Đề tài Nghiên cứu công nghệ GPRS

): 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 lớp dưới để có thể sử dụng được trong các giải pháp của tương lai. Giao thức LLC giữa MS và SGSN Hình 3.15 vị trí lớp LLC giữa MS và SGSN Nhìn vào hình vẽ ta có thể thấy các chức năng chính của LLC như sau: Truyền tải các PDU từ các tầng cao hơn: LLC truyền tải các PDU từ các tầng cao, sử dụng LLC bao gồm có 3 thành phần là giao thức GMM/SM ( GPRS mobility management)/( sission management), các tin nhắn ngắn và giao thức SNDCP. Các PDU mà tạo bởi giao thức SNDCP còn gọi là SN-PDUs. Chỉ các loại khung UI và I+S mới có thể truyền tải các thông tin từ các tầng cao hơn. Chiều dài tối đa của một khung LLC là 1520 octets. Chiều dài của khung LLC sẽ được thỏa thuận giữa SGSN và MS. Mã hóa dữ liệu: đối với GPRS thì nó bảo mật hơn GSM bởi vì GSM, việc mã hóa chỉ được thực hiện giữa MS và BTS, còn lại dữ liệu không được mã hóa. Hình 3.16. chức năng mã hóa của lớp LLC. Trong cấu trúc khung của LLC, trường địa chỉ ( 1 octets) chứa các thành phần: SAPI- Service Acess Point Indentifier : dùng để nhận dạng các thực thể kết nối logic LLE – Logical Link Entity nhằm phục vụ cho việc xử lý các khung. Bit PD – Protocol Discriminator nhằm chỉ ra sự hiện diện của khung LLC Bit C/R – Command/Response Trường điều khiển trong khung LLC được sử dụng để nhận dạng kiểu khung. Có 4 loại khung sau: Khung U có chức năng điều khiển. Khung I : truyền thông tin có xác nhận Khung S: có chức năng giám sát Khung UI : truyền thông tin không có xác nhận. Trường FCS ( Frame Check Sequence): chứa mã CRC 24 bit dùng để phát hiện các bit lỗi trong trường thông tin và phần header của khung. Việc tính toán các CRC được thực hiện trước khi mã hóa ở phía phát và sau khi giải mã ở phía thu. Giao thức hội tụ phụ thuộc mạng con SNDCP – Sub Network Dependent Convergence Protocol. Giao thức này dùng để gép kênh dữ liệu đến từ các nguồn khác nhau trước khi chúng được gửi đi nhờ các dịch vụ do lớp LLC cung cấp. Ở các tầng phía trên, dữ liệu được xử lý để chuyển thành các đơn vị dữ liệu N-PDU ( Network Protocol Data Unit). Sau đó các N-PDU được phân đoạn thành các SN-PDU ( SubNetwork PDU bằng giao thức SNDCP. Các SN-PDU sẽ được sắp xếp vào khung LLC có kích cỡ thay đổi. Tiếp đến, LLC-PDU lại được chia thành các RLC/MAC block có kích cỡ tùy thuộc vào kỹ thuật mã hóa được sử dụng (CS1,CS2,CS3,CS4). Cuối cùng RLC/MAC block được mã hoá thành các khối vô tuyến ở lớp vật lý. Giao diện Gs: Giao diện Gs là giao diện giữa SGSN và MSC/VLR, nhằm trao đổi các thông tin về vị trí, tìm gọi phối hợp phân phối và sử dụng tài nguyên vô tuyến để hỗ trợ cho những thuê bao kết nối vào cả hai hệ thống GPRS và GSM. Giao diện này sử dụng báo hiệu số 7. Tại giao diện này, BSSAP+ ( Base Station System Application Part +): là một bộ phận của BSSAP nhằm hỗ trợ cho việc báo hiệu giữa SGSN và MSC/VLR. Hình 3.17 giao diện Gs Giao diện Gr: Giao diện này kết nối SGSN với HLR bởi báo hiệu số 7, nó cung cấp khả năng truy cập tới tất cả các nút trong mạng báo hiệu số 7, bao gồm HLR của nội PLMN và HLR của mạng PLMN khác nhằm mục đích tham chiếu vị trí của thuê bao GPRS. Giao diện Gf Giao diện Gf là giao diện giữa SGSN và EIR nhằm hỗ trợ cho các thủ tục xác nhận khi thuê bao đang thực hiện quá trình kết nối vào mạng bằng cách hỏi số IMEI của thuê bao MS. Tại giao diện này, giao thức MAP hỗ trợ cho báo hiệu giữa hai phần tử SGSN và EIR phục vụ cho việc nhận dạng thiết bị đầu cuối. Giao diện Gd Giao diện Gd là giao diện giữa SGSN với SMS-GMSC và SGSN với SMS-IWMSC cho phép sử dụng dịch vụ SMS trong mạng GPRS. Giao diện này sử dụng báo hiệu số 7. Giao diện Gn: Giao diện Gn là giao diện giữa SGSN với GGSN trong mạng GPRS để điều khiển báo hiệu ( quản lý di động, quản lý phiên) và truyền dẫn dữ liệu của user trên các mạng trục khi thuê bao di chuyển từ SGSN này sang SGSN khác. GTP- GPRS Tunnelling Protocol: là giao thức đừơng hầm, cho phép truyền các bản tin báo hiệu cũng như dữ liệu của user trên mạng trục GPRS thông qua đường hầm ( tunel). TCP/UDP( Transmission Control Protocol/ User Datagram Protocol): chuyển các bản tin báo hiệu giữa SGSN với GGSN. Hình 3.18 giao diện Gd, Gf, Gr dựa trên báo hiệu số 7 Giao diện Gc: Giao diện Gc là giao diện giữa GGSN và HLR. Có 2 cách thiết lập tuyến báo hiệu giữa GGSN và HLR: Nếu giao diện SS7 được cài đặt trong GGSN thì giao thức MAP được sử dụng để trao đổi thông tin giữa GGSN và HLR. Nếu giao diện SS7 không được cài đặt trong GGSN thì GGSN và HLR phải giao tiếp thông qua một GGSN trung gian. Nút trung gian này phải có khả năng hỗ trợ 2 nhóm giao thức: Một nhóm giao thức để giao tiếp GGSN (GTP) Một nhóm giao thức sử dụng báo hiệu số 7 để giao tiếp với HLR (MAP) Hình 3.19 hai trường hợp của giao diện Gn Giao diện Gp: Giao diện Gp là giao diện giữa hai GGSN trong các mạng PLMN khác nhau. Giao diện này có chức năng giống Gn, ngoài ra nó còn cung cấp Firewall và tất cả các chức năng hỗ trợ cho kết nối liên mạng GPRS. Giao diện Gi: Giao diện Gi là giao diện giữa GGSN và mạng số liệu bên ngoài như mạng X.25, mạng IP, Internet, Intranet… nhằm phục vụ cho việc trao đổi dữ liệu thuê bao di động và các mạng ngoài. Các kênh giao tiếp trong GPRS: Trong hệ thống GPRS, các kênh vật lý được gọi là kênh PDCH –Packet Data Channel. Hầu hết các kênh logic của GPRS đều tương ứng với các kênh của GSM. Kênh vật lý: PDCH- Packet Data Channel: là các kênh vật lý ( các khe thời gian trong khung TDMA) được ấn định để sử dụng cho GPRS. Sự ấn định này có thể cố định hay tạm thời ( trong trừơng hợp tái thiết lập cấu hình động cho việc sử dụng các kênh vật lý giữa GSM và GPRS). Đa khung PDCH bao gồm 52 khung TDMA với 2 khung rỗi, 2 khung dùng để truyền thông tin của kênh PTCCH và 48 khung còn lại được chia làm 12 block, mỗi block có 4 khung. Đa khung này có thể coi tương tự như đa khung 26 khung trong GSM. Mỗi đa khung PDCH có độ dài 240 ms. Hình 3.20 cấu trúc đa khung của GPRS. Ở huớng xuống: chỉ có một kênh PDCH được chọn để truyền PBCCH block. Thông tin cụ thể quy định PDCH nào truyền PBCCH block được chứa trong nội dung của kênh BCCH. Kênh PBCCH truyền trên block đầu tiên của cấu trúc đa khung. Các block còn lại sẽ truyền các kênh PPCH, PAGCH, PNCH, PDTCH, PACCH. Ở hướng lên: truyền các kênh PRACH, PDTCH, PACCH. Thông thường block đầu tiên được chọn để truyền kênh PRACH. Đối với kênh vật lý không mang PCCCH: tất cả các block đều có thể được dùng để truyền thông tin của kênh PDTCH hay PACCH. Hai khung rỗi và hai khung dùng cho PTCCH được MS sử dụng để đo tín hiệu và nhận dạng trạm BTS. Việc sắp xếp các kênh vào đa khung được điều khiển bởi các tham số phát quảng bá trên kênh PBCCH. Các kênh logic: PDCH PAGCH PBCCH PTCCH/U PTCCH/D PACCH PDTCH PRACH PNCH PPCH PCCCH Hình 3.21 các kênh logic của GPRS Kênh điều khiển quảng bá PBCCH-Packet Broadcast Control Channel: Kênh điều khiển quảng bá PBCCH: là kênh hướng xuống dùng để phát quảng bá các thông tin về hệ thống dữ liệu gói. PBCCH được sắp xếp lênh kênh vật lý tương tự như BCCH trong hệ thống GSM. Sự tồn tại cảu PBCCH trong hệ thống sẽ được BCCH thông báo. Thực sự, sự tồn tại của kênh PBCCH trong hệ thống GPRS là không quá cần thiết, do đó nếu PBCCH không được cấp thì thông tin quảng bá sẽ được phát trên BCCH. Các kênh điều khiển chung PCCCH – Packet Common Control Channel: Các kênh điều khiển chung PCCCH có chức năng tương tự như CCCH trong mạng GSM. Nếu trong một ô không tồn tại PCCCH thì việc truyền tải dữ liệu có thể được khởi tạo từ CCCH. Kênh truy cập ngẫu nhiên PRACH- Packet Random Access Channel: là kênh hướng lên do MS sử dụng để khởi đầu cho việc gửi các thông tin số liệu hoặc thông tin báo hiệu ( ví dụ như trả lời bản tin tìm gọi). Cụm truy nhập- Access Burst được sử dụng trên kênh PRACH còn chứa đựng thông tin về định thời của MS Kênh tìm gọi PPCH - Packet Paging Channel: là kênh hướng xuống, sử dụng để tìm gọi một MS khi có yêu cầu gửi dữ liệu đến MS đó. PPCH có thể dùng để tìm MSang hoạt động ở cả hai chế độ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói, nhưng nó chỉ có hiệu lực đối với các máy MS ở class A và class B. Khi đang ở trong chế độ nhận/gửi dữ liệu vẫn có thể nhắn tìm MS cho các dịch vụ chuyển mạch kênh thông qua kênh điều khiển kết hợp PACCH Kênh cho phép truy cập PAGCH – Packet Access Grant Channel: là kênh hướng xuống, sử dụng để gửi bản tin ấn định tài nguyên đến MS sau khi MS gửi bản tin truy cập trên kênh PRACH. Bản tin ấn định tài nguyên này cũng có thể gửi trên PACCH trong trường hợp MS đang thực hiện truyền tải dữ liệu. Kênh thông báo gói PNCH – Packet Notification Channel: là kênh hướng xuống, dùng để gửi một thông báo PTM-M – Point to Multipoint- Multicast đến một nhóm MS trước khi truyền gói PTM-M. Bản thông báo này có dạng như bản tin ấn định tài nguyên. Các kênh điều khiển dành riêng PDCCH: Kênh điều khiển liên kết PACCH – Packet Associated Control Channel: được sử dụng cho cả hướng lên và hướng xuống để truyền các thông tin báo hiệu liên quan đến máy di động được chọn như : thông tin về điều khiển công suât, báo nhận, các bản tin ấn định và ấn định lại tài nguyên cho MS… Một PACCH được kết hợp với một hay một vài kênh lưu lượng gói dành cho một máy di động. Ngoài ra, PACCH còn truyền tải bản tin tìm gọi MS cho các dịch vụ chuyển mạch kênh khi MS đó đang gửi/nhận dữ liệu. Kênh PTCCH – Packet Timing Advance Control Channel: truyền các thông tin về đồng bộ khung, bao gồm 2 loại: PTCCH/U – TCCH Uplink: truyền các cụm truy nhập ngẫu nhiên cho phép mạng có thể ước lượng được sự sớm pha về thời gian của một MS trong chế độ truyền gói. PTCCH/D – PTCCH Downlink: truyền các thông tin cập nhật về sự sớm pha thời gian cho nhiều MS. Một PTCCH/D được kết hợp với nhiều PTCCH/U. Kênh lưu lượng PDTCH Kênh lưu lượng PDTCH dùng để truyền dữ liệu qua giao diện vô tuyến, nó được dành riêng tạm thời cho một hay một nhóm MS ( trong trường hợp PTM – M). Một MS có thể sử dụng đồng thời nhiều PDTCH (tối đa là 8 cho mỗi đường lên/xuống) để phục vụ cho việc truyền tải dữ liệu. Tất cả cá kênh PDTCH đều là kênh đơn hướng: PDTCH/U: sử dụng cho hướng lên đối với quá trình truyền tải dữ liệu được khởi tạo từ MS. PDTCH/D: sử dụng cho hướng xuống đối với quá trình truyền tải dữ liệu kết cuối ở MS. Khi chỉ sử dụng một khe TS để truyền dữ liệu thì PDTCH là kênh toàn tốc PDTCH/F hay kênh bán tốc PDTCH/H là tuỳ thuộc vào việc nó dùng trên PDCH/F hay PDCH/H tương ứng. Còn khi sử dụng đồng thời nhiều TS để truyền dữ liệu thì PDTCH là kênh toàn tốc. Như vậy tập hợp các kênh logic của GPRS nó cũng gần giống với GSM nhưng nó có điểm nổi bật đó chính là khả năng linh hoạt khi sử dụng các kênh lưu lựơng PDTCH tuỳ thuộc vào nhu cầu của thuê bao và trạng thái hoạt động của mạng để phục vụ việc truyền tải dữ liệu qua giao diện vô tuyến. GMM – GPRS ( quản lý di động trong GPRS) Sơ đồ trạng thái GMM: Hình 3.21 sơ đồ trạng thái của MS. Các trạng thái hoạt động của MS và SGSN: MS và SGSN có thể ở một trong ba trạng thái: rỗi, chờ, sẵn sàng Trạng thái rỗi – Idle: ở trạng thái này MS không kết nối vào mạng ( tắt máy hoặc MS ngoài vùng phủ sóng), do đó mạng sẽ không nhận biết được sự có mặt của MS. Các thủ tục tìm gọi, truyền nhận dữ liệu không thể thực hiện được. Những thông tin về giá trị định vị hay định tuyến cho MS thì không có giá trị trong SGSN hay GGSN, chỉ có thông tin về thuê bao GPRS trong HLR là có giá trị. Trạng thái chờ - Standby : ở trạng thái này MS được kết nối vào mạng và nó có thể: Nhận được dữ liệu gửi tới ở các chế độ PTM – M và PTM – G Thu nhận bản tin tìm gọi khi cần truyền dữ liệu ở chế độ PTP Thu được tin nhắn thông báo về sơ đồ mã hoá kênh CS từ SGSN Thực hiện lựa chọn/ lựa chọn lại cell, MS cũng có thể thông báo cho SGSN khi nó chuyển sang vùng định tuyến mới Khởi tạo/huỷ bỏ các PDP context. Tuy nhiên nó không thể: Truyền tải dữ liệu chế độ PTP và PTM – G Báo cho SGSN khi nó di chuyển sang ô mới trong cùng vùng định tuyến. SGSN có thể gửi dữ liệu và thông tin báo hiệu tới MS Trạng thái sẵn sàng – Ready: ở trạng thái này, MS và mạng thiết lập một mối quan hệ chặt chẽ thông qua SGSN. MS có thể thực hiện đầy đủ các chức năng quản trị di động cũng như truyền tải dữ liệu ( lựa chọn/ lựa chọn lại cell, gửi và nhận dữ liệu, khởi tạo hay huỷ bỏ các PDP context…). Trạng thái này được giám sát chặt chẽ bằng cách sử dụng một timer ( cả MS và SGSN đều sử dụng cùng một giá trị và SGSN có thể thay đổi giá trị mặc định này) để xác định khoảng thời gian mà MS tiếp tục ở trạng thái sẵn sàng sau khi truyền xong gói PDU. Khi Timer hết hạn MS sẽ chuyển ngay sang trạng thái chờ nếu không có thông tin được trao đổi giữa máy di động và mạng để tiết kiệm tài nguyên vô tuyến. Tuy nhiên, ở trạng thái này không dẫn đến việc thành lập bất kỳ một kết nối vật nào giữa MS và SGSN. Sự chuyển đổi giữa các trạng thái Sự chuyển đổi giữa các trạng thái được xác định bởi hai yếu tố là trạng thái hiện thời và sự kiện xảy ra đối với MS/SGSN. Chuyển đổi từ trạng thái rỗi sang trạng thái sẵn sàng:Trước tiên MS thực hiện thủ tục truy nhập mạng – Attach, nếu thành công, MS và SGSN sẽ chuyển sang trạng thái sẵn sàng. Nếu không thành công, MS sẽ quay lại trạng thái rỗi. Khi ở trạng thái sẵn sàng, MS sẽ thông báo cho SGSN biết vị trí của nó mỗi khi nó chuyển sang một cell mới, cũng như thực hiện thủ tục cập nhật vùng định RA. Chuyển từ trạng thái sẵn sàng sang trạng thái chờ: Điều này xảy ra khi: Khoảng thời gian ấn định cho trạng thái sẵn sàng đã hết hoặc nhận được chỉ thị buộc phải chuyển sang trạng thái chờ từ MS hay từ SGSN Xảy ra lỗi khi truyền các khung RLC/MAC trên giao diện vô tuyến.Ở trạng thái chờ, SGSN chỉ được MS thông báo khi nó chuyển sang vùng định tuyến RA mới, còn sự thay đổi cell trong cùng một RA thì không được báo cáo. Do đó để tìm ra vị trí của MS trong cell hiện tại thì phải thực hiện thủ tục nhắn tìm ( ở trạng thái sẵn sàng không phải thực hiện thủ tục này). Chuyển từ trạng thái chờ sang trạng thái sẵn sàng:Xảy ra khi truyền/nhận các PDU giữa MS và SGSN, trong trường hợp này phải kích hoạt PDP context. Chuyển từ trạng thái sẵn sàng sang trạng thái rỗi: Xảy ra khi rời mạng hay nhận được bản tin hủy bỏ vị trí – Cancel Location từ HLR. Khi đó nó sẽ xóa toàn bộ MM và PDP Context. Chuyển từ trạng thái chờ sang trạng thái rỗi. Thủ tục truy nhập mạng – Attach Procedure: Để có thể sử dụng các dịch vụ GPRS, thuê bao MS phải đăng ký với SGSN của mạng GPRS. Khi MS được nhận thực, mạng sẽ sao chép dữ liệu của người dùng từ HLR sang SGSN, và gán cho user một số P-TMSI – Packet Temporary Subscriber Identity. Thủ tục này gọi là thủ tục truy cập mạng. Khi đó, máy di động có thể truy cập đến các mạng ngoài như Internet... Khi một thuê bao bật máy điện thoại lên thì được xem như là ở trạng thái Idle. Nó sẽ lắng nghe kênh BCCH để lựa chọn tần số hoạt động. Khi đã chọn xong tần số hoạt động, MS sẽ tiến hành thủ tục GPRS Attach. Đây là một thủ tục để thiết lập một kết nối logic giữa MSvà SGSN.Thủ tục này bao gồm các bước sau: (1) MS gởi cho SGSN yêu cầu kết nối vào mạng (Attach Request) bao gồm một số thông tin như : IMSI hay P – TMSI. Nhận dạng vùng định tuyến cũ ( old RAI) Classmark , có chứa thuật toán mã hóa đường truyền trên giao diện vô tuyến CKSN (Cipher Key Sequence Number) Kiểu truy cập ( GPRS/IMSI/cả hai) Các tham số về kỹ thuật thu gián đoạn DRX (2) Nếu kể từ lần cắt kết nối gần nhất MS thay đổi RA thì SGSN mới sẽ yêu cầu SGSN cũ cung cấp IMSI tương ứng của MS bằng cách gới bản tin ‘yêu cầu nhận dạng’(Identification Request). -SGSN cũ phúc đáp lại bằng Idenification Response . -Nếu SGSN cũ không nhận biết được MS thì nó sẽ trả lại SGSN mới một bản tin báo lỗi. (3) Trong trường hợp cả SGSN mới và SGSN cũ đều không nhận biết được MS thì SGSN mới sẽ gửi bản tin ‘yêu cầu nhận dạng’ (Identity Request) cho MS để yêu cầu MS cung cấp số IMSI (4) SGSN mới thực hiện nhận thực MS bằng các thông số trong HLR. (5) SGSN cũng đồng thời kiểm tra thiết bị bằng các thông số trong EIR, nhằm kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị đầu cuối. (6) Nếu kể từ lần cắt kết nối gần nhất MS thay đổi SGSN thì: (a) SGSN gửi yêu cầu cập nhật vị trí cho HLR (Update Location )gồm các thông số như SGSN number,IMSI… (b) HLR gửi bản tin “ hủy bỏ vị trí” Cancel Location tới SGSN củ, yêu cầu SGSN cũ xoá các dữ liệu của MS. (c) SGSN cũ xác nhận đã xoá bằng cách gửi cho HLR bản tin “xác nhận hủy bỏ vị trí”. Nếu có một vài thủ tục nào đó diễn ra, ví dụ đang gửi hay nhận số liệu, thì SGSN cũ sẽ đợi cho thủ tục diễn ra hoàn tất rồi mới xóa các MM và PDP contexts. (d) HLR gửi cho SGSN bản tin mới số IMSI ,các thông tin cá nhân của thuê bao. (e) SGSN mới sẽ xác nhận sự “hợp pháp “ của MS và gởi trả về HLR bản tin Insert Supscriber Data Acknowledge.Nội dung bản tin này trong các trường hợp cụ thể là khác nhau : Nếu sau quá trình kiểm tra nhận thấy rằng MS không được phép kết nối vào RA thì bản tin Insert Supscriber Data Acknowledge sẽ từ chối yêu cầu Attach Request của MS. Nếu quá trình kiểm tra thành công ,bản tin Insert Supscriber Data Acknowledge được gởi kèm với số IMSI tương ứng của thuê bao. (f) Sau khi HLR đã thực hiện song việc cập nhật vị trí cho SGSN mới và xoá bỏ các thông tin trong SGSN cũ ,HLR sẽ gởi cho SGSN bản tin Update Location Acknowledge – bản tin xác nhận đã cập nhận vị trí của thuê bao. (7) Nếu tồn tại giao diện Gs, VLR phải được cập nhật. SGSN mới bắt đầu thủ tục cập nhật bằng cách gửi “ yêu cầu cập nhật vị trí” tới VLR. Khi đó VLR sẽ nhận biết MS này truy nhập tới mạng GPRS. (a) SGSN mới gửi bản tin “yêu cầu cập nhật vị trí” tới VLR mới, bản tin này bao gồm : nhận dạng vùng định vị mới, IMSI, số của SGSN, kiểu cập nhật vị trí. (b) Nếu MS thuộc vùn phục vụ của MSC khác với MSC trước đó, VLR mới sẽ gửi bản tin “ yêu cầu cập nhật vị trí tới HLR”. (c) HLR gửi yêu cầu “ xóa bỏ vị trí thuê bao” tới VLR cũ. (e) HLR gửi dữ liệu của thuê bao đến VLR mới. (f) VLR mới gửi xác nhận tới HLR. (g) HLR gửi xác nhận đã hoàn thành thủ tục cập nhật vị trí đến VLR mới. (h) VLR mới gửi bản tin “ chấp nhận yêu cầu cập nhật vị trí” đến SGSN mới. (8) SGSN gửi cho MS bản tin “chấp nhận yêu cầu truy nhập”. Bản tin này bao gồm : P-TMSI , VLR TMSI. Nó thông báo cho MS biết MS đã được kết nối vào mạng. (9) Nếu P-TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity) và VLR TMSI thay đổi thì MS phải báo cho SGSN . (10) Nếu VLR TMSI thay đổi và được MS xác nhận thì SGSN mới sẽ gửi thông báo cho VLR mới biết Nếu yêu cầu truy nhập không được chấp nhận thì SGSN sẽ gửi cho MS bản tin Attach Reject chứa IMSI và nguyên nhân không được chấp nhận. 6b.Hủy bỏ vị trí 6c. Công nhận hủy bỏ vị trí 6d. Chèn số liệu thuê bao 6e. Công nhận chèn số liệu thuê bao 6f. Công nhận cập nhật vị trí 7a. Yêu cầu cập nhật vị trí 7b. Cập nhật vị trí 7c. Công nhận hủy bỏ vị trí 7d. công nhận hủy bỏ vị trí 7e. Chèn số liệu thuê bao 7f. Công nhận chèn số liệu thuê bao 7g. Công nhận cập nhật vị trí 7h. Cập nhật vị trí được tiếp nhận 8.Nhập mạng được tiếp nhận 9.Nhập mạng hoàn thành 10.Hoàn thành sự ấn định lại TMSI 1. Yêu cầu đăng nhập mạng 2. Yêu cầu nhận dạng 2. trả lời nhận dạng 4. Nhận thực 3.Yêu cầu nhận dạng 5.Kiểm tra IMEI BSS SGSN Mới SGSNcũ GGSN EIR MS MSC/VLR Mới HLR MSC/VLR cũ Hình 3.22 thủ tục đăng nhập mạng do MS khởi tạo Thủ tục rời mạng Thủ tục rời mạng do MS khởi tạo Đối với thủ tục rời mạng do MS khởi tạo thì có 2 trường hợp đó là thủ tục rời mạng do MS khởi tạo không có IMSI và có IMSI. Thủ tục rời mạng không có yêu cầu IMSI detach Hình 3.23 Thủ tục rời mạng do MS khởi tạo MS khởi tạo thủ tục bằng ba cách gửi bản tin “ yêu cầu rời mạng – Detach Request” tới SGSN. Bản tin này bao gồm: Kiểu rời mạng (GPRS detach, IMSI detach, hay GPRS/IMSI detach) Nguyên nhân rời mạng của MS là do MS tắt máy hay do các nguyên nhân khác. SGSN gửi GGSN bản tin “yêu cầu hủy bản tin PDP context”. Sau đó GGSN sẽ gửi trả lại bản tin xác nhận yêu cầu đó đã được thực hiện. VLR sẽ hủy bỏ các thông tin của MS trong SGSN tương ứng Nếu tham số “switch off” cho biết MS rời mạng không phải là do MS tắt máy thì SGSN sẽ gửi bản tin “ chấp nhận rời mạng” tới MS. Thủ tục rời mạng do MS khởi tạo theo kiểu GPRS/IMSI detach: Hình 3.24 Thủ tục rời mạng do MS khởi tạo ( GPRS detach kết hợp IMSI detach) Trường hợp này cũng giống trường hợp trước nhưng ở sau bước 2 có thêm “ chỉ thị IMSI detach” do SGSN gửi đến cho VLR. Thủ tục rời mạng được khởi tạo từ phía mạng Thủ tục rời mạng từ phía mạng bao gồm có 2 loại. Bao gồm: Thủ tục rời mạng do SGSN khởi tạo: SGSN khởi tạo thủ tục bằng cách gửi bản tin “ yêu cầu rời mạng” cho MS. Bản tin này cho biết xem liệu có phải MS rời mạng để thực hiện thủ tục truy nhập mạng mới và khởi tạo lại phiên truyền dữ liệu trước đó hay không. Nếu đúng, thủ tục truy nhập mạng sẽ được thực hiện ngay sau khi thủ tục rời mạng hoàn thành SGSN gửi bản tin “ yêu cầu xóa PDP context” cho GGSN, GGSN sẽ gửi lại SGSN bản tin xác nhận yêu cầu đó đã được thực hiện. Nếu MS truy nhập mạng kiểu GPRS/IMSI kết hợp, SGSN sẽ gửi “ chỉ thị GPRS detach “ đến VLR,VLR sau đó sẽ hủy bỏ toàn bộ việc phục vụ các dịch vụ liên quan đến GPRS của MS đó, nhưng vẫn quản lý việc tìm gọi và cập nhật vị trí mà không thông qua SGSN. MS sẽ gửi bản tin “ chấp nhận rời mạng” đến SGSN ở bất cứ thời điểm nào sau bước 1. Thủ tục rời mạng do HLR khởi tạo: HLR sử dụng thủ tục này trong trường hợp yêu cầu MS rời mạng được quyết định bởi người điều hành, khai thác mạng. Bắt đầu HLR khởi tạo thủ tục bằng cách gửi bản tin “ hủy bỏ vị trí” đến SGSN SGSN gửi bản tin “ yêu cầu rời mạng” cho MS SGSN gửi bản tin “ yêu cầu xóa PDP context cho GGSN, GGSN sẽ gửi lại SGSN bản tin xác nhận yêu cầu đó được thực hiện SGSN gửi “ chỉ thị GPRS detach” đến VLR, VLR sẽ hủy bỏ việc phục vụ các dịch vụ liên quan đến GPRS của MS đó. MS gửi bản tin “ chấp nhận rời mạng” đến SGSN SGSN xác nhận lại HLR bằng bản tin “ báo thành công việc hủy bỏ vị trí” Định vị và cập nhật ô: Khái niệm mới về vị trí trong GPRS. Vùng phủ sóng trong GPRS được phân thành nhiều vùng định vị LA. Mỗi LA lại chia thành nhiều vùng định tuyến RA và mỗi RA lại chia thành các ô. Một SGSN có thể quản lý được nhiều RA và một HLR có thể quản lý được nhiều LA. Thủ tục quản lý vùng định vị bao gồm thủ tục cập nhật vị trí và thủ tục tìm gọi. Thủ tục cập nhật vị trí được sử dụng khi MS di chuyển để thông báo cho mạng biết nó đang hiện diện trong vùng định tuyến nào. Thủ tục tìm gọi được mạng GPRS sử dụng để chỉ ra chính xác vị trí MS trong RA. Một số thông số khi thực hiện thủ tục quản lý vùng định vị: RAI = MMC + MNC + LAC + RAC LAI = MMC + MNC + LAC CGI = LAI + CI MS phát hiện ra nó đã di chuyển sang ô mới bằng cách so sánh nhận dạng ô đó với ô lưu trữ trong MM context của nó. MS phát hiện ra vùng định tuyến mới bằng cách so sánh định kỳ nhận dạng vùng định tuyến RAI lưu trữ trong MM context và RAI nhận được từ ô mà MS đang được phục vụ. Khi MS di chuyển sang ô mới hay vùng định tuyến mới, hệ thống phải: Cập nhật ô. Cập nhật vùng định tuyến Cập nhật vùng định tuyến và vùng định vị Cập nhật ô: Thủ tục cập nhật ô xảy ra khi MS ở trạng thái sẵn sàng di chuyển vào ô mới thuộc cùng một vùng định tuyến. Nếu vùng định tuyến thay đổi, thủ tục cập nhật vùng định tuyến sẽ thay thế cho thủ tục cập nhật ô. MS thực hiện thủ tục cập nhật ô bằng cách gửi một khung LLC tới SGSN. Sau đó, BSS sẽ thêm vào nhận dạng ô CGI, trong đó chứa mã vùn định tuyến và mã vùng định vị vào tất cả các khung BSSGP. SGSN sẽ ghi nhận sự thay đổi ô của MS và chuyển tất cả thông tin trao đổi với MS qua ô mới. Cập nhật vùng định tuyến Thủ tục này xảy ra khi thuê bao đi vào vùng định tuyến mới hay phải cập nhật RA định kỳ. Hoặc MS ở trạng thái dừng hoạt động và không được BSS tiếp tục phục vụ. Thủ tục này bắt đầu khi MS gửi yêu cầu cập nhật RA tới SGSN. Các RA có thể thuộc vùng phục vụ của cùng một SGSN hoặc các GGSN khác nhau, nếu RA thuộc cùng một SGSN, SGSN đã có đủ thông tin về MS và không cần phải thông báo cho GGSN hay HLR về vị trí mới của MS. Cập nhật vùng định tuyến và vùng định vị Thủ tục này xảy ra khi MS đang sử dụng dịch vụ GPRS và GSM di chuyển sang một LA mới. Khi đó, MS sẽ gửi bản tin “ yêu cầu cập nhật RA” tới SGSN. Thông số “loại cập nhật” chỉ ra có cần phải cập nhật LA hay không? Sau đó bản tin “yêu cầu cập nhật vị trí” sẽ được gửi đến VLR để thực hiện cập nhật LA. Cập nhật RA trong cùng một SGSN Thủ tục này được thực hiện khi MS ở trạng thái chờ hoặc sẵn sàng di chuyển giữa các cell thuộc cùng một SGSN Quá trình thực hiện thủ tục như sau: MS gửi bản tin “ yêu cầu cập nhật RA” đến SGSN. BSS sẽ ghi CGI trong đó chứa mã vùng định vị và vùng định tuyến của ô mới trước khi chuyển bản tin đó đến GGSN. Thực hiện các chức năng an ninh bảo mật: nhận thực, kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị… SGSN gửi bản tin “ chấp nhận yêu cầu cập nhật RA “ tới MS. Nếu P-TMSI được ấn định lại, MS sẽ xác nhận P-TMSI mới trong bản tin thông báo quá trình “ cập nhật RA đã hoàn tất” Nếu thủ tục cập nhật RA không thành công, thì sau một số lần nhất định SGSN sẽ gửi về MS bản tin ”từ chối yêu cầu cập nhật RA” khi đó MS sẽ chuyển về trạng thái rỗi Cập nhật RA thuộc SGSN khác nhau: Thủ tục này thực hiện khi MS di chuyển giữa các cell không thuộc cùng một SGSN. Quá trình này thực hiện như sau: MS gửi yêu cầu cập nhật RA đến SGSN mới SGSN mới gửi “ yêu cầu SGSN context” cho SGSN cũ để nhận MM và PDP context cho MS. SGSN cũ sẽ ngừng việc truyền tải các gói dữ liệu tới MS và trả lời cho SGSN mới. Thực hiện các chức năng bảo mật SGSN mới gửi bản tin “ xác nhận SGSN context” cho SGSN cũ , trong đó thông báo cho SGSN cũ rằng nó đã sẵn sàng để nhận các gói dữ liệu trong PDP context đang kích hoạt. SGSN cũ sẽ gửi bản sao của các gói dữ liệu đang nằm trong bộ đệm tới SGSN mới. Các gói dữ liệu đến sau từ GGSN sẽ được chuyển tới SGSN mới. SGSN mới gửi “ yêu cầu cập nhật PDP context” tới GGSN. GGSN sẽ cập nhật PDP context và gửi xác nhận trở lại SGSN mới SGSN mới thông báo cho HLR về sự thay đổi SGSN bằng cách gửi “yêu cầu cập nhật vị trí” cho HLR. HLR gửi “ yêu cầu hủy bỏ vị trí” cho SGSN cũ. SGSN cũ sẽ gửi xác nhận trở lại HLR. HLR gửi “ yêu cầu cập nhật dữ liệu thuê bao” tới SGSN mới. Nếu MS này không được phép cập nhật vùng địa chỉ đó SGSN sẽ từ chối yêu cầu cập nhật RA của MS và gửi bản tin trả lời về HLR, nếu thành công, SGSN sẽ thiết lập một MM context cho MS và gửi bản tin xác nhận về HLR. HLR gửi “xác nhận cập nhật vị trí” cho SGSN mới SGSN mớ gửi lại cho MS bản tin “chấp nhận việc cập nhật RA”. MS gửi “ xác nhận cập nhật RA đã hoàn thành” cho SGSN mới. Trong trường hợp việc cập nhật RA bị từ chối, SGSN sẽ không thiết lập MM context cho MS, sau đó MS sẽ không thể thử thực hiện cập nhật RA tới vùng định tuyến đó. Định tuyến và truyền tải dữ liệu: PDP context: Trong hệ thống GPRS, mỗi MS được cấp cho một hoặc vài địa chỉ PDP để giao tiếp với mạng số liệu bên ngoài. Mỗi địa chỉ PDP được mô tả trong một PDP context riêng. Có 3 cách cấp phát địa chỉ PDP cho một MS: Mạng thường trú (HPLMN): cấp phát cho MS một địa chỉ PDP cố định. Mạng thường trú HPLMN : cấp phát cho MS một địa chỉ PDP động. Mạng tạm trú VPLMN: cấp phát cho MS một địa chỉ PDP động. Tất cả các PDP context trong MS, SGSN, GGSN đều có chứa địa chỉ PDP và PDP context thường ở một trong hai trạng thái: trạng thái dừng và trạng thái hoạt động. trạng thái của PDP context cho biết địa chỉ PDP đã được kích hoạt hay chưa: Trạng thái dừng: trạng thái này cho biết địa chỉ PDP của thuê bao chưa được kích hoạt. khi đó PDP context không có thông tin về định tuyến hay sắp xếp các gói dữ liệu phục vụ cho việc xử lý các PDP PDU liên quan đến địa chỉ PDP đó. Do đó việc truyền tải dữ liệu qua mạng không thực hiện được, các gói dữ liệu truyền từ mạng ngoài đến MS đều báo lỗi. Để chuyển sang trạng thái hoạt động, MS cần thực hiện thủ tục” kích hoạt PDP context “ Trạng thái hoạt động: trạng thái này cho biết PDP đã được kích hoạt. PDP context chứa các thông tin về định tuyến để hỗ trợ cho việc truyền các PDP PDU giữa MS và SGSN. Trạng thái này có được khi thuê bao ở trạng thái chờ hoặc sẵn sàng. Nếu thực hiện thủ tục “ ngưng hoạt động PDP context” thì PDP context sẽ chuyển sang trạng thái dừng. Thủ tục khởi tạo PDP context: Để nhận và gửi dữ liệu, MS phải thực hiện thủ tục khởi tạo PDP context sau khi nhận được thủ tục nhập mạng GPRS. PDP context sẽ thiết lập một đường thông tin giữa MS, GSN và mạng dữ liệu bên ngoài. Bao gồm các trường hợp sau: Thủ tục khởi tạo PDP context từ phía MS: MS GGSN SGSN 1.Yêu cầu khởi tạo PDP context 2.Các chức năng bảo mật Yêu cầu thiết lập PDP context Trả lời việc thiết lập PDP context 4. Chấp nhận yêu cầu Hình 3.25 thủ tục khởi tạo PDP context từ phía MS. MS gửi “yêu cầu khởi tạo PDP context” đến SGSN, yêu cầu này gồm: Nhận dạng điểm truy nhập dịch vụ lớp mạng NSAPI. Kiểu PDP: xác định sử dụng giao thức IP hay X.25. Địa chỉ PDP: thông báo sử dụng địa chỉ PDP tĩnh hay động. Đây là địa chỉ MS dùng để kết nối với mạng số liệu gói hoặc mạng Internet. Tên điểm truy cập APN: là tên logic đại diện cho mạng dữ liệu ngoài mà thuê bao muốn truy cập tới. Sự sắp xếp để tạo mối tương ứng giữa APN và GGSN được thực hiện thông qua DNS. Yêu cầu về chất lượng dịch vụ: tùy thuộc vào yêu cầu của người dùng. Các chọn lựa cấu hình PDP: được lựa chọn để yêu cầu thêm các tham số PDP, được truyền trong suốt đối với SGSN. Thực hiện các chức năng an ninh bảo mật. SGSN gửi xác nhận yêu cầu ở bước 1 xem có hợp lệ không: Nếu không xác định được GGSN hay yêu cầu trên là không hợp lệ, SGSN sẽ từ chối yêu cầu đó. Nếu xác định được GGSN, SGSN sẽ thiết lập TID bằng cách kết hợp IMSI ( được lưu trữ trong MM context) và NSAPI nhận được từ MS. SGSN sẽ gửi cho GGSN yêu cầu thiết lập PDP context bao gồm: kiểu PDP, địa chỉ PDP, tên điểm truy nhập, chất lượng dịch vụ, chế độ lựa chọn và các lựa chọn cấu hình PDP. GGSN sẽ sử dụng chế độ lựa chọn để quyết định lựa chọn hay từ chối yêu cầu khởi tạo PDP context. GGSN gửi bản tin trả lời việc thiết lập PDP context cho SGSN bao gồm TID, địa chỉ PDP, giao thức BB ( chỉ thị TCP hay UDP được sử dụng để truyền tải dữ liệu giữa SGSN và GGSN thông qua Gn). SGSN sẽ gửi bản tin “ chấp nhận yêu cầu khởi tạo PDP context” cho MS, việc tính cước cũng bắt đầu khi dữ liệu được chuyển đi. Thủ tục khởi tạo PDP context từ phía mạng: MS SGSN HLR GGSN Trả lời Yêu cầu kích hoạt PDP context Thủ tục kích hoạt PDP context Nhận dữ liệu từ mạng ngoài. Thông tin định tuyến Trả lời Thông báo sự hiện diện PDP PDU Hình 3.26 Thủ tục khởi tạo PDP context từ phía mạng. Trong trường hợp này, khi nhận được dữ liệu từ phía mạng bên ngoài gửi tới, GGSN sẽ kiểm tra PDP context tương ứng với địa chỉ PDP của gói dữ liệu đã được kích hoạt hay chưa. Nếu chưa, GGSN sẽ cố gắng phân phát các PDP PDU bằng việc khởi tạo thủ tục kích hoạt PDP context. Việc này chỉ có thể thực hiện được khi địa chỉ PDP là địa chỉ tĩnh. Để có thể thực hiện thủ tục này, GGSN cần phải có địa chỉ PDP tương ứng của MS mà gói dữ liệu sẽ chuyển đến. Do đó, trước khi thực hiện thủ tục, GGSN sẽ kiểm tra các thông tin về địa chỉ PDP tĩnh của MS. Thủ tục này bao gồm các bước sau: GGSN nhận được các PDP PDU từ các mạng bên ngoài gửi đến và quyết định khởi tạo thủ tục kích hoạt PDP context. GGSN gửi cho HLR bản tin “ thông tin định tuyến”. Nếu HLR xác định được MS thuộc vùng phục vụ của mình, nó sẽ gửi bản tin trả lời cho GGSN, bản tin này bao gồm: IMSI, địa chỉ của SGSN và tham số MMRR. Nếu HLR xác định được MS không thuộc vùng phục vụ của mình thì nó sẽ gửi cho GGSN bản tin có chứa nguyên nhân từ chối phục vụ GGSN gửi bản tin thông báo sự hiện diện của PDP PDU cho SGSN bao gồm IMSI, kiểu PDP, địa chỉ PDP. SGSN gửi bản tin trả lời về GGSN để thông báo nó sẽ liên lạc với MS. SGSN gửi MS “ yêu cầu kích hoạt PDP context” Thủ tục kích hoạt PDP context được thực hiện trước khi PDU được truyền tải cho MS Nếu PDP context mà GGSN yêu cầu không thể thiết lập được, SGSN sẽ gửi bản tin thông báo nguyên nhân cho SGSN. Các nguyên nhân này có thể là: Không nhận biết được IMSI. Thuê bao GPRS đã rời mạng ( ngoài vùng phủ sóng) Thuê bao không trả lời Thuê bao từ chối yêu cầu của SGSN. Thủ tục thay đổi PDP context SGSN có thể quyết định thay đổi một số thông số của một hay vài PDP context đang được kích hoạt. Các thông số có thể thay đổi là: chất lượng của dịch vụ và quyền ưu tiên trên giao diện vô tuyến. Thủ tục này bao gồm các bước sau: SGSN gửi “ yêu cầu cập nhật PDP context” cho GGSN, bản tin này chứa TID và QoS. Nếu thỏa thuận về QoS nhận được từ SGSN không tương thích với PDP context đang được thay đổi thì GGSN sẽ từ chối yêu cầu cập nhật đó. GGSN có thể giới hạn thỏa thuận về QoS tùy thuộc khả năng và tải hiện thời. GGSN sẽ lưu trữ thỏa thuận về QoS và trả lời cho SGSN SGSN gửi bản tin “ yêu cầu thay đổi PDP context” cho MS gồm NSAPI, QoS, quyền ưu tiên trên giao diện vô tuyến Nếu MS chấp nhận sự thay đổi này, nó sẽ gửi bản tin xác nhận cho SGSN. Nếu MS không chấp nhận, nó sẽ hủy bỏ PDP context. Thủ tục hủy bỏ PDP context: Thủ tục khởi tạo từ MS Quá trình này bao gồm các bước sau: MS gửi “yêu cầu hủy bỏ PDP context” cho SGSN trong đó có chứa NSAPI Thực hiện các chức năng an ninh bảo mật giữa MS và SGSN. SGSN gửi bản tin “ yêu cầu xóa PDP context” cho GGSN, GGSN sẽ xóa PDP context được yêu cầu và gửi bản tin trả lời cho SGSN. Nếu MS đang sử dụng địa chỉ PDP động, GGSN sẽ thu hồi địa chỉ này để cấp cho các MS khác. SGSN gửi bản tin “ chấp nhận hủy bỏ PDP context” cho MS. Thủ tục khởi tạo từ SGSN SGSN gửi bản tin “ yêu cầu xóa PDP context” cho GGSN, GGSN sẽ xóa PDP context và thông báo lại cho SGSN. Nếu MS đang sử dụng địa chỉ PDP động, GGSN sẽ thu hồi địa chỉ này và cấp cho MS khác. SGSN có thể gửi cho MS “ yêu cầu hủy bỏ PDP context” trước khi nhận được câu trả lời từ GGSN SGSN gửi “ yêu cầu hủy bỏ PDP context” cho MS, MS thực hiện xóa PDP context và thông báo trả lời cho SGSN. Thủ tục khởi tạo từ GGSN GGSN gửi bản tin “ yêu cầu xóa PDP context” cho SGSN. SGSN gửi bản tin “ yêu cầu hủy bỏ PDP context” cho MS, MS thực hiện xóa PDP context và thông báo lại cho SGSN. SGSN gửi bản tin trả lời cho GGSN, GGSN giải phóng địa chỉ động PDP của MS ( nếu MS đang dùng địa chỉ này) để cấp cho MS khác. Truyền tải dữ liệu: Các chế độ hoạt động của tài nguyên vô tuyến: Trước khi đề cập đến các chế độ hoạt động của tài nguyên vô tuyến, ta đề cập đến một khái niệm có liên quan đó chính là TBF, TBF là một kết nối vật lý nhằm cung cấp một đường truyền đơn hướng cho các LLC PDU trên các kênh PDCH. Mỗi TBF được mạng cấp cho một giá trị TFI. Trên mỗi hướng, mỗi giá trị TFI là duy nhất và nó được xem là thông số để xác định MS ở lớp RLC/MAC. Trong hệ thống GPRS, tài nguyên vô tuyến hoạt động ở một trong 2 chế độ sau: Chế độ chờ: ở trạng thái này không có một TBF nào tồn tại. Để có thể truyền tải được dữ liệu, các lớp trên cần phải yêu cầu thiết lập TBF và chuyển sang chế độ truyền tải. Trong chế độ chờ, MS không thực hiện truyền gói. Nó chỉ lắng nghe kênh PBCCH và các bản tin tìm gọi. Chế độ truyền tải: tài nguyên vô tuyến được cấp phát cho MS để thiết lập TBF trên một hoặc một số kênh vật lý. Lúc này việc truyền các LLC PDU có thể thực hiện được. Truyền tải dữ liệu hướng lên. Truy nhập hướng lên: Khi MS muốn khởi tạo việc truyền tải dữ liệu nó sẽ gửi bản tin “ yêu cầu kênh” cho mạng trên kênh RACH hay PRACH. Mạng sẽ trả lời cho MS trên kênh AGCH hay PAGCH. Có hai phương pháp truy nhập đó là: Phương pháp 1: sau khi nhận bản tin “ yêu cầu kênh” từ MS, mạng sẽ trả lời bằng bản tin “ chỉ định kênh hướng lên” trong đó thông báo các kênh PDCH dành cho MS truyền dữ liệu. Số kênh PDCH được cấp phát tùy thuộc vào thông tin yêu cầu trong bản tin MS gửi cho mạng và tùy thuộc vào tài nguyên mạng. Nếu MS sử dụng kênh RACH thì nó được cấp tối đa 2 khe thời gian, còn nếu dùng kênh PRACH, MS có thể được cấp nhiều kênh hơn. MS BSS Yêu cầu kênh PRACH Chỉ định kênh hướng lên PAGCH Hình 3.27 truy nhập hướng lên theo phương pháp 1. Phương pháp 2: phương pháp này có thể được khởi tạo từ mạng hoặc từ MS: Nếu được khởi tạo từ mạng thì trong bản tin “ chỉ định kênh hướng lên” mạng sẽ thiết lập một vài thông số để yêu cầu MS gửi bản tin “ yêu cầu kênh” Nếu được khởi tạo từ MS thì trong bản tin “ yêu cầu kênh” MS sẽ yêu cầu truy cập theo phương pháp 2, khi đó mạng sẽ ra lệnh cho MS gửi bản tin “yêu cầu tài nguyên mạng” hoặc tiếp tục truy nhập theo phương pháp 1. trong bản tin “ yêu cầu tài nguyên mạng” có đầy đủ các thông tin cần thiết cho việc truyền dữ liệu và mạng sẽ trả lời bằng bản tin “ chỉ định kênh hướng lên”. Nếu sau một khoảng thời gian xác định trước mà MS không nhận được bản tin trả lời cho bản tin “ yêu cầu kênh” , MS sẽ thực hiện lại thủ tục truy nhập. Thông thường mạng nhận được nhiều bản tin “ yêu cầu kênh” và nó không thể phục vụ kịp cho tất cả. PACCH PRACH BSS MS Yêu cầu kênh Chỉ định kênh PAGCH Yêu cầu tài nguyên Chỉ định kênh hướng lên PACCH Hình 3.27 truy nhập hướng lên phương pháp 2. Truyền tải dữ liệu: Để phục vụ cho việc truyền tải dữ liệu hướng lên có 2 cách cấp phát tài nguyên: Cấp phát tĩnh: mạng sẽ xử dụng bản tin “ chỉ định kênh hướng lên” để thông báo cho MS biết vị trí khung khởi đầu, khe thời gian và khối ấn định cho nó, MS có thể gửi dữ liệu trên đó. Trong trường hợp này, MS có thể gửi dữ liệu ở đường lên mà không phải giám sát đường xuống để xem khối đó có rỗi hay không. Nếu tài nguyên được cấp phát hiện thời không đủ để MS truyền dữ liệu trên các khung LLC, thì MS có thể yêu cầu được ấn định thêm tài nguyên. Tổng số khối bắt đầu và được cấp phát chỉ được phép nằm trong phạm vi số khối dữ liệu và điều khiển dự định ban đầu. MS không thể yêu cầu thêm các khối để phục vụ cho việc truyền lại các khối bị lỗi. Cấp phát động: trong trường hợp này mạng sẽ sử dụng cờ USF trong mỗi khối dữ liệu và thông tin điều khiển được truyền ở hướng xuống để chỉ thị MS được phép gửi dữ liệu. Mỗi MS có thể gửi dữ liệu trên nhiều khe thời gian. Ngừng cấp phát tài nguyên: được khởi tạo từ MS bằng việc chỉ thị khối dữ liệu RLC cuối cùng đã được gửi và chờ bản tin báo nhận cuối cùng từ mạng. Trong trường hợp truyền dữ liệu thành công, mạng sẽ gửi bản tin xác nhận cuối cùng trên PACCH ở đường xuống và chờ cho MS xác nhận trở lại. Ngược lại, việc cấp phát tài nguyên sẽ ngừng khi vượt quá khoảng thời gian giới hạn cho việc gửi bản tin ACK. Khi đó mạng có thể phân phối TFI này cho các MS khác. Nếu việc ngừng cấp phát được khởi tạo từ phía mạng thì MS sẽ dừng TBF lại, sau đó nó sẽ đưa ra yêu cầu cấp phát kênh mới để tiếp tục truyền dữ liệu còn lại. Quá trình truyền dữ liệu hướng lên diễn ra như sau: PDTCH PDTCH BSS MS PDTCH PDTCH PDTCH PDTCH PACCH PDTCH PACCH PACCH PDTCH Báo nhận/báo hỏng gói đường lên (cuối cùng) Báo nhận/ báo hỏng gói đường lên PACCH Khối dữ liệu ( cuối cùng) Khối dữ liệu Công nhận điều khiển kênh gói Chỉ định đường lên Khối dữ liệu Khối dữ liệu Khối dữ liệu Khối dữ liệu Khối dữ liệu Khối dữ liệu PAGCH hoặc AGCH Truy nhập và ấn định Chỉ định đường lên PRACH hoặc RACH Yêu cầu kênh Hình 3.28 quá trình truyền dữ liệu hướng lên Sau khi đã thực hiện xong thủ tục GPRS Attach và kích hoạt PDP context thì MS đã ở trạng thái sẵn sàng hoặc trạng thái chờ để sẵn sàng truyền nhận dữ liệu. Giả sử MS đang ở trạng thái chờ, để truyền dữ liệu thì đầu tiên MS phải chuyển sang trạng thái sẵn sàng sau đó MS sẽ gửi bản tin “ yêu cầu kênh” cho BSS để yêu cầu được cấp phát kênh đường lên. Bản tin này được gửi bằng kênh PRACH hay kênh RACH. Nếu MS sử dụng kênh RACH thì nó chỉ được cấp tối đa là 2 khe thời gian, trong khi nếu sử dụng PRACH thì nó có thể có nhiều hơn để nâng cao tốc độ truyền, số lượng kênh PDCH mà mạng cấp phát cho MS cùng với giá trị USF tương ứng mỗi PDCH sẽ được gửi trả lại trong bản tin “ chỉ định kênh hướng lên” trên kênh PAGCH hoặc AGCH. Khi nhận được các gói tin từ MS, mạng sẽ tiến hành kiểm tra và gửi trả lại bản tin xác nhận “ báo nhận/hỏng các gói đường xuống” nếu phát hiện có lỗi sẽ truyền bản tin “ báo hỏng gói đường xuống” trên kênh PACCH để yêu cầu truyền lại các gói tin bị lỗi. Ngoài ra trong quá trình truyền, hệ thống cũng có thể ấn định lại tốc độ truyền của MS bằng cách phát bản tin “ chỉ định kênh hướng lên”. MS đáp lại bằng bản tin “ chấp nhận điều khiển gói”. Sau khi MS gửi gói tin cuối cùng thì mạng sẽ thông báo cho MS biết và MS sau đó sẽ trở về trạng thái chờ. Dữ liệu từ MS sau khi đi đến BSS sẽ đóng thành các gói IP, gồm một phần mang thông tin và một header chứa địa chỉ nguồn (MS), địa chỉ đích. Gói IP này được đưa đến SGSN. Tại đây một số thông tin nữa được thêm vào (địa chỉ SGSN, địa chỉ GGSN) để tạo thành cấu trúc gói GTP. Tại GGSN, trường địa chỉ nguồn và địa chỉ đích cùng với một số trường của header được tách ra và chỉ có dữ liệu của gói tin được gửi đến các mạng số liệu hoặc mạng Internet. Truyền tải dữ liệu hướng xuống Nhắn tìm gói Khi muốn khởi tạo việc truyền dữ liệu từ mạng xuống MS đang ở trạng thái chờ, mạng phải gửi một hoặc nhiều bản tin tìm gọi “ yêu cầu tìm gọi gói” cho MS trên kênh PPCH hoặc PCH. MS trả lời yêu cầu gọi gói” đến mạng. Sau khi mạng nhận bản tin này, MS sẽ ở trạng thái sẵn sàng nhận dữ liệu. Nhận dữ liệu. Quá trình nhận dữ liệu cũng tương tự truyền dữ liệu, nó chỉ khác nhau ở hướng truyền dữ liệu. Các gói tin ở mạng khác được chuyển đến GGSN. GGSN sẽ xem trường địa chỉ đích của gói tin để xác định SGSN mà gói tin cần được chuyển đến. Sau đó nó sẽ chuyển gói tin sang một dạng cấu trúc khác bằng cách thêm header chứa địa chỉ của GGSN, SGSN, TID và toàn bộ gói tin ban đầu là trường thông tin của gói tin mới. Ngừng cấp phát tài nguyên: quá trình truyền tải dữ liệu hướng xuống kết thúc bằng việc ngừng cung cấp tài nguyên cho MS khi MS gửi bản tin xác nhận đã thu được gói cuối cùng từ mạng. Mạng sẽ kết thúc TBF hiện thời và khởi tạo TBF mới sau khi cần truyền tiếp dữ liệu cho MS. Hình 3.29 quá trình truyền dữ liệu hướng lên Truyền dữ liệu hướng lên và hướng xuống đồng thời. Trong khi đang gửi dữ liệu hướng lên, MS liên tục giám sát PDC đường xuống để phát hiện bản tin ấn định tài nguyên trên kênh PCCCH. Do đó mạng có thể truyền dữ liệu đến MS đồng thời với việc MS gửi dữ liệu lên mạng. Việc truyền tải dữ liệu trên giao diện vô tuyến luôn luôn ở chế độ xác nhận. Điều này giúp cho việc kiểm tra khả năng thông suốt của các kênh thông tin cũng như đánh giá được chất lượng truyền dẫn dữ liệu trên các kênh đó. Vấn đề tính cước Khác với GSM, GPRS không tính cước dựa trên thời gian kết nối mà dựa vào lượng dữ liệu được truyền đi. Thông tin tính cước của mỗi MS được SGSN bà GGSN tập hợp và được ghi lại trong các bản ghi dữ liệu cuộc gọi (CDR): có các loại CDR sau: S – CDR : do SGSN tạo ra, liên quan đến việc sử dụng tài nguyên vô tuyến G – CDR : do GGSN tạo ra, liên quan đến việc kết nối với các mạng số bên ngoài. M – CDR: do SGSN tạo ra liên quan đến các hoạt động quản lý di động ( chẳng hạn đổi vùng định tuyến RA) Trong suốt một phiên kết nối, có nhiều CDR được tạo ra. Tại CGF, tất cả các CDR này được phân tích và được tập hợp lại thành một CDR hoàn chỉnh, chứa toàn bộ thông tin về phiên kết nối đó. CDR cuối cùng này được đưa đến hệ thống tính cước và nhà khai thác sẽ dựa trên các thông tin này để xây dựng hóa đơn tính cước cho mỗi thuê bao. Phương pháp tính cước dựa trên lượng dữ liệu truyền đi có lợi điểm đó là thuê bao chỉ phải trả chi phí cho những gì mà họ sử dụng, điều này làm cho giá thành các dịch vụ dựa trên nền GPRS có giá khá rẻ, kích thích sự phát triển của các dịch vụ. Tuy nhiên đây cũng đặt ra cho nhà khai thác và người sử dụng một số vấn đề. Trước hết là đối với người sử dụng, đó là họ cảm thấy khó khăn khi dự đoán mức độ sử dụng của họ. Đối với tính cước theo thời gian, người dùng có thể dựa vào khoảng thời gian sử dụng dịch vụ, người dùng có thể ước lượng mức chi phí phải trả trong khi đó đối với phương pháp tính cước theo dữ liệu thì thuê bao khó dự đoán bởi họ không biết được kích thước trang web hoặc file mà người ta sẽ sử dụng là bao nhiêu. Đối với nhà cung cấp dịch vụ thì việc tính cước theo dung lượng luôn phức tạp hơn nhiều so với việc tính cước theo thời gian, khi mà chỉ cần một đồng hồ để đo thời gian sử dụng của thuê bao và tính toán theo đơn giá lượng thời gian sử dụng đó. Mục lục Chương 1: Tổng quan về hệ thống GSM