tổng quan về GPRS ( báo cáo)

7.2. CẤU TRÚC HỆ THỐNG GPRS.
7.2.1. Cấu trúc logic mạng GPRS
Mạng GPRS được xây dựng trên cơ sở cấu trúc mạng GSM hiện tại, cộng
thêm một số phần tử mới. Một mạng GPRS gồm các phần tử sau đây:
• Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN – Serving GPRS Support Node).
• Nút hỗ trợ cổng GPRS (GGSN – Gateway GPRS Support Node).
• Trung tâm vận hành bảo dưỡng GPRS (OMC – G).
• Hệ thống vô tuyến.
• Máy điện thoại di động hỗ trợ GPRS.

Hình

Cấu trúc hệ thống GPRS.

SMS - GMSC: Gateway MSC for short Message Service - MSC có cổng cho dịch vụ
nhắn tin ngắn.


SMS - IWMSC: Interworking MSC for Short Message Service - MSC liên mạng cho
dịch vụ nhắn tin ngắn.
SMS - C: Short Message Service Center - Trung tâm dịch vụ nhắn tin.
MSC: Mobile Switching Center - Trung tâm chuyển mạch (tổng đài) di động.
VLR: Visitor Location Register - Bộ đăng ký tạm trú.
HLR: Home Location Register - Bộ đăng ký thường trú.
BSC: Base Station Controller - Bộ điều khiển trạm gốc.
PCU: Packet Control Unit - khối (đơn vị) điều khiển gói.
BTS: Base Transceiver Station - Trạm thu phát gốc.
SGSN: Serving GPRS Support Node - Nút hỗ trợ dịch vụ của GPRS.
GGSN: Gateway GPRS Support Node - Nút hỗ trợ cổng GPRS.
BG: Border Gateway - Cổng ngoại biên.
EIR: Equipment Identity Register - Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị.

DNC: Data Networking System or Domain Name Server - Hệ thống dữ liệu hoặc
máy chủ tên miền.
7.2.1.

Chức năng các phần tử trong mạng GPRS.

a. Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN)
Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN - Serving GPRS Support Node) phụ trách
việc phân phân phát và định tuyến các gói số liệu giữa máy cầm tay MS và các
mạng truyền số liệu bên ngoài. SGSN không chỉ định tuyến các gói số liệu giữa máy
di động MS và nút hỗ trợ cổng GPRS - GGSN mà còn đăng ký cho các máy di động
GPRS mới xuất hiện trong vùng phục vụ của nó.
SGSN có các chức năng chính như sau:


❖ Quản trị di động: Bao gồm qản lý việc nhập mạng, rời mạng của thuê bao GPRS, quản
lý vị trí hiện diện của thuê bao trong vùng phục vụ, thực hiện các chức năng bảo mật, an
ninh cho mạng.
❖ Định tuyến và truyền tải các gói dữ liệu đi đến hay được xuất phát từ vùng
phục vụ của SGSN đó.
❖ Quản lý các trung kế logic bao gồm các kênh lưu lượng gói dữ liệu lưu lượng
các bản tin ngắn (SMS)
❖ Thiết lập hay huỷ bỏ các giao thức dữ liệu gói PDP phục vụ
cho việc truyền tải các gói dữ liệu PDU giữa thuê bao GPRS và GGSN thông qua hai
giao diện Gn và Gb.
❖ Thực hiện kỹ thuật nén dữ liệu được truyền tải giữa SGSN và máy di động
nhằm nâng cao hiệu quả của các kết nối trong mạng
❖ Cung cấp các khả năng kết nối với các phần tử

khác trong

mạng như : SGSN - MSC/VLR, HLR, BSC ...
❖ Cung cấp khả năng tương tác với mạng GSM khi cả hai công nghệ này cùng
sử dụng chung một nguồn tài nguyên.
❖ Điều hành việc xếp hàng của các gói dữ liệu trao đổi giữa trạm gốc BSS và
nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN)
Cung cấp dữ liệu ơhục vụ cho việc tính cước, các thông tin phục vụ
tính cước được thu thập tại SGSN chỉ liên quan đến phần sử dụng
mạng vô tuyến của các thuê bao.
b. Nút hỗ trợ cổng GPRS (SGSN)
Nhìn về mặt hệ thống, GGSN (Gateway GPRS Support Node) đóng vai trò như
một GMSC (Gate Mobile Switching Center - Trung tâm chuyển mạch cổng di
động). GGSN cungcấp mộtgiaodiện cổng phục vụ cho việc trao đổi dữ liệu gói bên


ngoài (PDN). Nó cung cấp địa chỉ định tuyến cho các dữ liệu được phân phối tới
máy di động và gửi các số liệu xuất phát từ máy di động tới địa chỉ đã được chỉ định.
GGSN cũng tương tác với các mạng chuyển mạch gói ngoài và được kết nối với
SGSN theo giao thức IP dựa trên mạng đường trục GPRS.
GGSN có hai giao diện Gi và Gn, trong đó giao diện Gi phục vụ cho việc trao
đổi dữ liệu giữa thuê bao GPRS với các mạng thiết bị đầu cuối thuộc mạng dữ liệu
bên ngoài được kết nối với GGSN. Giao diện Gn phục vụ cho việc truyền tải dữ liệu
báo hiệu giữa GGSN và SGSN, kết nối này được thực hiện qua mạng IP (mạng
đường trục GPRS).
GGSN còn được nối với bộ đăng ký thường trú HLR qua giao diện Gc để thu
thập thông tin định tuyến cũng như các dữ liệu về thuê bao GPRS. GGSN có các
chức năng chính sau:
❖ Cung cấp giao diện giữa mạng GPRS với các mạng dữ liệu bên ngoài. Nhìn
từ phía các mạng bên ngoài GPRS đóng vai trò như một bộ định tuyến đến tất
cả các thuê bao được phục vụ bởi GPRS.

❖

Định tuyến và truyền tải dữ liệu giữa GPRS và các mạng dữ
liệu GPRS.

❖ Quản trị các phiên làm việc GPRS, thiết lập thông tin về phía các mạng bên
ngoài.
❖

Cung cấp khả năng chuyển đổi khuôn dạng các gói dữ liệu
được trao đổi giữa mạng GPRS và các mạng dữ liệu khác. Điều này cho
phép các gói dữ liệu X.25 và IP được truyền tải với cùng khuôn dạng về
cước thông qua mạng GPRS.

❖ Cung cấp dữ liệu phục vụ cho việc tính cước, các thông tin được thu thập tại
GGSN chỉ liên quan đến phần sử dụng dữ liệu bên ngoài.
❖

Điều khiển việc truy nhập trên GGSN


❖

Chức năng bảo mật khi kết nối Internet.

c. Sự kết hợp giữa nút hỗ trợ dịch vụ SGSN và nút hỗ trợ cổng GGSN.
Các chức năng của SGSN và GGSN có thể kết hợp với nhau trong cùng một
khối vật lý hoặc có thể tách biệt thành các khối riêng biệt. SGSN và GGSN có các
chức năng định tuyến IP, chúng có thể kết hợp với các bộ định tuyến IP (router).
Khi SGSN và GGSN thuộc về hai mạng di động mặt đất công cộng PLMN (Public

Land Mobile Network) khác nhau, chúng được kết nối thông qua giao diện Gn (giao
diện giữa SGSN và GGSN nằm trong cùng một PLMN) công thêm chức năng về an
ninh được yêu cầu khi trao đổi thông tin giữa các PLMN khác nhau, các chức năng
về an ninh này được xây dựng tuỳ thuộc vào thoả thuận của các nhà khai thác.
Khi đưa mạng GPRS vào khai thác, dựa trên mạng GSM hiện có thì các phần tử
của mạng GSM cùng trở thành phần tử của mạng GPRS.
d. Hệ thống trạm gốc BSS.
Phần BSS cung cấp tất cả các chức năng điều khiển và truyền dẫn thông tin
phần vô tuyến của mạng, bao gồm :
* Khối điều khiển dữ liệu gói PSU (Packet Control Unit)
Khối điều khiển dữ liệu gói PCU có nhiệm vụ kết hợp các chức năng điều khiển
kênh vô tuyến GPRS với phần hệ thống trạm gốc BSS cảu mạng GSM hiện tại, PCU
được đặt tại bộ điềukhiểntrạm gốc BSC và phục vụ BSC đó. PCU quản lý các chức
năng về chuyển tiếp khung (nếu PCU được kết nối với GSM qua mạng chuyển tiếp
khung), quản lý các thông tin báo hiệu về dịch vụ mạng, báo hiệu BSSGP (giao thức
GPRS BSS), định tuyếnn các bản tin báo hiệu, quản lý tải tin các lớp RLC/MAC
(Điều khiển kết nối vô tuyến/ Điều khiển truy nhập trung gian) và truyền tải dữ liệu
của người sử dụng.
Dữ liệu của người sử dụng sẽ được chuyển từ BTS tới BSC thông qua đường


lên CCU (Channel Control Unit), sau đó truyền qua đường E1 tới PCU. Tại PCU các
khối dữ liệu RLC sẽ được sắp xếp lại trong khung (điều khiển liên kết logic), sau đó
được chuyển tới SGSN. Báo hiệu BSSGP và NS (dịch vụ mạng) sử dụng gaio thức
chuyển tiếp khung, làm nhiệm vụ báo hiệu giữa PCU và SGSN. PCU được kết nối
với GSN thông qua mạng chuyển tiếp khung hoặc cũng có thể được kết nối trực tiếp
với GSN.
Bộ điều khiển trạm gốc BSC
Trong mạng GPRS, BSC (Base Station Controller) đóng vai trò trung tâm
phân phối, định tuyến dữ liệu và thông tin báo hiện GPRS. BSC cũng cung cấp tất

cả các chức năng liên quan đến phần BSS của mạng. BSC có thể thiết lập, giám sát
và huỷ bỏ kết nối của các cuộc gọi chuyển mạch kênh cũng như chuyển mạch gói.
BSC còn cung cấp các chức năng
các tham số

về chuyển

vùng,

thiết

lập

của các tế bào (cell)

trong mạng.
* Trạm gốc BTS
BTS (Base Transceiver Station) cung cấp khả năng ấn định các kênh vật lý tại
các khe thời gian chocuộcgọi chuyển mạch trong mạng
GSM và dữ liệu chuyển mạch gói GPRS. BTS kết hợp với PCU để thực hiện các chức
năng về vô tuyến trong mạng GPRS.
Dữ liệu gói của người sử dụng sẽ được chuyển từ BTS tới BSC qua đường lên
CCU. CCU trong BTS thực hiện mã kênh bao gồm sửa lỗi trước (FEC), nó thực hiện
việc đo kênh vô tuyến, sự ánh xạ của GPRS và báo hiệu trên giao diện Abis trên
đường truyền tới BSC.
e. Phần hệ chuyển mạch.
* Trung tâm chuyển mạch di động / Bộ đăng kỷ tạm trú - MSC / VLR
MSC/VLR (Mobile Switching Center/ Visitor Location Register) được sử dụng

cho việc đăng ký và liên lạc với thuê bao nhưng không đóng vai trò gì trong việc
định tuyến dữ liệu GPRS. Một MSC có thể được kết nối với một hoặc nhiều SGSN
tuỳ thuộc vào lưu lượng thông tin. Trong hệ thống GPRS, MSC/VLR không được
dùng cho thủ tục nhận thực thuê bao như trong hệ thống GSM mà thay vào đó là
HLR, do đó SGSN sẽ nhận bộ ba thông số dành cho việc nhận thực từ bộ đăng ký
thường trú/ trung tâm nhận thực - HLR/AUC.
* Bộ đăng kỷ thường trú / trung tâm nhận thực HLR /AUC
Bộ đăng ký thường trú HLR (Home Location Register) lưu giữ tất cả các thông
tin về thuê bao GSM cũng như GPRS. Thông tin về thuê bao GPRS được trao đổi
giữa HLR với SGSN. Thêm vào đó, như trên đã trình bày, HLR được sử dụng trực
tiếp cho việc nhận thực thuê bao thay cho MSC/VLR trong hệ thống GSM.
Trung tâm nhận thực AUC (Authentication User Center) cung cấp bộ ba thông
số dành cho việc nhận thực và thực hiện mã hoá đường truyền. Thủ tục nhận thực
trong GPRS và GSM là như nhau, chỉ có quá
trình mã hoá đường truyền là thay đổi so với hệ thống GSM, sự thay đổi này không tác
động gì đến AUC, do đó không cần cập nhật AUC.
* Bộ đăng kỷ nhận dạng thiết bị - EIR
Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Register) vẫn thực
hiện chức năng như trong hệ thống GSM. EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan
đến thiết bị đầu cuối MS. EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra sự
được pháp của thiết bị, một thiết bị không được phép sẽ bị cấm.
f. Thiết bị đầu cuối GPRS (MS)
Thiết bị đầu cuối GPRS có thể hoạt động được ở 3 chế độ :
•

Chế độ 1 (Class 1) : ở chế độ này máy đầu cuối di động có thể sử dụng cả hai
dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói đồng thời.


Chế độ 2 (Class 2) : ở chế độ này máy đầu cuối di động không thể sử dụng cả

hai dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói đồng thời, nhưng có thể sử
dụng hai dịch vụ này theo kiểu liên tiếp nhau, trên cơ sở các dịch vụ này được
lựa chọn tự động. Máy đầu cuối di động có thể nhận được nhắn tin cho dịch vụ
chuyển mạch kênh trong khi đang truyền tải
gói. Khi đó

dữ liệu dưới

dạng

máy đầu cuối di

động có thể tạm dừng việc truyền tải dữ liệu trong khoảng thời gian thực hiện
kết nối này kết thúc, máy đầu cuối di động sẽ tự động
chuyển về trạng thái truyền tải dữ liệu.
•

Chế độ 3 (Class 3) : ở chế độ này chỉ cho phép máy đầu cuối di động sử dụng
một dịch vụ chuyển mạch kênh hay chuyển mạch gói tại một thời điểm. Sự
lựa chọn này được thực hiện bằng nhân công

hoặc mặc định. Máy đầu cuối di động nào chỉ hỗ trợ GPRS luôn hoạt động ở chế độ
này.
g. Thiết bị cung cấp dịch vụ SMS - nhắn tin ngắn (SMS - GMSC và SMS - IWMSC)
SMS - GMSC (Tổng đài di động có cổng cho dịch vụ nhắn tin ngắn) và SMS IWMSC (Tổng đài di động liên mạng cho dịch vụ nhắn tin ngắn) được kết nối với
SGSN qua giao diện Gd nhằm cung cấp khả năng truyền tải các bản tin ngắn trên các
kênh vô tuyến.

CHƯƠNG 8 : CÁC GIAO DIỆN VÀ GIAO THỨC TRONG MẠNG GPRS
Các giao thức của GPRS cung cấp các chức năng điều khiển và truyền tải dữ

liệu trên mặt phẳng báo hiệu và mặt phẳng truyền dẫn.
8.1. Mặt phẳng truyền dẫn.


Mặt phẳng truyền dẫn bao gồm các cấu trúc giao thức phân lớp phục vụ cho
việc truyền tải dữ liệu của người sử dụng, kết hợp với các thủ tục điều khiển phục
vụ cho việc truyền tải như : điều khiển luồng, phát hiện và sửa lỗi …

Hình 2.1. Cấu trúc phân lớp giao thức
• Giao thức GTP (GPRS Tunnelling Protocol – giao thức tạo đường hầm
GPRS): Giao thức này phục vụ cho việc truyền tải dữ liệu giữa các GSN trong
mạng đường trục GPRS. Tất cả các PTP, PDP, PDU đều đựoc kết hợp bởi GTP.
GTP cũng có thể cung cấp khả năng điều khiển luồng giữa các GSN.
• Giao thức TCP/UDP (Transmission Control Protocol/ User Datagram
Protocol – giao thức điều khiển truyền dẫn/ Giao thức dữ liệu gói người sử dụng):
TCP chuyển các khối điều khiển dữ liệu gói (PDU) của GTP trong mạng đường
trục GPRS cho các giao thức cần thiết để liên kết dữ liệu tin cậy (như X.25). TCP
cung cấp khả năng điều khiển luồng và bảo vệ chống lại sự thất thoát hay ngắt
quãng các PDU của GTP. UDP chuyển các PDU cảu GTP cho các giao thức không
cần phải có một liên kết dữ liệu tin cậy (ví dụ như 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.
• Giao thức IP (Internet Protocol): Là giao thức được dụng trong mạng
đường trục GPRS, phục vụ cho việc báo hiệu và định tuyến dữ liệu.
• Giao thức SNDCP (SubNetwork Dependent Convergence Protocol – Giao
thức hội tụ phụ thuộc phân hệ mạng): Giao thức phụ trách chuyển đổi các đặc tính
lớp mạng và các đặc tính dưới lớp mạng. 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 người dùng trước khi được chuyển
từ lớp mạng xuống lớp điều khiển kết nối logic LLC.
- Phân mảnh và tập hợp dữ liệu : thông tin sau khi được nén sẽ được phân
mảnh cho phù hợp với kích cỡ của khung LLC.
• Điều khiển kết nối logic (LLC – Logital Link Control): Cung cấp liên kết
dữ liệu tin cậy giữa máy đầu cuối và SGSN đang phục vụ máy đầu cuối đó. LLC sẽ
cung cấp các dịch vụ cần thiết cho việc bảo dưỡng liên kết dữ liệu được mã hoá
giữa máy đầu cuối và SGSN. LLC hỗ trợ các thủ tục:
- Phục vụ truyền tải các PDU của LLC giữa các máy đầu cuối 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 và
SGSN. Các kết nối logic này được truyền mang tính trong suốt đối với BSC. Tất
các bản tin báo hiệu tới BSC sẽ đi từ máy di động qua BSC tới SGSN rồi mới quay
trở lại BSC.
• Chuyển tiếp (Relay): Trong BSC chức năng này sẽ được 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.
• Giao thức BSSGP (BSS 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.
• Dịch vụ mạng: Truyền tải các khối điều khiển dữ liệu PDU dựa trên giao
thức BSSGP.
• Điều khiển liên kết vô tuyến/ Điều khiển truy nhập không gian (RLC/MAC
– Radio Link Radio/ Medium Access Control): Chức năng LLC cung cấp một liên
kết tin cậy trên giao diện vô tuyến. Còn chức năng 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.

• GSM RF (Tần số vô tuyến GSM): tạo lập nên khung TDMA.


8.2. Mặt phẳng báo hiệu
Mặt phẳng báo hiệu bao gồm các giao thức điều khiển và hỗ trợ cho các
chức năng được thực hiện ở mặt phẳng truyền dẫn, nó bao gồm:
• Điều khiển việc truy nhập mạng GPRS như nhập mạng và rời mạng.
• Điều khiển thiết lập các kết nối trong mạng như quá trình khởi hoạt một địa
chỉ PDP.
• Điều khiển việc định tuyến trong mạng, hỗ trợ khả năng di dộng của MS.
• Điều khiển việc ấn định, cấp phát tài nguyên.
• Cung cấp các dịch vụ bổ sung.
8.2.1. Giao diện Gb
Giao diện Gb là giao diện giữa BSS và SGSN. Hình 2.2 mô tả giao diện Gb.
SGSN với một hay nhiều khối điều khiển gói PCU (Packet Control Unit) được kết
nối với nhau qua giao diện Gb. Nó cho phép nhiều người sử dụng có thể cùng chia
sẻ nguồn tài nguyên chung. Các bản tin báo hiệu và dữ liệu người dùng có thể
được gửi trên cùng nguồn tài nguyên vật lý.
GMM/SM (GPRS Mobility Management/ Session Management – Quản lý di
động GPRS/ Quản lý phiên): Giao thức này hỗ trợ cho chức năng quản trị di động
trong mạng GPRS như nhập mạng, rời mạng, cập nhật vùng định tuyến, cập nhật
vùng định vị, khởi tạo/ huỷ bỏ PDP context.
Giao diện này hỗ trợ:
- Dùng chung hạ tầng mạng: cho phép lưu lượng trên giao diện A (trong
GSM) và Gb có thể cùng đi trên một con đường E1.
- Kết hợp các liên kết: Cho phép kết hợp nhiều giao diện Gb trên nhiều
đường E1 về một đường E1.
- Điều khiển luồng.

Hình 2.2. Ngăn xếp giao thức Gb.
LLC: Lớp điều khiển liên kết logic.
RLC: Lớp điều khiển kết nối vô tuyến L1 bis: Lớp 1 bis.
MAC: Lớp điều khiển truy nhập trung gian.
GMM/SM: Quản lý di động GPRS/ Quản lý phiên
GSM RF: Tần số vô tuyến GSM.
8.2.2. Giao diện Gr
Giao diện Gr là giao diện giữa HLR và SGSN để chuyển các thông tin về hồ
sơ thuê bao, địa chỉ SGSN hiện tại và địa chỉ PDP. Hình 2.3 là cấu trúc của giao
diện Gr:

Hình 2.3. Ngăn xếp giao thức Gr.
MAP (Mobile Application Port): Cổng ứng dụng di động.


TCAP (Transation Capabilities Application Part): Phần ứng dụng các khả
năng giao dịch.
SCCP (Signaling Connection Control Part): Phần điều khiển kết nối báo
hiệu.
MTP (Message Transfer Part): Phần chuyển giao tin báo.
L1 (Layer 1): Lớp 1.
Giao diện này kết nối SGSN với HLR bởi báo hiệu số 7, cung cấp khả năng
truy nhập tới tất cả các nút trong mạng báo hiệu số 7, bao gồm HLR của nội mạng
PLMN khác. Tại giao diện này, giao thức MAP hỗ trợ cho khả năng trao đổi tín
hiệu giữa SGSN và HLR. Còn các giao thức TCAP, SCCP, MTP3, MTP2 giống
như giao thức được sử dụng hỗ trợ MAP trong mạng GSM.
8.2.3. Giao diện Gs
Giao diện Gs là giao diện giữa SGSN và MSC/VLR trong trường hợp kết
hợp giữa các dịch vụ chuyển mạch gói GPRS và chuyển mạch kênh GSM.
Cấu trúc của giao diện Gs:

Hình 2.4. Ngăn xếp giao thức Gs.
Tại giao diện này, giao thức BSSAP+ là một phần trong các thủ tục BSSAP nhằm
hỗ trợ cho việc báo hiệu giữa SGSN và MSC/VLR.
8.2.4. Giao diện Gf
Giao diện Gf là giao diện giữa bộ ghi định vị nhận dạng thiết bị EIR và
SGSN để có thể hỏi về số IMEI của trạm di động. Tại giao diện này, giao thức


MAP hỗ trợ cho báo hiệu giữa hai phần tử SGSN và EIR phục vụ cho việc nhận
dạng thiết bị đầu cuối.
EIR (Equipment Identity Register): Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị.
8.2.2.

Giao diện Gd

Cấu trúc của giao diện Gd:

SGSN

Gd

SMS-

Hình 2.6. Ngăn xếp giao thức Gd.
SGSN (Serving GPRS Support Node): Nút hỗ trợ dịch vụ của GPRS.
SMS - GMSC (Gateway MSC for Short Message Service): Tổng đài di động liên
mạng cho dịch vụ nhắn tin ngắn.
Gd là giao diện giữa SGSN với SMS - GMSC và SGSN với SMS - IWMSC. Tại
giao diện này, giao thức MAP hỗ trợ cho việc báo hiệu giữa SGSN và SMS - SMSC phục

vụ cho việc truyền tải các bản tin ngắn.
8.2.6.

Giao diện Gn

Cấu trúc của giao diện Gn:

SGSN

Gn

GGSN


Hình 2.7. Ngăn xếp giao thức Gn
GGSN (Gateway GPRS Support Node): Nút hỗ trợ cổng nối GPRS GTP (GPRS
Tunneling Protocol): Giao thức tạo đường hầm GPRS UDP (User Datagram Protocol):
Giao thức dữ liệu gói người sử dụng IP (Internet Protocol): Giao thức Internet.
Gn là giao diện giữa các SGSN hay giữa SGSN và GGSN, chức năng của các lớp,
các giao thức đã được mô tả ở các phần trước.
Gn thường được cấu hình như các giao diện IP, các giao diện này sử dụng
các giao diện vật lý riêng biệt với các địa chỉ IP riêng biệt. Việc ghép kênh
(multiplexing) các giao diện IP này được thực hiện ở mức định tuyến IP.
8.2.7.
Giao diện Gi
Cấu trúc của giao diện Gi:

MS

Um

GGS

Gi

Hệ thống cuối

Hình 2.8. Ngăn xếp giao thức Gi
Gi là giao diện giữa GGSN và các mạng số liệu bên ngoài như mạng dữ liệu gói
chuyển mạch công cộng PSPDN (Public Switched Data Network), mạng dữ liệu gói
chuyển mạch kênh CSPDN (Circuit Switched Packet Data network), Internet, Intranet ...
nhằm phục vụ cho việc trao đổi dữ liệu giữa thuê bao di động và các mạng ngoài.
8.2.8.

Giao diện Gc


Cấu trúc của giao diện Gc:
MAP

MAP

TCAP

TCAP

SCCP

SCCP

MTP3

MTP3

MTP2

MTP2

L1

L1

GGSN

8.2.9.

Gc
Hình 2.9. Ngăn xếp giao thức Gc

HLR

Giao diện Gc

Cấu trúc của giao diện Gc:
MAP

MAP

TCAP

TCAP

SCCP

SCCP

MTP3

MTP3

MTP2

MTP2

L1

L1

GGSN

Gc
Hình 2.9. Ngăn xếp giao thức Gc

HLR

Qua giao diện này các phần tử GGSN và HLRcó thể trao đổi thông tin báo hiệu cho
nhau. Có hai cách thiết lập báo hiệu cụ thể:
-

Nếu giao tuyến báo hiệu số (SS7) được cài đặt trong GGSN, giao thức MAP được sử

dụng để trao đổi thông tin giữa GGSN và HLR.
-

Nếu giao diện SS7 không được cài đặt trong GGSN, khi đó bất kỳ phần tử GSN
(GPRS Support Node - Nút hỗ trợ GPRS) nào trong cùng mạng di động mặt đất
công cộng PLMN được cài đặt giao diện SS7 với vai trò GGSN có thể sử dụng


việc trao đổi GTP và MAP để trao đổi thông tin giữa GGSN và HLR.
8.3.

Giao diện vô tuyến Um

Giao diện vô tuyến Um là giao diện giữa máy di động và phân hệ trạm gốc BSS
mà trên đó máy di động và mạng có thể trao đổi báo hiệu và dữ liệu cho nhau. Giao diện
vô tuyến GPRS có thể được phân cấp thành các lớp logic (Hình 2.10)

Hình 2.10. Giao diện vô tuyến

Lớp vật lý được phân chia theo chức năng thành hai lớp con: Lớp RF vật lý và lớp
kết nối vật lý.
8.3.1.
Lớp RF vật
lý
Thực hiện điều chế dạng sóng tín hiệu từ chuỗi bit nhận được từ lớp liên kết vật lý.
Lớp này cũng giải điều chế dạng sóng thu được thành các chuỗi bit để chuyển lên lớp liên
kết vật lý. Lớp này được sử dụng như là nền tảng cho GPRS.
8.3.2.
vật lý

Lớp kết nối

Cung cấp các kênh vật lý giữa trạm di động MS và mạng. Chức năng này bao gồm
ghép khối dữ liệu, mã hoá số liệu, phát hiện và hiệu chỉnh lỗi truyền dẫn trên đường
truyền vật lý. Lớp liên kết vật lý sử dụng các dịch vụ của lớp RF vật lý. Chức năng điều


khiển lớp liên kết vật lý cho phép duy trì thông tin trên các kênh vật lý giữa MS và mạng.
Các
thủ tục chuyển giao sẽ không được sử dụng trong GPRS, thay vào đó là các thủ tục cập
nhật định tuyến và cập nhật ô (cell)
Lớp liên kết vật lý có nhiệm vụ thực hiện các thủ tục sau:
-

Mã hoá sửa lỗi trước, cho phép phát hiện và hiệu chỉnh từ mã đã phát đi và
chỉ thị các từ mã không thể hiệu chỉnh được.

-

Ghép xen

-

Thủ tục phát hiện nghẽn trên các liên kết vật lý

-

Thủ

tục đồng bộ để điều chỉnh tại tham số TA (Timing

Advance - Định thời sớm)
-

Định thời sớm thủ tục giám sát và đánh giá chất lượng tín hiệu

-

Thủ tục lựa chọn và tái lựa chọn ô

-

Thủ tục điều khiển công suet phát
-

Thủ tục cho phép tiết kiệm pin như thu không liên tục DRX (Discontinuous
Reception) ...

8.3.3.
RLC/MAC

Lớp

MAC (Medium Access Control - Điều khiển truy nhập trung gian) xác định các thủ
tục cho phép nhiều máy di động có thể cùng chia sẻ tài nguyên chung (ví dụ như cùng
chia sẻ các kênh vật lý), MAC cho phép một máy di động đơn lẻ có thể sử dụng nhiều
kênh vật lý đồng thời. RLC (Radio Link Control - Điều khiển kết nối vô tuyến) xác định
thủ tục truyền lại các khối dữ liệu RLC bị lỗi, nó cũng cung cấp khả năng phân mảnh và
sắp xếp lại các khối dữ liệu gói PDU trong lớp LLC vào trong khối dữ liệu RLC. Cụ thể:
Chức năng của MAC:

-

Cung cấp khả năng ghép kênh dữ liệu và báo hiệu ở cả đường lên và đường
xuống.

-

Điều khiển truy nhập các kênh vô tuyến, thực hiện các thủ tục phát hiện,
khôi phục và tránh xung đột (đối với việc truy nhập được khởi tạo từ máy di
động)

-

Quản lý hàng đợi của các gói dữ liệu đối với truy nhập kênh kết nối ở MS.
- Quản lý các mức ưu tiên.
Chức năng của RLC:

-

Truyền tải các PDU của LLC giữa lớp LLC và chức năng MAC

-

Phân mảnh và sắp xếp các PDU của LLC vào các khối dữ liệu RLC

-

Sửa lỗi lùi BEC (Back Error Correction), nó cho phép truyền lại các từ mã

có thể không đúng.
- Truyền

tải các từ mã tuỳ thuộc vào điều kiện của các kênh

truyền dẫn.
8.3.4.

Lớp LLC

Các chức năng của lớp LLC bao gồm:
- Truyền

tải các khối dữ liệu giao thức phân hệ mạng SN -

PDU (SubNetwork - Protocol Data Unit) giữa lớp SNDCP và lớp
LLC.
-

Truyền tải các khối dữ liệu gói PDU của lớp điều khiển kết nối logic LL
(LL - PDU) giữa máy di động SGSN.

-

Phân phát LL - PDU từ điểm đến điểm ở cả hai chế độ: xác nhận và không
xác nhận giữa máy di động SGSN.

-

Phân phát LL - PDU từ điểm đến đa điểm giữa máy di động và SGSN.

-

Phát hiện và khôi phục các LL - PDU bị thất lạc


-

Điều khiển luồng và các LL - PDU giữa máy di động và SGSN.

Mã hoá các LL - PDU

8.3.5.
GMM/SM (Quản lý di động GPRS/ Quản lý phiên)

Giao

thức

Hỗ trợ cho chức năng quản trị di động trong mạng GPRS bao gồm: quản lý việc
nhập mạng, rời mạng, cập nhật vùng định tuyến, cập nhật vùng định vị, khởi tạo/ huỷ bỏ
PDP context. Cần lưu ý rằng SNDCP chỉ là một phần của giao thức GMM/SM.
8.4.
tuyến GPRS.

Mạng

vô

8.4.1.

Kênh vật lý

Hệ thống mạng GPRS sử dụng hoàn toàn giao diện không gian (Air Interface) hay
là kết nối giữa trạm di động MS và trạm thu phát gốc BTS của mạng GSM có nghĩa là đa
truy nhập theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Asscess) và mỗi khung TDMA
được tạo thành bởi 8 khe thời gian tần số vô tuyến (Radio Frequency Time Slot).
Một khe thời gian tần số vô tuyến của khung TDMA được gọi là một kênh vât lý.
Thông tin gửi đi trên một khe thời gian tần số vô tuyến được gọi là một cụm (Burst). Một
kênh vật lý có thể được sử dụng cho một kênh logic hoặc một phần của kênh logic.
Việc ấn định các kênh của GPRS khác với GSM. GPRS cho phép một trạm di động
truyền trên nhiều khe thời gian của cùng một khung TDMA (hoạt động theo kiểu đa khe
thời gian). Điều này cho phép ấn định kênh rất linh hoạt, từ 1 đến 8 khe thời gian trong
một khung TDMA có thể ấn định cho một trạm di động. Hơn thế nữa, đường up-link và
down-link được ấn định riêng, điều này cho phép tăng hiệu suất đối với các dạng dữ liệu
không đối xứng như trình duyệt WEB chẳng

hạn là dạng ứng dụng dùng

đường down-link nhiều hơn đường up-link.
Đối với GSM, một kênh tần số được ấn định vĩnh viễn cho một thuê bao nhất định
trong thời gian cuộc gọi cho dù dữ liệu có được truyền đi hay không. Ngược lại, đối với
GPRS, các kênh tần số được ấn định khi các gói dữ liệu được gửi đi hoặc nhận về và sau


đó các kênh tần số này sẽ được giải phóng sau khi kết thúc truyền. Đối với việc truyền
không liên tục dữ liệu, điều này cho phép sử dụng có hiệu quả hơn nguồn tài nguyên vô
tuyến khan hiếm. Với nguyên tắc này, nhiều thuê bao có thể chia sẻ 1 kênh vật lý.
Một ô của GPRS có thể ấn định các kênh vật lý cho lưu lượng GPRS. Kênh vật lý
này được biểu thị bằng kênh dữ liệu gói (Packet Data Channel). Các kênh PDCH được
tách ra từ tổ hợp các kênh rỗi trong ô. Do đó, tài nguyên ô được chia sẻ bởi tất cả các

trạm di động GPRS cũng như các trạm không phải GPRS. Việc sắp xếp các kênh vật lý
cho các dịch vụ chuyển mạch gói (GPRS) hoặc các dịch vụ chuuyển mạch kênh (GSM)
có thể được thực hiện một cách linh động (nguyên tắc dung lượng theo yêu cầu) phụ
thuộc vào tải hiện tại, mức độ ưu tiên của dịch vụ và mức đa khe thời gian. Thủ tục giám
sát tải được sử dụng để giám sát tải của kênh PDCH trong ô. Dựa vào nhu cầu hiện tại,
các kênh sẽ được ấn định cho dịch vụ GPRS với số lượng kênh PDCH có thể thay đổi.
Các kênh vật lý hiện không sử dụng cho dịch vụ GSM có thể được ấn định thành
các kênh PDCH để tăng số lượng kênh cho các dịch vụ GPRS. Khi đó nhu cầu về tài
nguyên vô tuyến cho các dịch vụ có mức ưu tien cao, các kênh PDCH có thể ấn định lại.
8.4.2.
logic của GPRS

Các

kênh

Nhiều loại thông tin khác nhau có thể truyền giữa trạm thu phát gốc và trạm di
động như báo hiệu, quảng bá các thông tin chung của hệ thống, đồng bộ, ấn định kênh,
paging hoặc truyền tải. Các loại thông tin khác nhau đó được truyền bằng kênh vật lý và
được phân loại thành các nhóm khác nhau gọi là kênh logic. Các kênh logic này được sắp
xếp trên các kênh vật lý theo một sơ đồ sắp xếp.
Bảng sau đây liệt kê các kênh logic chứa gói dữ liệu được xác định bởi GPRS. Giống như
GSM, các kênh logic được chia thành 2 loại. Các kênh lưu lượng và các kênh báo hiệu
(điều khiển