Đồ án Công nghệ GSM và quá trình phát triển GSM lên 3G

của LLC bị thất lạc hoặc ngắt quãng. - Chuyển tiếp (Relay): Trong BSC chức năng này sẽ chuyển tiếp các PDU của LLC giữa giao diện Um và Gb. Tại SGSN nó sẽ chuyển tiếp các PDU của PDP giữa các giao diện Gb và Gn. - Điều khiển kết nối vô tuyến/điều khiển truy nhập môi trường RLC/MAC: RLC cung cấp một liên kết tin cậy trên giao diện vô tuyến. MAC điều khiển các thủ tục báo hiệu truy nhập trên kênh vô tuyến và sắp xếp các khung LLC vào các kênh vật lý. * Các giao thức trong mặt phẳng báo hiệu: - Điều khiển việc truy nhập mạng GPRS như nhập mạng và rời mạng - Điều khiển thiết lập các kết nối trong mạng như quá trình khởi hoạt một địa chỉ PDP - Điều khiển việc định tuyến trong mạng - Điều khiển việc ấn định, cấp phát tài nguyên. 2.5 Giao diện vô tuyến a. Lớp vật lý của GPRS Được chia làm 2 lớp con: - Lớp RF vật lý (Physical RF Layer): thực hiện chức năng truyền dẫn cơ bản, thu nhận như điều chế và giải điều chế. Sau đó truyền lên lớp đường truyền vật lý. - Lớp đường truyền vật lý (PLL – Physical Link Layer): thực hiện chức năng đóng khung đơn vị dữ liệu, mã hóa, hiệu chỉnh lỗi truyền dẫn trung kế vật lý và ghép xen. Ngoài ra còn cung cấp chức năng cho việc lựa chọn lại cell, điều khiển công suất. b. RLC/MAC của GPRS Tên đầy đủ của lớp 2 là điều khiển truy nhập môi trường MAC và lớp điều khiển liên kết vô tuyến RLC. MAC là lớp con thấp còn RLC là lớp con cao hơn. *Các chức năng của MAC: - MAC cho phép nhiều MS chia sẻ một tài nguyên truyền dẫn chung. MAC cho phép một MS sử dụng song song một vài kênh vật lý, nghĩa là sử dụng một vài khe thời gian trong khung TDMA. Đối với lưu lượng dữ liệu kết cuối di động, thực thể MAC cung cấp các thủ tục xếp hàng và lập lịch của những lần cố gắng truy nhập. Đối với lưu lượng dữ liệu được khởi đầu bằng di động, MAC cung cấp cách xử lý giữa các máy di động cố gắng truy nhập môi trường được chia sẻ cùng lúc. - MAC cung cấp cách ghép kênh hiệu quả dữ liệu và báo hiệu trên cả hai hướng đường lên và đường xuống. - Đối với truy cập kênh được khởi đầu bởi di động, MAC giải quyết tranh chấp giữa những lần cố gắng truy cập kênh bao gồm dò tìm và khôi phục xung đột. - Đối với kênh kết cuối di động, MAC lập biểu những lần cố gắng truy cập, những lần này có thể sắp xếp các lần truy cập gói. - MAC xử lý ưu tiên. *Các chức năng của RLC: - Giao diện Um cho phép truyền các LLC PDU giữa lớp LLC và lớp con MAC. - Phân đoạn các LLC PDU thành các khối dữ liệu RLC tại bên truyền và ráp lại tại bên nhận. - Các thủ tục hiệu chỉnh lỗi trở lại cho phép truyền lại có chọn lọc các khối dữ liệu RLC được phân phối không thành công. - Sự thích ứng liên kết, đó là truyền các từ mã tùy theo các điều kiện của kênh. c. Lớp điều khiển đường truyền logic LLC LLC cung cấp một trung kế kết nối logic đáng tin cậy hơn giữa SGSN và MS cũng như bắc cầu cho hai giao tiếp Gb và Um. Ngoài ra LLC cũng được thiết kế để không phụ thuộc vào các giao thức vô tuyến cơ bản nhằm có thể đưa ra các giải pháp vô tuyến GPRS thay đổi về sau. Cấu trúc khung LLC bao gồm: - Trường địa chỉ: gồm một byte nhận dạng điểm truy nhập (SAPI), một bit phân biệt giao thức PD và một bit C/R (Command/Respone). - Trường điều khiển điển hình: gồm từ 1 đến 3 byte dùng để xác định kiểu khung. 2.6. Các chức năng của GPRS * Các chức năng điều khiển truy nhập mạng Truy nhập mạng là một phương thức mà một người sử dụng kết nối với mạng để có thể sử dụng các dịch vụ và các phương tiện của mạng đó. Giao thức truy nhập là một tập xác định các thủ tục cho phép khai thác các dịch vụ và phương tiện mạng. Người truy cập GPRS có thể từ bên di động hoặc bên cố định của mạng GPRS. Giao diện phía mạng cố định có thể hỗ trợ nhiều giao thức truy nhập tới các mạng dữ liệu ngoài (X.25, IP). Phần quản lý của mỗi PLMN có thể yêu cầu các thủ tục điều khiển truy nhập riêng cho phép người truy nhập mạng hay giới hạn thuê bao sử dụng các dịch vụ. Ngoài việc truyền dẫn dữ liệu theo chuẩn điểm - điểm (PTP – Point to Point), điểm – đa điểm (PTM – Point to Multi Point), GPRS hỗ trợ thêm loại truy nhập ngầm định (anonymous) tới mạng. Dịch vụ này cho phép MS trao đổi các gói dữ liệu với host xác định trước được đánh địa chỉ bởi các giao thức liên mạng đã được xác định. Tuy nhiên chỉ có một số địa chỉ đích PDP nhất định sử dụng trong dịch vụ này. IMSI hoặc IMEI sẽ không được sử dụng trong khi truy nhập mạng do bảo mật ngầm định cao. Do đó các chức năng nhận thực và mã hóa không được xét trong kiểu truy nhập ngầm định. - Chức năng đăng ký: Đăng ký là phương thức mà người sử dụng dùng IP Mobile (nhận dạng di động) để liên kết với các giao thức và địa chỉ của gói dữ liệu trong mạng PLMN cũng như liên kết với các điểm truy nhập ra mạng PDP ngoài. Kết nối này có thể là liên kết tĩnh (được lưu trữ trong HLR) hoặc động (được ấn định theo yêu cầu cần thiết). - Chức năng nhận thực và cấp phép: Chức năng này thực hiện việc nhận dạng và nhận thực người yêu cầu dịch vụ, hợp thức hóa loại yêu cầu dịch vụ để đảm bảo rằng thuê bao được phép sử dụng các dịch vụ mạng. Chức năng nhận thực được thực hiện kết hợp với chức năng quản lý di động. - Chức năng điều khiển tiếp nhận: Mục đích của điều khiển tiếp nhận là xác định các tài nguyên mạng nào cần cung cấp theo đúng yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS. Nếu các tài nguyên này được phép thì nó phải tiến hành đặt trước. Điều khiển tiếp nhận được thực hiện kết hợp với các chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến của mạng để đảm bảo những yêu cầu sử dụng tài nguyên vô tuyến trong mỗi cell. - Chức năng giám sát bản tin: Chức năng này được thực hiện bởi chức năng lọc gói tin trong các rounter và các firewall cho phép truyền hay loại bỏ các bản tin không hợp lệ, tránh sự xâm nhập trái phép từ bên ngoài. - Chức năng tương thích đầu cuối: Chức năng này thực hiện thích ứng các gói dữ liệu nhận hoặc truyền tới thiết bị đầu cuối với phương thức truyền qua mạng GPRS. - Chức năng thu thập dữ liệu tính cước: Chức năng này thu thập các dữ liệu cần thiết để tính cước thuê bao hoặc tính cước lưu lượng. Cước phí được tính bằng số lượng byte sử dụng. Thông tin tính cước do các SGSN và GGSN thu thập. SGSN lưu thông tính cước của mỗi thuê bao liên quan tới việc sử dụng mạng vô tuyến trong khi GGSN lưu các thông tin tính cước liên quan tới việc dùng mạng dữ liệu bên ngoài của mỗi thuê bao. Trên cơ sở đó nhà khai thác mạng GPRS sẽ sử dụng các thông tin này để tạo ra hóa đơn tính cước cho từng thuê bao. Thông tin tính cước tối thiểu mà SGSN thu thập bao gồm: + Mức độ sử dụng giao diện vô tuyến: thông tin tính cước về số lượng dữ liệu được truyền theo hướng MS phát đi và MS thu về, được phân loại theo chất lượng dịch vụ QoS và các giao thức người sử dụng. + Mức độ sử dụng địa chỉ giao thức gói dữ liệu: thông tin tính cước ghi lại thời gian MS sử dụng các giao thức gói dữ liệu PDP của MS. + Mức độ sử dụng tài nguyên chung của GPRS: thông tin tính cước sẽ mô tả mức độ sử dụng của thuê bao đối với các tài nguyên khác nhau có liên quan tới GPRS cũng như các hoạt động trong mạng GPRS của MS. + Vị trí của MS: các thông tin về HPLMN, VPLMN và có thể thêm các thông tin vị trí với độ chính xác cao hơn. Thông tin tính cước tối thiểu mà GGSN thu thập bao gồm: + Địa chỉ đích và địa chỉ nguồn của thông tin trao đổi: mức độ chính xác của thông tin này được xác định bởi nhà khai thác GPRS. + Mức độ sử dụng mạng dữ liệu ngoài: các thông tin về khối lượng dữ liệu được gửi đi và nhận từ các mạng dữ liệu ngoài. + Mức độ sử dụng các địa chỉ giao thức dữ liệu gói: thông tin tính cước lưu lại thời gian MS sử dụng các địa chỉ giao thức dữ liệu gói PDP của MS. + Vị trí của MS: các thông tin về HPLMN, VPLMN và có thể thêm các thông tin vị trí với độ chính xác cao hơn. * Chức năng định tuyến và truyền dẫn gói - Chức năng chuyển tiếp: Là một phương thức mà một nút mạng chuyển các đơn vị dữ liệu gói PDU nhận được từ một nút rồi chuyển tới một kênh đầu ra thích hợp cho nút tiếp theo trong tuyến. - Chức năng định tuyến: Chức năng định tuyến sử dụng địa chỉ đích trong bản tin để xác định nút nhận bản tin và sử dụng các dịch vụ ở lớp dưới để đưa các bản tin này tới GSN. Chức năng định tuyến sẽ lựa chọn đường truyền cho hop tiếp theo trong tuyến. Các chức năng định tuyến và truyền dẫn gói: + Định tuyến và truyền dẫn gói giữa thiết bị di động và mạng ngoài. + Định tuyến và truyền dẫn gói giữa thiết bi di động và mạng PLMN GPRS khác. + Định tuyến và truyền dẫn gói giữa các thiết bị di động khác nhau. - Chức năng phiên dịch và sắp xếp địa chỉ: Phiên dịch địa chỉ là sự chuyển đổi một địa chỉ loại này thành một địa chỉ loại khác. Chức năng phiên dịch và sắp xếp địa chỉ chuyển đổi địa chỉ giao thức mạng ngoài thành địa chỉ mạng nội bộ nhằm phục vụ cho việc định tuyến các gói tin trong mạng PLMN hoặc giữa các mạng PLMN. - Chức năng đóng gói: GPRS truyền trong suốt PDP PDU giữa mạng ngoài và MS. Các PDP được đóng gói và tách gói nhằm phục vụ định tuyến trong mạng. Đóng gói cho phép gắn thêm thông tin điều khiển và địa chỉ vào một PDU. Tách gói là quá trình tách địa chỉ và thông tin điều khiển từ gói để lấy ra đơn vị dữ liệu ban đầu. Chức năng đóng gói được thực hiện giữa các SGN trong backbone và giữa các SGSN và MS. - Chức năng Tunnelling: Tunnelling là một phương thức truyền dẫn các PDU đã được đóng gói trong hoặc giữa các mạng PLMN từ một điểm đóng gói tới một điểm tách gói. Tunnel (đường hầm) là một giao tuyến hai chiều kết nối điểm - điểm nhưng chỉ có điểm cuối của tunnel là được xác định. - Chức năng nén: Chức năng này cho phép sử dụng tối ưu dung lượng của phần vô tuyến bằng cách truyền đi các SDU càng nhỏ càng tốt mà vẫn đảm bảo nội dung trong nó. - Chức năng mã hóa: Cho phép bảo mật dữ liệu và dữ liệu của người sử dụng qua các kênh vô tuyến và bảo vệ mạng PLMN từ những người xâm phạm. - Chức năng quản lý tên miền: Là chức năng Internet chuẩn đảm bảo thống nhất tương ứng giữa tên gọi, chức năng và địa chỉ của các GSN trong mạng. * Các chức năng quản lý di động Chức năng này thực hiện tương tự như trong hệ thống GSM. Các chức năng quản lý di động được sử dụng để theo dõi vị trí hiện tại của MS trong mạng PLMN hoặc trong mạng PLMN khác. Mỗi vùng định tuyến được phục vụ bởi một SGSN. Việc theo dõi vị trí của MS phụ thuộc vào trạng thái quản lý di động như sau: + Khi MS trong trạng thái Stanby (chờ): vị trí của MS được biết ở cấp một vùng định tuyến. + Khi MS trong trạng thái Ready (sẵn sàng): vị trí của MS được biết ở cấp một cell. - Các trạng thái của MS: GPRS có 3 trạng thái quản lý di động khác nhau: + Trạng thái rỗi: trạng thái này được sử dụng khi thuê bao MS không hoạt động (không khai báo kết nối mạng GPRS). Trong trạng thái rỗi, thuê bao không được gán chức năng quản lý di động. Các nội dung của MS và SGSN không chứa các thông tin định tuyến và thông tin vị trí thuê bao. Việc nhắn tin và truyền dữ liệu không được thực hiện nhưng MS có thể nhận dữ liệu trong dịch vụ điểm – đa điểm. Để thiết lập các chức năng quản lý di động trong MS và SGSN, MS phải thực hiện thủ tục khai báo kết nối mạng GPRS. + Trạng thái chờ: Trong trạng thái này, thuê bao đã khai báo kết nối mạng và được quản lý di động. Lúc này mạng biết MS đang nằm ở một vùng định tuyến nào. MS có thể nhận các trang nhắn tin báo hiệu, dữ liệu và có thể cả các trang nhắn của dịch vụ chuyển mạch kênh. Trạng thái này chưa thể truyền và nhận dữ liệu. MS thực hiện lựa chọn vùng định tuyến GPRS và chọn ô cục bộ. MS sử dụng các thủ tục di động để khai báo cho SGSN khi vào vùng định tuyến mới nhưng không cần thông báo khi thay đổi cell trong cùng một vùng định tuyến. Do đó thông tin về vị trí của MS trong quản lý di động của SGSN chỉ chứa số nhận dạng vùng định tuyến. Nếu hết thời gian chờ, MS chuyển về trạng thái rỗi và việc quản lý di động hết hiệu lực. Nếu MS cần gửi dữ liệu thì nó chuyển sang trạng thái sẵn sàng. + Trạng thái sẵn sàng: MS thực hiện các thủ tục quản lý di động và mạng biết thuê bao đang ở cell nào. SGSN gửi dữ liệu tới MS mà không cần tìm gọi MS và MS gửi dữ liệu tới SGSN bất cứ lúc nào. Quản lý di động vẫn được duy trì trong trạng thái sẵn sàng dù MS có hay không được cung cấp tài nguyên vô tuyến thậm chí khi không có dữ liệu được truyền. Trạng thái sẵn sàng được giám sát bởi một bộ định thời. Một phiên quản lý di động sẽ chuyển từ trạng thái sẵn sàng sang trạng thái chờ khi bộ định thời sẵn sàng kết thúc. - Chức năng gán/tách GPRS: Là chức năng quản lý di động nhằm thiết lập hay kết thúc kết nối tới mạng GPRS. SGSN đóng vai trò tiếp nhận yêu cầu gán/tách và xử lý chúng. Việc khai báo kết nối mạng (gán GPRS), thuê bao di động chuyển sang trạng thái sẵn sàng và nội dung quản lý di động được thiết lập, MS được nhận thực, khóa mã được tạo ra, đường kết nối có mã hóa được thiết lập và MS được cấp phát một TLLI (nhận dạng kênh logic tạm thời). SGSN nhận thông tin về thuê bao từ HLR, sau khi thực hiện một gán GPRS, SGSN sẽ luôn bám theo vị trí của MS. Lúc này MS có thể nhận và gửi SMS nhưng không thu phát được số liệu. Để chuyển giao số liệu, trước tiên MS phải thực hiện kích hoạt nội dung giao thức số liệu gói. Khi thuê bao muốn kết thúc một kết nối tới mạng GPRS thì nó thực hiện tách GPRS. Việc thực hiện tách GPRS cho phép MS chuyển sang trạng thái rỗi và ngắt toàn bộ nội dung quản lý di động. Có hai kiểu để MS kết thúc kết nối tới mạng: + Mạng (SGSN) gửi yêu cầu tách tới MS hoặc MS gửi yêu cầu tách hoàn toàn tới SGSN. + Mạng ngắt kết nối mà không thông báo cho MS khi đạt tới định thời di động hoặc khi có lỗi vô tuyến không thể khôi phục gây ra mất kết nối kênh logic. MS có thể thực hiện tách GPRS từ mạng theo chế độ mặc định khi thời gian chờ hết hiệu lực nhưng thông thường việc tách GPRS là từ MS. - Chức năng bảo mật: Có 3 chức năng bảo mật sau: + Chống lại việc sử dụng không hợp pháp dịch vụ GPRS + Bảo mật nhận dạng người sử dụng + Bảo mật dữ liệu người sử dụng (mã hóa) - Chức năng quản lý vị trí: Các chức năng quản lý vị trí: + Cung cấp cơ chế chọn ô và PLMN + Cung cấp cơ chế để mạng nhận biết vùng định tuyến (RA) của MS trong trạng thái chờ và sẵn sàng. Các thủ tục quản lý sẽ kiểm soát sự thay đổi ô hay vùng định tuyến, đồng thời định kỳ cập nhật thông tin về vùng định tuyến của MS. Nếu một MS trong thời gian dài không thay đổi vị trí thì mạng phải nhận được thông báo MS vẫn nằm trong khả năng nhận biết của mạng. Do đó việc cập nhật vùng định tuyến phải được thực hiện theo chu kỳ nhất định. Khi MS vào ô mới và có thể vào vùng định tuyến mới thì MS phải thực hiện một trong ba thủ tục sau: 1/ Cập nhật ô 2/ Cập nhật vùng định tuyến 3/ Cập nhật kết hợp ô và vùng định tuyến Có hai kiểu cập nhật vùng định tuyến: + Cập nhật trong một SGSN + Cập nhật giữa các SGSN SGSN có thể quản lý vài vùng định tuyến. Nếu vùng định tuyến mới thuộc về sự quản lý của một SGSN khác thì kiểu cập nhật trong một SGSN được sử dụng, nếu vùng định tuyến mới vẫn thuộc sự quản lý của SGSN cũ thì kiểu cập nhật giữa các SGSN được sử dụng. Thông thường SGSN cũ sẽ chuyển các gói tin của người sử dụng tới SGSN mới cho tới khi nó nhận được thông báo xóa vị trí từ HLR thì thôi. - Chức năng quản lý thuê bao: Chức năng này thực hiện một cơ chế thông báo cho các nút của GPRS khi dữ liệu thuê bao GPRS của một người sử dụng thay đổi. Bất cứ khi nào dữ liệu thuê bao GPRS thay đổi trong HLR và sự thay đổi tác động đến dữ liệu được lưu trong SGSN thì SGSN sẽ thông báo sự thay đổi bằng một trong hai cách sau: + Thực hiện thủ tục chèn dữ liệu thuê bao: bổ sung hoặc sửa đổi dữ liệu thuê bao trong SGSN + Thực hiện thủ tục xóa dữ liệu thuê bao: xóa dữ liệu thuê bao trong SGSN. * Các chức năng quản lý kênh logic Các chức năng quản lý kênh lôgic liên quan tới việc duy trì một kênh thông tin giữa một MS và PLMN qua giao diện vô tuyến. Các chức năng này thực hiện điều phối các thông tin trạng thái liên kết giữa MS và PLMN cũng như giám sát quá trình chuyển giao dữ liệu qua kênh logic. - Chức năng thiết lập kênh logic: Thiết lập kênh logic được thực hiện khi MS khai báo sử dụng dịch vụ GPRS - Chức năng giám sát kênh logic: Thực hiện việc giám sát tình trạng kênh logic và điều khiển khi thay đổi trạng thái kênh. - Chức năng giải phóng kênh logic: Thực hiện ngắt kết nối logic, giải phóng các tài nguyên liên quan tới kết nối logic. * Các chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến Các chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến liên quan đến việc ấn định và duy trì các tuyến thông tin vô tuyến. - Chức năng quản lý Um: Chức năng này quản lý một số kênh vật lý được sử dụng trong mỗi ô và xác định số lượng các tài nguyên vô tuyến cung cấp để sử dụng các dịch vụ GPRS. Số lượng các tài nguyên vô tuyến dành cho GPRS có thể thay đổi từ ô này tới ô khác phụ thuộc nhu cầu người sử dụng hoặc được chỉ định bởi nhà vận hành mạng PLMN. - Chức năng lựa chọn ô: Chức năng này cho phép MS lựa chọn ô tối ưu để thiết lập một đường truyền tới mạng PLMN. Việc này liên quan đến việc kiểm t và xác định chất lượng tín hiệu từ các ô lân cận cũng như việc phát hiện và tránh tắc nghẽn trong các ô. - Chức năng Um – Tranx: Chức năng này cung cấp khả năng chuyển giao gói dữ liệu thông qua giao diện vô tuyến giữa MS và BSS. Nó bao gồm các thủ tục: + Điều khiển truy nhập qua các kênh vô tuyến + Ghép các gói tin trên qua các kênh vô tuyến chung + Phân bổ gói trong MS + Phát hiện và sửa lỗi + Các thủ tục điều khiển lưu lượng to đổi - Chức năng quản lý đường kết nối: chức năng này quản lý các đường truyền thông giữa BSS và các nút SGSN. Việc thiết lập và giải phóng các tuyến này có thể là động hoặc tĩnh. * Chức năng quản lý mạng Chức năng này cung cấp các cơ chế để hỗ trợ chức năng khai thác và bảo dưỡng liên quan tới GPRS như: quản lý lỗi, cấu hình, chỉ tiêu, bảo mật,…được thực hiện từ xa hoặc tại chỗ. 2.7. Nhập mạng GPRS MS BSS SGSN HLR/ AUC SGSN Yêu cầu kênh gói Ấn định đưòng lên gói Các khối RLC (yêu cầu nhập mạng) Công nhận đường lên gói Công nhận điều khiển gói Các khối RLC (yêu cầu nhận thực và mật mã) Yêu cầu kênh gói Ấn định đường lên gói Các khối RLC (Trả lời nhận thực và mật mã) Công nhận đường lên gói Công nhận điều khiển gói Các khối RLC (Nhập mạng được tiếp nhận) Công nhận đường xuống Ấn định đường xuống gói Công nhận đường xuống Yêu cầu kênh gói Ấn định đường lên gói Các khối RLC (Nhập mạng hoàn thành) Công nhận đường lên gói Công nhận điều khiển gói Yêu cầu nhập mạng Yêu cầu nhận thực và mật mã Trả lời nhận thực và mật mã Nhập mạng được tiếp nhận Nhập mạng hoàn thành Gửi thông tin nhận thực Gửi thông tin nhận thực Cập nhật vị trí GPRS Chèn số liệu thuê bao Chèn số liệu thuê bao RR Cập nhật vị trí GPRS Hủy vị trí Hủy bỏ vị trí RR Mới Cũ Hình 2.4 Nhập mạng GPRS Khi bật nguồn MS hoặc khi tích cực trình duyệt, có thể tích cực chức năng GPRS trong MS. Mỗi khi khởi đầu chức năng GPRS trong MS, MS phải nhập mạng GPRS để mạng này biết rằng MS đã khả dụng đối với lưu lượng gói. Lúc này MS đã ở trạng thái sẵn sàng. Khi ở trạng thái sẵn sàng, MS có thể gửi hoặc nhận gói. Ngoài ra MS cũng có thể vào trạng thái chờ sau khi trạng thái sẵn sàng tạm ngưng. Hình 2.4 mô tả trường hợp MS loại 3 thực hiện nhập mạng GPRS: Đầu tiên MS yêu cầu kênh gói (Packet Channel Request): MS đưa ra mục đích của yêu cầu là trả lời tìm gọi, thủ tục quản lý di động (MM). Mạng trả lời bằng ấn định đường lên gói (cấp phát một khe thời gian hoặc các khe thời gian) cho MS để truyền bản tin mà MS định gửi. MS tiếp tục gửi yêu cầu nhập mạng ở một hay nhiều khối vô tuyến đến mạng trên các tài nguyên được cấp phát. MS có thể gửi số khối vô tuyến bằng số khối mà mạng cấp phát cho nó. Khi nhận được yêu cầu nhập mạng tại BSS, BSS sử dụng PACCH để công nhận là đã nhận được yêu cầu này. Trường hợp MS đã gửi toàn bộ thông tin cần gửi, MS gửi bản tin công nhận điều khiển gói đến mạng và giải phóng các tài nguyên được cấp phát. Trong lúc đó BSS chuyển yêu cầu nhập mạng đến một SGSN. SGSN này có thể yêu cầu các thủ tục an ninh, trong đó nó nhận các bộ ba từ HLR. BSS gửi bản tin ấn định đường xuống gói đến MS. Bản tin này có thể gửi trên kênh PCCCH hoặc PACCH. Bản tin ấn định đường xuống gói hướng dẫn MS sử dụng tài nguyên quy định ở đường xuống. Sau đó BSS gửi đi yêu cầu nhận thực và mật mã mà nó nhận được từ SGSN. Khi nhận được yêu cầu này, MS công nhận bản tin đường xuống và yêu cầu các tài nguyên đường lên để nó có thể trả lời. Vì thế nó gửi một yêu cầu kênh gói khác rất giống với yêu cầu kênh gói mà nó gửi lúc đầu. Một lần nữa mạng lai ấn định các tài nguyên cho MS. MS sử dụng các tài nguyên này để gửi trả lời về nhận thực và mật mã đến mạng. Trả lời này được BSS chuyển đến SGSN. BSS cũng gửi công nhận đến MS. MS khẳng định là đã nhận được công nhận giống như đã làm với yêu cầu nhập mạng ban đầu. Sau khi MS đã được SGSN nhận thực, SGSN gửi cập nhật vị trí GPRS đến HLR. Quá trình này giống như cập nhật vị trí ở GSM bao gồm tải xuống từ HLR đến SGSN các thông tin về thuê bao, ghi lại vị trí của MS vào HLR. Khi HLR nhận được cập nhật vị trí GPRS, SGSN gửi bản tin cập nhật mạng được tiếp nhận tới MS. Đối với các bản tin khác, trước hết BSS ấn định tài nguyên để có thể trả lời bằng một bản tin “nhập mạng đã hoàn thành” đến MS. BSS công nhận việc đã nhận được số liệu chứa trong “nhập mạng đã hoàn thành” và chuyển bản tin này đến SGSN. MS khẳng định đã nhận được công nhận. 2.8. Khả năng phát triển của GPRS lên 3G Có hai cách xây dựng một hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 nâng cấp từ GPRS là: - Nâng cấp tốc độ truyền của GPRS bằng cách phát triển GPRS lên EDGE và tiếp theo là thông tin di động thế hệ 3 UMTS (Universal Mobile Telecommunication System - Hệ thống viễn thông di động toàn cầu). - Phát triển trực tiếp từ GPRS lên UMTS. Tuy nhiên tại một số quốc gia thì việc triển khai mạng UMTS gặp một số khó khăn về phổ tần vì ở các quốc gia đó thì phổ tần được đem bán đấu giá cũng như vấn đề cấp giấy phép cho 3G. Do đó các nhà khai thác mạng phải trả một khoản tiền lớn cho việc xin cấp phép hoạt động ở dải tần UMTS. Trong khi đó EDGE là một chuẩn đã được công nhận của 3G sử dụng băng tần GSM hiện có và hỗ trợ tốc độ truyền tải dữ liệu lên tới 384 kbit/s mà không cần thêm bất kỳ một giấy phép nào. Vì vậy EDGE có thể dễ dàng thích ứng với hệ thống GSM. Bản chất đó chỉ là sự nâng cấp phần mềm của hệ thống trạm vô tuyến GSM. Như vậy ở Việt Nam, việc chuyển từ GSM/GPRS sang EDGE, sau đó là UMTS là con đường đầu tư hiệu quả và tiết kiệm chi phí. 3. Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM (EDGE) EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) là một công nghệ di động được nâng cấp từ GPRS cho phép truyền dữ liệu với tốc độ có thể lên đến 384 kbit/s cho người dùng cố định hoặc di chuyển chậm và 144 kbit/s cho người dùng di chuyển tốc độ cao. Trên đường tiến tới 3G, EDGE được biết đến như một công nghệ 2,5G. Mục tiêu chính của EDGE là tăng cường các khả năng cho qua số liệu của mạng GSM/GPRS tức là nén nhiều bit hơn trong một giây ở sóng mang có cùng độ rộng băng tần 200 KHz và 8 khe thời gian. Để thực hiện điều này người ta chuyển từ sơ đồ điều chế khóa chuyển pha Gauxơ cực tiểu ở GSM (GMSK) sang sơ đồ điều chế khóa chuyển pha 8 trạng thái (8-PSK). EDGE là một phương thức nâng cấp hấp dẫn đối với các mạng GSM vì nó chỉ yêu cầu một phần mềm nâng cấp trạm gốc. Nó không thay thế hay nói đúng hơn nó cùng tồn tại với phương pháp điều chế GMSK nên các thuê bao có thể tiếp tục sử dụng máy di động cũ của mình nếu không cần được cung cấp các dịch vụ tốt hơn. Xét trên khía cạnh kỹ thuật cũng cần giữ lại GMSK vì 8PSK chỉ có hiệu quả ở vùng hẹp, với vùng rộng vẫn cần GMSK. Nếu EDGE được sử dụng cùng với GPRS thì sự kết hợp này được gọi là GPRS nâng cấp EGPRS. 3.1 Kỹ thuật điều chế trong EDGE Để tăng tốc độ truyền dữ liệu trong EDGE người ta sử dụng kỹ thuật điều chế 8PSK thay thế cho GMSK trong GSM. Dạng tín hiệu điều chế 8PSK: Trong đó: wo: Tần số góc sóng mang ES: Năng lượng tín hiệu T: Chu kỳ tín hiệu Chòm sao điều chế 8PSK: Q I 010 011 111 110 101 100 000 001 Sử dụng điều chế 8PSK có tốc độ bit gấp 3 lần tốc độ bit của điều chế GMSK. Do đó tốc độ truyền dữ liệu của EDGE cũng gấp 3 lần so với GSM. Tuy nhiên điều chế 8PSK trong EDGE thay đổi theo thời gian nên việc thiết kế các bộ khuếch đại rất phức tạp. Hiệu suất công suất của điều chế 8PSK chỉ bằng 4/7 của điều chế GMSK nên công suất của máy thu phát EDGE phải lớn gấp đôi so với GSM. Điều này ảnh hưởng đến việc chế tạo thiết bị đầu cuối và các trạm thu phát công suất nhỏ. Do phần lớn các dịch vụ tốc độ cao đều nằm ở đường xuống nên để hạn chế tính phức tạp cho máy đầu cuối, người ta đã đưa ra giải pháp đường lên sẽ phát tín hiệu sử dụng điều chế GMSK còn đường xuống sử dụng điều chế 8PSK. 3.2 Giao tiếp vô tuyến Trong công nghệ EDGE ngoài việc thay thế kỹ thuật điều chế, các thông số vật lý khác của giao diện vô tuyến tương tự như trong GSM. Thủ tục vô tuyến của EDGE chính là các thủ tục được sử dụng trong GSM/GPRS. Điều này hạn chế tối thiểu việc xây dựng thêm các thủ tục mới cho EDGE. Tuy nhiên để hỗ trợ cho vi