I.7.1. Cỏc trạng thỏi của MS.
MS tắt mỏy: mạng khụng thể quản lý MS vỡ MS khụng trả lời thụng bỏo tỡm gọi, khụng gửi thụng bỏo cập nhật vị trớ. MS được coi là đó rời mạng.
MS bật mỏy, đang rỗi: mạng cú thể tỡm gọi MS. Trong khi chuyển động, MS liờn tục kiểm tra xem nú cú luụn được nối với một kờnh BCH khụng. MS cũng gửi cỏc thụng tin về cập nhật vị trớ cho hệ thống sau những khoảng thời gian nhất định.
MS bận: Cú một kờnh TCH song cụng nối giữa mạng và MS. Khi chuyển động, MS cú thể chuyển tới một kờnh TCH mới nhờ quỏ trỡnh chuyển giao handover.
I.7.2. Thủ tục nhập mạng.
Khi bật mỏy, MS quột cả 124 tần sốđể tỡm ra tần số cú cường độ lớn nhất. Tần số này chứa cỏc thụng tin quảng bỏ và tỡm gọi BCH/CCCH cú thể cú. MS tự khoỏ đến tần số đỳng nhờ hiệu chỉnh tần số thu và thụng tin đồng bộ. Khi đú, MS truy cập tới mạng và thụng bỏo nú là MS mới trong vựng định vị bằng cỏch gửi thụng tin cập nhật vị trớ – nhập mạng đến MSC/VLR. MSC/VLR chưa cú thụng tin gỡ về MS, nú gửi yờu cầu cập nhật vị trớ tới HLR kốm theo thụng tin vị trớ. HLR thực hiện cỏc thủ tục nhận
thực, xỏc nhận thuờ bao là hợp lệ và lưu lại thụng tin vị trớ của MS này. Sau đú, HLR gửi xỏc nhận cập nhật cho MSC/VLR. MSC/VLR coi MS hoạt động và đỏnh dấu trường dữ liệu của MS bằng cờ nhập mạng.
I.7.3. Chuyển vựng và cập nhật vị trớ.
Khi MS ở trạng thỏi bật mỏy và chuyển động theo một phương liờn tục, nú
được khoỏ đến một tần số nhất định cú CCCH và BCH ở TS0. Khi xa dần BTS nối với nú, cường độ tớn hiệu thu giảm dần. Tại điểm gần biờn giới lý thuyết giữa hai ụ, cường
độ tớn hiệu thu giảm đến mức MS quyết định chuyển sang tần số mới thuộc một trong cỏc ụ lõn cận cú cường độ lớn hơn. Sau khi tự khoỏ đến tần số mới này, MS lại tiếp tục theo dừi cỏc thụng bỏo tỡm gọi và cỏc thụng tin hệ thống. Nếu tần số cũ và mới thuộc cựng một vựng định vị LA, MS khụng cần thụng bỏo cho mạng về việc thay đổi tần số. MS nhận biết điều này nhờ số nhận dạng vựng định vị LAI phỏt quảng bỏ trờn BCH. Nếu khụng, MS truy cập vào mạng để cập nhật vị trớ. Cú 2 trường hợp cập nhật vị trớ:
Cập nhật trong cựng một MSC/VLR: khi MS di chuyển giữa cỏc LA của cựng một MSC/VLR. MS gửi thụng bỏo yờu cầu cập nhật vị trớ và giỏ trị LAI mới tới MSC. MSC cập nhật giỏ trị mới này vào VLR và gửi xỏc nhận cập nhật vị trớ tới MS.
Cập nhật giữa hai MSC/VLR: khi MS di chuyển giữa cỏc LA thuộc hai MSC/VLR. MS gửi thụng bỏo yờu cầu cập nhật vị trớ tới MSC/VLR mới cựng số nhận dạng của nú. MSC/VLR mới gửi cỏc thụng tin này đến HLR để yờu cầu nhận thực. HLR xỏc nhận thuờ bao hợp lệ tới MSC/VLR hiện tại, xoỏ giỏ trị vựng phục vụ
MSC/VLR cũ, thay bằng giỏ trị của MSC/VLR mới. VLR mới lưu dữ liệu của MS như
một thuờ bao tạm thời và gửi thụng bỏo xỏc nhận cập nhật vị trớ tới MS.
I.7.4. Thủ tục rời mạng.
Khi tắt mỏy hay ra khỏi vựng phủ súng, MS gửi thụng bỏo cuối cựng chứa yờu cầu rời mạng và cỏc số nhận dạng. MSC/VLR đỏnh dấu cờ rời mạng vào địa chỉ IMSI tương ứng trong VLR. HLR khụng được thụng bỏo và cũng khụng cú xỏc nhận cập nhật vị trớ gửi tới MS. Khi cú cuộc gọi tới MS này, vỡ cú cờ rời mạng nờn khụng phỏt thụng bỏo tỡm gọi nhằm giảm tải trờn cỏc trung kế và kờnh BCCH.
I.7.5.1. Thuờ bao di động thực hiện cuộc gọi.
Giả sử một thuờ bao di động A muốn thiết lập cuộc gọi đến thuờ bao B bất kỳ. Khi đú, A nhấn phớm ứng với việc nhấc mỏy cố định và gửi đi yờu cầu truy cập đến mạng trờn kờnh RACH. MSC nhận được thụng bỏo này và yờu cầu BSC cấp cho MS một kờnh SDCCH cho cỏc thủ tục nhận thực và đỏnh dấu trạng thỏi bận trỏnh việc phỏt thụng bỏo tỡm gọi thuờ bao này. BSC gửi chấp nhận truy cập trờn AGCH tới MS, trong
đú cú cỏc thụng tin về SDCCH. Sau đú, cỏc số nhận dạng được MS gửi tới MSC/VLR trờn SDCCH để nhận thực. Nếu A hợp lệ, MSC/VLR sẽ chấp nhận yờu cầu truy cập và gửi tớn hiệu mời quay sốđến MS. MS gửi số của B. Tuỳ theo B là di động hay cốđịnh mà thiết lập cuộc gọi đến mạng cốđịnh hay quay lại mạng di động. Khi kờnh nối sẵn sàng, thiết lập cuộc gọi từ MS được MSC cụng nhận và cấp cho MS một TCH riờng. Tớn hiệu thiết lập là cú sự trả lời của B.
I.7.5.2. Cỏc cuộc gọi tới thuờ bao di động.
Cuộc gọi tới thuờ bao di động luụn được định tuyến tới GMSC. Thuờ bao A quay số MSISDN của thuờ bao di động B thuộc mạng GSM/PLMN. Tổng đài địa phương của A sẽ phõn tớch và định tuyến tới tổng đài chuyển tiếp. Tổng đài chuyển tiếp phõn tớch cỏc số đến và định tuyến tới tổng đài cổng GMSC của GSM/PLMN. GMSC phõn tớch, gửi MSISDN của B tới HLR và yờu cầu số MSRN của B. HLR dịch MSISDN thành IMSI, gửi IMSI tới VLR hiện tại mà B cú mặt và yờu cầu số MRSN. VLR tỡm số MRSN và tạm thời (trong thời gian cuộc gọi), nối tới IMSI của B. VLR gửi MRSN tới HLR, HLR gửi tiếp số này về GMSC. GMSC sử dụng MRSN để thiết lập cuộc gọi tới MSC/VLR hiện tại.
Mọi BTS trong LA chỉ ra bởi LAI gửi thụng bỏo tỡm gọi MS trờn kờnh PCH. MS nhận được sẽ trả lời bằng cụm truy cập ngắn trờn RACH. BTS gửi thụng bỏo (chứa thụng tin về kờnh SDCCH, định thời trước) trờn AGCH tới MS. Sau đú, thủ tục nhận thực và mật mó được thực hiện. Sau đú, MS được cấp một kờnh TCH. Khi thuờ bao trả lời thỡ cuộc gọi được thiết lập và bắt đầu tớnh cước.
Khi MS ở trạng thỏi bận và chuyển động xa dần BTS nối với nú, chất lượng
đường vụ tuyến giảm dần. Khi chất lượng quỏ thấp, mạng sẽ thực hiện quỏ trỡnh chuyển giao, chuyển MS tới kờnh TCH mới cú chất lượng tốt hơn. Mạng quyết định chuyển giao nhờ cỏc thụng số về cường độ trường và chất lượng đường truyền giữa MS và BTS. Khi chuyển giao, tốc độ dữ liệu điều khiển lớn, kờnh SACCH khụng đỏp
ứng được mà phải dựng kờnh FACCH. Cú cỏc khả năng chuyển giao sau :
Chuyển giao trong cựng một BSC: BSC thiết lập đường nối tới BTS mới, ấn định một kờnh TCH của BTS này để chuẩn bị chuyển giao, lệnh cho MS chuyển tần số sang kờnh vụ tuyến mới. BSC xử lý hoàn toàn chuyển giao mà MSC khụng cần biết. Sau khi chuyển giao, MS cần nhận được cỏc thụng tin về cỏc ụ lõn cận mới. Nếu chuyển giao dẫn tới thay đổi LA, MS thụng bỏo cho MSC/VLR để cập nhật vị trớ.
Chuyển giao giữa cỏc BSC trong cựng một MSC/VLR: mạng phải can thiệp nhiều hơn. BSC yờu cầu chuyển giao từ MSC/VLR. Sau đú, đường nối mới từ MSC-BSC- BTS được thiết lập và một kờnh TCH được dành cho chuyển giao. MS được lệnh chuyển đến tần số và TCH mới. Sau khi chuyển giao, MS được thụng bỏo về cỏc ụ lõn cận. Yờu cầu cập nhật vị trớ nếu cú cũng được thực hiện từ MS.
Chuyển giao giữa hai vựng phục vụ MSC/VLR: phức tạp nhất với nhiều tớn hiệu
được trao đổi trước khi chuyển giao. MSC/VLR cũ gửi yờu cầu chuyển giao tới MSC/VLR mới. Sau đú, MSC/VLR mới đảm nhận việc ghộp đến BTS mới. Sau khi thiết lập đường nối giữa hai MSC, MSC/VLR cũ sẽ gửi lệnh chuyển giao đến MS.
I.8. Kết luận.
Chương 1 đó giới thiệu tổng quan về đặc điểm, kiến trỳc cũng như hoạt động của mạng thụng tin di động GSM thế hệ 2. GSM ra đời với tốc độ tối đa 9,6kbps đó
đỏp ứng được nhu cầu ban đầu về cỏc dịch vụ di động như thoại, truyền dữ liệu, nhắn tin ngắn SMS của khỏch hàng, tạo ra sự phỏt triển mạnh mẽ của thị trường thụng tin di
động. Tuy nhiờn, với tốc độ quỏ thấp, GSM khụng thể đỏp ứng được cỏc dịch vụ di
động cao cấp như truy cập Internet, Intranet, thương mại điện tử ... Chương 2 sẽ trỡnh bày về Dịch vụ vụ tuyến gúi chung GPRS - bước phỏt triển đệm cần thiết để tiến tới thế hệ thụng tin di động thứ 3.
CHƯƠNG 2.
TỔNG QUAN HỆ THỐNG GPRS
II.1. Giới thiệu chung. [1].[2]
Do sự phỏt triển của xó hội và đểđỏp ứng nhu cầu ngày càng tăng của cỏc dịch vụ truyền dữ liệu qua mạng di động. GPRS là một giải phỏp quỏ độ hợp lý trờn con
đường tiến tới 3G, nú được đỏnh giỏ cao và mang tớnh chất thực tiễn với vai trũ là một cụng nghệ mới cú thể cung cấp cỏc dịch vụ gúi từđầu cuối tới đầu cuối cú dung lượng cao qua hệ thống GSM cú sẵn.
GPRS bao gồm nhiều dịch vụ mạng mới của GSM như là cung cấp khả năng truyền dẫn dạng gúi bờn trong PLMN với cỏc mạng bờn ngoài trong khi vẫn đồng thời khai thỏc cỏc dịch vụ GSM truyền thống, người sử dụng cú thể mua bỏn ngay trờn mạng, cú thể dạo chơi trờn mạng. GPRS cho phộp người dựng gửi và nhận dữ liệu dưới dạng gúi thụng qua mỏy di động của mỡnh.
Nhờ việc sử dụng cỏc tài nguyờn vụ tuyến một cỏch hiệu quả hơn, người dựng cú thể sử dụng cỏc dịch vụđa dạng và thuận tiện một cỏch mềm dẻo, với việc tớnh cước khụng phải dựa vào thời gian kết nối như trước mà dựa trờn số lượng dữ liệu thực sựđược truyền. Thời gian kết nối và truy cập nhanh hơn so với hệ thống GSM thụng thường, đặc biệt với việc truyền tải dữ liệu gúi hiệu quả hơn hẳn so với hệ thống hiện tại.
Với cỏc ứng dụng mới của GPRS kết nối với cỏc mạng dữ liờu chuyển mạch gúi bờn ngoài dựng giao thức Internet, người sử dụng cú thểđược cung cấp cỏc ứng dụng IP khụng dõy một cỏch hiệu quả hơn, tốc độ cao hơn và với chi phớ hợp lớ hơn. Với cỏc dịch vụ này, người sử dụng cú thể kết nối với cỏc mạng Internet, Intranet một cỏch dễ dàng, cú thể gửi và nhận dữ liệu với tốc độ lờn đến 171,2kbps.
II.1.2. Cấu trỳc hệ thống GPRS. [4].[5] Hỡnh 2.1. Cấu trỳc chung của hệ thống GPRS BSC PCU TRAU IWF VLR MSC Abis A Gs Gb GGSN BTS cell cell AUC HLR EIR Gn Gf Gc Gn SGSN Gi Gr Gn Gp Border GGSN GPRS Networ k GPRS Backbone Network SGSN Inter PLMN network Gn Border GGSN PSPDN ISDN PSTN Corporate Intranet Leasedline ExternalData Network IP, X.25...
PCU: Packet Control Unit - Khối kiểm tra dữ liệu gúi
GGSN: Gateway GPRS Support Node - Nỳt hỗ trợ GPRS cổng SGSN: Serving GPRS Support Node - Nỳt hỗ trợ GPRS phục vụ
II.1.2.1 GGSN.
Hỡnh 2.2. Kết nối hệ thống GGSN trong mạng IP Backbone
GGSN tạo giao diện giữa BSS với cỏc mạng chuyển mạch gúi khỏc nhau như
Internet hay X.25, gần tương tự như việc MSC tạo giao diện giữa BSS với PSTN, và cũng đúng vai trũ như một router đối với cỏc mạng dữ liệu gúi khỏc tương tự như vai trũ của Gateway MSC với cỏc chức năng của khối tương tỏc liờn mạng IWF.
Dựa trờn địa chỉ của cỏc gúi nhận được từ cỏc mạng chuyển mạch gúi bờn ngoài, GGSN “chuyển gúi qua đường hầm” (tunnelling) tới cho cỏc Serving GSN thớch hợp để từ đú gửi tới MS nhận, và ngược lại cỏc gúi dữ liệu từ MS gửi đi qua SGSN và được GGSN định tuyến tới địa chỉ nhận thớch hợp ở mạng bờn ngoài. Thuật ngữ tunnelling dựng để chỉ quỏ trỡnh truyền một khối dữ liệu từ một điểm gắn cỏc thụng tin địa chỉ và điều khiển vào khối dữ liệu tới một điểm nhận cú nhiệm vụ gỡ bỏ
chiều và người ta chủ yếu chỉ quan tõm đến hai điểm đầu và cuối của đường hầm. Để
GGSN cú khả năng định tuyến thụng tin nú phải lưu trữ cỏc thụng tin quản lý di động
đối với MS, và ngoài ra GGSN cũn lưu trữ cỏc thụng tin phục vụ cho việc tớnh cước. GGSN kết nối với cỏc mạng dữ liệu gúi bờn ngoài qua giao diện Gi, với cỏc mạng GPRS ở mạng di động mặt đất PLMN khỏc qua giao diện Gp (khi đú nú được coi là một Border GGSN), nghĩa là GGSN luụn là điểm đầu tiờn của cỏc kết nối liờn mạng (GGSN hỗ trợ điểm tham chiếu Gi). GGSN cú thể kết nối tới bộđăng kớ định vị
thường trỳ HLR qua giao diện Gc để lấy cỏc thụng tin định tuyến để định tuyến cỏc
đơn vị dữ liệu gúi PDU một cỏch chớnh xỏc tới MS.
GGSN nối tới cỏc Serving GSN qua mạng đường trục bằng giao diện Gn, cỏc PDU được chuyển trờn giao diện này bằng việc được đúng gúi vào cỏc IP datagram.
Điều này cho phộp cỏc PDU của cả X.25 và IP đều cú thể được truyền trong mạng GPRS với cựng một dạng như nhau. GGSN tập hợp cỏc CDR ( Call Data Recorder)
đỏnh dấu thời gian truy nhập, cung cấp thời gian truy nhập của MS cho SGSN. Túm tắt chức năng chớnh của GGSN:
ắ Đúng vai trũ như một tổng đài cổng giữa PLMN và cỏc mạng dữ liệu gúi bờn ngoài.
ắ Thiết lập việc truyền thụng với cỏc mạng dữ liệu gúi bờn ngoài. ắ Định tuyến và chuyển gúi đường hầm đến và ra khỏi SGSN ắ Tớnh toỏn số lượng gúi/dữ liệu
ắ Đỏnh địa chỉ, lập bảng định tuyến ắ Hỗ trợ tớnh cước.
II.1.2.2 SGSN
Hỡnh 2.3. Kết nối SGSN trong mạng
SGSN cú chức năng tương đương với một MSC trong hệ thống GSM, chịu trỏch nhiệm định tuyến dữ liệu gúi tới từ vựng phục vụ địa lý mà nú đảm nhận, cú chức năng quản lý di động MM, nhận thực và bảo mật truy cập vụ tuyến, quản lý kết nối vật lý tới cỏc MS. SGSN cú nhiệm vụ tạo ra một ngữ cảnh PDP (PDP context) cần thiết để cú thể cho phộp cỏc PDU được truyền giữa MS và GGSN mà MS đang liờn lạc
để trao đổi dữ liệu gúi với mạng ngoài. Luồng lưu thụng được định tuyến từ SGSN qua một bộ kiểm tra dữ liệu gúi PCU để tới BSC, qua BTS và tới MS. Kỹ thuật nộn dữ liệu cũng được sử dụng giữa MS và SGSN để nõng cao hiệu quả của kết nối, giảm nhỏ kớch thước của cỏc gúi dữ liệu được truyền.
SGSN nối với MSC/VLR của mạng GSM qua giao diện Gs để giải quyết cỏc vấn đề về tương tỏc giữa GSM và GPRS để phục vụ cho thuờ bao chung khi cả hai cụng nghệ dựng chung tài nguyờn. Kết nối tới trung tõm dịch vụ bản tin ngắn SMSC dựng giao diện Gd, giao diện này hoạt động như một dịch vụ mang của GPRS hỗ trợ
dịch vụ cỏc bản tin ngắn từđiểm tới điểm. SGSN nối với HLR/AUC qua giao diện Gr, cả ba giao diện trờn đều là cỏc giao diện sử dụng hệ thống bỏo hiệu số 7.
Nếu trong mạng cú sử dụng thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR thỡ sẽ được kết nối với SGSN bằng giao diện Gf.
Tuỳ theo yờu cầu định tuyến, cỏc PDU sẽ từ SGSN tới PCU nằm ở BSS qua giao diện Gb.
Kết nối giữa SGSN và BSC dựng giao diện Gb là giao diện hoạt động dựa trờn giao thức chuyển tiếp khung (frame relay). Một SGSN cú thể đấu nối tới nhiều BSC nhưng ngược lại thỡ một BSC chỉ cú thể đấu nối tới một SGSN và đường truyền từ
BSC tới SGSN cú thể dựng nhiều kết nối vật lý như E1 hay T1. Túm tắt cỏc chức năng chớnh của SGSN:
• Quản lý di động
• Mật mó hoỏ
• Nộn dữ liệu
• Tương tỏc với cụng nghệ chuyển mạch kờnh của GSM(giao diện Gs).