nghiên cứu cấu trúc và chức năng dịch vụ gprs

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIẾN THÔNG
Khoa Kỹ thuật điện tử 1
BÁO CÁO
Chuyên đề xử lý tín hiệu và truyền thông
Đề tài : Nghiên cứu cấu trúc và chức năng dịch vụ GPRS
Sinh viên thực hiện : Lương Kim Khánh
Nguyễn Thanh Hòa
Vũ Hồng Trung
GVHD: Nguyễn Quý Sỹ.
Hà Nội, 24/03/2011
BÁO CÁO
CHUYÊN ĐỀ XỬ LÝ TÍN HIỆU VÀ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI: DỊCH VỤ VÔ TUYẾN GÓI CHUNG GPRS
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay trên thế giới mọi mặt của đời sống xã hội đều phát triển, không những về
kinh tế, khoa học tự nhiên mà còn rất nhiều lĩnh vực khác. Ngành thông tin liên lạc được
coi là ngành mũi nhọn cần phải đi trước một bước, làm cơ sở cho các ngành khác phát
triển. Nhu cầu trao đổi, cập nhật thông tin của con người ở mọi nơi mọi lúc ngày càng
cao. Thông tin di động ra đời và phát triển đã trở thành một loại hình dịch vụ, phương
tiện thông tin phổ biến, đáp ứng nhu cầu của cuộc sống hiện đại. Các hệ thống thông tin
di động đang phát triển rất nhanh về cả qui mô, dung lượng và đặc biệt là các loại hình
dịch vụ mới để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.
Hiện nay ở Việt Nam, mạng di động số thế hệ thứ hai ( 2G), sử dụng công nghệ
GSM, đang phát triển rộng khắp các tỉnh và thành phố. GSM với tốc độ 9,6 kbps chỉ áp
dụng được các dịch vụ thoại và dịch vụ bản tin ngắn, hạn chế nhiều dịch vụ phi thoại yêu
cầu tốc độ cao như hình ảnh, văn bản và đặc biệt là nhu cầu truy cập Internet…Hiện nay,
do tốc độ truyền số liệu cao của Internet, cần có một giải pháp đảm bảo các dịch vụ
truyền số liệu trên cơ sở gói hiệu quả hơn. Một trong số các giải pháp đó là Dịch vụ vô
tuyến gói trung GPRS. Trong đề tài này nhóm em nghiên cứu về “ Cấu trúc và chức năng
dịch vụ GPRS”.
Chương I: Giới thiệu GPRS

1.Khái niệm GPRS
GPRS (General Packet Radio Service) :là 1 chuẩn dữ liệu gói trong hệ thống
GSM do ủy ban Châu Âu (ETSI) đưa ra. GPRS cung cấp 1 nguyên tắc truyền dần các
gói tin trong truyền thông vô tuyến giữa các thiết bị di động của GSM với các mạng
chuyển mạch gói khác GPRS được triển khai trên nền mạng GSM là mạng chuyển mạch
kênh.Chuyển mạch gói cắt dữ liệu thành các gói tin rồi truyền độc lập đến người sử dụng.
2. Đặc điểm của mạng GPRS:
*) Tốc độ truyền dữ liệu cao hơn:
Tốc độ của GPRS có giới hạn từ 14,4 kbps (sử dụng một khe thời gian ) đến 115
Kbps (sử dụng tổng hợp các khe thời gian ). Tuy nhiên tốc độ cực đại theo lý thuyết có
thể đạt được là 171,2 kbps khi sử dụng đồng thời 8 khe thời gian cho các thiết bị di động.
Tốc độ này lớn gấp 3 lần tốc độ truyền dữ liệu qua các mạng cố định và mười lần so với
các mạng GSM hiện nay. Bằng cách gán chức năng GPRS cho phép thông tin được
truyền nhanh hơn, hiệu quả hơn, cước phí sử dụng GPRS sẽ ít hơn. Nhưng trung bình tốc
độ chỉ khoảng 56kbps , phụ thuộc vào việc cấp phát tài nguyên cho từng thuê bao . Tốc
độ dữ liệu cao hơn cho phép thuê bao sử dụng thêm nhiều dịch vụ.
*)Luôn luôn kết nối:
Truy cập mạng GPRS không cần thủ tục thiết lập kết nối mạng trước khi gửi và
nhận dữ liệu. Đặc tính này cho phép dữ liệu được gửi và nhận ngay khi có yêu cầu
*)Tính trực tiếp:
Các phương tiện GPRS kết nối khi thông tin được gửi và nhận trực tiếp . Đối với
mạng Internet muốn truy cập cần có một modem kết nối. Nhưng đối với mạng GPRS
không cần modem kết nối quay số vẫn có thể truy cập vào các mạng công cộng và các
mạng cơ vụ.
*)Đánh địa chỉ IP động:
Người sử dụng di động có một địa chỉ mạng dữ liệu tĩnh hoặc động và lưu lượng
dữ liệu sẽ luôn sử dụng gateway do địa chỉ này chỉ dẫn .
*) Các dịch vụ được ưu tiên hóa:
- Mức độ ưu tiên của dịch vụ : Cao/trung bình/thấp.
- Độ trễ

- Độ tin cậy
- Thông lượng: tốc độ bit tối đa và tốc độ bit trung bình
*) Hỗ trợ nhiều ứng dụng:
Cho phép thuê bao truy cập tất cả các ứng dụng Internet như các dịch vụ mail,
chat qua mạng di động, các dịch vụ hình ảnh động, các dịch vụ cung cấp thông tin….
3.Một số ứng dụng GPRS:
- Chat: Cho phép người sử dụng di động sử dụng ngay các nhóm chat Internet hiện có
mà không cần thiết lập một nhóm chat của riêng mình.
-Các dịch thông tin về văn bản và đồ họa: Nội dung thông tin trong các dịch vụ này là
giá cổ phiếu , kết quả thể thao, bản tin thời tiết…
-Hình ảnh tĩnh: như tranh, ảnh ( được scan hoặc từ máy camera số), bưu thiếp…
-Chia sẻ tài liệu và cộng tác làm việc từ xa: cho phép mọi người ở những nơi làm việc
khác nhau cùng sử dụng một tài liệu về vấn đề liên quan tới chuyên môn như ngành y tế,
báo chí, phòng cháy chữa cháy,…
-Audio reports: cho truyền thông quảng bá và phân tích, các clip hình ảnh và âm thanh
chất lượng cao ( ví dụ để phục vụ cảnh sát làm bằng chứng), yêu cầu kích thước file lớn
cần có tốc độ truyền cao.
-Email tập thể: cho phép các nhân viên có thể truy nhập hệ thống email cục bộ từ Lan
của họ trong một cơ quan.
-Lan: cho phép mọi nhân viên ứng dụng bằng máy tính cá nhân trong toàn công ty.
-Internet email: hầu hết người sử dụng Internet email không được thông báo có thư mới
trên máy di động. Họ phải quay số định kỳ để check mail. Tuy nhiên bằng cách kết nối
Internet sử dụng cơ chế cảnh báo như SMS hay GPRS, người sử dụng sẽ được thông báo
khi có thư mới.
-Xác định vị trí: ứng dụng tích hợp trong hệ thống vệ tinh để xác định vị trí bằng dịch vụ
di động phi thoại.
-Truyền file: download dữ liệu qua mạng di động hoặc download các phần mềm ứng
dụng,…
Chương II: cấu trúc mạng GPRS
1.Các thiết bị người sử dụng:

GPRS là một dịch vụ chuyển mạch gói được áp dụng trên cơ sở GSM là hệ thống
được thiết kế trước hết cho truyền tiếng. Nhưng trên thực tế người sử dụng sẽ yêu cầu cả
hai loại dịch vụ là thoại, số liệu và các nhà khai thác viễn thông phải cung cấp cả hai dịch
vụ này hoặc riêng biệt hoặc kết hợp. Như vậy ta có thể chia người sử dụng GPRS thành
ba loại.
-Loại A: hỗ trợ các dịch vụ GSM và GPRS (như SMS và thoại)đồng thời. Sự
hỗ trợ này gồm truy nhập, giám sát,lưu lượng.
-Loại B: Hỗ trợ đồng thời việc nhập mạng GPRS và nhập mạng GSM,nhưng
không cho phép sử dụng đồn thời cả hai dịch vụ.
-Loại C: Có thể nhập mạng GPRS hoặc GSM nhưng không thể nhập đồng
thời cả hai mạng.
2.Các giao diện:
-MS: trạm di động, có thể là máy tính xách tay hay bỏ túi, một điện thoại di động…
-BSS : Trạm gốc , BSS gồm BSC (Base Station Controller) và BTS (Base Transceiver
Station). Mỗi BSS yêu cầu thiết lập lập một hay nhiều PCU và nâng cấp phần mềm.PCU
cung cấp giao diện dữ liệu vật lý và logic ngoài trạm gốc (BSS) cho lưu lượng dữ liệu
gói. BTS cũng yêu cầu nâng cấp phần mềm, nhưng không cần thay đổi phần cứng. Nó là
một chuyển mạch dung lượng cao cung cấp nhiều chức năng như : chuyển giao, ấn định
kênh. Một MSC phục vụ một hay nhiều BSC.
-PCU: là đơn vị điều khiển gói, chịu trách nhiệm đối với một số chức năng liên quan đến
GPRS như : điều khiển truy nhập giao diện vô tuyến, lập biểu gói trên giao diện vô tuyến,
lắp ráp và lắp ráp lại gói. PCU có thể được đặt tại BTS, BSC hay tại SGSN tại SGSN.
-Gb: giao diện giữa SGSN và BSC, dùng để chuyển giao báo hiệu và các thông tin điều
khiển cũng như lưu lượng của người sử dụng đến và từ SGSN
-Gc: Giao diện giữa GGSN và HLR, có thể yêu cầu thông tin vị trí từ HLR thông qua
giao diện này.
-Gd: giao diện giữa SMSC(trung tâm dịch vụ bản tin ngắn – Short Message Service
Center) và SGSN, giao diện này cho phép các thuê bao GPRS phát và thu các bản tin
ngắn trên mạng GPRS.
-Gn: GGSN Là điểm giao diện với các mạng số lệu gói bên ngoài. Như vậy số liệu của

người sử dụng vào hoặc ra mạng thông tin di động mặt phẳng đất PLMN sẽ đi qua một
GGSN.Một SGSN có thể giao diện với một hay nhiều GGSN là Gn. Đâu là giao diện trên
cơ sở IP được sử dụng giao thức xuyên đường hầm GPRS. Giao diện này truyền xuyên số
liệu giữa SGSN và GGSN qua mạng đường trục IP.
-Gr: SGSN sử dụng giao diện Gr để cập nhật vị trí các thuê bao GPRS ở HLR và để nhận
được thông tin đăng ký của thuê bao liên quan đến GPRS đối với mọi thuê bao nằm trong
vùng phục vụ của SGSN
-Gs: Giao diện SGSN và MSC, làm tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng và tài
nguyên vô tuyến khi có sự kết hợp giữa mạng GSM và GPRS. Mục đích của GS là đảm
bảo sự kết hợp giữa MSC/VLR và GPRS cho các thuê bao sử dụng cả các dịch vụ chuyển
mạch kênh được điều khiển bởi MSC/VLR và các dịch vụ số liệu chuyển mạch gói điều
khiển bởi GPRS.
-Um: giữa MS và phần cố định của GPRS.
3.Các phần tử trong mạng GPRS:
a)SGSN (Serving GPRS Support Node):
-Có cùng mức MSC
-Lưu giữ vị trí của từng MS
-Thực hiện các chức năng quản lý di động
-Thực hiện nhận thực.
-Thực hiện mã hóa
-Cung cấp điều khiển truy nhập.
SGSN liên kết với trạm hệ thống BSS bằng Frame Relay (giao diện Gb) truyền các
gói dữ liệu tới các thiết bị di động trong vùng phục vụ nó. SGSN cũng giao diện với HLR
để lấy các thông tin thuê bao . SGSN có chức năng phát hiện các thiết bị di động mới vào
phục vụ và duy trì các thông tin vị trí trong các vùng phục vụ đó. Trong quá trình kết nối
với mạng (GPRS attach), SGSN thiết lập chức năng quản lí di động chứa các thông tin
liên quan di động và bảo mật cho MS. Khi kích hoạt PDP context, SGSN thiết lập PDU
PDP context để định tuyến tới GGSN phục vụ thuê bao GPRS. SGSN có thể gửi thông
tin vị trí tới MSC/VLR và nhận yêu cầu nhắn tin từ MSC/VLR qua giao diện Gs.
b) GGSN (Gateway GPRS Support Node):Chức năng chính của GGSN là :

- Hỗ trợ giao thức định tuyến cho dữ liệu máy đầu cuối.
- Giao tiếp với các mạng dữ liệu gói IP bên ngoài .
- Cung cấp chức năng bảo mật mạng.
- Quản lý phiên GPRS theo mức IP, thiết lập thông tin đến mạng bên ngoài.
- Cung cấp dữ liệu tính cước (CDRs).
Khi dữ liệu được truyền từ mạng PDP tới mạng GSM , địa chỉ PDP đầu vào sẽ
chuyển thành địa chỉ đích GSM. Các gói được đánh địa chỉ lại này gửi từ GGSN tới
SGSN tương ứng. Để hỗ trợ chức năng định tuyến cho người sử dụng, GGSN lưu các địa
chỉ của SGSN trong thanh ghi dịch vị trí. Hơn nữa, GGSN cũng thực hiện chức năng
nhận thực và tính cước . GGSN có thể yêu cầu cung cấp thông tin vị trí từ HLR qua giao
diện Gc, GGSN là điểm đầu tiên kết nối PDN với mạng PLMN (điểm thao chiếu Gi)
c) Mạng Backbone – mạng đường trục GPRS: dùng để kết nối các giữa node
SGSN,GGSN và các mạng dữ liệu bên ngoài. Có hai loại mạng backbone
Mạng đường trục là mạng IP cơ sở. Có hai loại mạng đường trục GPRS:
-Mạng đường trục PLMN cục bộ ( Intra – PLMN Backbone Network): là mạng IP
liên kết nối các GSN trong cùng một mạng PLMN.
-Mạng đường trục PLMN liên mạng ( Inter - PLMN Backbone Network ): là mạng
IP liên kết nối các GSN trong các mạng PLMN khác nhau.
Mạng Intra – PLMN Backbone Network là một mạng IP riêng biệt chỉ dành cho dữ liệu
vào báo hiệu GPRS. Mạng IP riêng biệt là mạng Ip mà sử dụng một cơ chế điều khiển
truy nhập nào đó để đạt được mức bảo mật theo yêu cầu. Hai mạng Intra – PLMN
Backbone Network được kết nối qua giao diện Gp sử dụng Border Gateway (BG) với
một mạng Inter - PLMN Backbone Network. Mạng Inter - PLMN Backbone Network
được lựa chọn theo yêu cầu chuyển vùng roaming, bao gồm chức năng bảo mật BG.
Thông thường BG bao gồm một firewall có chức năng bảo vệ mạng và một bộ định tuyến
(router) phục vụ việc lựa chọn mạng. BG không được định nghĩa trong phạm vi GPRS.
Inter - PLMN Backbone Network là một mạng IP cơ sở, ví dụ mạng IP cá nhân hay mạng
Internet công cộng sử dụng kênh thuê riêng – leased line.
I n t e r - P L M N B a c k b o n e
I n t r a - P L M N B a c k b o n e

G G S N B G
S G S N S G S N
P L M N A
I n t r a - P L M N B a c k b o n e
B G G G S N
S G S N
P L M N B
P a c k e t D a t a N e t w o r k
G i G iG p
Mạng đường trục PLMN.
d)MSC/HLR:
HLR được nâng cấp, chứa các thông tin định tuyến và dữ liệu thuê bao GPRS.
HLR có thể truy nhập với SGSN qua giao diện Gr và với GGSN qua giao diện Gc. Đối
với việc roaming của MS, cần có HLR nằm trong mạng PLMN khác với mạng PLMN iện
thời của SGSN. Toàn bộ các thuê bao MS đều sử dụng HLR nằm trong mạng chủ PLMN
MSC/HLR: có thể được cải tiến nhằm tăng tính hiệu quả trong việc phối hợp các
dịch vụ GPRS với các dịch vụ phi GPRS cũng như cải thiện chức năng bằng việc sử dụng
giao diện Gs, trong đó sử dụng các thủ tục BSSSAP+ là một phần thủ tục BSSAP thông
thường.
e) SMS – GMSC và SMS – IWMSC: Việc nhắn tin cuộc gọi chuyển mạch kênh có thể
được thực hiện hiệu quả hơn thông qua SGSN, như vậy nó có thể kết hợp việc cập nhật
dữ liệu vị trí cho cả các thur bao GPRS và non – GPRS. SMS – GMSC và SMS –
IWMSC được kết nối tới SGSN cho phép MS gửi và nhận SM qua các kênh vô tuyến
4.Cấu trúc giao thức GPRS:
SGSN không chỉ giao diện với BSC để truyền gói tới và nhận gói về từ MS mà
còn có các giao diện logic trực tiếp giữa MS và SGSN: cho báo hiệu (mặt phẳng báo
hiệu) và cho truyền số liệu (mặt phẳng truyền dẫn), mặc dù về mặt phẳng vật lý các giao
diện này đều đi qua BSS.
Đây là một cấu trúc giao thức phân lớp để truyền thông tin của người sử dụng và
thực hiện các thủ tục liên quan đến điều khiển như: Điều khiển luồng, phát hiện lỗi, sửa

lỗi và phục vụ gói bị lỗi.
Mặt phẳng truyền dẫn
Mặt phẳng truyền dẫn
*)SGSN – GGSN :
Mạng GPRS backbone đóng gói dữ liệu và truyền giữa các GSN thông qua giao
thức GTP (GPRS Tunneling Protocol) đồng thời giao thức này cũng truyền các tín hiệu
báo hiệu liên quan. Ở trong mặt phẳng truyền dẫn, GTP tạo một đường hầm (tunnel) để
truyền gói dữ liệu và cung cấp giao thức để khiển và quản lý đường hầm.
Các gói GTP mang gói IP của người dùng hay gói X.25. Ở lớp dưới GTP, giao
thức chuẩn TCP/UDP được dùng để truyền dẫn gói GTP trong mạng xương sống GPRS.
X.25 cần đường truyền tin cậy (reliable data link) nên TCP được dùng. UDP là giao thức
không đảm bảo (unreliable) dùng để truy cập vào mạng dữ liệu gói trên nền IP . Giao
thức IP ở lớp mạng được sử dụng để định tuyến gói dữ liệu qua mạng xương sống. Các
giao thức Ethernet, ISDN và ATM phải hoạt động dưới IP.
*) Subnetwork Dependent Convergence Protocol (SNDCP): dùng để truyền dữ liệu
giữa SGSN và MS. Giao thức này có các chức năng:
- Ghép nhiều kết nối của lớp mạng vào một đường kết nối logic ảo của lớp LLC bên
dưới.
- Nén – giải nén dữ liệu và bỏ các phần header (mào đầu) không cần thiết.
Air Interface (Giao diện không gian): xem xét lớp data link (liên kết số liệu) và lớp
physical (vật lý) ở giao diện Um.
a) Lớp Data Link:
- LLC - Logical Link Control – Điều khiển kết nối logic (giữa MS – SGSN): cung cấp
các đường kết nối logic tin cậy cao (highly reliable logical link) giữa các MS và SGSN.
Chức năng của nó dựa trên giao thức HDLC, bao gồm: kiểm soát liên lạc, phân phối,
kiểm soát lưu lượng, phát hiện lỗi và truyền lại (ARQ – Automatic Repeat reQuest). Lớp
này cung cấp các chức năng mã hóa dữ liệu và cho phép truyền các khung có chiều dài
thay đổi. Cả chế độ truyền dữ liệu có xác nhận và không xác nhận đều được hỗ trợ. Giao
thức này phần lớn nâng cấp theo giao thức LAPDm trong GSM.
- RLC/MAC (giữa MS – BSS): hỗ trợ cả hai chế độ hoạt động xác nhận và không xác

nhận:
+ Chức năng chính của lớp RLC (Radio Link Control – Điều khiển kết nối vô
tuyến) là thiết lập đường truyền tin cậy giữa MS và BSS, bao gồm phân chia và kết hợp
lại khung LLC trong khối dữ liệu RLC và phát thông báo ARQ đối với các từ mã không
sửa sai được.
+ Lớp MAC (Medium Access Control) điều khiển quá trình truy cập của MS trong
kênh vô tuyến. Nó dùng các thuật toán để phân giải tranh chấp, ghép nhiều người dùng ở
PDTCH và lập quyền ưu tiên dựa trên yêu cầu về QoS.
b. Lớp vật lý: lớp vật lý giữa MS và BSS được phân thành 2 lớp con là PLL (Physical
Link Layer ) và RFL (physical RF Layer).
- PLL (Physical Link Layer – lớp liên kết vật lý) cung cấp kênh vật lý giữa các MS và
BSS Lớp này có nhiệm vụ: mã hóa kênh (phát hiện, truyền thông tin sửa lỗi (Forward
Error Correction – FEC), đánh dấu các từ mã không sửa được), phát hiện nghẽn kết nối
vật lý.
- RFL (physical RF Layer) hoạt động ở dưới lớp RLL một trong số các chức năng của
nó là mã hóa và giải mã.
BSS – SGSN
Lớp dịch vụ mạng NS truyền tải các BSSGP PDU. Điều khiển đoạn nối vo tuyến
RLC đảm bảo đoạn nối tin cậy phụ thuộc vô tuyến còn lớp điều khiển truy nhập môi
trường MAC điều khiển các báo hiệu truy nhập cho các kênh vô tuyến và chuyển đổi các
khung LLC vào các kênh vật lý của GSM thông qua các kênh logic được tạo lập.
BSSGN (BSS GPRS Application Protocol): phân phối thông tin định tuyến và
thông tin QoS liên quan giữa BSS và SGSN. Giao thức Network Service ở lớp dưới hoạt
động dựa trên giao thức Frame Relay.
Mặt phẳng báo hiệu MS - GPRS
Tại các lớp thấp, các chức năng giống như ở mặt phẳng truyền dẫn. Nhưng ở các lớp
cao ta thấy có giao thức quản lý phiên và quản lí tính di động GPRS.
Giữa MS và SGSN, giao thức GMN/SM (GPRS Mobility Management / Session
Management) hỗ trợ quản lý phiên và quản lý di động khi thực hiện các chức năng như
GPRS attach/detach, chức năng bảo mật, kích hoạt giao tiếp PDP context và cập nhật

định tuyến.
Chương III:Các chức năng mạng GPRS
1)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 sử dụng 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.
a)Chức năng đăng ký ( Regitration Function):
Đăng ký là phương thức mà người sử dụng 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).
b)Chức năng nhận thực và cấp phép ( Authentication and Authoisation Function)
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.
c)Chức năng điều khiển tiếp nhận ( Admission Control Function)
Mục đích cảu 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.
d)Chức năng giám sát bản tin ( Message Screening Function)
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.

e)Chức năng tương thích đầu cuối ( Packet Terminal Adaptation Function)
Chức năng này thực hiện thích ứng các gói dữ liệu nhận từ ( truyền tới) thiết bị
đầu cuối với phương thức truyền qua mạng GPRS.
f)Chức năng thu thập dữ liệu tính cước ( Charging Data Collect Function)
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, khác với tính theo thời gian
kết nối trong mạng GSM. Thông tin tính cước do các SGSN và các GGSN thu thập.
SGSN lưu thông tin tính cước của mỗi thuê bao liên quan tới việc sử dụng mạng vô
tuyến; trong khi GGSN lưu các thông tin tính cước tới việc sử dụng mạng vô tuyển; 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 các thông tin sau:
- 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 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 địa chỉ 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 GGSN thu thập bao gồm các thông tin tính cước sau:
- Địa chỉ đích và nguồn của thông tin trao đổi: trong đó 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 dữ liệu 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.
2- Chức năng định tuyến và truyền dẫn gói
-Tuyến: được định nghĩa gồm các nút yêu cầu sử dụng cho truyền tải các bản tin trong
cùng một mạng hoặc giữa các mạng PLMN. Một tuyến phải có nút gốc ( phát bản tin), có
hoặc không có các nút chuyển tiếp và một nút đích ( nhận bản tin).
-Định tuyến: là quá trình xác định và sử dụng một số nguyên tắc thích hợp để lựa chọn
tuyến sẽ truyền một bản tin trong một mạng hoặc giữa các mạng PLMN.
a)Chức năng chuyển tiếp ( Relay Function)
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. SGSN và GGSN gán thêm số thứ tự vào các PDU. SGSN có thể
sắp xếp lại các PDU trước khi chuyển tới SNDCP; GGSN có thể sắp xếp lại các PDU
trước khi truyển tới điểm tham chiếu Gi.
b)Chức năng định tuyến ( Rounting Function)
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 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 bị di động và mạng PLMN GPRS
khác.
-Định tuyến và truyền dẫn gói giữa các thiết bị di động khác nhau.
Các PDP PDU sẽ được định tuyến và truyền giữa MS và GGSN như các đơn vị dữ
liệu mạng (N-PDU). Các PDP PDU được truyền giữa SGSN và MS bởi giao thức
SNDCP, giữa SGSN và GGSN bởi giao thwucs TCP/IP hoặc giao thức UDP/IP. Dữ liệu
được truyển bởi giao thức Tunnelling qua đường hầm. Một đường hầm được xác định bởi
số nhận dạng ( TID) và địa chỉ SGN.
c)Chức năng phiên dịch và sắp xếp địa chỉ ( Address Translation and Mapping Function)
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.
d)Chức năng đóng gói ( Encapsulation Function)
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 môt PDU. Tách gói là quá trình ngược lại: 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.
e)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.
f)Chức năng nén ( Compression Function)
Chức năng này cho phép sử dụng tối ưu dung lượng của phần vô tuyến bằng cách
truyền đi các SDU càng nhỏ (nén) càng tốt mà vẫn đảm bảo nội dung trong nó.
g)Chức năng mã hóa ( Ciphering Function)
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.
3)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. Một hoặc một số cell tạo thành một vùng định tuyến ( routing area),
một số vùng định tuyến tạo thành một vùng định vị ( location area).
Một 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 sang): vị trí của MS được biết ở cấp một

cell.
3.1)Các trạng thái của MS
GPRS có 3 trạng thái quản lý di động khác nhau:
a)Trạng thái IDLE ( rỗi)
Trạng thái này được sử dụng khi thuê bao MS không hoạt động ( không khai báo
kết nối mạng GPRS). Trong trạng thái IDLE của GPRS, thuê bao không được gán chức
năng quản lý di động ( MM). Các context 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 thực hiện
được nhưng MS có thể nhận dữ liệu trong dịch vụ PTM-M ( dịch vụ điểm- đa điểm: là
dịch vụ trong đó bản tin được phát với tất cả các thuê bao hiện thời trong một vùng địa
lý). Để thiết lập các MM context trong MS và SGSN, MS phải thực hiện thủ tục khai báo
kết nối mạng ( GPRS attach).
b)Trạng thái STANBY ( 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 mạng kênh.
Trạng thái này chưa thể truyền và nhận dữ liệu. MS thực hiện lựa chọn vùng định tuyến
GPRS ( rounting area) và chọn cell 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 MM context của
SGSN chỉ chứa số nhận dạng vùng định tuyến RAI ( Rounting Area Identifier). Nếu hết
thời gian STANBY, MS chuyển về trạng thái IDLE và việc quản lý di động hết hiệu lực.
Nếu MS cần gửi dữ liệu thì nó chuyển sang trạng thái READY.
c)Trạng thái READY ( sẵn sang)
MS thực hiện các thủ tục quản lý di động và mạng 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. MS có thể kích hoạt hoặc giải phóng PDP context, MM context vẫn được duy trì
trong trạng thái READY dù MS có hay không được cung cấp tài nguyên vô tuyến thậm
chí khi không có dữ liệu được truyền. Trạng thái READY được giám sát bởi một bộ định
thời. Một phiên MM sẽ chuyển từ trạng thái READY sang trạng thái STANBY khi bộ

định thời READY kết thúc.
3.2) Chức năng gán/ tách GPRS ( GPRS attach/ detach)
GPRS attach và GPRS detach 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 attach/ detach và xử lý
chúng. Việc khai báo kết nối mạng ( GPRS attach), thuê bao di động chuyển sang trạng
thái READY 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 các thông tin về thuê bao từ HLR, sau khi
thực hiện một GPRS attach, 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, MS trước
tiên phải thực hiện việc kích hoạt nội dung giao thức số liệu gói ( PDP context). Khi thuê
bao muốn kết thúc một kết nối tới mạng GPRS thì nó thực hiện GPRS detach. Việc thực
hiện GPRS detach cho phép MS chuyển sang trạng thái IDLE và ngắt toàn bộ nội dung
quản lý di động.
Các loại tách khác nhau: tách IMSI, tách GPRS và tách kết hợp GPRS/IMSI ( chỉ
thực hiện trong MS)
Có hai kiểu để MS kết thúc kết nối tới mạng:
-Mạng ( SGSN) gửi yêu cầu tách tới MS hoặc MS gửi tới SGSN yêu cầu
tách hoàn toàn.
-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 GPRS detach từ mạng theo chế độ mặc định khi thời gian
STANBY hết hiệu lực, nhưng thông thường việc tách GPRS từ MS.
3.3)Chức năng bảo mật
Có các chức năng bảo mật sau:
-Chống lại việc sử dụng không hợp pháp dịch vụ GPRS.
-Bảo mật nhận dạng người sử dụng ( nhận dạng tạm thời và mã hóa).
-Bảo mật dữ liệu người sử dụng ( mã hóa)>
Hệ thống GPRS sử dụng cơ chế bảo mật cơ bản giống trong GSM. Việc nhận thực
thuê bao trong GPRS được thực hiện tại SGSN cũng như MSC/VLR trong GSM. TLLI

được dùng để bảo mật nhận dạng thuê bao. Sự liên hệ tương ứng giữa IMSI với TLLI chỉ
có MS và SGSN được biết. Chức năng mã hóa giữa MS và GSN khác với GSM, nó được
tối ưu cho lượng chuyển mạch gói. Việc bảo mật đối với mạng backbone được thực hiện
dựa trên các tính chất riêng của mạng các nhân ( private network), nó tránh được khả
năng người lạ bên ngoài xâm nhập vào. Cơ chế vật lý đảm bảo tính bảo mật được thực
hiện bởi nhà khai thác.
3.4)Chức năng quản lý vị trí
Các chức năng quản lý vị trí:
-Cung cấp cơ chế chọn cell và PLMN.
-Cung cấp cơ chế để mạng nhận biết vùng định tuyến ( RA) của MS trong
trạng thái STANBY và READY.
Các thủ tục quản lý sẽ kiểm soát sự thay đổi cell 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 hieenjt heo chu
kỳ nhất định. Khi MS vào cell mới và cỏ thể vào vùng định tuyến mới thì MS phải thực
hiện một trong ba thủ tục sau: cập nhật cell, cập nhật vùng định tuyến hoặc cập nhật kết
hợp cell và vùng định tuyến.
Có hai kiểu cập nhật vùng định tuyến:
-Cập nhật trong một SGSN ( Intra- SGSN Rounting Area Update).
-Cập nhật giữa các SGSN ( Inter- SGSN Rounting Area Update).
SGSN có thể quản lý vài vùng định tuyến và nếu vùng định tuyến mới thuộc về sự
quản lý của một SGSN khác thì kiểu cập nhật Inter- SGSN được sử dụng. Nếu vùng định
tuyến mới vẫn thuộc sự quản lý của SGSN cũ thì kiểu cập nhật Intra- 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.
3.5) 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 này bằng cách:
-Thực hiện thủ tục chèn dữ liệu thuê bao ( Insert Subscriber Data): bổ xung
hoặc sửa đổi dữ liệu thuê bao trong SGSN.
-Hoặc thực hiện thủ tục xóa dữ liệu thuê bao ( Delete Subscriber Data): xóa dữ
liệu thuê bao trong SGSN.
4) Các chức năng quản lý kênh kết nối logic
Các chức năng quản lý kênh logic 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.
a)Chức năng thiết lập kênh logic
Thiết lập kênh logic được thực hiện khi MS khai báo sử dụng dịch vụ GPRS
( GPRS attach).
b)Chức năng giám sát kênh logic
Thực hiện việc giám sát tình trạng kênh logic và điều khiên khi thay đổi trạng thái
kênh.
c)Chức năng giải phóng kênh logic
Thực hiện ngắt kết nối logic, giải phóng các tài nguyên liên quan tới kết nối logic.
5) Các chức năng quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến
Các chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến liên quan tới việc ấn định và duy trì
các tuyến thông tin vô tuyến. Nguồn tài nguyên vô tuyến của GSM được chia sẽ giữa các
dịch vụ của chuyển mạch kênh ( thoại, số liệu) và các dịch vụ chuyển mạch gói GPRS.
5.1- Chức năng quản lý Um
Chức năng này quản lý một số kênh vật lý được sử dụng trong mỗi cell 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 cell này tới cell khác phụ
thuộc nhu cầu người sử dụng, hoặc được chỉ định bởi nhà vận hành mạng PLMN.
5.2- Chức năng lựa chọn cell
Chức năng này cho phép MS lựa chọn cell tối ưu để thiết lập một đường truyền tới
mạng PLMN. Việc này liên quan tới việc kiểm tra và xác định chất lượng tín hiệu từ các

cell lân cận cũng như việc phát hiện và tránh tắc nghẽn trong các cell.
5.3- Chức năng Um Tranx
Chức năng này cung cấp khả năng chuyển giao gói dữ liệu qua giao diện vô tuyến
giữa MS và BSS, 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 trao đổi.
5.4- 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 ( dựa vào tổng lưu lượng dữ liệu)
hoặc cố định ( dựa vào tải cực đại trong mỗi cell)>
6- Quản lý mạng
Chức năng này cung cấp các cơ chế để hỗ trợ chức năng khai thác và bảo dưỡng
( 0&M) liên quan tới GPRS như quản lý lỗi, cấu hình, chỉ tiêu, bảo mật… được thực hiện
từ xa hoặc tại chỗ. Trong hệ thống GPRS phase 1, chức năng O&M của nó độc lập với
chức năng O&M của GSM và sẽ có một giải pháp quản lý tập trung. Mỗi phần tử mạng
GPRS sẽ có nút quản lý độc lập của nó. Trong cấu trúc O&M của GPRS phase 2, một nút
quản lý mạng có chức năng kiểm soát toàn bộ các phần tử mạng nhưng việc quản lý
mạng GSM và GPRS vẫn riêng rẽ.