Đồ án Nghiên cứu công nghệ GPRS

ười dùng A và B có thể dùng kết nối này để truyền tải thông tin. Tiến trình quan trọng nhất đó chính là truyền tải các thông tin cần thiết về tài nguyên mạng dành cho kết nối ngay khi bắt đầu kết nối. Trong suốt quá trình kết nối giữa A và B thì nút mạng không hề thực thi bất kỳ chức năng chuyển mạch nào. Có nghĩa là tài nguyên mạng lúc này dành riêng cho kết nối giữa A và B. Trong suốt quá trình kết nối, có một đường hầm giữa A và B, nó chỉ có thể sử dụng để truyền thông tin giữa hai người. Và đây là cách thức đơn giản nhất trong việc truyền tải thông tin mà đã tồn tại hàng trăm năm. Sau đó, các với sự ra đời của của việc sử dụng mạng kỹ thuật số, công nghệ chuyển mạch gói ra đời. Khái niệm chuyển mạch gói. Trong chuyển mạch gói, thông tin được chuyển đi dưới dạng các gói, mỗi gói gồm một khối thông tin điều khiển, một vùng chứa thông tin cần truyền và một vùng chứa thông tin kiểm tra sửa lỗi bổ sung. Như vậy đơn vị dữ liệu trong chuyển mạch gói là các gói, trong đó ngoài dữ liệu cần truyền của nguồn phát tin còn có một lượng dữ liệu do mạng thêm vào. Một bản tin của nguồn phát tin có thể chia thành nhiều gói, chuyển đi, và được kết hợp tại nơi nhận. Hình 3.1 chuyển mạch gói Truyền tin bằng phương pháp này có thể xuất hiện trễ, tùy thuộc vào thông tin được gửi. Ưu điểm của chuyển mạch gói so với chuyển mạch kênh. Với kỹ thuật chuyển mạch kênh, một user được cấp phát một kênh với băng thông cố định. Trong suốt thời gian của cuộc gọi cho dù không có dữ liệu truyền đi giữa 2 đầu thì kênh này vẫn bị chiếm, gây lãng phí. Chính vì vậy nó không thích hợp cho việc truyền dữ liệu. Đồng thời, với chuyển mạch kênh, băng thông cho mỗi kênh là cố định. Điều này không thích hợp với các dịch vụ đòi hỏi băng thông rộng như các ứng dụng đa phương tiện, hội thảo truyền hình… Do đó kỹ thuật chuyển mạch gói là giải pháp phù hợp hơn trong việc truyền số liệu. Đối với kỹ thuật chuyển mạch gói, một kênh vô tuyến không dành riêng cho một MS nào cả và trong trường hợp không có dữ liệu truyền đi thì mạng sẽ không cấp phát tài nguyên vô tuyến, do đó tao ra một hiệu quả lớn trong việc sử dụng tài nguyên vô tuyến, đồng thời giảm bớt chi phí cho nhà khai thác. Hơn nữa việc cấp phát các khe thời gian cho các thuê GPRS khá linh hoạt với 8 thuê bao GPRS có thể chia sẻ một khe thời gian. Một lợi điểm nữa của chuyển mạch gói so với chuyển mạch kênh là cơ chế truyền lại gói. Đối với chuyển mạch kênh nếu có sự cố ở một thời điểm nào đó thì quá trình dữ liệu bị mất và phải truyền lại toàn bộ. Trong khi đó chuyển mạch gói cho phép truyền lại chỉ những gói bị lỗi, do đó sẽ giảm bớt được chi phí cũng như các phiền toái cho khách hàng. Kỹ thuật truyền dẫn dựa trên chuyển mạch gói sẽ cung cấp các kết nối ảo và khi có dữ liệu cần truyền hoặc có dữ liệu chuyển đến thì sẽ thiết lập các kết nối thật. Sự khác biệt này đó là tài nguyên mạng chỉ sử dụng khi có nhu cầu thực sự, do đó dẫn đến một sự thay đổi trong phương pháp tính cước. Trong khi GSM tính cước theo thời gian thì GPRS lại tính cước dựa vào lượng dữ liệu được truyền/nhận. Chương 3: kỹ thuật chuyển mạch gói GPRS Cấu trúc hệ thống GPRS: MT MS Đường trục GPRS Mạng số liệu gói PDN (Internet, Intranet) Báo hiệu Báo hiệu và số liệu Nâng cấp phần mềm cho GPRS Nâng cấp phần cứng và phần mềm cho GPRS Um Abis A Gb Gs Gn Gr MAP BTS BSC PCU GMSC MSC/VLR SGSN HLR, AUC GGSN Gc TE PCU : Packet Control Unit SGSN : Servicing GPRS Support Node GGSN : Gateway GPRS Support Node Hình 3.1 cấu trúc hệ thống GSM Trong khi hệ thống GSM tập trung hỗ trợ cho các kết nối về thoại thì mục đích chính của GPRS là cung cấp các phương tiện để truy cập vào các mạng số liệu chuẩn như là: IP, Internet, Intranet… Chính vì vậy mạng GPRS, được xây dựng trên cơ sở mạng GSM hiện tại, cần phải có thêm một số thành phần mới, thực hiện chức năng truyền số liệu. Một mạng GPRS ngoài cấu trúc của mạng GSM cần thêm một số thành phần sau: Khối điều khiển dữ liệu gói PCU Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS- SGSN Nút hỗ trợ cổng GPRS- GGSN Thiết bị đầu cuối hỗ trợ GPRS Thiết bị đầu cuối hỗ trợ GPRS: GPRS_MS Thiết bị đầu cuối GPRS có thể hoạt động ở 3 chế dộ tùy thuộc vào dịch vụ mà MS sử dụng: Chế độ A (Class A): ở chế độ này MS có thể sử dụng cả hai dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Chế độ B ( Class B) ở chế độ này MS không thể sử dụng đồng thời cả hai dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói đồng thời, nhưng có thể sử dụng theo kiểu liên tiếp nhau trên cơ sở các dịch vụ này được lựa chọn tự động. MS có thể nhận được nhắn tin cho dịch vụ chuyển mạch kênh trong khi đang truyền tải dữ liệu dạng gói. Khi đó MS có thể tạm dừng việc truyền tải dữ liệu trong khoảng thời gian kết nối chuyển mạch kênh, khi kết nối này kết thúc MS sẽ tự động chuyển về trạng thái truyền tải dữ liệu. Chế độ C ( Class C): ở chế độ này chỉ cho phép MS sử dụng một dịch vụ chuyển mạch kênh hoặc chuyển mạch gói tại một thời điểm. Sự lựa chọn này được thực hiện bằng nhân công hay mặc định. Khối điều khiển dữ liệu gói PCU Với lý do kinh tế, các nhà cung cấp dịch vụ luôn mong muốn rằng họ ít phải nâng cấp thành phần BSS nhiều nhất, do đó một yêu cầu đặt ra đó chính là làm sao để ít phải nâng cấp phần cứng tại BSS nhất có thể. Bởi cấu trúc cũ không hỗ trợ chuyển mạnh gói, điều đó đòi hỏi phải có một thành phần thêm vào, điều này là không thể tránh được, và phần cứng đó chính là PCU. Nó có thể lắp đặt vào BSS theo các cách sau: Hình 3.2 các vị trí của PCU Chức năng của chính của PCU trong mạng GSM/GPRS Nó chịu trách nhiệm quản lý tài nguyên vô tuyến (RR) trong GPRS. Đây là một giao thức hoàn toàn mới so với RR của GSM, nó được gọi là giao thức RLC/MAC trong GPRS. PCU quản lý tầng dưới của giao thức GPRS tại giao diện Um. Chức năng thứ hai của PCU cũng khá quan trọng, đó là chức năng chuyển đổi các gói dữ liệu thành các khung PCU. Như hình vẽ 3.3, dữ liệu gói đến từ SGSN chuyển thành các khung của PCU. Và các khung PCU được chuyển đến BSC rồi đến BTS, khi đó nó thực hiện các quá trình như là mã hóa kênh, gép,… Hình 3.3 chức năng của PCU. Vị trí của PCU trong hệ thống. Nhìn vào hình thứ 3.2 ta thấy có 3 cách đặt PCU, đó là đặt tại BTS, đặt tại BSC và đặt tại SGSN, mỗi vị trí đều có những ưu điểm và nhược điểm, cụ thể như sau: Tại vị trí thứ nhất, đặt PCU tại BTS, các nhà sản xuất muốn đặt tại vị trí này với các mục đích, đó chính là giải quyết vấn đề băng thông, trong trường hợp này băng thông của hệ thống sẽ được tăng cao, nhưng nó cũng có nhược điểm, đó chính là phải lắp đặt nhiều PCU ( chính xác hơn đó chính là có bao nhiêu BTS thì phải có bấy nhiêu PCU) thứ hai việc thay đổi vị trí của MS ( chuyển giao) sẽ phải điều khiển bởi SGSN , và điều đó có nghĩa là làm tăng gánh nặng cho SGSN. Vị trí thứ hai gần như thành một tiêu chuẩn được đề ra bởi hầu hết các nhà sản xuất và các nhà quản lý, đó chính là tích hợp PCU vào BSC, ở đây PCU trở thành một phần cứng vật lý trong BSC, hay là BSS. Đối với GPRS và tốc độ truyền tải thấp, đây chính là giải pháp tốt nhất, nhưng với việc truyền tải tốc độ cao, thì có một vài vấn đề đó chính là việc truyền tải các gói đến BSC, mà BSC từ ban đầu lại được thiết kế cho việc chuyển mạch kênh tốc độ thấp là 16kbps hoặc là 8 kbps mỗi kênh. Tại vị trí thứ 3, đó là đặt các PCU tại các khu vực của SGSN, điều đó cũng có nghĩa là thường sẽ đặt tại vị trí của MSC. Tại vị trí này, nhiều PCU sẽ được tập trung tại SGSN. Trong vị trí này thì xũng có khá nhiều các ưu điểm ví dụ như việc tích hợp các phần cứng vào PCU và việc dùng chung đường giữa MSC-BSC và PCU-SGSN. Nhưng nó cũng có một vài nhược điểm lớn. Ví dụ như, việc truyền tải thông qua các mạng semi-public, thì các nhà sản xuất phải mô tả và lộ ra các giao thức giữa PCU và SGSN, điều này làm giảm tính bảo mật, ngoài ra, việc kết nối giữa BSC và PCU ở khoảng cách khá xa, điều này rất nguy hiểm bởi vấn đề mất đồng bộ trong quá trình xử lý. Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS-SGSN: SGSN là một thành phần của mạng lõi GPRS. Đây là một thành phần hoàn toàn mới so với mạng GSM. Mỗi SGSN có thể quản lý vài BSS thông qua PCU, hình vẽ: Hình 3.5 vị trí của SGSN trong hệ thống GPRS. Các chức năng của SGSN: Chuyển mạch gói: Đối với SGSN, việc chuyển mạch và chuyển tiếp các gói dữ liệu đến là chức năng quan trọng nhất. Nó phụ trách việc phân phát và định tuyến các gói số liệu giữa máy cầm tay MS và các mạng số liệu bên ngoài, không những thế, nó còn đăng ký cho MS GPRS mới xuất hiện trong vùng phục vụ của nó. Thuê bao GPRS nào được SGSN nào phục vụ là tùy thuộc vị trí của nó. Dữ liệu được định tuyến đến BSC rồi thông qua BTS để đưa đến MS, ngoài ra nó cũng liên kết với các GGSN khác trong phạm vi của mạng GPRS. Chuyển các tin nhắn ngắn. Đối với chuyển mạch kênh SMS được truyền tải thông qua kênh SDCCH hoặc kênh SACCH. GPRS cũng có thể truyền tải các tin nhắn ngắn, trong trường hợp này các tin nhắn ngắn được gửi và nhận giữa các SMS-IW-MSC/SMS-G-MSC và SGSN. Đương nhiên, các tin nhắn trong GPRS đều tính là dung lượng truyền tải và đều yêu cầu một kênh lưu lượng (PDTCH). Mã hóa trong GPRS Đối với mạng GSM, BTS và MS đảm nhận các chức năng mã hóa thông tin. Thông tin trong chuyển mạch kênh GSM được mã hóa và giải mã tại Layer1. Hình 3.6 chức năng mã hóa của SGSN trong mạng GPRS Đối với GPRS, việc mã hóa và giải mã được thực hiện tại lớp 2. Nén dữ liệu GPRS Bên cạnh các chức năng trên, SGSN cũng đảm nhiệm chức năng nén các dữ liệu. Ở đây, GPRS hỗ trợ hai phương pháp nén dữ liệu. RFC 1144. RFC 1144 được hỗ trợ cho việc nén các mào đầu của gói tin TCP/IP. Trong RFC 1144, các thông tin mào đầu của TCP/IP đã loại bỏ các thông tin dư thừa và qua một kết nối TCP ảo giữa MS và các ứng dụng. Ở đây việc nén dữ liệu đã có thể làm giảm dữ liệu ban đầu từ 40 bytes thành 2 đến 3 bytes. V.42bis. Đối với chuẩn V.42bis, thường được biết đến trong khi sử dụng đối với các modem, nhưng nó cũng được sử dụng trong mạng GPRS. Chuỗi thông tin có thể được nén với sự hỗ trợ của V.42bis. Hình vẽ sau sẽ ví dụ về chức năng của V.42bis. Hình 3.7 chế độ nén V.42bis Đương nhiên, việc phân chia chỉ mang tính hình thức và chúng ta cũng có thể sử dụng cả hai loại nén trên. Ngoài ra việc sử dụng V.42bis có một lợi thế đó là có thể nén ngay lập tức dữ liệu đã được nén bởi RFC 1144. Với V.42bis, tất cả các các dữ liệu ngẫu nhiên đều có thể nén được ( ví dụ cả TCP/IP header và dữ liệu bên trong cũng có thể đưa vào chuỗi nén) Chú ý rằng trong mọi trường hợp, việc sử dụng phương thức nén RFC 1144 và V.42bis đều được lựa chọn bởi SGSN và MS. Đương nhiên điều này khá quan trọng, bởi nó có thể tiết kiệm được giá tiền mà người sử dụng phải trả. Ngoài ra, việc sử dụng các phương thức nén tồn tại ngay trong đầu cuối kết nối với MS (ví dụ phần mềm nén dữ liệu trong laptop) có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp nén có trong mỗi MS. SGSN và tính cước. Trong mạng GPRS, SGSN đảm nhiệm việc đối chiếu các dữ liệu chuyển đến và đi, cùng các thông tin cho việc tính cước đến cổng tính cước (CG). SGSN và chuyển giao. Trong khi có sự thay đổi về vị trí đối với MS thì SGSN sẽ đảm nhiệm việc những gói dữ liệu mà chưa được xác nhận bởi MS thì sẽ được gửi lại. Nút hỗ trợ cổng GGRS. Đúng như cái tên gọi, GGSN là một giao diện cổng phục vụ cho việc trao đổi dữ liệu giữa mạng GPRS và mạng dữ liệu gói bên ngoài, đặc biệt là Internet. Có thể nói đơn giản GGSN gần giống như một router thông thường. Nhưng quan trọng hơn, GGSN còn có chức năng cơ bản đó là thay đổi thông tin các gói chuyển mạch để có thể kết nối giữa GSM/GPRS với mạng ngoài. Để cung cấp GPRS, một nhà cung cấp dịch vụ phải có ít nhất một GGSN. Và để các GGSN có thể giao tiếp với nhau đòi hỏi mỗi GGSN phải được phân biệt bởi thông qua địa chỉ IP. Việc khác nhau giữa các địa chỉ IP nhằm mục đích truyền tải dữ liệu và báo hiệu. GGSN đảm nhiệm các chức năng sau đây: Cấu hình PDP Một giao thức mở rộng đã được sử dụng trong mạng GPRS đó chính là PDP. Đặc điểm quan trọng nhất của giao thức này đó chính là không làm gấp đôi số lượng địa chỉ IP. Trước khi MS trong mạng GPRS có thể gửi hoặc nhận dữ liệu thì điều đầu tiên là phải kích hoạt PDP giữa MS và mạng. Khi PDP được kích hoạt, thì một địa chỉ PDP ( IP address) sẽ được cung cấp và sau đó MS có thể sử dụng các chức năng của mạng GPRS. Đương nhiên, SGSN cũng là một phần quan trọng trong quá trình kích hoạt PDP nhưng việc điều khiển lại phụ trách bởi GGSN. Chức năng neo ( Anchor Function) Nhìn vào hình vẽ sau, ta thấy GGSN là thành phần không thay đổi trong suốt quá trình di chuyển của MS. Nhân tố này là cần thiết, bởi vì các mạng số liệu bên ngoài sẽ cần một điểm cố định khi kết nối với mạng GSM/GPRS. Chỉ có các SGSN là thay đổi trong suốt quá trình di chuyển đến các vùng khác nhau của MS. Về điểm này, rất nhiều cuộc hội thảo đặt ra để trả lời cho các giải pháp có thể khi MS thay đổi vị trí PLMN trong suốt quá trình kích hoạt PDP, ví dụ như di chuyển giữa Đức và Hà Lan. Và câu trả lời cho đến thời điểm này của các nhà cung cấp dịch vụ đó chính là ngắt kết nối rồi kết nối lại. Hình 3.8 chức năng neo của GGSN Định khuôn dạng dữ liệu: Chức năng này của GGSN cho phép chuyển đổi kích cỡ các gói tin về dạng chuẩn theo GPRS. Điều này cho phép các gói dữ liệu X.25 và IP được truyền tải với cùng một khuôn dạng khi đến MS. Trong GPRS, độ dài tối đa của gói là 1500 octet do đó những gói kích thước có kích thước lớn hơn so với GPRS sẽ bị phân đoạn ( chẳng hạn các gói tin IP có độ dài tối đa 65536 octet, mạng X.25 là 128 octet, một số mạng LAN là 8000 octet..) trước khi GGSN đưa nó vào mạng GPRS. GGSN và tính cước. Các thông tin tính cước về cơ bản được cung cấp bởi SGSN, đương nhiên ở đây GGSN cũng là một phần trong quá trình tính cước. Trong khi SGSN tập trung vào việc tính toán các thông số trong nội mạng GPRS, thì GGSN lại quan tâm đến việc tính toán các thông số đối với các tài nguyên ngoại mạng. Các giao thức trong GPRS Ngăn xếp giao thức trong GPRS Ứng dụng IP / X.25 SNDCPP LLC GSM RF RLC MAC GSM RF RLC MAC Frame Relay BSSGP Relay SNDCP LLC Frame Relay BSSGP GTP UDP / TCP L 1 L 2 IP Relay IP / X.25 GTP UDP / TCP L 1 L 2 IP IP / X.25 L 2 L 1 Ứng dụng IP / X.25 L 2 L 1 Um Gb Gn Gi MS (máy trạm) BSS SGSN GGSN PDN (Máy chủ) SNDCP: SubNetwork Dependent RLC: Radio Link Control BSSGP: BSS GPRS Protocol Convergence Protocol MAC: Media Access Control GTP: GPRS Tunneling Protocol LLC: Logical Link Control GSM RF: GSM Radio Frequency L1, L2: Lớp 1 và lớp 2 của mô hình OSI Hình 3.9 ngăn xếp giao thức trong GPRS Giới thiệu một số giao thức trong GPRS: Giao thức GTP: là giao thức để truyền dữ liệu và thông tin báo hiệu giữa các nút trong mạng trục GPRS bằng các đường hầm (tunnel). Tất cả các PDP-PDU sẽ được đóng gói bằng giao thức GTP tại các GSN trước khi được truyền đi. Thực chất của việc đóng gói là gắn vào PDP-PDU một GTP header có chứa địa chỉ GSN và chỉ số TID (Tunnel Identifier) Giao thức TCP/UDP là giao thức để chuyển các GPT-PDU trên mạng trục GPRS. TCP chuyển các GTP-PDU trong mạng trục GPRS cho các giao thức yêu cầu phải có một liên kết dữ liệu với độ tin cậy cao. TCP cung cấp khả năng điều khiển luồng và bảo vệ chống lại sự ngắt quãng hay thất thoát các GTP-PDU UDP chuyển các GTP-PDU cho các giao thức không đòi hỏi phải có một liên kết dữ liệu độ tin cậy cao. UDP cung cấp các khả năng bảo vệ chống lại việc ngắt quãng các GTP-PDU cũng như chuyển các bản tin báo hiệu giữa các GSN. Giao thức IP là giao thức được sử dụng trong mạng trục GPRS để định tuyến cho các thông tin báo hiệu cũng như dữ liệu của người dùng. Giao thức SNDCP giao thức này phụ trách việc chuyển đổi các đặc tính lớp mạng và các đặc tính dưới lớp mạng. SNDCP thực hiện các chức năng sau. 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 sử dụng trước khi được chuyển từ lớp mạng xuống lớp LLC. Phân mảnh và tập hợp dữ liệu, thông tin sau khi được nén sẽ được phân mảnh cho phù hợp với kích thước khung LLC. Điều khiển kết nối logic LLC (Logical Link Control) : giao thức này cung cấp các liên kết dữ liệu tin cậy giữa MS và SGSN đang phục vụ MS đó. LLC cung cấp các dịch vụ cần thiết cho việc duy trì liên kết dữ liệu được mã hóa giữa MS và SGSN. Khi MS di chuyển giữa các cell thuộc cùng một SGSN thì các kết nối LLC vẫn được duy trì. LLC hỗ trợ các thủ tục sau: Phục vụ truyền tải các LLC-PDU giữa MS và SGSN ở chế độ xác nhận và chế độ không xác nhận. Phát hiện và khôi phục các LLC-PDU bị thất lạc hoặc ngắt quãng. Điều khiển luồng và mã hóa các LLC-PDU giữa MS và SGSN. Các kết nối này sẽ được truyền “trong suốt” đối với BSC. Tất cả các bản tin báo hiệu tới BSC sẽ đi từ MS qua BSC tới SGSN tồi mới quay trở lại BSC. Lớp điều khiển kết nối vô tuyến/ Điều khiển truy cập môi trường truyền dẫn RLC/MAC bao gồm hai chức năng: RLC: cung cấp một liên kết tin cậy trên giao diện vô tuyến. MAC: điều khiển các thủ tục báo hiệu truy cập trên kênh vô tuyến và thực hiện sắp xếp các khung LLC vào các kênh vật lý GSM RF( GSM Radio Frequency): tạo lập cấu trúc khung TDMA. Giao thức BSSGP( Base Station System GPRS Protocol): giao thức này có trách nhiệm truyền đi các thông tin về định tuyến và các thông tin liên quan đến chất lượng dịch vụ QoS giữa lớp LLC và lớp dịch vụ mạng NS( giứa BSC và SGSN). BSSGP không thực hiện chức năng sửa lỗi. Dịch vụ mạng Network Service): truyền tải các BSSGP-PDU Các giao diện trong GPRS: Hình 3.8 các giao diện trong mạng GPRS. Giao diện vô tuyến Um ( Radio Interface): Giao diện vô tuyến Um là giao diện giữa MS và hệ thống BSS mà trên đó MS và mạng có thể trao đổi báo hiệu và dữ liệu cho nhau. Giao diện vô tuyến có thể phân thành các lớp logic với các chức năng cụ thể như sau: Lớp vật lý- Layer 1 Lớp này được phân chia thành hai lớp con là lớp RF vật lý và lớp liên kết vật lý: Lớp RF vật lý Lớp RF vật lý thực hiện điều chế chuỗi bit nhận được từ lớp liên kết vật lý. Lớp này cũng giải điều chế dạng sóng thu được thành các chuỗi bit để chuyên lên lớp liên kết vật lý. Lớp liên kết vật lý Lớp liên kết vật lý hoạt động trên lớp RF vật lý nhằm cung cấp các kênh vật lý giữa MS và mạng. Chức năng này bao gồm: ghép khối dữ liệu, mã hoá số liệu, phát hiện và sửa lỗi truyền dẫn trên đường truyền vật lý. Chức năng điều khiển lớp liên kết vật lý cho phép duy trì thông tin trên các kênh vật lý giữa MS và mạng. Các thủ tục chuyển giao sẽ không được sử dụng trong mạng GPRS, thay vào đó là các thủ tục cập nhật vùng định tuyến và cập nhật ô (cell). Lớp liên kết vật lý chịu trách nhiệm: Mã hoá sửa lỗi trước, cho phép phát hiện và điều chỉnh các từ mã đã phát đi và chỉ thị các từ mã không thể hiệu chỉnh được. Ghép xen. Thủ tục phát hiện tắc nghẽn trên các liên kết vật lý. Thủ tục đồng bộ để điều chỉnh lại tham số TA ( Timing Advance) Thủ tục lựa chọn và tái lựa chọn ô. Thủ tục điều khiển công suất phát Thủ tục cho phép tiết kiệm pin… Lớp RLC - Lớp điều khiển liên kết vô tuyến và lớp MAC - Lớp điều khiển truy cập môi trường truyền thông. RLC/MAC đều là hai thành phần thuộc lớp 2 trong mô hình OSI. Hình 3.9 chức năng của lớp RLC/MAC. Các chức năng chính của lớp MAC là: Điều khiển truy cập tài nguyên mạng ( truy cập môi trường): nó cũng bao gồm phương thức Aloha trong RACH hay PRACH Phân phối các tài nguyên mạng sẵn dùng giữa vài MS ( chia sẻ môi trường truyền thông): Phương thức này cho phép định vị các khe thời gian đến các MS, các đường lên và đường xuống. Đồng thời nó thực hiện các thủ tục phát hiện, khôi phục và tránh xung đột ( đối với các truy cập được khởi tạo từ MS). Điều khiển việc giải phóng tài nguyên mạng ( giải phóng môi trường truyền dẫn). Quản lý hàng đợi các gói dữ liệu đối với truy cập kênh kết cuối ở MS. Các chức năng chính của lớp RLC bao gồm: Xác định các thủ tục báo nhận và báo hỏng. Đồng thời xác nhận việc truyền tải lại các dữ liệu bị lỗi Phân đoạn các khung LLC thành các khối phù hợp với kích cỡ của khối dữ liệu trong lớp RLC/MAC: mỗi khung LLC sẽ phân thành các đoạn nhỏ. Kích cỡ mỗi đoạn phụ thuộc vào việc sử dụng phương pháp mã hoá nào. Đồng thời nó cũng cho phép việc sắp xếp lại các LLC-PDU. Sửa lỗi lùi, nó cho phép truyền lại các từ mã có thể không đúng. Hình 3.10 cấu trúc khung lớp RLC Hình 3.11 cấu trúc khung RLC/MAC hướng lên Lớp điều khiển liên kết vô tuyến RLC RLC data block bao gồm mào đầu của RLC, trường dữ liệu, và các bit dành cho dự trữ. RLC data block được mã hóa theo các kỹ thuật mã hóa khác nhau : CS1, CS2, CS3, CS4. Các kỹ thuật mã hóa sẽ tác động đến mức độ phân mảnh và sắp xếp lại các LLC-PDU sau này. Kích thước của các RLC data block tương ứng với các kỹ thuật mã hóa được cho ở bảng sau: Kỹ thuật mã hóa Kích thước RLC data block không tính bit dự trữ (octets) Số bit dự trữ(bit) Kích thước RLC data block (octets) CS-1 22 0 22 CS-2 32 7 CS-3 38 3 CS-4 52 7 Cấu trúc của RLC data block sẽ tùy thuộc vào hướng tải thông tin là đi lên hay đi xuống. Các tham số trong khu RLC: PR-Power Reduction: chỉ thị giảm công suất phát của các khối RLC khi chuyển từ BCCH sang BDCH, điều này tùy thuộc vào chế độ điều khiển công suất là A hay B. PR có giá trị 2 bit. TFI-Temporary Flow Identifier: chỉ thị RLC data block được truyền trên TBF nào. TFI có 5 bit được mã hóa nhị phân với 32 giá trị được đánh số từ 0-31. FBI- Final Block Indicator: chỉ thị RLC data block hướng xuống có phải là RLC data block cuối cùng hay không. 0- không phải RLC data block cuối cùng. 1- RLC data block cuối cùng. BSN-Block Sequence Number: chỉ số thứ tự của RLC data block trên một TBF. Trường này có 7 bit, đánh số từ 0-127. LI-Length Indicator: chỉ giới hạn của LLC-PDU trong một RLC data block. LI thứ nhất chỉ số octet của trường dữ liệu RLC thuộc LLC-PDU thứ nhất. LI thứ hai chỉ thị số octets của trường dữ liệu RLC thuộc LLC-PDU thứ hai… LI có giá trị 6 bit TLLI- Temporary Logical Link: chỉ thị liên kết logic mà RLC data block được nhận. Trường này chỉ được truyền ở hướng lên và có mặt trong tát cả các RLC data block hướng lên cho đến khi nhận được một thông báo nhận thành công từ mạng. Thông thường giá trị này được mang trong 3 RLC data block đầu tiên. TI- TLLI Indicator: chỉ thị sự hiện diện của trường TLLI tùy chọn trong các RLC data block. 0- không có trường TLLI 1- có trường TLLI. E-Extension: chỉ thị sự có mặt của một octet tùy chọn trong RLC data block. 0- có octet mở rộng phía sau 1- không có octet mở rộng phía sau M-More: kết hợp với bit LI để giới hạn các LLC-PDU. Lớp điều khiển môi trường truy cập truyền thông MAC MAC xác định các thủ tục cho phép nhiều máy di động có thể cùng chia sẻ nguồn tài nguyên chung. MAC cho phép một MS có thể sử dụng nhiều kênh vật lý tại một thời điểm. Lớp MAC sẽ tiến hành cộng thêm phần mào đầu MAC vào các RLC data block do lớp trên gửi xuống để tạo thành RLC/MAC block trước khi chuyển cho lớp kế tiếp. Cấu trúc của phần mào đầu MAC tùy thuộc vào hướng truyền dữ liệu là hướng lên hay hướng xuống. Hình 3.13 định dạng khung của MAC hướng xuống Hình 3.14 Định dạng khung lớp MAC theo hướng lên Các tham số trong lớp MAC USF- Uplink State Flag: cờ này dùng để chỉ thị MS nào được ấn định tài nguyên GPRS. Do một khe thời gian được nhiều MS sử dụng chung lên giá trị USF trong các RLC/MAC block ở đường xuống sẽ xá định ở lượt kế tiếp MS nào được phép gửi dữ liệu lên TS trước đó. S/P- Supplementary/Polling: dùng để chỉ thị trường RRBP có được kích hoạt hay không. 1- trường RRBP không được kích hoạt 0- trường RRBP được kích hoạt RRBP- Relative Reservered Block: trường này dùng để xác định một khối riêng lẻ ở đường lên đang được sử dụng cho kênh điều khiển liên kết ACCH và MS sẽ truyền thông tin trong khối này. RRBP có 2 bit và nó cho biết số khung TDMA mà MS phải chờ trước khi truyền khối RLC/MAC ở hướng lên. 00- N+13 01- N+17 hoặc N+18 10- N+21 hoặc N+22 11- N+26 N: số thứ tự của khung TDMA hiện tại R-Retry: cho biết MS có được phép truyền trên kênh hay không PT- Payload Type: dùng để xác định loại dữ liệu trong phần còn lại của RLC/MAC: 00- RLC/MAC data block. 01- RLC/MAC control block không có phần control header. 10- RLC/MAC control block có phần control header. 11- dự trữ (reserved). SI- Stall Indicator: cho biết sự sớm hay trễ của cửa sổ truyền RLC của MS: 1- cửa sổ truyền bị trì hoãn. 0- cửa sổ truyền không bị trì hoãn Việc truyền tải các gói dữ liệu down/up từ MS gọi là (TBF- Temporary Block Flow- luồng khối dữ liệu tạm thời). Mỗi máy MS có thể có TBF trên cả hướng lên và hướng xuống. mỗi TBF được mạng ấn định cho một địa chỉ nhận dạng TFI ( Temporary Flow Identity- nhận dạng luồng tạm thời). Khi được ấn định cho một TBF, MS sẽ được thông báo khe thời gian mà nó được phép sử dụng và TFI của TBF đó. Nhiều MS có thể được ấn định trên cùng một khe thời gian, phần TFI ở các khối đường xuống sẽ chỉ ra khối đó thuộc về MS nào trong số các MS trong khe thời gian đó. Lớp điều khiển liên kết logic ( Logical Link Control) Lớp LLC cung cấp một kết nối với độ tin cậy cao giữa SGSN với MS khi truyền qua giao diện Gb và Um. Hơn nữa, lớp LLC được thiết kế độc lập với các