Đề tài Các biện pháp kỹ thuật hỗ trợ mạng GSM theo chuẩn 3G (GSM→WCDMA)

h vụ như: Internet, thư điện tử,wap….Mà mạng GSM hiện tại thì lại không đáp ứng được các nhu cầu đó. Trước tình hình đó các nhà khai thác mạng GSM đã không ngừng nghiên cứu và tìm tòi. Để hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu cao hơn thì về mặt kỹ thuật có hai giải pháp sau: Tối ưu tốc độ mã hóa kênh và định tuyến dữ liệu đi qua giao diện vô tuyến Um. Các nhà khai thác mạng GSM đã chọn giải pháp hỗ trợ mạng là: Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD (High Speed Circuit Switched Data). Đây là giải pháp định tuyến dữ liệu đi qua giao diện Um nhiều hơn bằng cách sử dụng một vài kênh lưu lượng tức là MS sử dụng 4 khe thời gian thay cho một khe thông 29 thường cho một cuộc gọi. Do vậy tốc độ truyền dữ liệu của người sử dụng tăng lên là: 4x9,6kb/s = 38,4 kb/s. HSCSD còn hỗ trợ cả truyền đối xứng và truyền không đối xứng. Ở chế độ truyền đối xứng thì tốc độ truyền lên từ MS lên BTS và đường truyền xuống từ BTS tới MS là bằng nhau và thường dùng để truyền thoại. Còn chế độ truyền không đối xứng thì tốc độ truyền xuống từ BTS xuống MS cao hơn tốc độ ngược lại và thường được dùng để truyền dữ liệu. Dữ liệu trong HSCSD được truyền dưới dạng các luồng bit song song được đưa vào các khe thời gian khác nhau thông qua các cụm Burst, truyền đi trên một sóng mang và chúng sẽ được kết hợp tại đầu cuối. Việc cấp phát khe thời gian hoàn toàn phụ thuộc vào thủ tục cấp phát khe thời gian và dịch vụ đăng ký của người sử dụng. Nếu dữ liệu không đủ để điền vào 4 khe thời gian thì các bit trống sẽ được chèn vào. Ở một số nước trên thế giới đã triền khai nhưng nó không được triển khai rộng, vì sử dụng cả 4 khe nên phụ thuộc rất lớn vào chính sách giá của nhà khai thác mạng. Phần lớn lưu lượng truyền dữ liệu là không đối xứng mà giao diện vô tuyến Um thì lại không tối ưu cho chuyển mạch kênh không đối xứng. Ở Việt Nam các mạng GSM cũng đã triển khai mạng HSCSD trên mạng của mình. Điều này đặt ra là phải nâng cấp mạng HSCSD lên nữa nhằm đáp ứng nhu cầu tốc độ truyền dữ liệu cho người sử dụng với chất lượng mạng cao. Đứng trước tình hình đó thì các nhà cung cấp dịch vụ GSM đã chọn giải pháp: Dịch vụ vô tuyến gói chung (General Packet Radio Service) cho phép đạt tốc độ truyền dữ liệu là 21,4 kb/s trên một khe thời gian và tốc độ truyền dữ liệu lớn nhất mà một thuê bao có thể đạt được là: 8x 21,4kb/s = 171,2 kb/s. 30 Chương II. HỆ THỐNG GPRS HỖ TRỢ MẠNG GSM. 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG GPRS. Do mạng GSM có những hạn chế về tốc độ và dung lượng truyền dẫn đã nói ở trên nên đến năm 1999 các nhà khai thác mạng GSM đã áp dụng giải pháp GPRS, và đã triển khai hoạt động trên cơ sở nền tảng của mạng GSM. GPRS áp dụng nguyên lý chuyển mạch gói vô tuyến để truyền số liệu của người sử dụng một cách hiệu quả với tốc độ truyền số liệu cao hơn chuyển mạch kênh mạng GSM hay HSCSD, mà không ảnh hưởng tới các dịch vụ hiện thời của mạng GSM. GPRS cho phép truyền số liệu với tốc độ cao hơn vì: Trong mạng GSM thì một thuê bao chỉ sử dụng một khe thời gian trong suốt thời gian liên lạc của mình lên tốc độ đạt được tối đa truyền dữ liệu là 9,6 kb/s và truyền thoại là 13,4 kb/s. Còn trong chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD thì mỗi một MS sử dụng tối đa 4 khe thời gian với tốc độ tối đa cho phép truyền dữ liệu là 38,4 kb/s (4 khe x 9,6 kb/s). Nhưng với sự hỗ trợ của GPRS bằng phương pháp chuyển mạch gói thì tốc độ tối đa cho phép truyền dữ liệu là 171,2 kb/s (sử dụng hết 8 khe thời gian x 21,4 kb/s). GPRS cho phép thiết lập cuộc gọi nhanh hơn vì: Trong mạng GSM, thời gian thiết lập trong vài giây, còn trong mạng GPRS thì cho phép thời gian kết nối dưới 1s và coi như MS luôn kết nối với mạng số liệu. GPRS cho phép tính cước ít hơn mạng GSM vì: Trong mạng GPRS tính cước theo dung lượng truyền dẫn chứ không tính theo thời gian truyền dẫn như mạng GSM. Do đó nó cho phép MS kết nối với mạng dài lâu mà không bị tính tiền như: Đọc web, thư điện tử… GPRS cho phép sử dụng phổ tần hiệu quả hơn vì: Trong truyền dẫn chuyển mạch kênh, một kênh được ấn định cho một người sử dụng trong suốt khoảng thời gian của cuộc gọi. Với một mạng chuyển mạch gói GPRS, phổ vô tuyến được chia cho tất cả mọi người sử dụng trong một tế bào. Phổ tần được sử dụng chỉ khi nào thuê bao có thông tin để gửi. Khi không có số liệu để phát, phổ hoàn toàn rỗi và được sử dụng cho các cuộc gọi khác. Như vậy khi số liệu bùng nổ một cách tự nhiên, các tài nguyên mạng có thể được cân bằng một cách hiệu quả hơn, bởi vì nhà khai thác có thể sử dụng những khoảng trống trong truyền dẫn để điều khiển các cuộc gọi khác tức là: Sau khi MS gửi và nhận dữ liệu xong thì tài nguyên vô tuyến được giải phóng ngay cho người khác sử dụng nếu có nhu cầu. Như vậy một kênh vật lý (một khe thời gian) có thể sử dụng cho nhiều MS và mỗi MS có thể sử dụng nhiều khe thời gian cùng một lúc. Vì tại một thời điểm mà MS đó không sử dụng 31 khe thời gian của mình để trao đổi thông tin thì khe rỗi đó sẽ được dành cho người khác sử dụng. GPRS sử dụng giao thức IP: Đây là một giao thức mới được sử dụng mà mạng GSM không có. Vì xu hướng hiện nay là các mạng đều hỗ trợ giao thức IP, nó cho phép liên kết các mạng với nhau và liên kết với mạng Internet toàn cầu. Nhờ có khả năng kết nối với Internet lên GPRS cho phép MS sử dụng dịch vụ Internet di động. Khi nhu cầu phát triển cao, tốc độ truyền số liệu cao hơn đến 2 Mb/s theo phương thức chuyển mạch gói, sẽ được hỗ trợ trong tương lai thông qua sử dụng mạng 3G. Chuyển mạch kênh không thích hợp cho lưu lượng lớn, vì người sử dụng phải trả tiền cho toàn bộ thời gian chiếm dụng kênh mặc dù có những thời điểm không có gói tin nào được gửi đi. Trái lại với công nghệ chuyển mạch gói GPRS, khách hàng chỉ phải trả tiền cho số gói tin được chuyển đi (tức là thuê bao chỉ trả tiền theo dung lượng truyền dẫn). Thuê bao GPRS chỉ chiếm tài nguyên mạng GSM khi có yêu cầu truyền tải, sau đó nó sẽ giải phóng ngay điều này thuận lợi cho người sử dụng khi kết nối trực tuyến một thời gian dài với mạng. 2.2. CẤU TRÚC MẠNG VÀ CHỨC NĂNG CỦA CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH TRONG MẠNG GPRS. 2.2.1. Cấu trúc mạng GPRS. GPRS được thiết kế bởi ETSI và được triển khai trên cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng GSM mà không làm ảnh hưởng đến các dịch vụ hiện thời của mạng. Với mục đích triển khai nhanh các dịch vụ số liệu gói trên mạng GSM với chi phí đầu vào thấp, hiện tại mạng GSM chỉ cần nâng cấp về phần mềm, ngoại trừ khối BSC phải nâng cấp về phần cứng, cũng có một số tuyến truyền dẫn được sử dụng cho cả GSM và GPRS, như các tuyến BTS và BSC… Mạng GSM chỉ cung cấp dịch vụ chuyển mạch kênh, nhưng mạng GPRS lại cung cấp chuyển mạch gói. Do đó để mạng GSM và GPRS hoạt động nhịp nhàng cùng với nhau thì ta phải đưa thêm một số thiết bị mới hỗ trợ chuyển mạch gói vào sử dụng. Hai nút mới được bổ sung đó là nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN: Service GPRS Support Node) và nút hỗ trợ cổng GPRS (GGSN: Gateway GPRS Support Node) và khối điều khiển gói PCU (Packet Control Unit). Do đó MS có thể chuyển các gói tin qua mạng GSM tới một mạng dữ liệu gói bên ngoài (internet). 32 BSC/PCU BSC/PCU Giao diÖn Gb M¹ NG D÷ LIÖU KH¸ C INTERNET M¹ NG LâI gpRS GGSNSGSN Thay đæi HW và SW cho GPRS Giao diÖn AGiao diÖn A-bis Giao diÖn Um PLMN CSPDN PSPDN PSTN ISDN GMSC HLR/ AuC/EIR MSC/VLR OMC/ ADC/NMC NSS MT TE MS MS TEMT BTS BTS BTS TRAU BSS BSS TRAU BTS BTS BTS MT TE MS MS TEMT Hình 2.1. Cấu trúc mạng GPRS. 2.2.2. Chức năng của các phẩn tử chính trong mạng GPRS. 2.2.2.1. Chức năng của các phần tử mới bổ sung trong mạng GPRS. Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN- Serving GPRS Support Node): Chức năng của nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN) tương tự như chức năng của MSC/VLR. Chỉ khác ở chỗ là MSC/VLR thực hiện các chức năng trong vùng chuyển mạch kênh còn SGSN phục vụ trong vùng chuyển mạch gói. Tức là SGSN phụ trách việc phân phát và định tuyến các gói số liệu giữa thiết bị MS và các mạng truyền số liệu bên ngoài. Khi có các gói tin gửi cho MS thì các gói này sẽ được định tuyến tới BSS. Lúc này SGSN sẽ thực hiện việc chuyển đổi giao thức giữa mạng đường trục IP và giao thức tại BSS/MS. Vùng phục vụ của SGSN thì được chia thành vùng định tuyến RA (Routing Area), nó tương tự như các vùng định vị LA (Local Area) ở mạng chuyển mạch kênh. Khi MS của mạng GPRS chuyển động từ RA này sang RA khác thì MS tiến hành cập nhật vùng định tuyến cũng giống cập nhật vùng định vị trong mạng chuyển mạch kênh. Chỉ có một điều khác nhau căn bản là MS có thể cập nhật vùng định tuyến trong khi đang xảy ra phiên số liệu, còn trong chuyển mạch kênh thì MS không tiến hành cập nhật vùng định vị. 33 Các nút SGSN phục vụ cho bất kỳ một thuê bao GPRS nào nằm trong vùng phục vụ của nó và cho nhiều BSC, còn mỗi một BSC chỉ trao đổi thông tin với một SGSN thông qua giao diện Gb và SGSN có các chức năng chính sau: - Phục vụ tất cả các trạm di động GPRS trong một khu vực nào đó. - Quản lý tính di động như: Nhập mạng, rời mạng, cập nhật RA và paging. - Lưu trữ và duy trì thông tin thuê bao trong thanh ghi vị trí SGSN (SLR) của tất cả các thuê bao đã đăng ký trong khu vực định tuyến thuộc về SGSN đó. - Điều khiển gói: Truyền dữ liệu người dùng từ PCU tới SGSN và ngược lại. - Quản lý phiên: Kích hoạt hoặc làm không hoạt động giao thức dữ liệu gói PDP (Packet Data Protocol- context) để thiết lập một kết nối tới SGSN. - Điều khiển cập nhật khu vực định tuyến inter-SGSN: SGSN mới – nơi thuê bao đã đăng ký- liên lạc với SGSN cũ để nhận các thông tin về thuê bao đó thông qua thanh ghi SLR (Subcriber Location Register). - Thực hiện kỹ thuật nén dữ liệu, nhằm rút ngắn thời gian kết nối trong mạng. - Điều khiển SMS: Trung tâm SMS có thể kết nối trực tiếp với SGSN qua Gd. - Quản lý sự thực thi để đo lưu lượng trong vùng này của mạng. - Duy trì và quản lý lỗi: Để phát hiện lỗi trong quá trình truyền và các thủ tục. - Cung cấp các kết nối với các phần tử khác trong mạng: SGSN- MSC/VLR, HLR, BSC…. - Cung cấp các khả năng tương tác với mạng GSM, trong khi cả hai công nghệ này cùng sử dụng chung một nguồn tài nguyên vô tuyến. - Điều hành việc sắp xếp theo trật tự các hàng của các gói dữ liệu khi tiến hành trao đổi giữa BSS và SGSN. - Tập hợp, cung cấp các dữ liệu phục vụ cho việc tính cước: Gồm các bộ dữ liệu charging data đã truyền, từ đó tạo các file dùng để tính hóa đơn. - Điều khiển trả trước: Ghi nợ các account đã trả tiền cho việc sử dụng GPRS. Nút hỗ trợ cổng GPRS (GGSN). Chức năng của GGSN trong hệ thống GPRS, tương tự như chức năng của GMSC trong mạng GSM. GGSN cung cấp một giao diện cổng Gi phục vụ cho việc trao đổi dữ liệu gói giữa thuê bao với các mạng số liệu gói bên ngoài và GGSN có các chức năng chính sau: 34 - Cung cấp giao diện Gi giữa mạng GPRS với các mạng dữ liệu bên ngoài, GGSN đóng vai trò như một bộ định tuyến, kết nối tới mạng IP. - Bảo mật IP. - Định tuyến và truyền tải dữ liệu giữa các GSN và các phần tử trong mạng. - Quản lý phiên làm việc trong mạng GPRS: GGSN hỗ trợ các thủ tục quản lý phiên như: PDP context activation, deactivation và modification. - Cung cấp khả năng chuyển đổi khuôn, dạng của các gói dữ liệu trao đổi giữa mạng GPRS với các mạng dữ liệu khác. Điều này cho phép các gói dữ liệu X.25 và IP được truyền tải với cùng khuôn dạng. - Cung cấp các dữ liệu phục vụ cho việc tính cước. - Điều khiển việc truy nhập của các thuê bao. Sự kết hợp giữa nút hỗ trợ dịch vụ SGSN và nút hỗ trợ cổng GGSN: Các chức năng của nút hỗ trợ dịch vụ SGSN và nút hỗ trợ cổng GGSN có thể kết hợp được với nhau trong cùng một khối vật lý hoặc có thể tách thành các khối riêng biệt để truyền đi. Khi mà hai nút đó thuộc hai mạng công cộng mặt đất PLMN khác nhau thì chúng kết nối với nhau thông qua giao diện IP của GPRS. Khối dữ liệu điều khiển gói PCU (Packet Control Unit): Khối điều khiển dữ liệu gói PCU có nhiệm vụ kết hợp các chức năng điều khiển kênh vô tuyến GPRS với phần hệ trạm gốc BSS của mạng GSM hiện tại, PCU được đặt tại bộ điều khiển trạm gốc BSC và phục vụ cho BSC đó. PCU quản lý các chức năng về chuyển tiếp khung, quản lý các thông tin báo hiệu về dịch vụ mạng, báo hiệu BSSGP, định tuyến các bản tin báo hiệu, quản lý tải tin các lớp RLC/MAC và truyền tải dữ liệu của người sử dụng. Tại PCU các khối dữ liệu RLC sẽ được sắp xếp lại trong khung điều khiển kết nối logic LLC (Logic Link Control), sau đó được chuyển tới SGSN. Báo hiệu BSSGP và NS (dịch vụ mạng) sử dụng giao thức chuyển tiếp khung, làm nhiệm vụ báo hiệu giữa PCU và SGSN. PCU được kết nối với SGSN thông qua mạng chuyển tiếp khung hoặc có thể kết nối trực tiếp với SGSN. 2.2.2.2. Chức năng thêm của các phần tử cũ trong mạng. Khi đưa thêm các phần tử mạng GPRS vào khai thác, dựa trên nền tảng sẵn có của mạng GSM hiện tại thì các phần tử của mạng GSM cùng trở thành phần tử của mạng GPRS. Tức là các phần tử đó hoạt động nhịp nhàng với cả hai mạng. Trạm điều khiển gốc BSC: Đóng vai trò là trung tâm phân phối, định tuyến dữ liệu và thông tin báo hiệu trong mạng GPRS, đồng thời nó cung cấp các chức năng liên quan trong phần BSS. BSC cũng có thể thiết lập, giám sát và hủy bỏ các 35 cuộc gọi chuyển mạch gói. Ngoài ra nó còn thực hiện các chức năng chuyển vùng, thiết lập các tham số của các tế bào thuộc phạm vi quản lý của nó trong mạng GPRS. Trạm thu phát gốc BTS: Cung cấp khả năng ấn định các kênh vật lý cho các gói tin trong mạng GPRS. Ngoài ra nó còn kết hợp với khối PCU thực hiện các chức năng về giao diện vô tuyến trong mạng GPRS. Trung tâm chuyển mạch di động/Bộ đăng ký tạm trú (MSC/VLR): MSC/VLR được sử dụng cho việc đăng ký và liên lạc với thuê bao nhưng không đóng vai trò gì trong việc định tuyến dữ liệu GPRS. Một MSC có thể được kết nối với một hoặc nhiều SGSN tuỳ thuộc vào lưu lượng thông tin và cấu hình của hệ thống. Trong hệ thống GPRS, MSC/VLR không được dùng cho thủ tục nhận thực thuê bao như trong hệ thống GSM mà thay vào đó là HLR. Do đó SGSN sẽ nhận bộ ba thông số dành cho việc nhận thực từ bộ đăng ký thường trú/trung tâm nhận thực HLR/AuC. Bộ đăng ký thường trú/trung tâm nhận thực HLR/Auc. HLR lưu trữ tất cả các thông tin về thuê bao của mạng GSM cũng như của mạng GPRS. Thông tin về thuê bao GPRS được trao đổi giữa HLR với SGSN thông qua giao diện Gc. HLR được sử dụng trực tiếp cho việc nhận thực thuê bao thay cho MSC/VLR trong hệ thống GSM. Trung tâm nhận thực AuC cung cấp bộ ba thông số dành cho việc nhận thực và thực hiện mã hoá đường truyền. Thủ tục nhận thực trong GPRS và GSM là như nhau, chỉ có quá trình mã hoá đường truyền là thay đổi so với hệ thống GSM. Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR: EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến thiết bị đầu cuối MS của mạng GSM/GPRS. EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra sự được phép của thiết bị, nếu thiết bị không được phép thì sẽ bị cấm. Thiết bị đầu cuối GPRS (MT, TE): Thiết bị đầu cuối TE (Terminal Equipment): Về bản chất là một máy tính, mà thông qua nó người sử dụng có thể truy nhập và lấy thông tin từ mạng. Đầu cuối di động MT (Mobile Terminal): Có nhiệm vụ kết nối TE với hệ thống GPRS thông qua giao diện vô tuyến Um. MT là máy điện thoại GSM thông thường, tuy nhiên nó được trang bị thêm một số chức năng để cung cấp dịch vụ số liệu gói. Thiết bị đầu cuối GPRS có thể hoạt động được ở ba chế độ: 36 - Chế độ mà thiết bị đầu cuối di động có thể đăng nhập vào cả hai dịch vụ GSM và GPRS, và có thể sử dụng cả hai dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói đồng thời. - Chế độ mà máy đầu cuối di động không thể sử dụng cả hai dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói đồng thời, nhưng tại mỗi thời điểm chỉ sử dụng 1 dịch vụ theo kiểu liên tiếp nhau. - Chỉ cho phép máy đầu cuối di động sử dụng một dịch vụ chuyển mạch kênh hay chuyển mạch gói tại một thời điểm. 2.2.3. Mặt phẳng truyền dẫn và mặt phẳng báo hiệu trong mạng GPRS. 2.2.3.1. Mặt phẳng truyền dẫn. Mặt phẳng truyền dẫn bao gồm các cấu trúc giao thức phân lớp, kết hợp với các thủ tục điểu khiển phục vụ cho việc truyền tải dữ liệu của người sử dụng như: Điều khiển luồng, phát hiện và sửa lỗi… øng dông IP/X25 SNDPC LLC RLC MAC GSM RF ChuyÓn tiÕp RLC MAC GSM RF IP/X25 BSSGP L1 bis ChuyÓn tiÕp khung ChuyÓn tiÕp IP L1 bis ChuyÓn tiÕp khung L1 L2 IPBSSGP LLC SNDCP GTP UDP/TCP GTP UDP/TCP IP L2 L1 MS Um BSS Gb SGSN Gn GGSN Hình 2.2. Mô tả Cấu trúc phân lớp giao thức. Giao thức hội tụ phụ thuộc phân hệ mạng SNDCP (SUB-Network Dependent Convergence Protocol): Thực hiện chuyển đổi các đặc tính lớp mạng và các đặc tính dưới lớp mạng như: - Ghép kênh các gói dữ liệu từ một hay nhiều ứng dụng vào một liên kết logic. - Nén thông tin điều khiển và dữ liệu của người dùng trước khi được chuyển từ lớp mạng xuống lớp điều khiển kết nối logic LLC. - Phân mảnh và tập hợp dữ liệu: Thông tin sau khi được nén phân mảnh cho phù hợp với kích cỡ của khung LLC. 37 Giao thức tạo đường hầm GPRS GTP (GPRS Tunnelling Protocol): Giao thức này phục vụ cho việc truyền tải dữ liệu giữa các nút SGSN và GGSN trong mạng đường trục GPRS. Giao thức điều khiển kết nối logic LLC (Logical Link Control): Cung cấp liên kết dữ liệu tin cậy giữa các thiết bị đầu cuối MS và SGSN đang phục vụ thiết bị đầu cuối đó thông qua giao diện Um và Gb. Giao thức LLC hỗ trợ các thủ tục sau: - Phục vụ truyền tải các khối dữ liệu giao thức PDU (Protocol Data Unit) của LLC giữa máy đầu cuối và SGSN ở chế độ xác nhận và chế độ không xác nhận. - Phát hiện và khôi phục các PDU của LLC bị thất lạc hoặc ngắt quãng. - Điều khiển luồng và mã hoá các PDU của LLC giữa máy đầu cuối và SGSN. Giao thức điều khiển truyền dẫn/Giao thức gói dữ liệu người sử dụng TCP/UDF (Transmission Control Protocol/User Dâtgram Protocol): Giao thức TCP chuyển các khối trong mạng đường trục GPRS cho các giao thức cần thiết để liên kết dữ liệu tin cậy. Còn giao thức UDP cung cấp khả năng bảo vệ chống lại việc khối dữ liệu gói PDU của GTP bị ngắt quãng và chuyển các bản tin báo hiệu giữa các GGSN. Giao thức BSSGP: Giao thức này có nhiệm vụ vận chuyển các thông tin về định tuyến và cấp độ phục vụ giữa BSC và SGSN. Giao thức IP (Internet Protocol): Được sử dụng trong mạng đường trục GPRS, phục vụ cho việc báo hiệu và định tuyến dữ liệu. Giao thức điều khiển kết nối vô tuyến/Giao thức điều khiển truy nhập bắt buộc RLC/MAC (Radio Link Control/Mandatory Access Control): Giao thức RLC cung cấp một liên kết tin cậy trên giao diện vô tuyến. Giao thức MAC điều khiển vô tuyến và thủ tục báo hiệu truy nhập trên kênh vô tuyến, thực hiện sắp xếp các khung LLC và các kênh vật lý. Giao thức chuyển tiếp: Trong BSC chức năng này sẽ chuyển tiếp các PDU của LLC giữa giao diện Um và Gb. Tại SGSN thì nó sẽ chuyển tiếp các PDU của PDP giữa các giao diện Gb và Gn. Giao thức tần số vô tuyến GSM GSM RF: Tạo lập nên khung TDMA. 38 2.2.3.2. Mặt phẳng báo hiệu. SGSN GGSN PDN TE CGF EIR BSS MSC/VLR MSC/VLR SMS-C BS SMS-GMSC SMS-IWMSC GGSN PLMN KHÁC HLR E Gr C Gs Gd D BTS Um TE ME A-bis A Gb Gn Gn Ga Gf Gp Gc GiGa Hình 2.3. Mô tả các điểm chuẩn và giao diện trong hệ thống GPRS. Mặt phẳng báo hiệu bao gồm các giao diện điều khiển và hỗ trợ cho các chức năng được thực hiện ở mặt phẳng truyền dẫn bao gồm: - Điều khiển việc truy nhập mạng GPRS như: Nhập mạng và rời mạng. - Điều khiển thiết lập các kết nối trong mạng như khởi hoạt một địa chỉ PDP. - Điều khiển việc định tuyến trong mạng, hỗ trợ khả năng di động của MS. - Điều khiển việc ấn định tài nguyên - Cung cấp các di động bổ sung. Ngoài các giao diện trong mạng GSM sẵn có, hệ thống GPRS còn đưa thêm ra các giao diện G mới cho mạng GSM. Các kết nối của hệ thống GPRS tới các phần tử mạng và chuyển mạch NSC (Network & Switching Subsystem) của hệ thống GSM được thực hiện thông qua mạng báo hiệu số 7 CCSN7 gồm: Gc, Gd, Gf, Gr, Gs. Các điểm chuẩn và các giao diện khác được thực hiện thông qua mạng backbone Intra-PLMN (Gn), Inter-PLMN (Gp) hoặc các mạng ngoài (Gi). Các giao diện hiện thời mạng GSM sẵn có: - Giao diện Um: Là giao diện vô tuyến giữa MS và BTS. - Giao diện A: Là giao diện phục vụ giữa BSC và MSC. - Giao diện A-bis: Là giao diện giữa BTS và BSC. 39 - Giao diện B: Là giao diện giữa MSC và VLR liên quan. Giao diện này ở bên trong MSC/VLR và báo hiệu trên giao diện này chưa được chuẩn hoá. - Giao diện C: Là giao diện giữa MSC và HLR, MSC phải thẩm vấn HLR về thuê bao được yêu cầu để có thông tin định tuyến nhằm chuyển một cuộc gọi hoặc tin nhắn tới thuê bao đó. Báo hiệu trong giao diện này sử dụng giao thức MAP - Giao diện D: Là giao diện giữa HLR và VLR, được dùng để trao đổi thông tin liên quan tới vị trí của MS và để quản lý thuê bao này. Báo hiệu trong giao diện này cũng sử dụng giao thức MAP. - Giao diện E: Là giao diện giữa các MSC, được dùng để trao đổi số liệu phục vụ việc chuyển giao giữa các MSC. Giao diện này cũng được dùng để chuyển tiếp các tin nhắn. Báo hiệu trong giao diện này cũng sử dụng giao thức MAP. - Giao diện F: Là giao diện giữa MSC và EIR. - Giao diện G: Là giao diện giữa các VLR, khi MS khởi tạo việc cập nhật vị trí bằng cách sử dụng TMSI, VLR có thể lấy IMSI và bộ nhận dạng từ VLR trước. Báo hiệu trong giao diện này cũng dùng MAP. Các giao diện mới mà hệ thống GPRS đưa vào sử dụng: - Giao diện Gb: Là giao diện giữa một SGSN và một vài BTS/PCU, Gb mang báo hiệu và lưu lượng giữa mạng GSM và GPRS. Frame Relay dựa trên các dịch vụ mạng NS (Network Service) tạo ra khả năng điều khiển lưu lượng cho giao diện này và thực hiện các chức năng sau: + Cho chức năng quản trị di động như: Nhập mạng, rời mạng, cập nhật vùng định tuyến, cập nhật vùng định vị, khởi tạo hay hủy bỏ PDP context… + Cho phép dùng chung hạ tầng mạng như: Lưu lượng của dữ liệu truyền trên giao diện A và Gb có thể cùng đi trên một đường E. + Cho phép kết hợp các liên kết như: Kết hợp nhiều giao diện Gb trên nhiều đường E về một đường E. + Cho phép điều khiển luồng. - Giao diện Gc: Là giao diện giữa GGSN và HLR, GGSN có thể yêu cầu thông tin vị trí đối với NRCA (Network Requested Context Activation) thông qua giao diện tuỳ chọn này. Trong tiêu chuẩn cũng xác định việc sử dụng một Proxy GSN, với vai trò chuyển đổi giao thức GTP (GPRS Tunnelling Protocol) thành giao thức MAP (Mobile Application Part), nhờ vậy nó tránh cho việc phải thực hiện giao thức MAP trong GGSN. 40 - Giao diện Gd: Là giao diện giữa SMS-GMSC và một nút SGSN, và giữa SMS-IWMSC với SGSN. Giao diện Gd cho phép MS sử dụng dịch vụ SMS hiệu quả hơn qua kênh vô tuyến GPRS. - Giao diện Gf: Là giao diện giữa một nút SGSN và EIR, Gf cho phép SGSN truy nhập tới các thông tin về thiết bị. Trong EIR, các trạm di động được phân loại theo ba danh sách: Đó là black list (cho các Mobile bị mất trộm), gray list (cho các Mobile đang được theo dõi) và white list (cho các Mobile khác). - Giao diện Gn: Là giao diện giữa hai GSN trong cùng mạng PLMN. Gn có cấu hình như giao diện IP, nó tạo ra một giao diện báo hiệu và số liệu trong mạng trục Intra-PLMN. Giao thức đường hầm của GPRS (GTP) được dùng trong Gn (và trong Gp) thông qua mạng trục IP cơ sở. - Giao diện Gp: Là giao diện giữa hai GSN trong các mạng PLMN khác nhau. Gp cung cấp các chức năng giống như với giao diện Gn. Nhưng ngoài ra, cùng với BG và Firewall, nó còn cung cấp tất cả các chức năng cần thiết khác cho việc đấu nối liên mạng của mạng trục Inter-PLMN như: Chức năng bảo mật, định tuyến... - Giao diện Gr: Là giao diện giữa SGSN và HLR, Gr cho phép SGSN truy nhập tới các thông tin về thuê bao trong HLR. HLR có thể được đặt trong một mạng PLMN khác so với mạng của SGSN hiện tại. - Giao diện Gs: Là giao diện giữa SGSN và MSC, SGSN có thể gửi số liệu vị trí tới MSC hoặc nhận về các yêu cầu nhắn tin từ MSC thông qua giao diện tuỳ chọn này. Gs sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng và tài nguyên vô tuyến khi có sự kết hợp giữa mạng GSM và GPRS. Giao diện này sử dụng giao thức BSSAP. - Giao diện Um: Um là giao diện truy nhập cho MS tới mạng GPRS. MS có một giao diện vô tuyến với BTS, và Um cũng giống với giao diện này của GSM nhưng ngoài ra nó có một số thay đổi cho phù hợp với mạng GPRS. Có hai điểm chuẩn khác nhau trong mạng GPRS là: Điểm chuẩn Gi dành riêng cho mạng GPRS, và điểm chuẩn R được dùng chung cho cả mạng GPRS & GSM. - Điểm chuẩn Gi: Là giao diện giữa GGSN với một mạng bên ngoài. Mạng GPRS được nối tới mạng ngoài (mạng số liệu X.25 hay mạng IP,..) thông qua giao diện này. Hệ thống GPRS sẽ hỗ trợ cho việc kết nối với nhiều kiểu mạng số liệu khác nhau và điều này giải thích tại sao Gi không phải là một giao diện chuẩn hoá mà chỉ đơn thuần là một điểm chuẩn. 41 - Điểm chuẩn R: Là giao diện giữa thiết bị đầu cuối và đầu cuối di động. Điểm chuẩn này có chức năng kết nối thiết bị đầu cuối