn các mức độ mã khác nhau: Mức 1 (CS-1) là mức mã hoá cỏ mức độ hảo vệ cao nhất. Song do cần nhiều hit dư thừa để bảo vệ lliông tin nôn lượng dữ liệu H uyen đi là íl nhất. Các mức 2, 3 và 4 (CS-2, CS3, CS-4) là các mức mã hoá lliấp hơn nên xác suât mắc lỗi đối với thông tin cao hơn song Iruyền được nhiều lliông tin hon. Mức CS-1 sử dụng mã chập với lí lệ 1/2 giống như đối với SDCCII Iron g GSM 05.03. Mức CS-4 không thực hiện sửa lỗi. Mức CS-2 và CS-3 cũng sứ dụng mã chập như mức CS-1 nhưng theo hướng giảm bớl các yêu cầu vổ khả năng phái hiện và sửa lỗi. Báng 2.2 chỉ ra các mức mã với các tốc độ Imyền dữ liệu lương ứng. Các mức Tốc độ dữ liộu (kb/s) c s - ỉ 9.05 CS-2 13.4 CS-3 15.6 c s -4 21.4 Bảm 2.2 Cúc mức đỏ mã kênh GPRS
2.6 M ột số tham số đánh giá chất lượng dịch vụ GPRS
GPRS cỏ những thông sô QOS nhằm đáp ứng các vấn đề liên quan đốn người sử dụng bao gồm :
- Độ ưu liên dịch vụ :cao/ Irung bình/ thấp - Độ lin cậy: 3 loại như trên
- Trễ : có 4 loại trễ
- Thông lượng : lốc độ bil lớn nhấl của lốc độ truyền ùn (IRT) và lốc độ bit Illing bình
íi) Độ nil liên dịch vụ .
Có ha cấp độ ưu tiên do ETSI đưa ra :
- Mức ưu liên cao : các cam kết dịch vụ sẽ được thực hiện t r ư ớ c mọi cấp độ khác - Mức ưu tiên Illing hình : sẽ được thực hiện trước những ngưòi dùng có mức độ ưu liCn thăp.
- Mức ưu lien Ihấp : sẽ được thực hiện sau khi các cam kốl ưu liên cao và irunụ, hình đã hoàn Ihành.
b) Độ liu ('ậv-Rcliabilily
Độ lin cậy OƯỢC định nghĩa theo khả năng các khối ilữ liệu dịch vụ (SIHI) bị mấl (loss), bị trùng lặp (duplication), bị mất luồng (irìis-sccịiicncing). bị sai Ịac( corruption).
Bảng 2.3 Phân lớp độ liII cậy
Phàn Khả năng Khá năng Khá năng Klia năng s lớp độ lổn Ihấl SDU chồng chéo mất luồng lạc SDLI
tin cậy SDU SDU
1 109 lí)-9 LO-9 l()'9
2 10' 10’5 10-“ 1C)-6
3 102 1C)-5 1C)-5 1()-2
GPRS sử dụng các lầng đệm để chứa tin tức suốt Iheo luyến đường cúa 11Ó. CỈPRS không phái là một dịch vụ chứa và chuyển liếp (slorc and forward) mà lie phụ liiuộc vào chức năng thiết bị và các giao Ihức đang sử dụng đổ truyền tai (Jữ liệu, ví dụ TCP/IP.
Những SDU “store” có thể bị loại bỏ bởi GPRS nếu thời gian lối tl:i hộ định lliời đang quản lí kốl llìúc. Do vậy cấu ihànỉì của mạng GPRS và các đặc điểm kĩ lliuậl của những bộ định lliời dỏ có thổ có mộl hiệu Cịiiá Irực liếp lên khi’» năng lổn tliấl SDU (Lost SDU).
Khá năng sai lạc SDU là do SDU có thể được giải phóng với các lỏi không bị phái hiện .
(■) Trễ- Delay
Mặc dù GPRS không được định nghĩa như mộl hệ thống “chứa và chiiycn liếp” nhưng nó vốn có các trễ trong phạm vi Ihiếl bị của nó và sự cung cấp các ihú lục, sổ lượng hởi các SDU mà có thổ bị lie trong mạng như mộl trong bon loại được chỉ ra ớ bảng 2
lỉaiii> 2.4 Phún lớp trễ
Phân lớp Irễ
Trễ (các giá Irị tối đa)
CỠSDU : 128 ơclet CỠSDU : 1024 o d d TVễ truyền dãn Irung bình (scc) Trễ 95 percentile (sec) Trễ truyền (Jẫn trung hình (seo) Trễ 95 percent i le (see) 1. (dự đoán) < 0.5 < 1.5 < 2 < 7 2. (dự đoán) < 5 < 2 5 < 15 < 75 3. (dự đoán) < 5 0 < 250 < 75 < 375 4.(nỗ lực tốt nhất) Không xác định rõ
Trong dó Trễ 95 %là thời gian trễ tối đa mà 95% SỈ)U sẽ được giai phóng qua giao diện.
Các trễ được chí rõ gồm irễ truy nhập kênh vô luyến (uplink or downlink), lie di qua kênh vổ tuyến (uplink/downlink) và trễ mạng GPRS (multiple hops).
không hao gồm các trễ mạng bên ngoài. Trễ được đo lường lừ giao diện Gi clio mạng cố định và/ hoặc giao diện R hoặc s kết hợp với một MS.
d) Tliông luựHịỊ- 'I hoiighput
Thông lượng đưực định nghĩa hởi hai thông số cỏ thể thương lượng : - Tốc độ biì lớn nhấl
- Tốc độ bil trung hình
Tốc độ hil lớn nhất cỏ thể được thương lượng lên lởi giá trị tốc độ Iruycn tin như hảng 2.5 :
Báng 2.5 : Các loại thông lượng tối đa (giữa các điểm chuẩn Gi và R) Loại Ihỏng
lượng lối đa
Thông lượng lối da (oclet/giờ) I Tới 1000 (8kbps) 2 Tới 2000 (16kbps) 3 Tới 4000 (32kbps) 4 Tới 8000 (64kbps) 5 Tới 16000 (128kbps) 6 Tới 32000 (256kbps) 7 Tới 64000 (512khps) 8 Tới 128000 (1024khps) 9 Tới 256000 (2048kbps)
2.7 Q uản lý đi dộng trong mạng GPRS
Việc quán lý di động Irong mạng GPRS được Ihực hiện gần giống nlur Irong mạng GSM. Mộl hoặc vài ô lạo thành mội vùng định tuyến. Vùng dịnlì