Công nghệ quá độ GPRS với các ứng dụng di động

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ


HÀ TUẤN MINH


Công nghệ quá độ GPRS với các ứng dụng di động




LUẬN VĂN THẠC SỸ



Người hướng dẫn: PGS.TS. Phan Hữu Huân




Hà nội - 2004

Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
1


MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIẢI PHÁP SỐ LIỆU GÓI CHO MẠNG GSM 2
1. MỞ ĐẦU 2
2. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA TRUYỀN SỐ LIỆU GÓI VÔ TUYẾN 3
3. KIẾN TRÚC HỆ THỐNG GPRS 7
4. GIAO DIỆN 13
4.1 Ngăn xếp giao thức trong GPRS: 13
4.2. Các kênh logic trong GPRS 18
5. QUẢN LÝ MS TRONG GPRS 23
6. QUẢN LÝ TRUYỀN DẪN TRONG HỆ THỐNG GPRS 32
6.1. Kích hoạt giao thức số liệu 33
6.2. Định tuyến gói tin trong GPRS 36
6.3. Định tuyến gói tin khi trạm MS đang di chuyển 37
6.4. Xử lý lưu lượng tại các nút GSN 38
7. KẾT NỐI GIỮA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ KẾT NỐi GPRS VỚi
MẠNG IP 40
8. KẾT LUẬN 49

CHƯƠNG 2: GIAO THỨC, ĐƯỜNG HẦM 50
VÀ ĐỐNG GÓI TRONG MOBILE IP 50
1. MỞ ĐẦU 50
2….HAI GIAO THỨC CỦA MOBILE IP 56
3. ĐƯỜNG HẦM NGƯỢC TRONG MOBILE IP 93
Bản tin cập nhật liên kết được gửi đến địa chỉ Anycast của các đại lý gốc
Bản tin xác nhận liên kết bao gồm danh sách đại lý gốc, đồng thời chỉ ra rằng các
đại lý gốc này từ chối cập nhật liên kết
4. ĐÓNG GÓI IP-TRONG-IP 99
KẾT LUẬN CHUNG 103
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
1
CHƢƠNG 1: GIẢI PHÁP SỐ LIỆU GÓI CHO
MẠNG GSM
1. MỞ ĐẦU
Mạng thông tin di động toàn cầu (GSM - Global System for Mobile) đã
cho thấy tính vượt trội so với mạng analog. Cùng với mạng PSTN, GSM đã thúc
đẩy thị trường viễn thông thế giới phát triển. Hơn 20 năm qua, thông tin di động
thế hệ 2 (2-G) bắt đầu lộ rõ những hạn chế của nó, nhất là khi dịch vụ truyền số
liệu và dịch vụ băng rộng trở thành nhu cầu cấp thiết; ngoài nhược điểm hạn chế
phân bố tần số, chuyển vùng phức tạp, chất lượng chưa cao…, còn có hai nhược
điểm cơ bản của mạng GSM là chuyển mạch kênh không phù hợp với tốc độ cao
khi truyền số liệu và lãng phí tài nguyên do kênh luôn luôn bị chiếm giữ ngay cả
khi không có lưu lượng qua.
Hiện tại phát triển của Internet rất mạnh và rộng lớn, các mạng viễn thông
không chỉ truyền thoại, fax, số liệu mà còn có thêm dịch vụ mới như khả năng

truy cập Internet, truyền file, giao dịch thương mại điện tử và Internet di động…
được gọi chung là thông tin di động thế hệ thứ 3 (3-G). Đây là xu hướng phát
triển tất yếu của thông tin di động.
Việc chọn con đường đi từ 2-G lên 3-G phụ thuộc vào cách phân tích và
điều kiện của mỗi nước, nhất là điều kiện kinh tế và qui mô của GSM. Nhìn
chung có hai xu hướng chính: đi thẳng từ 2-G lên 3-G và đi từ 2-G lên 3-G qua
một bước công nghệ quá độ.
Phương pháp thứ nhất không tận dụng được cơ sở hạ tầng hiện có mà phải
xây dựng lại cơ sở hạ tầng mới; còn phương pháp thứ hai là tận dụng tối đa khả
năng cơ sở hạ tầng của GSM với việc bổ sung công nghệ mới để đáp ứng cho
yêu cầu 3-G - Công nghệ Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS - General Packet
Radio Service, tất nhiên với công nghệ này chưa có thể khai thác hết tính ưu việt
của 3-G.
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
2
GPRS là phương pháp mới truyền dữ liệu qua mạng điện thoại di động.
Trước khi ứng dụng GPRS, phương pháp chính để duyệt web, nhận email trên
thiết bị đầu cuối di động là công nghệ WAP (Wireless Application Protocol),
dựa trên phương thức truyền kênh CS (Circuit-switched method) – quay số, kết
nối mạng và kết thức phiên làm việc. Còn GPRS được coi là công nghệ “luôn kết
nối” với mạng di động GSM, duyệt web, email và ứng dụng mạng khác nhanh
hơn giao thức WAP. Cùng với ưu thế về tốc độ cao hơn phương pháp quay số
thông thường, dựa vào công nghệ của GPRS, điểm lợi chính cho người dùng là
thuê bao không phải trả tiền cho thời gian kết nối mà chỉ phải trả tiền cho dung
lượng dữ liệu thực tế mà thuê bao dùng.
2. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA TRUYỀN SỐ LIỆU GÓI VÔ TUYẾN

- Truyền số liệu theo phương thức kênh (Circuit-Switched):
Trong kỹ thuật truyền số liệu theo phương thức kênh thì mạng cần phải
thiết lập một kết nối hay một kênh vô tuyến từ trạm gốc BS tới trạm di động MS.
Khi đã được thiết lập kết nối, quá trình truyền số liệu sẽ được bắt đầu, MS sẽ sử
dụng toàn bộ kênh này suốt thời gian truyền cho dù có thời điểm chỉ có một
lượng nhỏ số liệu truyền đi, như vậy người sử dụng phải trả chi phí cho toàn bộ
thời gian kết nối.
Phương thức này chỉ thích hợp cho các dịch vụ như: dịch vụ yêu cầu băng
thông cố định; các dịch vụ nhạy cảm với trễ truyền dẫn (yêu cầu trễ truyền dẫn
nhỏ); các dịch vụ thời gian thực… Tóm lại, phương thức này thích hợp cho dịch
vụ thoại, hội nghị truyền hình (Video Conference)…
- Truyền số liệu theo phương thức gói (Packet-Switched):
Khác với phương thức kênh, trong phương thức gói, mạng chỉ truyền
thông tin tới thuê bao khi có nhu cầu. Phương thức gói cho phép lưu lượng dữ
liệu và báo hiệu đi cùng với nhau, các gói định tuyến độc lập nhau. Điều này có
nghĩa là cùng một kênh vô tuyến có thể sử dụng đồng thời nhiều trạm MS khác
nhau. Không những thế, một MS có thể sử dụng đồng thời tới 8 khe thời gian vô
tuyến. Khi MS cần chuyển một gói tin, mạng sẽ chuyển gói này đến khe thời
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
3
gian đầu tiên còn trống, và gói tiếp theo sẽ truyền trên khe thời gian khác nếu có
thể. Do bản chất của thông tin số liệu thường tồn tại dưới dạng cụm nên việc cấp
khe thời gian động (không cố định) sẽ giúp việc sử dụng kênh vô tuyến trở nên
hiệu quả hơn.
Trong trường hợp bản tin lớn, thì được nhỏ thành nhiều gói. Khi các gói
đến bên nhận, ở đây có nhiệm vụ sắp xếp và nối ghép lại tạo thành bản tin gốc.

Việc định tuyến các gói tin tới đích được dựa vào các địa chỉ được gửi kèm theo
trong mỗi gói.
Phương thức gói số liệu phù hợp với các dịch vụ: dữ liệu tập trung dưới
dạng cụm, dữ liệu nhạy cảm với các lỗi, dữ liệu không đòi hỏi thời gian thực…
Nghĩa là nó đặc biệt phù hợp với các dịch vụ: thư điện tử, nhắn tin, đo lường từ
xa, truy cập web…
Như vậy có hai phương thức chuyển mạch cơ bản và điểm khác nhau ở
đây là trong khi chuyển mạch kênh cung cấp một kết nối mở hai chiều trong toàn
bộ thời gian phục vụ thì với chuyển mạch gói chỉ cung cấp kết nối một chiều mỗi
khi có nhu cầu truyền gói tin.
- Đặc điểm của các dịch vụ hiện đại với mạng GSM:
Hầu hết các dịch vụ hiện tại của mạng GSM như thoại, số liệu, đều sử
dụng một kênh lưu lượng TCH (Traffic channel) trên giao diện vô tuyến. Những
ứng dụng mới lại yêu cầu tốc độ truyền dẫn cao hơn nhiều, nên mạng GSM có
các hạn chế như thời gian thiết lập kết nối dài; thuê bao chiếm toàn bộ kênh
trong suốt quá trình nối; dịch vụ SMS (Short Message Service) hạn chế độ dài
bản tin, tối đa chỉ 160 ký tự; dịch vụ số liệu có tốc độ thấp, tối đa 9,6 kb/s; mạng
GSM/PLMN không có khả năng cung cấp trực tiếp dịch vụ Internet, mà phải
đóng gói số liệu trên tín hiệu tương tự và truyền trên các kênh dữ liệu số; quản
lý tài nguyên tần số không hiệu quả và tính cước thuê bao phải dùng và trả tiền
cho kênh lưu lượng trong suốt quá trình kết nối.
- Các đặc trưng của hệ thống GPRS:
Hệ thống GPRS được xây dựng nhằm cung cấp các dịch vụ bổ sung cho
mạng di động GSM đã có sẵn, cho phép người dùng có thể truy nhập Internet
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
4

hay một LAN công cộng thông qua việc sử dụng các thiết bị hỗ trợ truyền số liệu
theo phương thức gói.
Vấn đề mấu chốt của GPRS là sử dụng có hiệu quả tài nguyên vô tuyến
nhằm cung cấp dịch vụ một cách linh hoạt. Khác cơ bản của GPRS so với GSM
là một kênh chỉ được cấp phát khi cần thiết và được giải phóng ngay sau khi gói
tin truyền xong. Do điều này nên cho phép một kênh vật lý (khe thời gian) có thể
chia sẻ bởi nhiều MS và một MS có thể sử dụng nhiều khe thời gian. Với nguyên
tắc này thì GPRS đã phá vỡ cấu trúc truyền thống của TDMA trên giao diện vô
tuyến. Nhờ đó, tốc độ dữ liệu có thể lên tới 171,2 kb/s khi sử dụng tối đa 8 khe
thời gian.
BTS
SGSN
GGSN

MS – Trạm di động
Laptop – thuê bao Internet di động
BTS – Base Station Transceiver - Trạm thu phát gốc
SGSN – Serving GPRS Support Node – Nút hỗ trợ GPRS dịch vụ
GGSN - Gateway GPRS Support Node – Nút hỗ trợ GPRS cổng
Hình 1: Mô hình chia sẻ khe thời gian giữa các thuê bao

Hình H.1 cho ví dụ về cách chia sẻ 3 khe thời gian TDMA đồng thời theo
3 thuê bao: 3 thuê bao sử dụng chung một khe thời gian và một thuê bao sử dụng
đồng thời cả 3 khe thời gian.
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
5

Với GSM, thông thường thời gian kết nối mất vài giây, còn với GPRS chỉ
1 giây.
Hệ thống GPRS sử dụng 4 kiểu mã hoá kênh từ CS-1 đến CS-4 như trên
bảng 1, sẽ tạo ra các tốc độ bit và chất lượng truyền dẫn khác nhau.

Các loại mã
Tỷ lệ
mã
Tốc độ với 1 khe
thời gian (kb/s)
Tốc độ với 8 khe
thời gian (kb/s)
CS-1 (độ tin cậy cao nhất)
1/2
9,05
72,4
CS-2
~ 2/3
13,4
107,2
CS-3
~ 3/4
15,6
124,9
CS-4 (không có khả năng sửa lỗi)
1
21,4
171,2

- Một số nhận xét:

o Hệ thống GPRS kết nối với mạng khác bằng giao thức Internet (IP). Đây
là một giao thức sử dụng phổ biến trên toàn thế giới, vì vậy GPRS có
khả năng kết nối với các hệ thống khác nhau.
o Tốc độ bit tăng và hiệu quả truyền dẫn tăng lên nên thuận lợi cho
phương pháp tính cước và nó sẽ dần thay thế chuyển mạch kênh bằng
các dịch vụ chuyển mạch gói GPRS. Hệ thống tính cước chuyển mạch
kênh dựa theo thời gian vì khi một kênh bị chiếm thì toàn bộ kênh đó chỉ
dành cho 1 thuê bao. Trong khi sử dụng Internet thì người sử dụng
thường đọc thông tin nhiều hơn là truyền file, nên kênh truyền bị chiếm
dụng một cách lãng phí và thuê bao phải trả cước phí tổn không đáng có.
GPRS cung cấp một cơ chế tính cước hoàn toàn mới, đó là tính cước dựa
trên số lượng số liệu truyền dẫn. Điều này cho hiệu quả kinh tế với
người sử dụng vì họ chỉ trả kinh phí cho những tài nguyên thực sự sử
dụng. Ngoài ra GPRS sử dụng giao diện mở - đây là giao diện chuẩn nên
có thể dùng các thiết bị do các nhà sản xuất khác nhau cung cấp mà
không hề có cản trở.

Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
6
3. KIẾN TRÚC HỆ THỐNG GPRS

- Kiến trúc tổng thể hệ thống (hình H.2):


Hình 2: Kiến trúc mạng GPRS

GPRS được xem như là một dịch vụ của mạng GSM, được thiết kế bởi
ETSI để triển khai trên cơ sở hạ tầng mạng GSM mà không ảnh hưởng đến dịch
vụ hiện tại và cho ta khả năng triển khai nhanh với chi phí thấp. Các phần tử của
mạng GSM chỉ cần nâng cấp phần mềm, ngoại trừ BSC phải nâng cấp cả phần
cứng. Một số tuyến truyền dẫn được sử dụng chung cho cả chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói, ví dụ như tuyến giữa BTS và BSC; hai nút mới được bổ sung:
nút hỗ trợ GPRS dịch vụ - SGSN và nút hỗ trợ GPRS cổng - GGSN.
Các giao diện GSM cũng được sử dụng nhưng bổ sung thêm chức năng để
hỗ trợ nút GPRS. Các trạm BTS của GSM được bổ sung thêm các giao thức mới
để truyền dữ liệu dưới dạng gói. Ngoài ra, một số chức năng như phân bố tài
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
7
nguyên khe thời gian và phân bố kênh số liệu gói cũng được thực hiện tại đây.
Do vậy, các kênh số liệu gói PDCH (Packet Data Channel) của GPRS được trộn
lẫn với kênh lưu lượng TCH của chuyển mạch kênh. Trong khi kênh lưu lượng
phân bố cho chỉ một người dùng thì kênh số liệu gói lại có thể được chia sẻ đồng
thời bởi nhiều thuê bao GPRS khác nhau.
Hình H.2 là kiến trúc của hệ thống GPRS trên nền của mạng GSM, trong
đó được lược bỏ một số thành phần và các liên kết thuần GSM.
Dưới đây sẽ tìm hiểu cụ thể từng khối chức năng:
o Bộ đăng ký định vị thường trú HLR.
Bộ đăng ký định vị thường trú HLR là cơ sở dữ liệu chứa các thông tin về
thuê bao thuộc phạm vi quản lý của nó. HLR chứa thông tin về tất cả các dịch
vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Trong HLR gồm các thông tin:
các dịch vụ mà thuê bao đăng ký, bộ ba tham số xác thực, thuê bao có sử
dụng chuyển mạch gói hay không, tên của điểm truy cập (APN) hay nhà cung

cấp dịch vụ Internet (ISP), địa chỉ IP tĩnh (nếu có) được phân bố cho trạm di
động, vị trí hiện thời của thuê bao… các thông tin này được thiết lập bởi nhà
khai thác mạng. Trong GPRS, các thông tin về thuê bao sẽ được trao đổi giữa
HLR và SGSN.
o Nút hỗ trợ GPRS dịch vụ - SGSN.
Nút hỗ trợ GPRS dịch vụ - SGSN - là một bộ phận không thể thiếu được
trong mạng GSM có hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói. Nhiệm vụ chính của
SGSN là truyền các gói tin IP đi và đến tất cả các MS trong vùng phục vụ của
nó. Nó giám sát tất cả các thuê bao nằm trong vùng thuộc quyền. Một SGSN
thực thi hầu hết các chức năng trong GPRS, giống như một MSC trong GSM,
nghĩa là nó phải điều khiển kết nối, huỷ kênh nối GPRS, cập nhật vị trí cho
trạm MS… Các thuê bao GPRS có thể được phục vụ bởi bất kỳ SGSN nào
tuỳ theo vị trí hiện tại của chúng. Nó thực hiện các chức năng chủ yếu sau:
 Quản lý di động: SGSN quản lý MS bởi giao diện giữa MS và
mạng. Các thủ tục quản lý gồm: liên kết GPRS, cập nhật vùng định
tuyến (RA) và thủ tục cập nhật RA và LA kết hợp.
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
8
 Quản lý phiên làm việc: thủ tục Quản lý phiên làm việc gồm: kích
hoạt, giải kích hoạt, hiệu chỉnh giao thức số liệu gói (PDP), Việc
kích hoạt giao thức số liệu gói sẽ thiết lập kênh dữ liệu ảo giữa thiết
bị đầu cuối số liệu với một GGSN thích hợp.
 Truyền và định tuyến các gói tin đi và đến các trạm MS trong vùng
phục vụ thuộc quyền. Các gói tin từ SGSN sẽ được định tuyến tới
BSC, qua BTC tới MS.
 Bảo mật đường truyền vô tuyến bằng các thủ tục xác thực và mã

hoá.
 Lựa chọn GGSN thích hợp cho MS dựa trên các thông tin: kiểu giao
thức số liệu, gói, tên điểm truy cập (APN) và các tham số cấu hình.
SGSN sử dụng một máy chủ hệ thống tên miền DNS (Domain
Name System) trên mạng đường trục GPRS để tìm ra GGSN phục
vụ cho APN yêu cầu. Sau đó SGSN sẽ thiết lập một giao thức
đường hầm GTP (GPRS Tunnel Protocol) nối tới GGSN vừa tìm
được để thực hiện các công việc xử lý tiếp theo như kết nối tới máy
chủ trên mạng số liệu bên ngoài.
 Kết nối tới các nút GSM như: MSC, HLR, BSC, SMS-SC…
 Đưa ra các thông tin về cước: SGSN ghi nhận các thông tin về cước
sử dụng tài nguyên vô tuyến của trạm MS. Cả SGSN và GGSN đều
ghi các thông tin về cước sử dụng tài nguyên mạng của từng trạm
MS.
 Thực hiện các chức năng đăng ký định vị tạm trú VLR: SGSN thực
hiện tất cả các chức năng (giống như chức năng của VLR trong
GSM) cho các dịch vụ chuyển mạch gói di động. Nghĩa là SGSN
chứa các thông tin hiện thời của thuê bao cũng như các thông tin về
thuê bao tạm trú. Khi MS chuyển tới vùng phục vụ của SGSN mới,
thì SGSN này (đóng vai trò như một VLR) gửi yêu cầu tới bộ đăng
ký định vị thường trú (HLR) của trạm MS đó và yêu cầu HLR gủi
các thông tin về trạm MS. Các thông tin này được SGSN lưu trữ
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
9
trong suốt quá trình thuê bao lưu chuyển trong khu vực của nó có
trách nhiệm bảo đảm. Khi trạm MS cần truyền số liệu thì SGSN có

thể cung cấp ngay các thông tin cần thiết.
o Nút hỗ trợ GPRS cổng - GGSN:
Nút hỗ trợ hỗ trợ GPRS cổng - GGSN là một phần không thể thiếu được
trong mạng GSM để hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói. GGSN có chức năng
chủ yếu là giao tiếp với mạng số liệu gói bên ngoài, ví dụ điển hình là các
mạng dựa trên giao thức IP. Do đó, GGSN phải có các chức năng truy cập
mạng. Cụ thể là GGSN liên kết với các phần tử mạng ngoài như: các bộ định
tuyến, các máy chủ RADIUS (dùng cho mục đích xác thực), các máy chủ
phục vụ …nếu quan sát từ bên ngoài vào, thì GGSN hoạt động như một bộ
định tuyến cho toàn bộ địa chỉ IP của tất cả các thuê bao được phục vụ bởi
mạng GPRS. GGSN phải thực hiện định tuyến gói tin đến đúng SGSN và
chuyển đổi giao thức giữa mạng GPRS với mạng ngoài. Cụ thể GGSN có các
chức năng sau:
 Kết nối với mạng IP bên ngoài: GGSN có nhiệm vụ kết nối với các
mạng IP bên ngoài thông qua một máy chủ truy cập thường sử dụng
một máy chủ RADIUS (hoặc DHCP) để phân bố địa chỉ IP động đến
các thuê bao.
 Bảo mật IP (IP sec.): đặc trưng bảo mật IP (biện pháp bảo mật ở lớp
IP) cho phép truyền dẫn một cách an toàn giữa GGSN với SGSN (giao
diện Gn) và giữa GGSN với các máy trạm và các bộ định tuyến bên
ngoài (giao diện Gi). Điều này là cần thiết khi mà các thuê bao GPRS
muốn kết nối với mạng cộng tác của họ hay các mạng riêng ảo (VPN).
Nó cũng tăng cường tính bảo mật trong việc quản lý MS giữa nút hỗ
trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động (GSN) và hệ thống quản lý. IP sec
cho phép mã hoá toàn bộ dữ liệu truyền đi trên mạng, chống lại những
truy cập trái phép, đảm bảo độ tin cậy, tính toàn vẹn và xác thực nguồn
gốc dữ liệu.
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp

Công nghệ quá độ GPRS
10
 Quản lý phiên làm việc: GGSN hỗ trợ các thủ tục quản lý phiên làm
việc bao gồm: kích hoạt, giải kích hoạt, hiệu chỉnh giao thức số liệu
gói.
 Đưa ra các thông tin về cước: GGSN có nhiệm vụ ghi nhận các thông
tin về cước liên quan tới việc sử dụng tài nguyên của mạng bên ngoài
đối với từng MS. Cả GGSN và SGSN đều ghi nhận các thông tin về
cước liên quan tới việc sử dụng tài nguyên của bản thân mạng di động.
 Chức năng bức tường lửa (firewall): Khi GGSN kết nối với mạng
ngoài, nhiều lựa chọn lọc gói được thực thi để chống lại mọi sự tấn
công và xâm nhập trái phép. Các thông tin được sử dụng để lọc gói
gồm: địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, giao thức, số hiệu cổng,…
 Chức năng cổng biên BG (Border Gateway): BG hoạt động như một
điểm truy cập mạng trong trường hợp kết nối các mạng GPRS với
nhau. Chức năng này thường được tích hợp trong GGSN và được sử
dụng cùng một bộ định tuyến với GGSN. Do vây, các giao diện vật lý
cũng được dùng chung để truyền số liệu. Trong thực tế, để tăng khả
năng xử lý, BG và GGSN có thể được đặt trên hai phần tử vật lý riêng
biệt.
o Hệ thống trạm gốc BSS (Base Station System):
Hệ thống GPRS sử dụng chung tài nguyên với GSM trên giao diện vô
tuyến, nghĩa là có thể trộn lẫn các kênh GPRS với kênh chuyển mạch kênh
trong cùng một ô (cell). GPRS có thể phân tài nguyên động, xen giữa những
khoảng hở trong các phiên làm việc của chuyển mạch kênh, do đó, dải tần
được sử dụng hiệu quả hơn nhiều. Với GPRS, nhiều người sử dụng có thể
cùng chia sẻ một kênh vật lý. Các kênh vật lý của GPRS chỉ được phân bố khi
cần truyền hoặc nhận gói tin.
Hệ thống GPRS tận dụng có hiệu quả cơ sở hạ tầng sẵn có của GSM như

GPRS sử dụng BTS và BSC của GSM. Như đã chỉ ra ở trên, để có thể truyền
dữ liệu dưới dạng gói phải nâng cấp BTS, BSC, MSC, VLR, HLR… của
mạng GSM về phần mềm; riêng BSC phải bổ sung thêm phần cứng, đó là
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
11
khối điều khiển PCU (Packet Control Unit). PCU có nhiệm vụ điều khiển các
kênh số liệu gói và chia sẻ các kênh vô tuyến giữa GPRS và GSM. Dữ liệu
chuyển mạch kênh được gửi qua giao diện A tới MSC trong khi dữ liệu gói
gửi qua giao diện Gb tới SGSN và mạng đường trục GPRS.
o Thiết bị đầu cuối số liệu TE:
Thiết bị đầu cuối số liệu TE về bản chất là một máy tính, thường là máy
xách tay, thông qua nó, người sử dụng có thể truy cập và lấy các thông tin từ
trên mạng. Nó có nhiệm vụ trao đổi các gói tin với mạng. Hệ thống GPRS sẽ
cung cấp kết nối IP giữa thiết bị đầu cuối số liệu TE với một nhà cung cấp địa
chỉ ISP (Internet Service Provider) hay một mạng LAN công cộng.
o Đầu cuối di động MT (Mobile Terminal):
Xuất phát từ phía người sử dụng thì đầu cuối di động MT có thể được xem
như một modem làm nhiệm vụ kết nối thiết bị đầu cuối với hệ thống GPRS.
Đầu cuối di động có nhiệm vụ kết nối thiết bị đầu cuối với hệ thống GPRS
thông qua giao diện vô tuyến. Về bản chất, đầu cuối di động là một máy điện
thoại GSM thông thường, tuy nhiên nó được trang bị thêm một số chức năng
để cung cấp dịch vụ chuyển mạch gói di động.
Khi thiết bị đầu cuối cần trao đổi số liệu thì đầu cuối di động sẽ phải thiết
lập một liên kết với nút SGSN. Nhiệm vụ đầu cuối di động phải làm sao cho
thiết bị đầu cuối số liệu kết nối được với mạng thông qua giao thức IP mà
không nhận biết được sự di động của nó. Nghĩa là MT không nhận biết được

rằng nó đang di chuyển và địa chỉ IP của nó còn được duy trì chừng nào MT
còn liên kết được với GPRS.
o Trạm di động MS:
Để hỗ trợ cho dịch vụ số liệu gói, trạm MS sẽ bao gồm một thiết bị đầu
cuối di động MT và một thiết bị đầu cuối TE. Hai thiết bị này có thể đặt trên
hai phần tử vật lý khác biệt. Tuy nhiên, cũng có thể là thực thể duy nhất làm
nhiệm vụ của cả MT và TE.
Các GPRS và GSM phải có khả năng tương tác với nhau và chia sẻ tài
nguyên động giữa những người sử dụng. Chính vì lý do này, nên có ba kiểu
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
12
thiết bị đầu cuối ứng với ba chế độ làm việc của trạm MS, được định nghĩa
theo 3 nhóm sau:
 Nhóm A: một trạm di động thuộc nhóm A có thể đồng thời sử dụng các
kết nối chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói, khi đang trong chế độ
chuyển mạch gói, cho phép thực hiện cuộc gọi mà không phải ngắt quá
trình truyền số liệu.
 Nhóm B: Một trạm MS thuộc nhóm B có thể giám sát tất cả các dịch
vụ chuyển mạch kênh và GPRS nhưng tại một thời điểm thì chỉ hỗ trợ
cho một loại dịch vụ. Trường hợp MS đang trong chế độ truyền gói và
đang trao đổi dữ liệu mà có một cuộc gọi của chuyển mạch đến, để
nhận cuộc gọi thì MS phải tạm dừng việc trao đổi dữ liệu, khi cuộc gọi
kết thúc, quá trình trao đổi dữ liệu lại tiếp tục thực hiện.
 Nhóm C: Trạm MS chỉ có thể sử dụng một trong hai loại dịch vụ tại
một thời điểm. Chế độ này thường được dùng cho MS chỉ hỗ trợ dịch
vụ GPRS mà không hỗ trợ các dịch vụ chuyển mạch kênh.

Tuỳ theo yêu cầu mà ta chọn loại dịch vụ.
4. GIAO DIỆN
4.1 Ngăn xếp giao thức trong GPRS:
Trong GPRS có hai mặt phẳng giao thức: mặt phẳng giao thức tải tin và
mặt phẳng giao thức báo hiệu. mặt phẳng giao thức tải tin được dùng để
truyền tải dữ liệu người dùng; còn mặt phẳng giao thức báo hiệu được dùng
để truyền các thông tin báo hiệu như: điều khiển luồng, quản lý di động…



Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
13

LLC – Logical Link Control
RLC – Radio Link Control
MAC – Media Access Control
GSMRF – GSM Radio Control
BSSGP – BSS GPRS Control
GTP – GPRS Tunnelling Protocol
L1, L2 - Lớp 1 và lớp 2 của mô hình OSI
Hình 3: Trình bày ngăn xếp giao thức tại các nút của GPRS

Dưới đây sẽ phân tích chi tiết hơn:
o Mạng đường trục GPRS:
 Giao thức đường hầm GTP: Giao thức đường hầm GTP được sử dụng
để truyền tải dữ liệu của người dùng và thông tin báo hiệu giữa các nút

hỗ trợ dịch vụ (GSN) trên mạng đường trục GPRS. GTP được định
nghĩa để có thể sử dụng giữa các nút GSN trong cùng một mạng
PLMN (giao diện Gn) và giữa các GSN trên các PLMN khác nhau
(giao diện Gp). Khi các gói dữ liệu với giao thức PDU từ giao thức lớp
mạng (có thể là IP hay X.25) được chuyển xuống, GTP sẽ thực hiện
đóng gói các khối dữ liệu này bằng cách thêm vào phần tiêu đề riêng
của giao thức GTP, trước khi chuyển qua mạng đường trục GPRS.
Ở phía mặt phẳng báo hiệu, GTP cung cấp các chức năng điều khiển
đường hầm, cho phép SGSN cung cấp khả năng truy cập mạng GPRS
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
14
tới từng MS. Báo hiệu trong trường hợp này dùng để tạo, sửa và xoá
các đường hầm.
GTP chỉ được thực thi giữa các nút GSN, không có thực thể nào
khác biết được sự tồn tại của GTP. Điều này có nghĩa là trong hệ thống
GPRS dữ liệu truyền qua GTP hoàn toàn trong suốt đối với trạm MS và
hệ thống BSS.
 Giao thức truyền tải UDP/TCP: Giao thức điều khiển truyền (TCP)
được sử dụng để truyền tải các đơn vị dữ liệu trong mạng đường trục
cho các giao thức kết nối yêu cầu có độ tin cậy cao. Khi không có yêu
cầu có thể truyền trên giao thức UDP.
 Giao thức Internet (IP): giao thức IP ở lớp mạng là giao thức được
dùng để định tuyến gói tin trong mạng đường trục GPRS.
Như vậy, GTP mạng thông tin IP hoặc X.25 của người dùng truyền
tải dưới dạng các các gói tin GTP trong mạng đường trục GPRS. Khi
truy cập vào mạng IP, do không yêu cầu kết nối có độ tin cậy cao, có

thể dùng giao thức UDP. Giao thức IP được sử dụng ở lớp mạng để
định tuyến các gói tin trong mạng đường trục. Các giao thức như
Ethernet, ISDN hay ATM đều có thể được sử dụng ở phía dưới lớp IP.
Tóm lại, trong mạng đường trục chúng ta có thể có một kiến trúc
truyền tải như sau: “IP / X.25-over-UDP / TCP-over-IP”. Bên cạnh khả
năng bảo mật thông tin truyền trên mạng đường trục, việc sử dụng GTP
có hạn chế là do các gói dữ liệu truyền qua đường hầm GTP sẽ được
đóng gói với phần tiêu đề GTP/UDP/IP. Do vậy, mỗi gói dữ liệu tăng
kích thước thêm khoảng 48 bytes, rất đáng kể với ứng dụng thoại dựa
trên IP (VoIP) có kích thước gói dữ liệu rẩt nhỏ.
o Giao thức hội tụ phụ thuộc mạng con (SNDCP):
Giao thức hội tụ phụ thuộc mạng con (SNDCP) chịu trách nhiệm đóng gói
các dữ liệu của giao thức kết nối logic giữa MS và SGSN. Để thực hiện
nhiệm vụ đó, SNDPC phải thực hiện các chức năng sau:
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
15
 Ghép kênh các gói dữ liệu từ một hay nhiều liên kết của lớp mạng trên
một kết nối logic thích hợp của lớp LLC. Điều này cho phép người
dùng có thể sử dụng nhiều giao thức lớp mạng khác nhau hay bổ sung
thêm các giao thức mới mà không ảnh hưởng đến các kết nối logic ở
lớp dưới.
 Nén và giải nén dữ liệu của người dùng và các thông tin dư thừa của
phần tiêu đề (ví dụ tiêu đề của giao thức IP).
 Phân đoạn và tái thiết lập các gói dữ liệu có kích thước lớn hơn kích
thước khung LLC.
o Giao diện vô tuyến (Um):

Trên giao diện giữa MS và bộ điều khiển trạm gốc (BSC), lớp liên kết dữ
liệu (Data Link) được chia thành hai lớp con, đó là lớp điều khiển liên kết
logic (LLC) và lớp điều khiển liên kết vô tuyến RLC/ điều khiển truy cập
thiết bị (MAC). Cụ thể:
 Lớp liên kết logic (LLC): cung cấp liên kết logic có độ tin cậy cao giữa
MS và SGSN. Nó thực hiện các chức năng như: điều khiển luồng dựa
trên cơ chế cửa sổ trượt (slide-window), phát hiện lỗi, tự động truyền
lại ARQ,… LLC cung cấp các dịch vụ cần thiết để duy trì một tuyến dữ
liệu được mã hoá bảo mật giữa MS và SGSN. Liên kết LLC được duy
trì chừng nào MS còn hoạt động trong vùng phục vụ của SGSN này.
Thêm vào đó, LLC được thiết kế để không phụ thuộc vào các giao thức
vô tuyến ở phía dưới, cho phép đưa ra những lựa chọn về giải pháp vô
tuyến của GPRS trong các phiên bản sau. Để có liên kết tin cậy và
được bảo mật, LLC hỗ trợ:
 Các thủ tục để truyền tải các đơn vị dữ liệu LLC giữa MS và
SGSN, trong cả hai chế độ có xác thực và không xác thực.
 Các thủ tục điều khiển luồng và mã hoá bảo mật cho các đơn
vị dữ liệu giữa MS và SGSN.
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
16
Chú ý: việc truyền dẫn trên LLC chỉ được thực thi giữa MS
và SGSN và hoàn toàn trong suốt đối với hệ thống trạm gốc
(BSS).
 Lớp điều khiển vô tuyến RLC và điều khiển truy cập thiết bị MAC
(RLC/MAC): cung cấp các dịch vụ truyền tải dữ liệu qua liên kết vô
tuyến. RLC/MAC có các thủ tục cho phép nhiều MS có thể đồng thời

chia sẻ các phương tiện truyền dẫn chung, trong đó bao gồm cả các
kênh vô tuyến. Lớp này thực hiện hai chức năng:
 Chức năng điều khiển việc truy cập thiết bị (MAC): điều
khiển các thủ tục truy cập kênh vô tuyến, được chia sẻ bởi
nhiều MS, và ánh xạ các khung LLC lên các kênh vật lý
GSM (GSM-RF). Cả LLC và MAC đều hỗ trợ đồng thời hai
chế độ truyền tải có xác thực và không có xác thực.
 Lớp vật lý vô tuyến (GSM-RF): cung cấp các dịch vụ cho
việc truyền tải dữ liệu trên các kênh vô tuyến. GSM-RF thực
hiện các chức năng như lập các khung truyền dẫn, mã hóa dữ
liệu phát hiện và sửa lỗi bit… Đường truyền vô tuyến trong
GPRS sử dụng các cơ chế và sửa lỗi trước FEC (Forward
Error Correction) khác nhau, tạo thành bốn tốc độ khác nhau.
Tốc độ thấp nhất 9,05 kb/s (CS-1) có tỉ lệ lỗi bít thấp nhất, do
đó ít phải truyền lại. Tốc độ cao nhất 21,4 kb/s (CS-4) không
có cơ chế kiểm tra lỗi mà dành việc kiểm tra lỗi cho các lớp
phía trên như TCP/IP.
o Giao diện giữa BSS-SGSN:
 Kiến trúc giao thức nằm giữa BSS-SGSN dựa trên kỹ thuật chuyển tiếp
khung (Frame Relay) và sử dụng kênh ảo (Virtual Channel) để cho
phép dữ liệu có thể được ghép từ nhiều trạm MS khác nhau.
 Giao thức BSSGP: được sử dụng để phân phối thông tin liên quan đến
định tuyến và chất lượng dịch vụ giữa hệ thống trạm gốc và SGSN.
BSSGP thực hiện việc đăng ký luồng đối với các khung LLC theo
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
17

hướng xuống từ SGSN tới BSS để bảo đảm rằng các bộ đệm trên BSC
luôn có một số lượng nhất định các khung LLC sẵn sàng để được
truyền qua kênh vô tuyến.

4.2. Các kênh logic trong GPRS
Hệ thống GPRS sử dụng các kênh vô tuyến logic mới, gọi là kênh số liệu
gói (PDCH). Các kênh này được thiết kế tối ưu cho các dịch vụ chuyển mạch
gói.
Tạo các kênh PDCH có thể bằng nhiều cách khác nhau và có thể sử dụng
như những kênh cố định, nghĩa là được cấp riêng tấn số vô tuyến và các tài
nguyên khác cho kênh một cách liên tục. Ngoài ra PDCH còn có thể sử dụng
như các kênh tạm thời, khi có yêu cầu thì hệ thống mới cấp tần số vô tuyến
cũng như các tài nguyên khác cho kênh.
Không giống nhu trong GSM, trong GPRS thì một MS có thể cùng một
lúc sử dụng nhiều khe thời gian trên cùng một khung TDMA. Điều này cho
phép thay đổi tốc độ truyền dữ liệu một cách mềm dẻo và hiệu quả hơn. Hơn
thế, các kênh tuyến lên và xuống phân phối độc lập nhau trong hệ thống
GPRS nên rất thích hợp cho các dịch vụ sử dụng kênh truyền không đối
xứng, ví dụ dịch vụ truy cập web…
Trong hệ thống GSM truyền thống, khi cuộc gọi được thiết lập, thì toàn bộ
kênh lên và xuống bị chiếm dụng hoàn toàn trong suốt thời gian đàm thoại
cho dù không có dữ liệu trên đường truyền. Trong hệ thống GPRS, các kênh
truyền chỉ được cấp phát khi người dùng thực sự có nhu cầu truyền hoặc nhận
thông tin và được giải phóng ngay khi thông tin truyền xong. Do vây, hiệu
suất sử dụng kênh cao hơn hẳn, đặc biệt với ứng dụng dữ liệu thường xuất
hiện dưới dạng cụm. Với nguyên tắc này, cho phép cùng chia sẻ một kênh vật
lý.
Ở lớp trên của kênh vật lý là các kênh logic, được định nghĩa để thực hiện
các chức năng khác nhau như: báo hiệu, quảng bá thông tin chung về hệ
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp

Công nghệ quá độ GPRS
18
thống, đồng bộ, cấp kênh, tìm gọi và tải tin. Kênh logic là sự phân loại thông
tin truyền trên giao diện vô tuyến. Các kênh logic được ấn định ở những kênh
vật lý nhất định và trong những khoảng thời gian nhất định của quá trình trao
đổi thông tin.
Nhóm
Kênh
Chức năng
Hƣớng truyền
Kênh lưu lượng số liệu gói
PDTCH
Kênh lưu lượng số liệu gói
MS <-> BSS
Kênh điều khiển quảng bá gói
PBCCH
Kênh điều khiển quảng bá
MS <- BSS
Kênh điều khiển
chung gói (PCCCH)
PRACH
Kênh truy nhập ngẫu nhiên
MS <- BSS
PAGCH
Kênh chấp nhận truy nhập
MS -> BSS
PPCH

Kênh tìm gọi
MS <- BSS
PNCH
Kênh thông báo gói
MS <- BSS
Kênh điều khiển
dành riêng gói (PDCCH)
PACCH
Kênh điều khiển liên kết
MS <- BSS
PTCCH
Điều khiển sự sớm định thời
MS <-> BSS

Bảng 2: Các kênh logic trong GPRS
Cũng giống như trong GSM truyền thống, các kênh này được chia ra hai
nhóm: các kênh lưu lượng và các kênh báo hiệu (kênh điều khiển).
o Kênh lưu lượng số liệu gói (PDTCH):
Được sử dụng để truyền các gói tin của người dùng. Kênh này có thể được
phân phát cho một hay nhiều MS (trường hợp truyền point-to-multipoint).
Mỗi trạm MS có thể cùng một lúc dùng nhiều kênh PDTCH.
o Kênh điều khiển quảng bá (PBCCH):
Là kênh một chiều, truyền tín hiệu báo hiệu theo phương thức điểm-đa
điểm (point-to-multipoint) từ BSS tới các MS. Các thông tin truyền trên kênh
này giúp MS biết được cấu trúc cụ thể của mạng GPRS. Ngoài ra, PBCCH
còn phát quảng bá các thông tin hệ thống cho các dịch vụ chuyển mạch kênh
(GSM). Nhờ vậy mà một MS của GSM, nếu được hỗ trợ dịch vụ GPRS, có
thể không cần thu tín hiệu trên kênh BCCH.
o Kênh điều khiển chung gói (PCCCH):
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp

Công nghệ quá độ GPRS
19
Là kênh một chiều, truyền tín hiệu báo hiệu theo phương thức điểm-đa
điểm, phục vụ cho quản lý truy cập mạng như: phân bố tài nguyên vô tuyến
và tìm gọi. Kênh này bao gồm các kênh con như:
 Kênh truy cập ngẫu nhiên gói (PRACH): Trạm MS sử dụng kênh này
để yêu cầu cấp phát một hay nhiều kênh PDCH.
 Kênh chấp nhận truy cập gọi (PAGCH): được hệ thống trạm gốc BSS
sử dụng để phân bố một hay nhiều kênh PDCH cho một trạm MS.
 Kênh tìm gọi (PDCH): hệ thống trạm gốc BSS sử dụng kênh này để
tìm ra vị trí của MS trước khi quá trình truyền gói tin theo hướng
xuống được thực hiện.
 Kênh thông báo gói (PNCH): được sử dụng để thông báo cho trạm MS
chuẩn bị nhận các bản tin PTM.
 Chú ý: kênh điều khiển dành riêng là kênh hai chiều, truyền tín hiệu
báo hiệu theo phương thức điểm-điểm. Kênh này gồm các kênh con:
 Kênh điều khiển liên kết (PACCH): luôn kèm theo với một hay
nhiều kênh PDTCH được phân bố cho một trạm MS. Kênh này
có nhiệm vụ truyền các thông tin báo hiệu riêng cho từng trạm
MS, ví dụ, thông tin điều khiển công suất.
 Kênh điều khiển sớm định thời (PTCCH): sử dụng cho việc đồng
bộ khung.
Việc phối hợp giữa các kênh logic của chuyển mạch kênh và chuyển
mạch gói là rất quan trọng. Nếu trong một ô nào đó không có kênh PCCH,
thì MS có thể chỉ sử dụng kênh CCCH của hệ thống GSM truyền thống để
khởi tạo quá trình truyền số liệu. Không những thế, nếu trong ô không có
cả kênh PBCCH thì MS vẫn có thể nhận được các thông tin cần thiết về

cấu hình mạng vô tuyến bằng cách thu tín hiệu trên kênh BCCH.
Hình H.4 mô tả các bước phân bố kênh cho tuyến lên với MS truyền số
liệu.


Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
20
MS BSS







Hình 4: Phân bố kênh tuyến lên của GPRS

MS yêu cầu cấp tài nguyên vô tuyến dành cho việc truyền số liệu bằng
cách gửi đi một bản tin “yêu cầu chiếm kênh” trên kênh PRACH hoặc
RACH. Nếu yêu cầu chiếm kênh được chấp nhận, hệ thống BSS sẽ trả lời
trên kênh PAGCH hoặc AGCH tương ứng. Thông tin trả lời cho phép MS
biết mã số của kênh PDTCH mà nó được phép sử dụng. Để nhận biết được
kênh thuộc tuyến lên còn rỗi hay không, người ta sử dụng một cờ trạng
thái USF (Uplink State Flag). Cờ này được truyền trên các kênh tuyến
xuống.
Hình H.5 mô tả các bước của thủ tục tìm gọi một trạm MS với trạm

MS nhận số liệu.
MS BSS








Hình 5: Thủ tục tìm gọi (trạm MS nhận số liệu) của GPRS
PRACH or
RACH
Yêu cầu chiếm kênh
Cấp phát kênh hướng lên
PAGCH or
AGCH
PAACH
PAACH
Yêu cầu sử dụng tài nguyên
Cấp phát tài nguyên hướng lên
PRACH or
RACH
Yêu cầu chiếm kênh
Cấp phát kênh hướng lên
PAGCH or
AGCH
PAACH
PAACH
Yêu cầu sử dụng tài nguyên

Cấp phát tài nguyên hướng lên
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
21
Việc sắp xếp các kênh logic lên kênh vật lý gồm hai giai đoạn: sắp xếp
theo tần số và theo thời gian.
Sắp xếp theo tần số được dựa trên số hiệu của khung TDMA và các tấn
số mà hệ thống BTS được cấp.
Sắp xếp theo thời gian được dựa trên qui định về cấu trúc đa khung của
các khung TDMA. Mỗi đa khung gồm 52 khung TDMA như trên H.6.

B0
B1
B2
B3
T
B4
B5
X
B6
B7
B8
T
B9
B10
B11
X

T – khung TDMA dự trữ cho kênh PTCCH, hướng xuống
X – khung TDMA rỗi
Hình 6: Cấu trúc đa khung gồm 52 khung TDMA

Bốn khung TDMA liên tiếp tạo thành một khối. Có tất cả 12 khối được
ký hiệu từ B
0
-B
11
; hai khung TDMA dự trữ để sử dụng cho kênh PTCCH
T - hướng xuống, và hai khung TDMA còn lại là các khung rỗi X.
Trạm MS sử dụng khoảng rỗi để thực hiện các phép đo như: cường độ
tại các ô lân cận. Cần lưu ý rằng, các kết quả đo mà MS thực hiện sẽ
không được gửi đến BSS, bởi trong GPRS, thì MS là đối tượng quyết định
việc chuyển kênh.
Việc sắp xếp các kênh logic vào các khe từ B
0
-B
11
của đa khung có thể
thay đổi từ khối này sang khối khác và quá trình sắp xếp này được điều
khiển bởi các tham số trên kênh PBCCH.
5. QUẢN LÝ MS TRONG GPRS
Quản lý MS nhằm mục đích mà qua đó mạng di động có thể xác định
được chính xác vị trí hiện thời của từng thuê bao. Nhờ có quản lý MS mà các
thuê bao MS có khả năng:
 Di chuyển giữa các ô trong mạng.
 Di chuyển giữa các vùng định tuyến trong mạng.
 Di chuyển giữa các vùng phục vụ SGSN trong mạng.

Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
22
 Di chuyển giữa các vùng PLMN trong mạng.
Các thủ tục quản lý MS bao gồm thủ tục liên kết GPRS và thủ tục quản lý
vị trí như: cập nhật ô, cập nhật vùng định tuyến (RA) và cập nhật RA và LA
kết hợp.
o Vùng phục vụ của SGSN:
Trong GSM, một mạng được chia thành nhiều vùng phục vụ MSC/VLR
khác nhau. Mỗi vùng phục vụ gồm nhiều vùng định vị (LA), trong đó bao
gồm một số ô. Trong GPRS, một nhóm các ô tạo thành một vùng định tuyến
(RA). Mỗi nút SGN kiểm soát một vùng phục vụ được tạo thành bởi một số
vùng định tuyến.
Chú ý rằng, không có một sự ánh xạ tương ứng nào giữa vùng phục vụ
SGN và vùng phục vụ MSC/VLR. Tuy vậy, một vùng định tuyến thường là
một tập con của vùng định vị. Điều này cho phép báo hiệu và các bản tin tìm
gọi được diễn ra trên một vùng địa lý nhỏ hơn, do đó sẽ giảm được tải trên
mạng và sử dụng tối ưu hơn các tài nguyên vô tuyến.
o Trạng thái của trạm MS:
Trong GSM, trạm MS có một trong hai trạng thái: trạng thái rỗi (idle) và
trạng thái dành riêng (dedicated). Việc phân bố kênh chỉ được thực hiện khi
MS đang ở trạng thái dành riêng. Khi kết nối giải phóng thì MS quay về trạng
thái rỗi. Trong GPRS, một MS có thể chia sẻ các kênh vô tuyến với nhiều
thuê bao khác nhau. Do đó, MS của GPRS có thể hoạt động ở ba trạng thái
như sau: trạng thái rỗi (idle), trạng thái sẵn sàng (ready) và trạng thái dự
phòng (stand-by).
 Trạng thái rỗi: trạm MS vẫn bật nguồn nhưng không liên kết với

GPRS. Do đó, mạng không biết chính xác vị trí của MS. Trạm MS chỉ
có thể nhận được thông tin quảng bá mà mạng gửi tới trong một khu
vực địa lý xác định.
 Trạng thái sẵn sàng: là trạng thái mà trong đó quá trình truyền tải dữ
liệu đang diễn ra hoặc vừa kết thúc. Trạm MS thường xuyên thông báo
cho SGSN mỗi khi nó chuyển sang một ô mới. Do vậy, mạng không
Hà Tuấn Minh Luận văn tốt nghiệp



Công nghệ quá độ GPRS
23
cần phải gửi các bản tin tìm gọi tới MS mỗi khi muốn trao đổi dữ liệu.
Trong trạng thái sẵn sàng, một bộ định thời được sử dụng để cho phép
trạm MS duy trì trạng thái này trong bao lâu sau khi hoàn thành việc
trao đổi dữ liệu. Khi khoảng thời gian được qui định bởi bộ định thời
kết thúc, MS tự động chuyển sang trạng thái dự phòng. Việc sử dụng
bộ định thời nhằm đảm bảo rằng, các tài nguyên không bị lãng phí khi
MS không làm việc.
 Trạng thái dự phòng: khi MS (đã liên kết với mạng GPRS) không còn
nhu cầu trao đổi dữ liệu thì MS được chuyển sang hoạt động ở trạng
thái dự phòng. Ở trạng thái này, mạng vẫn thực hiện đầy đủ các thủ tục
cập nhật vùng định vị mới khi MS chuyển sang một vùng định vị khác.
MS có thể trở về trạng thái sẵn sàng bằng cách gửi dữ liệu hoặc báo
hiệu tới SGSN. Ngay cả khi dữ liệu được gửi đến MS hay khi SGSN
trả lời bản tin gọi tới MS thì việc trả lời bản tin tìm gọi này cũng đưa
trạm MS trở về trạng thái sẵn sàng. MS (hoặc mạng) có thể yêu cầu
huỷ liên kết với GPRS để trở về trạng thái rỗi. Tại SGSN có sử dụng
một bộ định thời để kiểm soát trạng thái của MS. Khi bộ đinh thời kết
thúc, MS sẽ được yêu cầu huỷ liên kết GPRS và trở về trạng thái rỗi.

Nhờ có các trạng thái khác nhau cùng với cơ chế MS tự quyết định việc
chuyển giao, nên MS không phải thường xuyên cập nhật trạng thái hay liên
tục gửi bản tin thông báo về cường độ trường như trong GSM. Điều này
giảm bớt lượng dữ liệu lưu thông trên mạng, đồng thời có thể tiết kiệm được
công suất và kéo dài thời gian sử dụng nguồn pin.






Hình 7: Mô hình trạng thái trong GSM và GPRS
Dành riêng
Rỗi
Liên kết/
huỷ liên kết
GPRS
Huỷ liên kết
GPRS/Bộ định
thời kết thúc
Sẵn sàng
Dự phòng
GSM
Thiết lập kết nối
Giải phóng kết nối
Bộ định thời kết thúc
Rỗi
Truyền/nhận dữ liệu
GPRS