MẠNG GSM với HOẠT ĐỘNG của GPRS

đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

báo cáo tốt
nghiệp
đề tài

mạng gsm
với hoạt động của gprs

Giáo viên hớng dẫn: đỗ trọng tuấn
Sinh viên thực hiện : vũ hải hà
Khoa Đại học tại chức
Lớp
: ch6

hà nội 2003
chơng
i

tổng quan hệ thống thông tin di động gsm
i.1 thông tin di động GSM và con đờng phát triển lên 3g

Vào năm 1989, việc phát triển các đặc tính kỹ thuật của GSM đã đợc

chuyển từ CEPT đến Viện tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu (ETSI), ETSI đợc thành
lập vào năm 1988 để thiết lập các tiêu chuẩn viễn thông cho châu Âu và hợp tác

SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

25


đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

với các tổ chức tiêu chuẩn khác, các lĩnh vực liên quan đến truyền hình và công
nghệ thông tin văn phòng.
Phase 1 * ETSI đã đa ra các đặc tính kỹ thật giai đoạn 1 (Phase 1) của GSM
vào năm 1990. Dịch vụ thơng mại đã đợc bắt đầu vào giữa năm 1991. Nhng khi
đó chỉ cung cấp đợc thoại cơ bản, hỗ trợ cuộc gọi khẩn cấp, truyền số liệu tốc độ
thấp (300- 9600bp/s), dịch vụ bản tin ngắn, và một số dịch vụ gia tăng cơ bản
dựa trên cơ sở các dịch vụ đang đợc cung cấp.
Phase 2 * Việc cung cấp các dịch vụ GSM cùng với các đặc tính kỹ thuật
tới năm 1995 đã xuất hiện nhiều hạn chế và việc cần thiết để tiếp tục phát triển
là nâng cấp tiêu chuẩn kỹ thuật GSM. GSM phase 2 có thêm các đặc tính và chỉ
tiêu kỹ thuật mới tốt hơn cũng nh phát triển thêm các dịch vụ gia tăng nhằm hỗ

trợ ngời sử dụng nhiều tiện ích hơn ví dụ nh:
- Có thể sử dụng kênh bán tốc
- Kênh toàn tốc có chất lợng cao hơn
- Phân chia các cell theo thứ bậc ( Macro Cell, Micro Cell, Picro Cell)
- Cải tiến và nâng cấp các thuật toán mã hoá.
- Bổ xung thêm các dịch vụ mới.
Phase 2+* Sự phát triển các đặc tính kỹ thuật GSM đợc khẳng định sau khi
phát triển giai đoạn 2 (phase 2), Các đặc điểm dịch vụ, kỹ thuật phát triển giai
đoạn tiếp sau đợc nói đến nh là giai đoạn 2+ (phase 2+). GSM phase 2+ đợc
dùng nh một thuật ngữ hớng tới sự xuất hiện và phát triển công nghệ thông tin
thế hệ thứ ba (3G). Việc phát triển các đặc tính kỹ thuật dịch vụ của phase 2+
cùng vóí một số chỉ tiêu kỹ thụât và dịch vụ tốt hơn nh:
- Tốc độ truyền số liệu 14,4Kbit/s
- Chuyển mạch số liệu tốc độ cao
- Dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS)
- SIM có ứng dụng công cụ hỗ trợ dịch vụ (SIM Application Tollkit)
- Dịch vụ thoại hội nghị.
- Mạng IN áp dụng công nghệ CAMEL (Customissed Avanced
Mobile Enhanced Logic)
- Hỗ trợ định tuyến tối u.
i. 2 các dịch vụ chuẩn hoá trong gsm
Các dịch vụ GSM cung cấp có thể chia thành ba nhóm: nhóm các dịch vụ
chính (Teleservices), nhóm các dịch vụ số liệu (Bearer services) và nhóm các
dịch vụ gia tăng (Supplementary services).

*Các dịch vụ chính

Đây là dịch vụ quan trọng nhất của GSM và hiện nay hầu hết các thuê bao
sử dụng dịch vụ này là chính. Trong nhóm này gồm các dịch vụ sau:

Dịch vụ thoại.

Cuộc gọi khẩn.

Dịch vụ nhắn tin ngắn.

Quảng bá trong cell bản tin ngắn.

Dịch vụ truyền fax (nhóm 3) theo tiêu chuẩn của ITU.

*Các dịch vụ số liệu

SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

26


đề tài tốt nghiệp

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

mạng gsm với hoạt động của GPRS

Các dịch vụ này hỗ trợ ba lớp thấp nhất của mô hình OSI. Nhóm dịch vụ này
giúp các thiết bị đầu cuối khác truyền số liệu với các tốc độ từ 300 bit/s tới 9600

bit/s qua mạng PLMN nhờ MS. Số liệu ở giao diện giữa MS và thiết bị đầu cuối
kia có thể đợc truyền ở chế độ đồng bộ hoặc không đồng bộ.

*Các dịch vụ gia tăng

- Hiển thị số chủ gọi.
- Cấm hiển thị số chủ gọi.
- Chuyển hớng cuộc gọi vô điều kiện hoặc có điều kiện.
- Giữ cuộc gọi.
- Đợi cuộc gọi.
- Cấm các cuộc gọi đi.
- Cấm gọi đi quốc tế.
- Cấm gọi đi quốc tế trừ khi đang ở mạng nhà.
- Cấm các cuộc gọi đến.
- Cấm các cuộc gọi đến trừ khi đang ở mạng nhà.
- Thông báo thông tin tính cớc.
i.3 Cấu trúc cơ bản của hệ thống GSM
Hệ thống GSM có thể chia thành 3 phần chính:
- Hệ thống vô tuyến (BSS -Base Station Subsystem)
- Hệ thống mạng chuyển mạch (SSS - Switching Subsystem)
- Hệ thống khai thác và bảo dỡng mạng (OMC - Operation & Maintecnace
Center)
i.3.1 Hệ thống trạm gốc (BSS)
Hệ thống BSS đợc chia thành ba khối chức năng chính:
+ Bộ điều khiển trạm gốc BSC
+ Trạm thu phát gốc BTS
+ Khối thích ứng chuyển đổi tốc độ TRAU.
* Trạm di động (MS)
Trạm di động MS đợc tạo thành bởi hai tổ hợp độc lập (ME + SIM )
- Thiết bị di động ME: đây là một tổ hợp thiết bị phần cứng để tạo thành máy

điện thoại cầm tay (MOBILE - MS).
- Modul nhận dạng thuê bao (SIM Card): là một tấm thẻ nhỏ bằng chất dẻo có
data
thông tin về nhận dạng thuê bao bss
do
networ
nss cấy ghép các linh kiện điện tử lu giữ các
k
xcdr(trau)
xcdr(trau
nhà
cung
cấp
dịch
vụ
cung
cấp
vụ.
iwf cho các khách hàng sử dụng dịch
)
vlr
iwf
*vlr
SIM Card lu giữ các thông
tin nh:
Số nhận dạng thuê baoA
A
hlr Các thông
tin của nhà cung cấp dịch vụ
msc

auc
auc
hlr
vlr
Các chế độ bảo vệ chống sủ dụng hoặc truy nhập trái phép. bsc
Chức năng mã hoá bảo mật thông tin.
Abis
ec
ec

eir
eir

X25

bts
bts

bts
bts

bts
bts

pstn

Um

NSS
S IE M E N S

N IX D O R F

OMC - S
OMC - R
SV:Vũ hải hà -

Mobile Station
(MS)
ME + SIM

lớp :ch6 đtvt

Hình: I. 1 Cấu trúc chung của hệ thống GSM

Trang

27


đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

BTS : Base Tranceiver Station : Trạm thu/phát gốc
BSC : Base Station Contron : Bộ điều khiển trạm gốc
HLR: Home Location Register: Bộ đăng ký thờng trú
VLR: Visitor Location Register: Bộ đăng ký tạm trú

MSC: Mobile Switching Center: Trung tâm chuyển mạch (Tổng đài )Di động
EIR : Equipment Identity Register: Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị.
NMC:Network Management Center : Trung tâm quản lý mạng quốc gia
OMC: Operations and Maintecnance Center: Trung tâm khai thác và bảo dỡng
hệ thống
+ Trạm thu phát gốc (BTS)
Các BTS là trạm thu phát vô tuyến của một cell. Có thể coi BTS nh một
modem vô tuyến phức tạp. Thông thờng, một BTS bao gồm các khối sau:
Khối xử lý tín hiệu băng gốc và báo hiệu: Khối này làm các công việc nh
mã hoá, giải mã, cài xen (interleave) số liệu ngời dùng, đặt báo hiệu vào
các kênh thích hợp, điều khiển công suất và xác nhận chuyển giao....
Khối giao tiếp truyền dẫn: Tách xung đồng hồ của hệ thống để đồng bộ
đồng hồ của BTS với đồng hồ của hệ thống, ghép số liệu và báo hiệu để
truyền trên giao diện Abis, thờng là các luồng PCM30/32.
Khối điều khiển trạm gốc: Cung cấp các chức năng cho các tác vụ vận
hành và bảo dỡng.
Khối khuyếch đại công suất phát, khối khuếch đại tín hiệu thu, khối ghép
và phối hợp song công, có thể có khối kết hợp thu phân tập.
Một BTS có thể có nhiều khối thu phát vô tuyến (TCU, CTU) để cho phép
phát một hoặc nhiều sóng mang. Tuỳ theo phơng thức nhảy tần BTS hỗ trợ
mà BTS có thể có bộ tổ hợp tần số hay không.
+ Hệ thống trạm gốc (BSC)
BSC thực hiện các chức năng chuyển mạch và điều khiển các kênh vô tuyến
của hệ thống BSS, nó thực hiện việc quản lý các kênh vô tuyến và truyền các
bản tin đi/đến từ các thuê bao di động (MS). BSC ấn định kênh vô tuyến trong
toàn thời gian thiết lập một cuộc gọi và giải phóng kênh khi kết thúc cuộc gọi.
BSC bao gồm các ma trận chuyển mạch số, không có sự tơng ứng cố định giữa
các kênh vô tuyến với các đờng kết nối giữa BSC và MSC. Khi BSC lựa chọn các
kênh vô tuyến thì các kết nối giữa MSC và BSC đợc lựa chọn bởi MSC, BSC
chuyển mạch các ma trận để kết nối chúng lại với nhau. Ma trận chuyển mạch

SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

28


đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

cho phép các BSC thực hiện các quá trình chuyển giao (Handover) giữa các
BTS ( Intra-BSS và Intra-Cell).
+ Bộ thích ứng chuyển đổi (TRAU)
TRAU có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu thoại của mạng GSM thành dạng mã
dùng trong mạng điện thoại cố định PSTN. TRAU có thể đặt cùng vị trí với BSC
hoặc MSC. Nhờ có TRAU mà tín hiệu 13Kb/s đợc chuyển đổi thành 64Kb/s.
i. 3. 2 Hệ thống chuyển mạch (SSS)
+ Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động MSC:
Tổng đài di động MSC thực hiện chức năng chuyển mạch cho các thuê bao di
động thông qua trờng chuyển mạch của nó. Chức năng tổng đài MSC ngoài việc
kết nối với các phần tử của mạng di động nó còn kết nối với các phần tử của mạng
khác nh mạng thoại cố định PSTN, mạng truyền số liệu gói PLMN khác. MSC còn
quản lý việc thiết lập cuộc gọi, điều khiển cập nhật vị trí và thủ tục chuyển giao

giữa các MSC (ngoại trừ chuyển giao Intra- BSS và Intra-Cell). Việc cập nhật vị trí
của thuê bao cho phép tổng đài di động MSC nhận biết vị trí của các thuê bao di
động trong quá trình tìm gọi trạm di động MS.
+ Bộ ghi định vị thờng trú HLR :
Là cơ sở dữ liệu trung tâm, quan trọng nhất của hệ thống GSM. ở đó lu giữ các
số liệu về thuê bao đăng ký trong mạng của nó và thực hiện một số chức năng
riêng của mạng thông tin di động. Trong đó cơ sở dữ liệu này lu trữ những số
liệu về trạng thái thuê bao, quyền thâm nhập của thuê bao, các dịch vụ mà thuê
bao đăng ký, số liệu động về vùng mà ở đó đang chứa thuê bao của nó
(Roaming). Trong HLR còn tạo báo hiệu số 7 (CCS7) trên giao diện với MSC.
+ Bộ ghi định vị tạm trú VLR:
Đợc kết hợp trong phần cứng của MSC. Trong VLR chứa các thông tin về tất cả
các thuê bao di động đang nằm trong vùng phủ sóng của MSC này, gán cho các
thuê bao từ vùng phục vụ MSC/VLR khác tới một số thuê bao tạm thời. VLR còn
thực hiện trao đổi thông tin về thuê bao roaming với HLR nơi thuê bao đăng ký.
+ Trung tâm nhận thực AUC:
Là một bộ phận trong phần cứng của HLR. Trong hệ thống GSM có nhiều biện
pháp an toàn khác nhau đợc dùng để tránh sự sử dụng trái phép, cho phép bám
và ghi lại cuộc gọi. Đờng vô tuyến cũng đợc AUC cung cấp mã bảo mật chống
sự nghe trộm, mã này đợc thay đổi riêng biệt cho từng thuê bao. Cơ sở dữ liệu
của AUC còn ghi nhiều thông tin cần thiết khác về thuê bao và phải đợc bảo vệ
chống mọi truy nhập trái phép.
+ Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR:
Bảo vệ mạng PLMN khỏi sự thâm nhập của những thuê bao trái phép, bằng
cách so sánh số IMEI của thuê bao này gửi tới khi thiết lập thông tin với số IMEI
lu trữ trong EIR. Nếu không tơng xứng thuê bao sẽ không thể truy nhập đợc.
+ Bộ xử lý tiếng vọng (EC)
Bộ xử lý tiếng vọng EC ( Echo Canceller) có thể cung cấp khả năng tách bỏ
tiếng vọng (lặp lại) nhỏ hơn 68 ms đợc tạo thành do độ trễ việc chuyển đổi 4 dây
(thoại số) sang thành 2 dây (thoại analog) và ngợc lại.

+ Khối liên hợp chức năng (IWF)
Do cần thiết phải đấu nối và truyền tải dữ liệu giữa MSC và các mạng dịch vụ
khác. Tuy nhiên do tiêu chuẩn GSM có những nét riêng khác biệt cơ bản, vì vậy
để đảm bảo rằng các hoạt động cũng nh dịch vụ đợc thông suốt cần phải có bộ
phối hợp các chức năng (IWF). Nhiệm vụ của khối IWF là truyền tải và tơng
thích các giao diện giữa các thiết bị. Nó cho phép nối thông với các mạng nh
SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

29


đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

PSPDNs (Packet Switched Public Data Networks) hoặc CSPDNs (Circuit
Switchet Public Data Network) và đơng nhiên có thể nối vói các mạng nh
PSTN và ISDN.
IWF đợc tích hợp nh một Modem băng thông. IWF có thể đợc kết hợp trong
thiết bị của MSC hoặc là một thiết bị độc lập.
i. 3. 3 Hệ thống khai thác và bảo dỡng mạng (omc)
Một hệ thống GSM thông thờng bao gồm rất nhièu trung tâm chuyển mạch
MSC, bộ điều khiển trạm gốc BSC và trạm thu phát gốc BTS đợc lắp đặt tại rất

nhiều vị trí khác nhau trên một vùng diện tích lớn. OMC là hệ thống có nhiệm vụ
giám sát toàn bộ mạng GSM nhằm phục vụ công tác khai thác và bảo dỡng mạng
i. 3. 4 Hệ thống hỗ trợ khai thác OSS:
Đợc nối đến tất cả các thiết bị ở hệ thống chuyển mạch và nối đến BSC.
Các chức năng chính của OSS:
- Quản lý mạng tổ ong.
- Quản lý đăng ký các thuê bao.
- Quản lý chất lợng.
i. 4. Cấu trúc địa lý của mạng :
Mọi mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi
vào tổng đài cần thiết và cuối cùng đến các thuê bao bị gọi. ở một mạng di động
cấu trúc này rất quan trọng do tính lu thông của các thuê bao trong mạng.
+Vùng mạng: Tổng đài vô tuyến cổng (GMSC)
Điều khiển các đờng truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác
hay các mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Tất
cả các cuộc gọi vào cho mạng GSM/PLMN sẽ đợc định tuyến đến một hay nhiều
tổng đài vô tuyến cổng GMSC.
Vùng phục vụ GSM (tất cả các nớc thành viên)
Vùng phục vụ PLMN (một hay nhiều vùng của một nớc)
Vùng phục vụ MSC(vùng đợc điều khiển bởi 1 MSC)
Vùng định vị (vùng định vị và tìm gọi)
Ô (Cell)
(Vùng có 1 trạm gốc riêng)
Hình: I. 2 Cấu trúc địa lý mạng GSM
GMSC làm việc nh một tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN. Đây là nơi thực
hiện chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi cho các cuộc gọi kết cuối di động nó
cho phép hệ thống định tuyến đến một tổng đài vô tuyến cổng GMSC. GMSC có
chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi.
+ Vùng phục vụ MSC/VLR:
Vùng MSC là một bộ phận của mạng đợc một MSC quản lý. Để định tuyến

một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đờng truyền qua mạng sẽ nối đến

SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

30


đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

MSC ở vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở Một vùng mạng GSM/PLMN
đợc chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR.
+ Vùng định vị (LA-Location Area):
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR đợc chia thành một số vùng định vị. Vùng định
vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một trạm di động có thể
chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài
MSC/VLR điều khiển vùng định vị này. Vùng định vị này là một vùng mà ở đó
thông báo tìm gọi sẽ đợc phát quảng bá để tìm một thuê bao di động bị gọi.
Vùng định vị có thể có một số ô (Cell) và phụ thuộc vào một hay vài BSC nhng
nó chỉ phụ thuộc một MSC/VLR. Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị
bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị (LAI - Location Area Identity).
Vùng định vị đợc hệ thống sử dụng để tìm một Mobile Station đang ở trạng

thái hoạt động
+ Ô (Cell):
Vùng định vị đợc chia thành một số ô, là một vùng bao phủ vô tuyến đợc
nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI - Cell Global Identity).
Trạm di động tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm
gốc (BSIC - Base Station Identity Code).
i. 5 Mã hoá kênh và điều chế
- Do nhiễu điện từ trờng trong môi trờng tự nhiên và do con ngời gây ra, việc
mã hoá tiếng nói, số liệu trên giao diện vô tuyến Um cần phải đợc bảo vệ chống
lỗi. Hệ thống GSM sử dụng mã hoá xoắn và chèn chéo cho mục đích bảo vệ này.
Thuật toán đợc sử dụng giống nhau cho tín hiệu thoại và các tốc độ truyền số
liệu khác nhau. Phơng pháp sử dụng mã hoá khối nh sau:
Hệ thống GSM sử dụng mã hoá tiếng nói (Vocoder) với một khối 260Bit cho
chu kỳ 20ms/mẫu thoại. Thông qua việc kiểm tra thục tế các đối tợng, ngời ta
chỉ ra rằng trong khối 260Bit đó có một số bit quan trọng hơn một số các bit
khác trong việc đánh giá chất lợng tiếng nói. Các bit đó đợc chia thành 3 lớp:
Lớp Ia gồm 50 bit rất nhạy cảm với các bit lỗi.
Lớp Ib gồm 132 bit nhạy cảm ở mức độ thấp hơn đối với các bít lỗi.
Lớp II gồm 78 bit còn lại ít nhạy cảm nhất với các bit lỗi.
- ở lớp Ia có 3bit đợc chèn vào theo chu kỳ để phát hiện lỗi. Nếu có bit lỗi nào đợc phát hiện, khung này coi nh là lỗi và bị bỏ qua và đợc thay thế bằng một phiên
bản suy giảm của khung thu đợc chính xác trớc đó. 53 bit của lớp Ia này cùng với
132 bit của lớp Ib và 4bit đầu tiếp theo (Tổng cộng là 189 bit ) đợc đa vào bộ mã
hoá xoắn tốc độ 1/2 và có độ dài bắt buộc là 4. Mỗi bộ đợc mã hoá thành 2bit ra
dựa trên sự kết hợp của 4bit vào trớc đó. Vì vậy bộ mã hoá xoắn sẽ có tại đầu ra
là 378 bit và đợc thêm vào 78 bit của lớp II đã đợc bảo vệ. Nh vậy các mẫu 20ms
tiếng nói đã đựợc mã hoá thành 456bit có tốc độMS
là 22,8Kb/s.
Voice
- Đểand
bảo vệ chống lại nhiễu vô tuyến của nhóm mỗi mẫu ở trên đợc thực hiện

Data
Input
chèn
chéo. Tại đầu ra 456 bit sau bộ mã hoá xoắn sẽ đợc chia thành
khối, mỗi
Tx 8Antenna
khối có 57 bit, các khối này đợc truyền trên 8 nhóm khe thời gian liên tiếp. Do
vậy mỗi nhóm khe thới gian liên tiép có thể truyền 2 khối 578Timeslots
bit, và nh thế mỗi
nhóm sẽ truyền tải lu lợng có từ 2 mẫu tiếng nói khác nhau. 270,8Kb/s
Bộ mã hoá
nguồn

13Kb/s
Bộ mã hoá
kênh
SV:Vũ hải hà (Mã hoá xoắn)

Điều chế số

22,8Kb/s
Chèn thêm bit
lớp :ch6 đtvt

33,8Kb/s
Lập khuôn
cụm

Bộ mật mã
hoá

Trang

31


đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

Hình: I. 3

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

Sơ đồ mã hoá kênh và điều chế GSM

- Mỗi nhóm khe thời gian có tổng chiều dài là 165,2bit đợc truyền trong
15/26 ms với tốc độ bit là 270.833Kb/s. Tín hiệu số này đợc điều chế bởi tần số
sóng mang tơng tự sử dụng khoá điều chế Gauss tối thiểu GMSK (Gaussian
Minimum Shift Keying).
i. 6 giao diện trên kênh vô tuyến
i. 6. 1 tổ chức các kênh vật lý trong gsm

GSM900 sử dụng băng tần (890-915) MHz cho các kênh hớng lên và băng
tần (935-960) MHz cho các kênh hớng xuống. Băng tần trên mỗi hớng đợc chia
thành các dải 200Khz, đợc đánh số 0-124. Mỗi hớng sử dụng dải 0 làm dải
phòng vệ. Nh vậy, mỗi hớng có 124 dải. Các dải kênh đợc sử dụng là 1-124 và
đợc gọi là ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number). Công thức để
tính tần số theo ARFCN:
FUL(n) = 890 + 0,2*n

MHz
FDL(n) = FUL(n) + 45
MHz
Mỗi một dải 200 KHhz lại đợc sử dụng theo cấu trúc khung gồm 8
khe/khung. Một khe ở trên một ARFCN là một kênh vật lý của GSM.
Kênh vật lý đợc dùng để truyền tải các kênh logic của GSM.
+ Các kênh logic:
- Kênh logic đợc phân chia theo quan điểm loại thông tin đợc truyền dẫn
trên đó. Kênh logic đợc chia thành kênh lu lợng và kênh điều khiển.
+ Các kênh lulợng:
- Kênh lu lợng đợc sử dụng để truyền tin tức của ngời dùng. Kênh lu lợng
gồm có hai loại là kênh lu lợng toàn tốc và kênh lu lợng bán tốc, ký hiệu
tơng ứng là TCH/F và TCH/H. Đơng nhiên kênh lu lợng phải là hai hớng.
+ Các kênh điều khiển:
- Kênh điều khiển quảng bá (BCCH) dùng cho hớng xuống để cung cấp
cho MS các thông tin nhận dạng cell và các cell lân cận.
- Kênh hiệu chỉnh tần số (FCCH) dùng cho hớng xuống để cung cấp tần
số tham chiếu của hệ thống cho MS.
- Kênh đồng bộ (SCH) dùng cho hớng xuống cung cấp các thông tin định
thời của hệ thống giúp cho MS đồng bộ về mặt thời gian với hệ thống.
- Kênh điều khiển chung (CCCH) gồm RACH, PCH+AGCH. RACH,
kênh truy cập ngẫu nhiên, là kênh hớng lên dùng để MS đa yêu cầu xin
kênh SDCCH. PCH, kênh nhắn tin, là kênh hớng xuống dùng để BTS
phát bản tin tìm gọi MS. AGCH, kênh gán quyền truy cập, là kênh hớng
xuống phúc đáp bản tin trên RACH của MS.
SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

32


đề tài tốt nghiệp

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

mạng gsm với hoạt động của GPRS

- Kênh điều khiển dành riêng, SDCCH, dùng ở cả hai hớng để trao đổi
bản tin báo hiệu phục vụ cập nhật vị trí, thiết lập cuộc gọi...
- Kênh liên kết chậm, SACCH, dùng ở cả hai hớng dùng trong việc bảo dỡng kênh, truyền các thông số điều khiển, đo lờng...đợc cấp sẵn, liên kết
với kênh báo hiệu và kênh lu lợng.
- Kênh liên kết nhanh, FACCH, dùng ở hai hớng để truyền các bản tin
khẩn phục vụ chuyển giao. Kênh này không đợc cấp sẵn mà đợc hình
thành nhờ việc lấy lén trên kênh lu lợng.
+ Truyền các kênh logic trên kênh vật lý:
Nh trên đã nói tới, các kênh logic đợc truyền trên các kênh vật lý. Để thực
hiện điều này các kênh logic đợc ánh xạ vào các cụm(burst) và đặt vào các
khe thời gian theo các tổ hợp nhất định.
I. 6. 2 các cụm dùng trong gsm

GSM có 5 cụm cơ bản sau:
Cụm bình thờng (NB) : đợc sử dụng để truyền hầu hết các thông tin trong
mạng. Các thông tin ở đây bao gồm cả dữ liệu ngời dùng và cả các báo
hiệu của mạng. Tin tức đợc chứa trong hai trờng 57 bit. Chuỗi hớng dẫn đợc sử dụng để điều chỉnh các thông số của máy thu để thu tín hiệu đợc tốt
nhất.
Cụm hiệu chỉnh tần số (FB) : Dùng để hiệu chỉnh tần số cho MS chuẩn

theo hệ thống. Kênh FCCH đợc ánh xạ vào cụm này.
Cụm đồng bộ (SB) : Các trờng tin của cụm này chứa các thông tin về thời
gian của hệ thống. Kênh SCH đợc ánh xạ vào cụm này.
Cụm truy cập ngẫu nhiên (AB) : Dùng để truyền bản tin của kênh RACH.
Cụm giả lập (DB: Dummy Burst) : Có cấu trúc giống với NB. Nhng không
chứa tin tức mà chỉ đợc dùng để phục vụ cho sự đo đạc của MS.
Hình I.4 trình bày cấu trúc của các cụm đã nêu trên. Tất cả các cụm đều có
TB (Tail Bit) phòng vệ ở đầu và đuôi cụm dài 3 bit. GP (Guard Period) là khoảng
phòng vệ dài 8,25 bit ở cuối mỗi cụm. Riêng GP trong AB dài hơn là do khi tiến
hành truy cập ngẫu nhiên, MS cha có thông tin về sớm định thời nên cần khoảng
phòng vệ dài để tránh trùng lên các cụm ở khe thời gian sau.
NB

TB

FB

TB

SB

TB

AB

TB

57 bit tin

F Chuỗi hớng dẫn 26 bit F

57 bit tin

142 bit cố định
39 bit tin

TB GP

Chuỗi đồng bộ 64 bit

Chuỗi đồng bộ 41 bit

36 bit tin

TB GP

TB

39 bit tin

TB GP

GP

i. 6. 3 các tổ hợp kênh trong gsm

1.
2.

GSM quyHình

địnhI.4
7 tổ Cấu
hợp trúc
sau: các cụm.
TCH/F (FACCH/F) + SACCH/F.
TCH/H(0,1) (FACCH/H(0,1)) + SACCH/F(0,1) , một kênh bán tốc.

SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

33


đề tài tốt nghiệp

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

mạng gsm với hoạt động của GPRS

3.

TCH/H(0) (FACCH/H(0)) + SACCH/H(0) + TCH/H(1) (FACCH/H(1))
+ SACCH/H(1) , hai kênh bán tốc.
4. FCCH + SCH + CCCH + BCCH.
5. FCCH + SCH + CCCH + BCCH + SDCCH/4 + SACCH/4.
6. CCCH + BCCH.

7. SDCCH/8 + SACCH/8.
Các tổ hợp 1, 2, 3 dùng để truyền các kênh lu lợng. Ba tổ hợp này có cấu
trúc đa khung gồm 26 khung và còn đợc gọi là cấu trúc đa khung lu lợng. Tổ
hợp 4, 5 dùng để truyền các báo hiệu cơ bản của một cell. Một cell hoặc dùng tổ
hợp 4 hoặc dùng tổ hợp 5, không đợc dùng đồng thời hai tổ hợp này. Tổ hợp 5
thờng đợc dùng với các cell nhỏ. Tổ hợp 6, 7 đợc dùng thêm với tổ hợp 4 trong
trờng hợp cell to cần thêm kênh báo hiệu. Các tổ hợp truyền báo hiệu có cấu
trúc đa khung gồm 51 khung và đợc gọi là cấu trúc đa khung báo hiệu.
i. 7 truyền số liệu trong chuyển mạch kênh tốc độ cao hscsd
Tốc độ dữ liệu cực đại đạt đợc ở ngời sử dụng là hoàn toàn phụ thuộc vào dịch
vụ đợc sử dụng. Với dịch vụ không trong suốt (Non - Transparen ), một kết nối
có thể đồng thời có đợc 4 khe thời gian. Nếu khe thời gian 14,4Kb/s đợc sử dụng
thì tốc độ tối đa đạt đợc là 57,6Kb/s. Đối với dịch vụ trong suốt (Transparet) thì
tốc độ tối đa đạt đợc là 64Kb/s với 4 khe thời gian, giới hạn này đợc thiết lập ở
64Kb/s cho phù hợp với hiện trạng của mạng GSM, ở đó hệ thống trạm thu phát
gốc BSC đợc kết nối với tổng đài MSC bởi các đờng 64Kb/s.
(a) Cấu hình hiện tại
577à
s
Đờng xuống

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4

5

Đờng lên

5

6

7

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

t
(b) Cấp phát 2 khe thời gian
577à
s
Đờng xuống

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4

5

Đờng lên

5

6

7

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

t
Hinh: I.5 Ghép xen thời gian trong HSCSD
gian chuyển
đổi giữa
đờng xuống
và đờng
lêncao HSCSD đợc hình

Dữ Thời
liệu truyền
trong dịch
vụ chuyển
mạch kênh
tốc độ
thành dới dạng các luồng song song để đa vào các khe thời gian khác nhau, và
lâncuối.
cân chuyển
đổikhe
giữathời
đờng
xuống
và đtrong
ờng một
chúng Thời
sẽ đợcgian
kết để
hợpđolạicác
tạiôđầu
Tất cả các
gian
sử dụng
lên
kết nối HSCSD phải thuộc về cùng một sóng mang. Việc cấp phát các khe thời
gian (kế tiếp nhau hay cách nhau ) cho một kết nối HSCSD là hoàn toàn phụ
thuộc vào thủ tục cấp phát khe thời gian.
i. 8 kết nối truyền số liệu trong GSM

SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

34


đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

Một ví dụ để làm rõ phơng pháp truyền số liệu trong mạng GSM:
Dòng số liệu đi ra từ một máy tính xách tay (Laptop) với tốc độ cực đại là 9,6
Kb/s theo tiêu chuẩn RS232. Thông thờng một Modem sẽ chèn thêm các bit và
truyền dòng số liệu này với tốc độ 12Kb/s. Nhng trong ví dụ này máy Laptop
đợc trang bị thêm (Data Card) trong khe cắm mở rộng PCMCIA để thay đổi
dòng số liệu ( Data and Contron) trở thành tốc độ 12Kb/s và kết nối Laptop với
điện thoại di động.

pstn

iwf
modem

rate
Adapter

9,6Kb/s

msc

12 (64)
Kb/s

12(64) Kb/s
xcdr
(trau)

12(16) Kb/s
9,6Kb/s

12Kb/s

bsc

12(16) Kb/s

pcmcia

Datadiand
Control
dte
Điện thoại
động
thực hiện chèn thêm các bít bảo vệ chống lỗi và truyền đi
trên sóng mang dòng số liệu với tốc độ 33,8Kb/s. Dòng

số liệuKb/s
này
chiếm toàn
bts
12 (33,8)

bộ một khe thời gian và đợc truyền tải nh một kênh thoại thông thờng.
Tại BSS (BTS/BSC) thực hiện tách bỏ các bít bảo vệ chống lỗi của dòng số
liệu 12Kb/s và truyền tải tới TRAU với tốc độ 16Kb/s (BSS xử lý dòng số
6 Mô
hình
truyền
số liệu
GSM trên luồng E1). Sau
liệu, ghép,Hinh:
tách I.kênh
đồng
thời
truyền
dẫn trong
tới TRAU
khi đợc truyền tải và xử lý qua TRAU (XCDR) tốc độ dòng số liệu 12Kb/s
(16Kb/s) trở thành 64Kb/s (XCDR chuyển đổi tốc độ dòng số liệu thành
64Kb/s và truyền tải tới MSC).
Tại MSC chuyển tiếp các tín hiệu đang sử dụng trong mạng GSM tới
khối liên hợp chức năng (IWF). Khối IWF đợc trang bị Modul tơng thích
tốc độ dòng số liệu, tại đây dòng số liệu tốc độ 64Kb/s do MSC truyền
tải tới đợc xử lý bóc tách thành dòng số liệu nối tiếp 12Kb/s sau đó trở
lại thành dòng số liệu nguyên gốc 9,6Kb/s, tơng tự nh dòng số liệu từ
Laptop đợc truyền tới Modem.

Khi thực hiện kết nối từ mạng ISDN hoặc mạng chuyển tiếp gói số liệu
(Packet Network) các gói tin hoặc dòng số liệu đợc sắp xếp tơng tự nh đi ra
từ DCE (Data Circuit terminating Equipmen) và không cần thiết phải có
Modem hoặc (PAD-Packet Assembler/Dissembler) để kết nối mạng ISDN
với mạng GSM. Sự lựa chọn thích ứng với DCE đợc khẳng định một lần

SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

35


đề tài tốt nghiệp

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

mạng gsm với hoạt động của GPRS

nữa tại khối IWF khi mà kết nối và tơng thích tốc độ để truyền số liệu
trong mạng GSM là không thay đổi.

chơng ii

tổng quan về Gprs
ii. 1 một số đặc điểm dịch vụ của gprs

GPRS cho phép ngời dùng truyền số liệu từ đầu cuối đến đầu cuối một cách
hiệu quả với các ứng dụng có tính bùng phát. Đó là các ứng dụng có một trong
các đặc tính sau:
- Truyền số liệu gián đoạn, không có chu kỳ. ở đây, thời gian giữa hai lần
truyền số liệu lớn hơn rất nhiều so với giá trị trung bình của trễ truyền dẫn.
- Truyền số liệu có chu kỳ với các cụm số liệu có kích thớc nhỏ (dới 500
octet). Trong một phút có thể truyền là một vài cụm.
- Truyền số liệu không có chu kỳ với các cụm số liệu có kích thớc lớn vài
Kbyte. Trong một giờ có thể truyền đi một vài cụm.
Trong GPRS có hai loại dịch vụ số liệu đợc hỗ trợ. Đó là điểm tới điểm
(PTP) và điểm tới đa điểm (PTM).
plmn or

BSC/PC
U

BT
S

GMS
C

MSC/VL
R

HLR/AC

bss

pstn

sss

ms

BSS
SV:Vũ
lớp :ch6
đtvt
Hình
II.hải1 hà
Mô- hình
mạng
GPRS

SGSN
BSC

IP
Net
wor
k

GGS
N cn
gsn

pdn

Trang

36


đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

Dịch vụ PTP đợc chia thành hai loại:
- PTP định hớng kết nối. Trong dịch vụ này, khi thuê bao A truyền số liệu
tới thuê bao B, dịch vụ sẽ tạo ra một mối liên kết logic, các gói tin của
các thuê bao sẽ đợc truyền theo liên kết này giữa hai thuê bao. GPRS
cung cấp dịch vụ này nghĩa là GPRS có khả năng kết nối với các mạng
X.25, mạng có giao thức lớp mạng định hớng kết nối.
- PTP không kết nối. Trong dịch vụ này, các gói của cùng một thuê bao
đợc gửi đi hoàn toàn độc lập với nhau tới đích. Trên giao diện vô tuyến,
dịch vụ này đợc hỗ trợ bằng phơng thức truyền tin có xác nhận để tăng
độ tin cậy. Mạng IP là mạng có giao thức lớp mạng không kết nối và
các ứng dụng trên nó đợc GPRS hỗ trợ.
Dịch vụ PTM cũng đợc chia làm hai loại:
- PTM-M (PTM Multicast).
- PTM-G (PTM Group call).

ii. 2 các đặc trng chính của gprs (xét từ góc độ nguời dùng)

Tốc độ:
Theo lý thuyết, tốc độ tối đa có thể đạt đợc với GPRS là 171,2 kbps khi cả 8

khe thời gian đều đợc sử dụng đồng thời và không có các biện pháp chống lỗi.
Ngời ta cho rằng, GPRS có thể cung cấp cho ngời sử dụng các tốc độ từ 9,6 kbps
tới 115 kbps. Tốc độ này lớn gấp khoảng 2 lần tốc độ truyền số liệu hiện tại của
mạng cố định và gấp khoảng 10 lần tốc độ truyền số liệu trong GSM theo phơng
thức chuyển mạch kênh.

Tính tức thời

Việc truyền số liệu theo phơng thức cũ của GSM cần thời gian thiết lập kết
nối từ 20-25 giây. GPRS cung cấp các điều kiện thuận lợi cho việc tạo các kết nối
tức thời, trong đó, số liệu có thể đợc gửi hoặc nhận một cách tức thời ngay khi cần
thiết, với giả thiết là còn tài nguyên vô tuyến. Đây chính là lý do khiến ngời dùng
cho rằng họ ở tình trạng luôn kết nối. Tính tức thời là một u điểm của GPRS so
với việc truyền số liệu bằng phơng thức chuyển mạch kênh của GSM.

Các ứng dụng mới

GPRS cho phép cung cấp nhiều ứng dụng mới cho ngời dùng. Những ứng
dụng này trớc đây không thể cung cấp cho ngời dùng do các giới hạn của
chuyển mạch kênh và của tốc độ 9,6 kbps. GPRS cho phép ngời dùng có thể
duyệt Web, Chat, FTP trên máy tính của họ thông qua mạng PLMN. Các ứng
dụng trên GPRS sẽ đợc chi tiết thêm ở phần sau.
ii. 3 các đặc trng chính của gprs (xét từ góc độ mạng )
Chuyển mạch gói và Hiệu quả sử dụng phổ

Nh trên đã đề cập, GPRS thực hiện truyền số liệu ngời dùng qua GSM bằng
phơng thức chuyển mạch gói. Chuyển mạch gói đa ra các u điểm đáng kể so với
SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

37


đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

chuyển mạch kênh đối với số liệu ngời dùng trong mạng. Điều này chủ yếu là
do bản chất không đối xứng và không liên tục của số liệu cần truyền qua mạng.
Đối với chuyển mạch kênh, kênh đợc cấp đợc sử dụng riêng bởi một ngời
dùng và không thể chia sẻ cho ngời dùng khác ngay cả khi kênh không truyền gì
cả. Trong khi đó, đối với chuyển mạch gói, nhiều kênh truyền đợc dùng chung
và đợc chia sẻ cho nhiều ngời dùng trong mạng. Chuyển mạch kênh thích hợp
với các ứng dụng có tốc độ bit không đổi (nh video...) còn chuyển mạch gói
thích hợp với các ứng dụng có tốc độ bit biến đổi (nh email, duyệt Web, truyền
file...).
GPRS cho phép một ngời dùng có thể chiếm dụng cả tám khe thời gian để
truyền số liệu. Mặt khác, một khe thời gian cũng có thể đợc chia sẻ cho tám
hoặc nhiều hơn số ngời dùng. Hơn nữa, bản chất không đối xứng của hầu hết số
liệu cần truyền qua mạng cũng đợc thích ứng, tài nguyên cho đờng lên và đờng
xuống đợc phân bổ riêng biệt. Do đó, GPRS cho phép sử dụng rất hiệu quả
nguồn tài nguyên vô tuyến của mạng. Lợi ích này sẽ đợc chuyển tới ngời dùng
qua số tiền phải trả: trong chuyển mạch gói, ngời dùng sẽ trả tiền theo số lợng
gói số liệu đã truyền chứ không phải trả tiền theo thời gian truyền số liệu nh

chuyển mạch kênh.
Hiện tại, mạng GSM dựa trên các kết nối chuyển mạch kênh, và do đó sửa
đổi cấu trúc mạng là cần thiết để hỗ trợ công nghệ chuyển mạch gói của GPRS.
Tuy nhiên, các đặc tính vật lý quen thuộc và cơ bản của giao diện vô tuyến vẫn
gần nh không bị thay đổi, mặc dù một loạt các kênh vô tuyến GPRS mới đã đợc
định nghĩa thêm. Tài nguyên vô tuyến của mạng có thể đợc chia sẻ "động" giữa
các dịch vụ thoại và các dịch vụ số liệu. Nh vậy, số ngời dùng thực sự mà một
cell phục vụ phụ thuộc vào ứng dụng nào đang đợc thực hiện và bao nhiêu số
liệu cần truyền. Điều này giúp giảm bớt số kênh dự phòng cho giờ cao điểm
trong một cell so với chuyển mạch kênh.

Kết nối mạng số liệu

GPRS có thể kết nối với các mạng số liệu X.25 và các mạng IP (Internet và
Intranet). Nhng ta có thể thấy rằng phần lớn lu lợng truyền tải qua mạng GPRS
sẽ từ Internet hoặc tập hợp các Intranet và dới dạng gói IP. Lúc đó, mạng GPRS
đóng vai trò nh là một mạng con của Internet với các GPRS MS đợc coi nh các
máy đầu cuối. Do các ứng dụng trên Internet đều có thể thực hiện qua GPRS
nên các nhà khai thác mạng PLMN có cơ hội để trở thành các nhà cung cấp dịch
vụ Internet (ISP) không dây.
Hỗ trợ cả TDMA và GSM
Cần lu ý rằng GPRS không chỉ có thể triển khai trên GSM mà các mạng
PLMN theo tiêu chuẩn TDMA/IS-136, hiện đang phổ biến ở Bắc Mỹ, cũng có
thể triển khai GPRS để tiến tới 3G.
ii. 4 các hạn chế của gprs

Dung lợng Cell giới hạn cho tất cả ngời dùng
GPRS có ảnh hởng mạnh đến dung lợng cell hiện tại của mạng. Tài nguyên
vô tuyến trong một cell là hữu hạn, hơn nữa lại đợc sử dụng cho cả dịch vụ thoại
và dịch vụ số liệu. Điều này sẽ làm giảm số kênh giành cho dịch vụ thoại. Sự

ảnh hởng này phụ thuộc vào số khe thời gian dự trữ cho GPRS, nếu có. Tuy
nhiên, việc phân bổ khe thời gian cho GPRS là không bắt buộc vì GPRS có khả
SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

38


đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

năng phân bổ động tài nguyên vô tuyến tuỳ theo lu lợng truyền dẫn trong thực
tế.
Tốc độ trong thực tế sẽ thấp hơn nhiều
Tốc độ tối đa GPRS đạt đợc theo lý thuyết là 171,2 kpbs khi một ngời dùng
chiếm cả tám khe thời gian và không có chống lỗi. Tuy nhiên, các nhà khai thác
sẽ không cho phép một ngời dùng chiếm dụng hết cả tám khe thời gian. Hơn
nữa, các thiết bị đầu cuối GPRS trong thời gian đầu có lẽ sẽ chỉ hỗ trợ việc sử
dụng hai hoặc ba khe thời gian. Do đó, tốc độ tối đa sẽ phụ thuộc vào các ràng
buộc của nhà khai thác và thiết bị đầu cuối.
Trễ chuyển tiếp
Các gói GPRS đợc truyền đi bằng nhiều đờng khác nhau tới đích. Trong quá
trình truyền có thể có gói bị thất lạc và phải truyền lại. Đó chính là nguyên nhân

có thể gây ra trễ truyền dẫn trong GPRS. Điều này làm cho các ứng dụng cần
video trở nên kém chất lợng và nh trên đã nói các ứng dụng này thích hợp với
HSCSD hơn.
ii. 5 các ứng dụng của gprs

Duyệt WEB : Duyệt Web với chuyển mạch kênh không thể đợc ứng dụng
lâu dài. Vì tốc độ hạn chế của chuyển mạch kênh, nên Web Browser phải mất
nhiều thời gian để chờ thông tin. Ngời dùng thờng tắt các hình ảnh trong trang đi.
Vì vậy, trang Web trở nên khó đọc. GPRS sẽ cho phép cải thiện điều này.
Chat : Nhiều thành viên trong mạng PLMN có xu hớng sử dụng dịch vụ phi
thoại để bày tỏ ý kiến của mình, giống nh chat trên mạng Internet. GPRS cho
phép ngời dùng có thể tham gia vào các phòng chat có sẵn trên Internet.
Truy nhập mạng LAN từ xa : Với tốc độ và tính tức thời của GPRS, ngời dùng hoàn toàn có thể truy nhập và lấy thông tin từ mạng LAN của họ ra
trong khi đang di chuyển hoặc không ở gần máy tính cá nhân (Personal
Computer) của mình.
Truyền File (FTP) : ứng dụng này bao gồm mọi hình thức Download số
liệu qua mạng di động. Số liệu có thể là tài liệu hoặc là phần mềm chơng trình.
Nguồn số liệu có thể là các site FTP thông thờng cũng có thể là Telnet, HTTP, cơ
sở dữ liệu của công ty....
Truyền các thông tin văn bản và hình ảnh : Các thông tin nh : quảng
cáo, giá cả, thời tiết, kết quả thể thao, giao thông... có thể chuyển tới ngời dùng,
các thông tin này không nhất thiết phải ở dạng văn bản mà có thể là hình ảnh,
biểu đồ... hoặc các bản tin này dài quá 160 ký tự. Lúc đó, GPRS sẽ đợc lựa chọn
thay thế cho SMS.
A
mscmạng di
:
Các
bức
tranh,

ảnh,
thiệp
mừng...
có
thể truyền qua
Um ảnh tĩnh
bts
động nh là trong
mạng cố định. Ta có thể truyền ảnh trực tiếp từ máy ảnh số qua
bsc
GPRS MS tới một Abis
địa chỉ Internet.
Gs
ii. 6 cấu trúc mạng gprs

D

GDS
Motorola

Việc triển khai GPRS đòi hỏi sự thay đổi lớn trong kiến trúc mạng GSM để
cho phép mạng
mạch gói và cả số liệu
bts làm việc đợc với cả số liệu của chuyểnPCu
Frame relay
hlr
của chuyển mạch kênh. Để thích nghi với điều
Gb này, ba thực thể mới đợc thêm
DTE
vào mạng:

Gr
- GGSN : Gateway GPRS Support Node.
TCP/IP
backbone
- SGSN : Serving
GPRS
Support Node.sgsn
Gn
- PCU Gn
: Packet Control Unit.
sgsn

plmn

SV:Vũ hải hà -

Gp

ggsn

Gi

lớp :ch6 đtvt

Hình II. 2 Tổng quan cấu trúc mạng GPRS

pdn

Trang

39


đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

PCU: Khối điều khiển xử lý gói số liệu
SGSN: Nút hỗ trợ dịch vụ
GGSN: Nút hỗ trợ cổng
Frame relay: Mạng chuyển tiếp gói số liệu
TCP/IP Backbone: Mạng trục TCP/IP
PDN: Mạng số liệu gói
PLMN: Mạng thông tin động công cộng số mặt đất.
Các phần tử này đợc kết nối với nhau và với các phần tử của mạng GSM
thông qua một loạt các giao diện mới định nghĩa. Các giao diện mới định nghĩa
cho GPRS đều bắt đầu bằng tiền tố G.
ii. 6. 1 ggsn (Gateway GPRS Support Node)

GGSN là phần tử có chức năng tơng tự với GMSC trong GSM. GGSN có
chức năng là cổng giữa một mạng dữ liệu chuyển mạch gói và mạng lõi
GPRS. Vì vậy khi nhìn từ phía ngoài GGSN che khuất mạng di động làm
cho nó trông giống nh một phần khác của mạng truyền số liệu (Ví dụ : Một
mạng IP bên ngoài coi GGSN nh một bộ định tuyến IP thông thờng, một
thiết bị phục vụ tất cả các địa chỉ IP của các thiết bị di động đợc gắn kết vào
nó). Do đó từ quan điểm thiết kế, một mạng di động có thể đợc coi là một
phần của một mạng IP đầy đủ đã gắn kết các thiết bị trong phạm vi một dải

địa chỉ đã biết.
GGSN có thể (nhng không nhất thiết) hoạt động nh một giao diện giữa
thế gới di động với thế giới IP. Cũng nh việc phục vụ một dải địa chỉ IP đã
biết, nó cung cấp địa chỉ cho các thiết bị di động khi cần thiết. Nếu các
thiết bị đã gắn kết đợc phân bổ một địa chỉ IP động thì điều đó do GGSN
thực hiện.
Khi nhìn vào mạng di động , nhiệm vụ của GGSN là ấn định SGSN
chính xác cho một thiết bị di động cho trớc tùy thuộc vào vị trí của thiết bị
đó. Trong thực tế, GGSN thờng bao gồm chức năng lọc và bức tờng lửa để
giới hạn lu lợng vào và qua đó đảm bảo một mức độ an ninh nhất định. Phần
cuối cùng trong chức năng của GGSN là cung cấp dịch vụ tra cứu tên miền
Internet, DNS. Đây là nhiệm vụ thông thờng của một ISP. Khi đợc triển khai

SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

40


đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

trong GGSN nó phụ thuộc vào ranh giới giữa nhà khai thác mạng di động và

ISP
ở phía trong mạng GPRS, GGSN đợc kết nối tới các SGSN thông qua
giao diện Gn, các PDU sẽ đợc truyền trên giao diện này dới dạng các gói IP.
Giao diện này cho phép các PDU của mạng IP và mạng X.25 bên ngoài đều
đợc truyền đi nh nhau trong mạng GPRS.
Các chức năng chính của GGSN:
- Hỗ trợ giao thức định tuyến lớp Transport.
- Chuyển tiếp số liệu tới PCU (PCU Tunnelling).
- Đếm gói.
- Giám sát (Screening).
- Quản lý địa chỉ, định tuyến.
ii. 6. 2 SGSN (Serving GPRS Support Node)
SGSN là phần tử có chức năng tơng tự với MSC trong mạng GSM. SGSN có
chức năng làm giao diện giữa mạng dữ liệu nằm ngoài GGSN và mạng truy
nhập vô tuyến . Nh đã trình bày, GGSN phải định tuyến chính xác lu lợng vào
tới SGSN phù hợp còn SGSN phải định tuyến lu lợng đến đúng hệ thống trạm
gốc (BSS/BTS). Nhiệm vụ chính của nó là quản lý liên kết Logic tới thiết bị di
động (MS) khi MS đó chuyển động trong một phiên liên lạc và nhận thực MS
đó. Đồng thời SGSN cũng cung cấp một kết nối tới cơ sở dữ liệu nh các bộ
đăng ký vị trí tạm trú (VLR-Visitor Location Register) và bộ đăng ký vị trí thờng trú (HLR- Home Location Registerr) qua giao diện Gs. Việc kết nối này
nhằm giải quyết các vấn đề tơng tác GSM-GPRS khi cả hai công nghệ này
cùng dùng chung tài nguyên vô tuyến.
SGSN nằm ở trung tâm một mạng di động và nó đợc kết nối ảo tới hầu hết
các phần tử khác trong mạng nh trong hình vẽ II. 2.
Các bộ đăng ký tạm trú và thờng trú (VLR/HLR), có nhiệm vụ cung cấp thông
tin để SGSN thực hiện cho các công việc của nó. Đờng liên kết đến cả hai cơ sở
dữ liệu này chỉ là báo hiệu bởi vì SGSN chỉ đặt yêu cầu chứ không truyền dữ
liệu. SGSN cung cấp liên kết giữa mạng GPRS với mạng GSM đã đợc thiết lập.
Ngoài ra SGSN có thể cung cấp các kết nối tới các SGSN ở xa. Các SGSN
này yêu cầu kết nối đến SGSN ở trung tâm để cung cấp dịch vụ cơ bản một

cách rộng rãi. Các phần khác trong khu vực này của nhà khai thác di động sẽ
đợc các SGSN khác (BSC/PCU liên quan) phục vụ. Tuy nhiên các nhà khai
thác khác sẽ phục vụ ngời sử dụng riêng của họ trong khu vực này và các khu
vực khác thông qua SGSN riêng của mình. Trong cả hai trờng hợp này, tuyến
liên kết truyền tải cả dữ liệu và thông tin báo hiệu.
SGSN phải giải quyết các vấn đề quản lý di động và an ninh. SGSN sẽ thiết
lập một PDP context để cho phép các PDU có thể đợc truyền giữa MS và
GGSN. Để tối u hiệu quả của kết nối, số liệu có thể đợc nén trong khi truyền
giữa MS và SGSN.
Khi SGSN nhận các PDU từ GGSN, các PDU sẽ đợc truyền qua giao diện
Gb tới PCU thích hợp để PCU này lại truyền chúng tới cho MS.
Các chức năng chính của SGSN:
- Quản lý di động.

SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

41


đề tài tốt nghiệp

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

mạng gsm với hoạt động của GPRS

- Chức năng điều khiển (vào mạng, rời mạng, kích hoạt/giải kích hoạt
PDP context...)
- Mã hoá (Ciphering).
- Nén.
- Tơng tác với GSM(chuyển mạch kênh).
- Đếm gói.
ii. 6. 3 PCU (Packet Control Unit)
Chức năng chính của BSS cho GPRS chủ yếu nằm ở PCU. PCU phải
quản lý các chức năng của Frame Relay, xử lý các báo hiệu dịch vụ mạng,
các báo hiệu BSSGP, định tuyến các bản tin, truyền số liệu ngời dùng....
PCU cũng phải có các chức năng quản lý các kênh vô tuyến GPRS, tiến
hành đo QoS, chuyển đổi các gói số liệu thành dạng có thể truyền trên giao
diện vô tuyến. Các tiêu chuẩn của GPRS không quy định vị trí của PCU.
PCU có thể đợc thiết kế bên trong BTS hoặc BSC, với các hệ thống mới có
hỗ trợ GPRS, hoặc là đợc thiết kế riêng để bổ sung vào cho cơ sở hạ tầng cũ
của GSM.
ii. 7 Các thay đổi đối với mạng GSM
Để triển khai GPRS, ngoài việc bổ sung ba phần tử đặc trng hỗ trợ GPRS
nh đã trình bày ở phần trên, ta còn cần có những thay đổi đối với các phần tử
khác đã có trong mạng GSM. Dới đây là những liệt kê tóm tắt những thay đổi
đối với các phần tử trong mạng GSM. Các thay đổi này sẽ đợc làm rõ hơn trong
các chơng sau khi tìm hiểu chi tiết về GPRS.
SMS-GMSC
SMS-IWMSC

E

Gd

MSC/VLR

Gs

A
BSS
Um

Gr

HLR
GGSN

PDN/ISP

Gi
GGSN

Gf

SGSN

C

Gc

SGSN

Gb

EIR

D

SM-MC

Gn
PLMN

ii. 7. 1 Thay đổi với HLR

Các thông tin mới mà HLR phải lu giữ thêm nh: địa chỉ IP, địa chỉ SS7 của
II.3.các
Các
giaosốdiện
trong
GSM/GPRS.
SGSN đang phụcHình
vụ MS,
tham
QoS,
loạimạng
PDP ngầm
định của MS, địa chỉ
PDP của MS, PDP context của MS đợc lu giữ ở SGSN hay đã bị SGSN xoá rồi.....
Các chức năng mới của HLR: chèn thêm thông tin thuê bao, xoá thông tin
thuê bao cho SGSN, xử lý và gửi các thông tin định tuyến cho GGSN....

SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

42


đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

HLR có thêm hai giao diện mới là giao diện Gc và Gr. Một điều dễ thấy là để
phục vụ đợc cả GSM và GPRS, HLR đòi hỏi một năng lực xử lý cao hơn, bộ nhớ
lớn hơn....
ii.7. 2 Thay đổi với MSC/VLR

Thủ tục quản lý di động cần có sự thay đổi: phải hỗ trợ Combined
GPRS/IMSI Attach, hỗ trợ Combined RA/LA Update, không còn sự cập nhật vị
trí định kỳ nữa (Local Update), nhắn gọi MS sử dụng dịch vụ chuyển mạch kênh
trong GPRS nhng trả lời lại nhận đợc trên giao diện A. MSC có thêm giao diện
mới Gs giữa MSC với SGSN.
ii. 7. 3 Thay đổi với BSS

BTS mới cần đợc nâng cấp để hỗ trợ hai giao thức hoàn toàn mới là RLC và
MAC. Nếu nhà khai thác muốn sử dụng giản đồ mã hoá mới của GPRS thì việc
thay đổi với BTS là bắt buộc.
Chức năng điều khiển
kênh truy nhập và giao

diện giữa GSNs và
Um

CS

BSC
pcu

pS

BTS
ccu
bss

mS

BSC có thêm giao diện mới Gb, các thủ tục điều khiển luồng, chia sẻ tài
Mã giữa
hoá kênh
(Thêm
nguyên vô tuyến
GSM
vàvào)
GPRS.
ii. 7. 4 Phân cấp địa lý mạng GPRS
II. 4cấpMô
Mạng GPRS Hình
có phân
địahình
lý nhnâng

hìnhcấp
II.5cho BSS - PCU/CCU

Các vùng nh cell, vùng định vị, vùng phục vụ của MSC và vùng mạng PLMN
không thay đổi so với GSM. GPRS định nghĩa hai vùng địa lý mới. Đó là vùng
định tuyến và vùng phục vụ của SGSN.
*Vùng định tuyến
Vùng định tuyến là một tập hợp các cell, là một tập hợp con của một vùng
định vị. Một vùng định tuyến không thể trải trên hai vùng định vị. Trong khi
trạng thái Ready, MS luôn phải thông báo cho SGSN mỗi khi chuyển sang cell
mới. Trong trạng thái Standby, MS chỉ phải thông báo với SGSN mỗi khi chuyển
sang vùng định tuyến mới.
Một vùng định tuyến đợc nhận dạng bằng số RAI = LAI + RAC .

SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

43


đề tài tốt nghiệp

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

mạng gsm với hoạt động của GPRS

Vùng định tuyến trong GPRS có vai trò tơng tự nh vai trò của vùng định
vị đối với GSM.
PLMN
Vùng phục vụ của MSC
Vùng phục vụ của SGSN
Vùng định vị
Vùng định tuyến
Cell

*Vùng phục vụ SGSN

II.5.
Phân
cấptuyến.
địa lýVùng
mạngphục
GPRSvụ của SGSN không
Một SGSN phục vụHình
một số
vùng
định
thể vợt quá một vùng phục vụ của MSC. SGSN chịu trách nhiệm sinh ra các bản
ghi tính cớc cho các MS trong vùng phục vụ mà nó quản lý.
Vai trò của vùng phục vụ SGSN trong GPRS cũng tơng tự nh vai trò của
vùng phục vụ MSC trong GSM.
ii. 8 Mạng truyền dẫn trong GPRS
GPRS sử dụng IP trong mạng trục GPRS và Frame Relay trong đờng truyền
dẫn SGSN-PCU, giao diện Gb.
Mạng trục GPRS là mạng kết nối các SGSN, GGSN với nhau.
Mạng trục GPRS trong nội bộ mạng PLMN là một mạng IP kết nối các

SGSN và GGSN trong mạng GPRS đó với nhau. Mạng trục này truyền các số
liệu và báo hiệu của nội bộ mạng GPRS đó.
Mạng trục GPRS liên mạng PLMN là một mạng IP kết nối các mạng trục nội
bộ và các GSN của các mạng PLMN khác nhau. Mạng trục liên mạng này có thể
là mạng PDN, Internet, hoặc các kênh thuê riêng.
Đoạn truyền dẫn SGSN-PCU trong các giai đoạn đầu của GPRS dùng mạng
Frame Relay. Theo các tài liệu kỹ thuật về GPRS thì mạng Frame Relay này có
thể đợc thay thế bằng mạng ATM.
ii. 9 Thiết bị di động GPRS (GPRS MS)
Đơng nhiên, các MS hiện tại của GSM không thể dùng cho GPRS đợc. Muốn
sử dụng GPRS ngời dùng phải có các thiết bị di động thích hợp có hỗ trợ GPRS.
Các GPRS MS (từ nay nếu nói ta sẽ gọi tắt là MS) cho phép ngời dùng sử dụng
đợc cả hai công nghệ GSM và GPRS trên một điện thoại di động.
Một GPRS MS có thể hoạt động ở một trong ba chế độ. Chế độ hoạt động sẽ
tuỳ thuộc vào các dịch vụ mà MS tham gia, ví dụ nh chỉ GPRS hay cả GSM và
GPRS. Ba chế độ hoạt động khác nhau đợc định nghĩa dới dạng các loại di động
và có thể đợc định nghĩa nh sau:
Loại A : Loại này hỗ trợ vào mạng đồng thời, kích hoạt đồng thời, giám
sát đồng thời, yêu cầu đồng thời và lu lợng đồng thời. Do đó, thuê bao sử
dụng MS loại A có thể thực hiện hai dịch vụ GSM và GPRS cùng một lúc,

SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

44

đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

tuỳ thuộc vào sự đòi hỏi QoS (Quality of Service - Chất lợng cung cấp
dịch vụ).
Loại B : Loại này hỗ trợ vào mạng đồng thời, kích hoạt đồng thời, giám
sát đồng thời. Tuy nhiên, loại này chỉ hỗ trợ hữu hạn các yêu cầu đồng
thời để các kênh ảo GPRS không bị xoá khi có sự hiện diện của lu lợng
chuyển mạch kênh. Dới những điều kiện đó, các kết nối ảo GPRS khi đó
sẽ ở trạng thái bận hoặc giữ. Lu lợng đồng thời không đợc hỗ trợ bởi
MS loại B. Thuê bao có thể tiến hành hoặc nhận cuộc gọi cho một trong
hai dịch vụ một cách liên tiếp nhng không đồng thời. Việc lựa chọn dịch
vụ thích hợp đợc tiến hành tự động.
Loại C : Loại này hỗ trợ vào mạng không đồng thời, ví dụ chỉ sử dụng lần
lợt. Nếu cả hai dịch vụ đều đợc hỗ trợ, MS loại C có thể tiến hành hoặc/và
nhận cuộc gọi từ dịch vụ lựa chọn ngầm định hoặc lựa chọn bằng tay.
Trạng thái của dịch vụ không đợc lựa chọn là rời mạng (detach) hoặc
không liên lạc đợc. Hơn nữa, khả năng của MS loại C trong việc nhận và
truyền các bản tin SMS là không bắt buộc.

chơng iii

các giao diện và giao thức cơ bản trong gprs
iii. 1 mặt phẳng truyền dẫn
GPRS định nghĩa một chồng giao thức để thực hiện các chức năng truyền
dẫn và điều khiển truyền dẫn. Trong một mạng GPRS có hàng nghìn MS truy

nhập tài nguyên hệ thống và hàng nghìn MS khác đang truyền thông tin qua hệ
thống. Mặt phẳng truyền dẫn cung cấp sự điều khiển hiệu quả cho các quá trình
truyền dẫn đồng thời trên. Hình III.1a trình bày mặt phẳng truyền dẫn của GPRS
theo mô hình OSI. Hình III.1b. trình bày mặt phẳng truyền dẫn của GPRS theo
mô hình dạng ngăn xếp.
Mặt phẳng truyền dẫn của GPRS bao gồm các cấu trúc giao thức phân lớp
phục vụ cho việc truyền tải dữ liệu của ngời sử dụng, kết hợp với các thủ tục
điều khiển phục vụ cho việc truyền tải nh : điều khiển luồng, phát hiện và sửa
lỗi...(bao gồm cả số liệu và báo hiệu của giao thức). Đợc tạo thành bởi các giao
thức đặc trng của GPRS và các giao thức mở nh IP.
- GTP (GPRS Tunnelling Protocol - giao thức tạo đờng hầm GPRS):
Giao thức này phục vụ cho việc truyền tải dữ liệu giữa các GSNs trong mạng
đờng trục GPRS. Tất cả các PTP; PDP; PDU đều đợc kết hợp bởi GTP. GTP
cũng có thể cung cấp khả năng điều khiển luồng giữa các GSN.
- TCP/UDP (Transmission Control Protocol/ Use Datagram Protocol - Giao
thức điều khiển truyền dẫn/Giao thức dữ liệu gói ngời sử dụng) :
TCP chuyển các khối điều khiển dữ liệu gói (PDU) của GTP trong mạng đờng trục GPRS cho các giao thức cần thiết để liên kết dữ liệu tin cậy nh
(X.25). TCP cung cấp khả năng điều khiển luồng và bảo vệ chống lại sự thất
thoát hay ngắt quãng của các PDU của GTP. UDP chuyển các PDU của GTP
cho các giao thức không cần phải có một liên kết dữ liệu đáng tin cậy (ví dụ
nh IP).UDP cung cấp khả năng bảo vệ chống lại việc PDU của GTP bị ngắt
quãng và chuyển các bản tin báo hiệu giữa các GSN. Trong GPRS, TCP đợc
SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

45

đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

dùng để mang các GPRS PDU trong mạng trục GPRS. Ngời ta có thể dùng
UDP thay cho TCP.
- IP (IP - Internet Protocol) Giao thức đợc sử dụng để định tuyến số liệu ngời
dùng và báo hiệu điều khiển trong mạng trục GPRS. Mạng trục GPRS ban
đầu có thể sử dụng IP version 4, sau đó IP version 6 có thể đợc hỗ trợ.
- SNDCP (Sub-Network Dependent Convergence Protocol - Giao thức hội tụ
phụ thuộc phân hệ mạng) Giao thức này sẽ sắp đặt (Map) các đơn vị dữ
liệu lớp mạng của ứng dụng (IP, X.25) lên mạng GPRS một cách thích hợp,
có tính tới các đặc thù của mạng GPRS. SNDCP thực hiện các chức năng:
- Ghép kênh các gói dữ liệu từ một hay nhiều ứng dụng vào một liên kết Logic
- Nén thông tin điều khiển và dữ liệu của ngời dùng trớc khi đợc chuyển từ
lớp mạng xuống lớp điều khiển kết nối Logic LLC.
- Phân mảnh và tập hợp dữ liệu: thông tin sau khi nén sẽ đợc phân mảnh
cho phù hợp với kích cỡ của khung LLC.
- LLC (Logical Link Control - Giao thức điều khiển kết nối Logic):
Giao thức này cung cấp đờng truyền dẫn có mã hoá tin cậy giữa máy đầu
cuối (MS) và SGSN đang phục vụ máy đầu cuối đó. Giao thức này độc lập
với các giao thức ở giao diện vô tuyến bên dới để cho phép GPRS hoạt động
đợc trên các hệ thống có giao diện vô tuyến khác nhau. LLC hỗ trợ các thủ
tục:
- Phục vụ truyền tải các PDU của LLC giữa máy đầu cuối (MS) và SGSN ở
chế độ xác nhận và chế độ không xác nhận.

- Phát hiện và khôi phục các PDU của LLC bị thất lạc hoặc ngắt quãng.
- Điều khiển luồng và mã hoá các PDU của LLC giữa máy đầu cuối (MS)
và SGSN. Các kết nối Logic này đợc truyền mang tính trong suốt đối với
BSC. Tất cả các bản tin báo hiệu tới BSC sẽ đi từ máy đầu cuối qua BSC
tới SGSN rồi mới quay trở lại BSC.
- RELAY (Chuyển tiếp) Trong BSC chức năng này sẽ chuyển tiếp các PDU của
LLC giữa giao diện Um và Gb. Tại SGSN nó sẽ chuyển tiếp các PDU của PDP
(Packet Data Protocol - Giao thức dữ liệu gói) giữa các giao diện Gb và Gn.
- BSSGP (Base Station System GPRS Protocol - Giao thức GPRS của BSS):
Giao thức này có trách nhiệm vận chuyển các thông tin về định tuyến và cấp độ
phục vụ (GoS) giữa BSC và SGSN, BSSGP không thực hiện chức năng sửa lỗi.
- NS (Network Service - Dịch vụ mạng): Dùng để truyền các BSSGP PDU.
Hiện tại, NS sử dụng Frame Relay.
- RLC/MAC (Radio Link Control/Media Access Control - Điều khiển kết
nối vô tuyến/Điều khiển truy nhập trung gian):
Lớp này gồm hai chức năng riêng biệt. Chức năng RLC cung cấp đờng liên
kết tin cậy độc lập với giải pháp vô tuyến. Chức năng lớp MAC điều khiển
các thủ tục báo hiệu truy nhập trên kênh vô tuyến và thực hiện sắp xếp các
khung LLC vào các kênh vật lý.

SV:Vũ hải hà -

lớp :ch6 đtvt

Trang

46


đề tài tốt nghiệp

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

Thông tin Di động gsm với dịch vụ GPRS

Application
IP/X.25

IP/X.25
Relay

SNDCP
LLC

GTP

LLC

TCP/UDP

TCP/UDP

BSSGP

IP

IP

SMS

GSM RF

NS

NS

L2

L2

GSM RF

L1 bis

L1

L1

L1

SMS
bis

IP / PPP

GSM/SM

GSM/SM

Um
SNDCP

Gb

BSS

MS

GTP

SNDCP

SGSN LLC

Gn

GTP

GGSN

UDP

UDP

Gi

Lower Layers

BSSGP

RLC
MAC

MAC

LLC

GTP

Relay

RLC
IP / PPP

SNDCP

Hình III.1a. Mặt phẳng truyền dẫn của GPRS.
RLC

RLC

BSSGP

BSSGP

IP

IP

MAC

MAC

NS - FR

NS - FR

Layer 2

Layer 2

Layer 1

Layer 1

GSM RF

GSM RF

Layer 1

Air
Interfac
e

Layer 1

Layer 1

Internal
Interface

Abis
Interface

BSC
BTS

SV:Vũ hải hà -

Layer 1

Layer 1

Gn
Interface

Gb
Interface

PCU

Layer 1

SGSN

lớp :ch6 đtvt

GGSN

Trang

Hình III.1b. Mặt phẳng truyền dẫn của GPRS.

27


đề tài tốt nghiệp

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

mạng gsm với hoạt động của GPRS

iii. 2 truyền số liệu từ ggsn đến sgsn
Các số liệu ngời dùng và các báo hiệu của số liệu đợc truyền trong mạng
trục GPRS trên giao diện Gn nh hình III.2.
GTP

GTP

TCP/UDP

TCP/UDP

IP

IP

NS

L2

L2

L1bis

L1

L1

SNDCP
LLC
BSSGP

Gn

SGSN

GGSN

Hình III.2. Giao diện Gn.
Các PDU lớp mạng (N-PDU) từ mạng ngoài (X.25 hoặc mạng IP) đến MS sẽ
đến GGSN trớc tiên thông qua giao diện Gi. Các PDU này sẽ ở dới dạng gói
X.25 hoặc gói IP. Các PDU này sẽ đợc GTP đóng gói trớc khi truyền trong
mạng GPRS. GTP đợc dùng để đảm bảo rằng các gói IP và các gói X.25 đều đợc
truyền đi nh nhau trong mạng trục GPRS. GTP cung cấp một đờng truyền cho số
liệu và báo hiệu trong mạng trục GPRS.
Trong mặt phẳng báo hiệu, GTP xác định một giao thức quản lý và điều khiển
đờng hầm (Tunnel) cho phép SGSN cung cấp sự truy nhập mạng cho MS. Các

báo hiệu đợc dùng để tạo, thay đổi và huỷ bỏ các đờng hầm. Trong mặt phẳng
truyền dẫn, GTP sử dụng cơ chế đờng hầm để cung cấp dịch vụ mang tải số liệu
ngời dùng.
iii. 2. 1 Giao thức GTP

GTP chỉ đợc thực hiện ở GGSN và SGSN, các thực thể khác không cần biết
tới GTP, bản thân MS kết nối tới SGSN cũng không biết tới sự tồn tại của GTP.
GTP là một giao thức dựa trên GTP đợc dùng để trao đổi thông tin tính cớc
giữa các GSN và các thiết bị tính cớc.
Khi một gói số liệu tới GGSN, phần GTP Header sẽ đợc thêm vào đầu gói.
GTP Header có cấu trúc cố định và không thay đổi đối với các bản tin của GTP,
hình III.3.
Octet
1
2
3-4
5-6
7-8
9

8

10
SV:Vũ hải hà -

Bit
5
4
3
2

PT
Spare 111
Message Type
Length
Sequence Number
Flow Label
SNDCP N-PDU, LLC Number

7
Version

6

1
SNN

Spare 11111111
lớp :ch6 đtvt

Trang

29


đề tài tốt nghiệp

mạng gsm với hoạt động của GPRS

11
12

13-20

trờng đại học bách khoa hà nội
khoa đại học tại chức

Spare 11111111
Spare 11111111
TID (NSAPI - IMSI)
Hình iii.3. GTP Header.

Trong đó:
Version :

Chỉ ra Version của GTP. Ban đầu, đây sẽ là
các bit 0.
PT (Protocol Type) :
PT=1, đây là bản tin GTP.
PT=0, đây là bản tin GTP.
Spare :
Các bit này cha đợc dùng đến và đợc đặt
bằng 1.
SNDCP N-PDU Number Là cờ để chỉ ra SNDCP N-PDU Number
(octet 9) có đợc thêm vào hay không.
(SNN) :
Message Type :
Dùng để chỉ thị loại bản tin GTP. Bản tin
GTP chứa N-PDU thì trờng này mang giá trị
255.
Length :
Chỉ thị số octet trong bản tin GTP, không kể

phần Header.
Sequence Number :
Là số nhận dạng phiên (transaction identity)
cho các bản tin báo hiệu và là số thứ tự cho
T-PDU.
Flow Label
Để nhận dạng luồng
SNDCP N-PDU :
Số này đợc dùng trong quá trình cập nhật
vùng định tuyến liên SGSN để phối hợp số
liệu truyền giữa MS và SGSN.
TID (Tunnel Identifier) : Chỉ ra MM và PDP context.
Sau khi đợc thêm phần GTP Header, các gói trên, là các T-PDU trong hệ
thống mạng trục GPRS, đợc chuyển xuống cho TCP hoặc UDP.
iii. 2. 2 TCP/UDP và IP

TCP và UDP là các giao thức tơng ứng với lớp Transport trong mô hình OSI.
TCP là một giao thức định hớng kết nối (Connection-Oriented) còn UDP là một
giao thức không kết nối (Connectionless). Do đó, TCP cung cấp cơ chế truyền tin
đảm bảo hơn UDP. TCP cung cấp các cơ chế điều khiển luồng và kiểm soát lỗi
trong khi UDP không có các cơ chế kiểm soát nói trên.
Các gói tin từ GTP chuyển xuống hoặc các bản tin báo hiệu của TCP (UDP) đợc
gắn thêm phần Header tơng ứng của TCP (UDP) rồi chuyển xuống lớp IP. Trong
phần Header của TCP
PDU và UDP PDU có hai thành phần Source
PDU Port và
IP/X.25
Destination Port cho biết gói tin đó gửi tới cho dịch vụ nào ở lớp trên. Giá trị dự trữ
đợc dùng cho GTP là 3386. Cấu trúc Header của TCP và UDP có thể đợc tìm thấy
PDU

trong tài liệu về TCP/IP
.
GTP
GTP
IP thực hiện các chức năng lớp Network trong mô hình OSI. Tại đây, các gói số
liệu đợc thêm phần IP Header rồi định tuyến tới đích đến. IP chỉ thực hiện chức
TCP/ cung
năng định tuyến các
gói tin đến đúng đích mà không
cơ chế điều
PDU
GTPcấpIPcác
TCP/UDP
UDP
khiển luồng và kiểm
soát lỗi. Trong giai đoạn I triển
khai GPRS,
Version 4 sẽ đợc sử dụng trong mạng trục để hỗ trợ GTP. Đơng nhiên, mạng trục GPRS là một
mạng IP riêng nên việc
sử dụng địa chỉ IP trong
mạng trục
GPRS làPDU
độc lập với
IP TCP/
GTP
UDP
mạng IP bên ngoài. IP
L2
L1
SV:Vũ Gn

hải hà -

lớp :ch6GGSN
đtvt

Hình III.4. Tóm tắt hoạt động ở GGSN.

Trang

30