Ниже приводится краткое описание модели и логики ра­боты GPRS

В качестве базовых узлов GPRS в систему GSM вводят­ся два новых модуля

  • узел поддержки услуги GPRS — SGSN (serving GPRS support nodes)
  • узел поддержки шлюза GPRS — GGSN (gateway GPRS support nodes)


Узел поддержки услуги GPRS — SGSN — хранит запись о положении отдельной мобильной системы (mobile system — MS) и выполняет обеспечение надежности и контроля до­ступа. Взаимодействие в системой базовых станций BSS осуществляется через интерфейс Gb.

Узел поддержки шлюза GPRS — GGSN — производит межсетевую передачу пакетов данных и соединяется с уз­лом поддержки магистралью данных IP.

Шлюз тарификации (Charging Gateway Functionality — CGF) собирает информацию с обоих узлов GPRS.

Журнал местной регистрации HLR, рассмотренный ранее в описании системы GSM, хранит информацию о подписчике.

Узел SMS-GMSCs поддерживает передачу SMS через узел сервиса GPRS.

Узел коммутации / журнал гостевой регистрации MSC/VLR, также рассмотренный ранее в описании системы GSM, расши­ряется для более эффективной координации услуг пакетной пе­редачи и услуг, ориентированных на соединения. Содержит ин­формацию обновления местоположения как GPRS, так и не GPRS-пользователей.

Для использования услуги GPRS MS должна сначала за­явить о своем присутствии в сети. Для этого она выполняет запрос присоединения к GPRS (операция «GPRS attach») После этого MS становится доступной для услуги SMS че рез GPRS, для пейджинга через SGSN и извещения о входя щих пакетах данных.

Для приема и передачи пакетов данных через GPRS MS должна активировать так называемый контекст протокола пакетных данных (Packet Data Protocol-PDP), который она хочет использовать. Процедура активации делает MS из­вестным в соответствующем шлюзе, и межсетевое взаимо­действие может начинаться.

Данные пользователя передаются прозрачно между MS и пакетной сетью с помощью методов инкапсуляции или туннелирования. Это значит, что данные упаковыва­ются в специфичный протокол GPRS и передаются между терминалом и шлюзом. Метод прозрачной передачи уме­ньшает требования к мобильной сети для опознания внешних по отношению к сети протоколов данных и облегчает добавление новых услуг межсетевого взаимо­действия в будущем.

Основы архитектуры GPRS и механизма передачи данных

Интерфейсы доступа к GPRS и точки доступа

Каждая мобильная сеть имеет две точки доступа к ус­луге GPRS, одна из которых это радиосеть, используемая для мобильного доступа в плане передачи или приема со­общений.

Интерфейс определяет порядок обмена информацией между двумя или более функциональными блоками сети. Так, например, имеется интерфейс между двумя мобиль­ными сетями, служащий для соединения двух независи­мых сетей GPRS для обмена сообщениями, называемый Gp.

Также в мобильной сети имеется точка доступа к пакет­ной сети данных, называемая Gi.

Возможно наличие более одного сетевого интерфейса к различным сетям передачи пакетов. Сети могут отличать­ся друг от друга коммуникационными протоколами. Се­тевой оператор определяет межсетевое взаимодействие для каждой подключенной пакетной сети данных.

Интерфейсы доступа GPRS и точки доступа

Рис. 4. Интерфейсы доступа GPRS и точки доступа

Межсетевое взаимодействие

Межсетевое взаимодействие необходимо вне зависимо­сти от того, осуществляется пакетная передача в мобильной сети или же в выполнение запроса включены другие сета. В со­ответствии с рис. 4, межсетевое взаимодействие осущест­вляется через точку взаимодействия, называемого Gi, и ин­терфейс Gp.

Внутренний механизм доставки пакета данных опреде­ленного пакетного протокола осуществляется сетевым опе­ратором через свою мобильную сеть и невидим для пользо­вателя данных. Использование услуги GPRS может влиять на сеть в плане увеличения времени передачи по сравнению со стационарной сетью пакетной передачи данных.

Взаимодействие с сетью Интернет

GPRS должен поддерживать межсетевое взаимодействие с сетями, основанными на протоколе IP. Этот протокол опре­делен в документах другой организации, и его описание при­ведено в документе RFC 791. Владелец пакета может предо­ставлять сжатие заголовка пакета TCP/IP, когда в качестве переноса информации используется датаграмма IP.

Мобильные терминалы предлагают услуги с глобальной адресацией с использованием схемы адресации сетевого оператора.

Высокоуровневые функции

Следующий список включает группы функций, выпол­няемые внутри сети для GPRS:

  • функции управления сетевым доступом;
  • функции маршрутизации и передачи пакетов;
  • функции мобильного управления;
  • функции управления логическим соединением;
  • функции управления радиоресурсами;
  • функции управления сетью.

Функции управления сетевым доступом Под сетевым доступом понимается подключение поль­зователя к телекоммуникационной сети для использования ее услуг или/и оборудования. Протокол доступа определя­ется как набор процедур, разрешающих использование ус­луг и/или оборудования. Использование сетевого доступа может начаться как со стороны мобильного терминала, так и с фиксированных точек сети. Интерфейс фиксированных точек поддерживает множество протоколов доступа для па­кетных сетей, например IP. Набор протоколов доступа опре­деляется оператором мобильной сети. Функции регистрации

Под регистрацией понимается связывание идентификато­ра мобильного пользователя с протоколом данных и адресом внутри мобильной сети, а также с точкой доступа пользовате­ля к пакетной сети данных. Связь может быть статической, то есть храниться в журнале местной регистрации, или динами­ческой, то есть создаваться по необходимости. Функции опознания и авторизации Эти функции выполняются при запросе услуги и провер­ке достоверности услуги, то есть того, что пользователь имеет право использовать данную сетевую услугу. Функция опознания выполняется вместе с функциями мобильного управления.

Функции допустимого управления Целью допустимого управления является подсчет сете­вых ресурсов, требуемых для запрашиваемого качества ус­луги, определения того, являются ли это услуги доступными и затем резервирование этих услуг. Выполняется совместно с функциями управления радиоресурсами для оценки радио­ресурсов, необходимых для использования в каждой соте.

Функции просмотра сообщений

Данные функции касаются отфильтровывания неавтори­зованных или незатребованных сообщений. Должны под­держиваться совместно с функциями фильтрации пакетов. Данные функции находятся под контролем оператора сети, например, использование межсетевых экранов в Интернет.

Функции адаптирования пакетов к терминальному оборудованию

Эта функция адаптирует прием/передачу пакетов данных к/от терминального оборудования к форме, пригодной для передачи через GPRS.

Функции сбора данных для тарификации

Эта функция собирает данные, нужные для поддержки подписки и/или тарификационных целей.

Функция определения запретов

Цель этой функции — ограничение финансовых рисков провайдера услуги в смысле ограничения доступа к услугам новых абонентов или не проплативших услуги вовремя.

Функции маршрутизации и передачи

Маршрутом считается определенный список узлов внутри или между мобильными сетями, ответственных за передачу со­общений. Каждый маршрут состоит из начального узла, порож­дающего сообщение, несколько или ни одного узла маршрути­зации и конечного узла. Маршрутизацией считается процесс определения и использования набора правил для передачи сооб­щений внутри мобильной сети или между мобильными сетями.

Функции трансляции

Функция трансляции определяеся как узел, передающий данные, полученные от одного узла к другому в заданном маршруте.

Функция маршрутизации

ФМ определяет узел сети, к которому должно быть доста­влено сообщение, и соответствующий сервис, который ис­пользуется для достижения данного узла поддержки услуги GPRS. Для этого используется адрес назначения, указанный в сообщении. ФМ выбирает путь для доставки к следующе­му узлу в маршруте. Передача данных между шлюзами GPRS может происходить с использованием других сетей пакетных данных, которые, в свою очередь, используют свои функции маршрутизации, например Х.25, Frame Relay, ATM.

Функции трансляции и отображения адресов

Под трансляцией адресов понимается их преобразование из одной адресной схемы в другую. ТА может быть исполь­зована для преобразования внутреннего адреса, действую­щего внутри одной мобильной сети, в адрес для маршрути­зации между мобильными сетями.

Отображение адресов — преобразование сетевого адреса в другой сетевой адрес того же самого типа для маршрутизации и передачи сообщения внутри и между мобильными сетями

Функция инкапсуляции

Инкапсуляция — добавление адреса и управляющей ин­формации к блоку данных для маршрутизации пакета вну­три мобильной сети или между мобильными сетями. Декап- суляция — удаление адреса и управляющей информации из пакета для формирования исходного пакета данных.

Инкапсуляция и декапсуляция выполняются между уз­лами поддержки GPRS, а также между узлом поддержки GPRS и мобильным терминалом.

Функция тоннелирования

Тоннелированием является передача инкапсулирован­ных данных внутри сети или между сетями из точки инкап­суляции в точку декапсуляции. Тоннель — это двусторон­ний путь «точка-точка».

Функция сжатия

Функция сжатия оптимизирует использование емкости радиоканалов передачей меньшего число блоков информа­ции, в то же время сохраняя ее неизменной. Шлюз GPRS может сообщать узлу услуги GPRS об отмене сжатия дан­ных для некоторых типов передаваемой информации.

Функция шифрования

Эта функция сохраняет конфиденциальность данных пользователя и передает их через радиоканал, защищая мо­бильную сеть от взлома.

Функция сервера имен

Эта функция производит разрешение логических имен в адреса шлюза GPRS.

Данная функциональность является стандартной для сети Интернет, в соответствии с RFC 1034, позво­ляющим разрешать любые имена шлюза и других уз­лов внутри магистрали, соединяющей узлы GPRS мо­бильной сети.

Функции мобильного управления. Используются для хранения следов текущего положения мобильной станции внутри мобильной сети или внутри другой мобильной сети.

Функции управления логическим соединением. Данное понятие относится к поддержке коммуникационного канала между мобильной станцией и мобильной сетью через радиоканал.

Эти функции включают взаимодействие информации о состоянии связи между мобильной станцией и мобильной сетью как просмотр активности передачи данных по логи­ческому каналу.

Функция установления логической связи. Связь устанавливается, когда мобильная станция под­ключается к услугам пакетной связи.

Функция поддержания логической связи. Проверяет статус логической связи и изменение состоя­ния логической связи

Функция высвобождения логической связи. Данная функция высвобождает ресурсы, связанные с созданием логической связи.

Функции управления радиоресурсами. Данные функции относятся к установлению и поддер­жанию радиокоммуникационных соединений.

Логическая архитектура

Ядро сети GPRS функционально реализовано на двух сетевых узлах — узле поддержки GPRS и шлюзе GPRS.

Связь между узлом и шлюзом GPRS

Рис. 5 Связь между узлом и шлюзом GPRS

Узел поддержки GPRS предназначен для поддержки функциональности GPRS, причем в мобильной сети может быть больше одного узла.

Шлюз GPRS — узел доступа к сетям данных. Содержит информацию о маршруте пакетов для доставки к мобиль­ной станции. Может запрашивать информацию о местополо­жении из журнала домашней регистрации по интерфейсу Gc. Узел шлюза — это первая точка межсоединения пакет­ной сети передачи данных с мобильной сетью, поддержи­вающей GPRS.

Узел поддержки — это узел, обслуживающий мобильную станцию. При подсодинении к GPRS устанавливается кон­текст мобильного управления, содержащий информацию о мобильности и защищенности соединения мобильной стан­ции. При активации протокола пакетной передачи данных узел поддержки устанавливает контекст пакетной передачи для целей маршрутизации с указанием шлюза GPRS, кото­рый должен использовать абонент.

Функциональность узлов может быть объединена в од­ном физическом узле или на разных физических узлах. Уз­лы содержат IP или другую маршрутизирующую функцию для связи с IP маршрутизаторами.

Магистраль связи узлов GPRS

Имеется два типа магистралей сетей — внутрисетевая и межсетевая магистраль.

Внутрисетевая магистраль и межсетевая магистраль

Рис. 6 Внутрисетевая магистраль и межсетевая магистраль

Внутрисетевая магистраль — IP-межсоединение шлюзов внутри одной мобильной сети

Межсетевая магистраль — IP-межсоединение шлюза и внутренней магистрали другой мобильной сети.

Каждая внутренняя магистраль — это частная IP сеть, предназначенная только для передачи пакетных данных. Частная сеть обладает определенным механизмом контроля доступа для достижения определенного уровня защищенно­сти. Две мобильных сети соединены через интерфейс Gp с использованием граничных маршрутизаторов и внутрисе- тевой магистрали. Данная магистраль может быть пакетной сетью передачи данных, например, Интернет или выделенной линией.

Журнал домашней регистрации

Содержит информацию о подписке и маршрутизации GPRS.

Доступен из узла поддержки через интерфейс Gp, из шлюза GPRS через интерфейс Gc.

Для целей роуминга мобильных телефонов журнал мо­жет находиться в других мобильных сетях, чем шлюз GPRS.

Шлюз SMS подключен к шлюзу GPRS через интерфейс Gd для реализации поддержки SMS через GPRS.

Мобильный телефон работает в трех режимах. Типы операций зависят от сети, к которой подключена MS, то есть пакетное или связное соединение и возможностей телефона работать в том или другом режиме одновре­менно.

Тип операций класса А — терминал подключен к пакет­ной и связной сети, поддерживает операции в обеих сетях одновременно.

Тип операций класса В — терминал подключен к обоим типам сетей, поддерживает работу в одной из сетей по выбору.

Тип операций класса С — терминал подключен только к пакетной сети.

Пользовательский план режим A/Gb MS — GGSN.

Пользовательский уровень состоит из структуры слоев, предоставляющих передачу информации пользователя, а также передачу сопутствующей управляющей информа­ции (например, управление потоком, обнаружение ошибок, коррекция ошибок, устранение ошибок). Пользовательский план не зависит от нижележащего радиоинтерфейса сетевой подсистемы.

В режиме A/Gb рассматривается следующий режим пользователя.

GPRS structure img

Рис. 7

Примечания к рис. 7

GTP-U- туннельный протокол пользовательского уров­ня. Туннелирует данные пользователя между узлами под­держки GPRS в магистральной сети. Протокол должен ин­капсулировать все пакеты пользователя.

UDP доставляет все пакеты туннельного режима для протоколов не требующих надежной связи при передаче данных. Предоставляет защиту от повреждения пакетов данных шлюза GPRS.

IP — магистральный сетевой протокол для маршрутиза­ции данных и для управления. Первоначальный протокол был четвертой версии. В настоящее время используется ше­стая версия. При работе шестой версии также поддержива­ется четвертая версия протокола. Описания приведены в до­кументах RFC 791 и 2460

Протокол зависимых подсетей (SNDCP). Функциональ­ность передачи отображает характеристики сетевого (верх­него) уровня в характеристики нижележащих сетей.

Управление логическим соединением (LLC). Этот уро­вень предоставляет высоконадежное шифрованное логиче­ское соединение, не зависящее от нижележащего протокола радиоинтерфейса. Такая реализация делается для возмож­ностей добавления GPRS радио решений с минимальными изменениями в сетевой подсистеме.

Трансляция (Relay)— в системе базовых станций данная функция транслирует блоки пакетной информации уровня управления логическим соединением между интерфейсами Um и Gb.

В узле поддержки GPRS данная функция транслирует ин­формацию пакетного протокола между Gb и Gn интерфейсами.

GPRS протокол системы базовых станций (BSSGP). Этот уровень передает маршрутную информацию и инфор­мацию, относящуюся к услуге качества связи между систе­мой базовых станций и узлом поддержки GPRS. Данный протокол не выполняет исправление ошибок.

Сетевой сервис (NS) — данный уровень транспортирует бло­ки вышеуказанного уровня. Основан на соединении, называе­мом Frame Relay между системой базовых станций и узлом под­держки GPRS и может быть коммутатором сетей Frame Relay.

Уровень управления радиосвязью и контролем доступа к ней (RLC/MAC). Уровень содержит вышеуказанные однои­менные функции. Функция уровня управления радиосвязью предоставляет надежное радиосоединение. Функия контроля доступа к радио управляет запросами доступа к радиоресурсам (запрос и разрешение доступа к радиоканалу) и отображает па­кеты уровня логического контроля в физические каналы GSM.

img8

Рис. 8

Примечания к рис. 8

Туннельный протокол GPRS пользовательского уров­ня передает данные пользователя между узлами под­держки и шлюзами GPRS Gn, а также в сетевую маги­страль Gp.

Протокол данных пользователя UDP. Передает данные между узлами поддержки.

Уровень управления

Данный уровень состоит из протоколов управления и поддержки функций пользовательского плана.

  1. Управление связями с доступом к сети GPRS предо­ставляет операции присоединения или отсоединение от GPRS.
  2. Управление характеристиками установленного соеди­нения. Выполняет такие операции, как активация адреса па­кетного протокола данных.
  3. Управление маршрутом установленного сетевого сое­динения. Выполняет мероприятия по обеспечению мобиль­ности пользователя.

4.  Управление назначениями сетевых ресурсов. Данная функ­ция задействуется при изменении требований пользователя.

Мобильная станция — шлюз GPRS.

Здесь задействован уровень управления мобильностью и сессией. Протокол поддерживает такие функции как присо­единение/отсоединение GPRS, надежность, обновление зо­ны маршрутизации, обновление местоположения, актива­ция/деактивация протокола PDP.

Уровень мобильного приложения — протокол поддер­живает обмен информацией с журналом домашней реги­страции с расширением иноформационной стуруктуры для поддержки GPRS.

ТСАР и SCCP-те же самые протоколы, что и для под­держки MAP в мобильной сети.

Приложения системы базовых станций — набор проце­дур поддержки обмена информации между шлюзом и MSC/VLR.

Функциональность, необходимая для мобильного Интернета IP версии 4.

Для поддержки услуг IP, эффективных для GPRS, требу­ется добавление иностранного агента — функционально­сти, необходимой для шлюза GPRS. Интерфейс между шлюзом и агентом включает отображение между IP адре­сом и GTP туннелем в мобильной сети.

Кроме того, требуется домашний агент, маршрутизатор, туннелирующий датаграммы внешнего агента. Иностранный агент детуннелирует датаграммы и шлет их мобильной стан­ции в мобильной сети. Домашний агент содержит информа­цию о текущем положении каждого из пользователей.

Функциональность двух агентов в RFC 2002.

Внутреннее соединение узла радиосети с множеством узлов сети нарушает жесткую структуру ограничений сое­динений один-в-один в радиосети, следовательно, только к одному узлу поддержки. Это подразумевает, что узел ра­диосети должен уметь определять, какой из узлов поддерж­ки обслуживает зону расположения мобильной станции. Во избежание ненужных передач в ядре сети мобильная стан­ция, подсоединенная к узлу поддержки, должна продолжать обслуживаться данным узлом, пока находится в зоне радио­покрытия пула, к которому присоединен узел поддержки. Концепция пула основана на сети радиодоступа, состоящей из одной или нескольких радиозон, обслуживаемых опреде­ленной группой Сп узлов. Это не исключает того, что один или несколько шлюзов в этой группе обслуживают радиозо­ны, находящиеся вне этого пула. Группа таких шлюзов так­же называется пулом шлюзов.

Чтобы разрешить радиосети определить шлюз GPRS, к ко­торому необходимо обратиться для передачи сообщений от мобильной станции, внутрисетевой пул радиоузлов и узлов множественных соединений определяет механизм маршрути­зации. Другой механизм маршрутизации определяется для шлюза GPRS, который поддерживает пул множественных со­единений. Механизм маршрутизации нужен для нахождения предыдущего шлюза. Когда мобильная станция выходит из зоны обслуживания пула и попадает в зону шлюзов GPRS, не знающих о внутренней структуре пула, откуда вышел терми­нал, новый шлюз посылает идентификационный запрос на шлюз, считающийся предыдущим. Этот шлюз, который отно­сится к тому же пулу, что и настоящий предыдущий шлюз, устраняет неопределенность множества шлюзов в пуле и определяет настоящий предыдущий шлюз из P-TMSI (или TLLI). Полученное сообщение затем транслируется на дей­ствительный старый шлюз. Механизм маршрутизации шлюза и радиозоны использует тот факт, что каждый шлюз, обслу­живающий пул радиозоны должен иметь уникальное значе­ние параметра P-TMSI внутри зоны пула.

Функциональность разделения сети.

Разделение сети позволяет нескольким сетевым операто­рам использовать сеть радиодоступа. В разделяемой сети мобильная станция может выбирать одного из нескольких операторов и определять себя в его сети. Это позволяет се­ти предоставлять услуги данного оператора. Для станции, не поддерживающей сетевого разделения, сеть может сама выбрать оператора.

Функциональность управления мобильностью

Определение состояний управления мобильностью (УМ) УМ относится к активности абонента сети и описывается тре­мя различными состояниями — ожидание, переход от ожидания к готовности, готовность. Каждый уровень состояния требует определенной функциональности и информации. Информация поставляется терминалом и шлюзом GPRS и обозначается по- иятием «контекст управления мобильностью» (КУМ). КУМ от­носится только к активности абонента и не зависит от числа и состояния протоколов передачи пакетов для данного абонента.

Состояние простоя IDLE (GPRS)

В состоянии простоя абонент не подсоединен к управле­нию мобильностью. КУМ не содержит информации о ме­стоположении и маршрутизации. Никакие процедуры управ­ления мобильностью не производятся.

MS выполняет операцию выбора сети и соты в цикличе­ском режиме. Передача данных и извещений от/к абоненту невозможны. Мобильный терминал не доступен в сети GPRS. Для установления КУМ в терминале и шлюзе MS должна выполнить запрос на присоединение к GPRS.

Состояние перехода от ожидания к готовности STANDBY

В этом состоянии абонент подключен к КУМ. Извеще­ния о передаче информации абонента и сети могут быть по­лучены. Прием и передача информации пользователя в этом состоянии недоступны.

Терминал циклично выполняет выбор зоны маршрутизации и соты GPRS. Также выполняет процедуры информирования шлюза о переходе в новую зону маршрутизации. Не информи­рует шлюз об изменении соты в той же зоне маршрутизации.

Терминал может активировать или деактивировать ре­жим пакетной передачи данных. Данная операция должна быть проведена перед приемом или передачей данных в этом режиме.

Шлюз может передать данные или сигнальную информа­цию сети на терминал в этом режиме. Затем шлюз должен пе­редать запрос на извещение в маршрутную зону данного тер­минала, если на терминале установлен флаг приема извещений. При отсутствии флага извещения не производятся.

Состояние контекста меняется на готовность, если тер­минал отвечает на извещение и это извещение получает шлюз GPRS. Контекст УМ также переходит в готовность, если терминал принимает или передает данные.

MS или сеть могут выполнить процедуру отключения от GPRS для перехода в состояние ожидания. Шлюз может от­ключить терминал в случае истечения таймера мобильной доступности и перевести состояние контекста вновь в со­стояние ожидания. Контексты УМ и протокола передачи данных могут быть удалены.

Состояние готовности READY

В этом состоянии контекст мобильного управления расши­ряется до уровня информации о местоположении абонента. Выбор соты для GPRS делается терминалом циклично и само­стоятельно, может дополнительно контролироваться сетью.

В этом состоянии терминал может получать и переда­вать пакетные данные. В этом режиме сеть не извещает тер­минал о режиме GPRS. Извещения о других услугах могут быть переданы через узел поддержки. Узел передает дан­ные в базовую станцию, обслуживающую соту абонента.

В данном состоянии терминал может активировать или деактивировать контекст ППД (пакетной передачи данных)

Вне зависимости от занятых абонентом радиоресурсов контектм УМ находится в состоянии готовности даже при отсутствии потока данных. Переход из состояния READY в STANDBY происходит по истечении времени таймера го­товности. Данный переход может также состояться при подачи команды отсоединения от GPRS, поданной терминалом.

Описаны следующие переходы состояния:

—      переход от ожидания IDLE к готовности READY;

GPRS Attach — подсоединение к GPRS. MS запрашива­ет доступ и, созадется логическое соединение с узлом под- дрежки GPRS. Контекст УМ устанавливается на терминале и узле поддрержки GPRS.

—      переход от STANDBY к IDLE;

Implicit Detach — Неявное отсоединение: УМ и ППД контексты в узле поддержки возвращаются в состояние ожидания и неактивности и могут быть удалены. Контекст ППД в шлюзе должен быть удален в обязательном порядке.

Cancel Location — Отмена положения — узел поддерж­ки получает сообщение об отмене положения из журнала местной регистрации и удаляет оба контекста.

—      переход из STANDBAY в READY;

PDU transmission — передача пакетов. Мобильный терминал пересылает пакеты уровня логического соеди­нения к узел поддержки, возможно в ответ за извеще­ние.

PDU reception — прием пакетов. Узел поддержки полу­чает пакеты уровня логического соединения от мобильного терминала.

—     переход из READY в STANDBY;

READY timer expiry — истечение времени готовности. Контексты мобильной станции и узла поддержки GPRS воз­вращаются в состояние STANDBY.

Force to STANDBY — принудительный перход в ожида­ние (STANDBY). Узел поддержки GPRS получает сигнал о немедленном возврате в ожидание готовности до истечения времени таймера.

Abnormal RLC condition — плохие условия радиосоеди­нения — контекст узла GPRS возвращается в режим ожида­ния готовности в случае появления проблем с радиоинтер­фейсом или в случае невосстановимых нарушений радиопередачи.

—     Переход от READY в IDLE;

GPRS Detach — отсоединение от GPRS. Терминал или сеть запрашивают возврат контекста в состояние ожидания, состояние протокола передачи данных меняется на неак­тивное. Узел поддержки может удалять контексты. Шлюз должен удалить контекст PDP.

Cancel Location — отмена определения местоположения — узел поддержки получает сообщение об отмене определения местоположения из журнала местной регистрации и удаляет УМ и PDP контексты.

Функции таймеров УМ. Таймер Готовности READY

Данный таймер работает на MS и узле GPRS. Его функ­ция — определять время до окончания режима готовности как в терминале, так и на узле GPRS. Таймер сбрасывается при передаче терминалом и приеме узлом GPRS пакетов ло­гического уровня. По истечении времени контексты обоих сторон переходят в состояние ожидания готовности STAND­BY.

Уровень таймера одинаков для обеих сторон. Начальные установки являются установками по умолчанию. Только узел

GPRS может изменить предустановки таймера. Это происходит при передаче нового значения в сообщениях разрешения под­ключения или разрешения обновления зоны маршрутизации.

При нулевом значении таймера мобильный терминал немед­ленно переходит в состояние ожидания готовности. Если отре­зок времени таймера представлен максимальной величиной, то функция готовности отключается, то есть таймер более не рабо­тает и терминал остается в режиме готовности постоянно.

Функции таймера периодического обновления зоны маршрутизации

Контролирует обновление установки таймера мобильного терминала. Длина установки задается в сообщениях «разре­шить обновление ЗМ» и «разрешить присоединение». Перио­дичность уникальна для каждой ЗМ. До истечения установки таймера MS должна периодически обновлять информацию о ЗМ. MS находится в зоне GPRS, если она может получить доступ к услугам GPRS. Если MS находится в зоне радиопо­крытия, но не в зоне прокрытая GPRS, а установка таймера истекла, то в зависимости от класса терминала А, В или С должна быть запущена процедура обновления местоположе­ния. Если терминал класса А, то есть он может работать од­новременно в режиме GSM и GPRS, необходимо немедленно запустить процедуру периодического обновления местопо­ложения. Кроме того, вне зависимости от того, является или нет MS терминалом класса А, обновление таймера должно быть запущено сразу по возврату в зону покрытия GPRS.

Если терминал находится вне зоны покрытия во время истечения установки таймера и не является терминалом класса А, при возврате в зону покрытия соты, поддержи­вающей пакетный режим, должна запускаться комбиниро­ванная процедура обновления запроса маршрутизации/об­новления местоположения с запросом присоединения к сети GSM, поданным сразу же после возврата MS в зону покрытия.

Если станция не работает в GSM, но работает в GPRS, то для соты, работающей в режиме совместимости с термина­лом, должна запускаться процедура обновления зоны марш­рутизации сразу после возврата в зону покрытия.

Если сота не поддерживает пакетный режим, но терминал поддерживает режим GSM, должна запускаться процедура обновления местположения. При возврате в зону покрытия GPRS должна возобновляться процедура обновления зоны маршрутизации.

При потере зоны покрытия и при ненулевом времени таймера MS не выполняет периодическое обновление зоны маршрутизации до возврата в зону покрытия. Функции таймера доступности MS Контролирует таймер в узле GPRS. Установки таймера долж­ны быть больше установок таймера MS. Таймер останавлива­ется при переходе MS в режим готовности. Перезапуск произ­водится при переходе MS в режим ожидания готовности. По истечении срока действия установки узел перестает посылать извещения GPRS, хотя извещения о других услугах могут осу­ществляться.

Взаимодействие между узлом GPRS и коммутатором услуг GSM

Взаимодействие между двумя узлами возникает при хра­нении в журнале номера узла GPRS и номера журнала в уз­ле GPRS. Данная связь используется для MS, работающих в GPRS и GSM одновременно.

Данное взаимодействие поддерживает следующие дей­ствия:

  • отсоединение и подсоединение идентификатора GSI через узел GPRS. Это делает возможным комбинирован­ное отсоединение/присоединение к двум сетям одновре­менно, экономя радиоресурсы;
  • координация обновления местоположения и запроса маршрутизации, включая периодичность обновления. Запрос посылается из MS в узел GPRS, а тот переадресу­ет его к журналу.

Функции радиоресурсов. Режим A/Gb. Выбор соты и повторный выбор.

MS в любом режиме работы — А, В, С — не может под­ключаться более чем к одной соте.

Если она находится в режиме ожидания, то должна про­извести выбор соты.

Прерывистый прием.

В режиме A/Gb MS может использовать экономичный ре­жим работы — прерывистый прием информации. При этом режиме MS должна уметь определять другие параметры прерывистого приема, в частности, задержку сети, необходи­мую для отсылки запроса на пейджинг или выделение кана­ла для MS.

Параметры прерывистого приема определяются MS при вы­полнении процедуры присоединения. Затем узел поддержки GPRS должен пересылать эти параметры при каждом запросе на BSS, для вычисления им корректной группы извещения.

Данный режим независим от состояний MS. В режиме готовности параметры прерывистого приема учитываются при назначении канала данных для передачи на мобильную станцию. Узел поддержки GPRS шлет эти параметры для MS в каждом запросе на передачу на BSS.

При выполнении операции присоединения к GPRS и об­новлении зоны маршрутизации параметры прерывистого приема не применяются.

Функциональность уровней.

Процедуры управления радиоресурсами нужны для сле­дующих функций:

  • захвата и высвобождения физических ресурсов (слотов), связанных с каналом GPRS;
  • мониторинга использования канала GPRS для обнаруже­ния перегруженных каналов;
  • управления работой перегруженного канала;
  • распространения конфигурационной информации о ка­нале GPRS широковещанием на MS.

Модель операций. Динамическое присоединение к радиоресурсам.

Сота в режиме A/Gb может поддерживать или не поддер­живать GPRS. При поддержке услуги имеются ресурсы, ко­торые MS может запросить и затем их использовать. Мо­бильная сеть может динамически изменять максимальные и минимальные границы имеющихся ресурсов.

Сеть широковещает информацию GPRS по каналам об­щего управления.

Данный тип ресурса динамически разделяется между GPRS и GSM.

Извещение о передаче GPRS на MS MS в режиме ожидания готовности извещается узлом поддержки GPRS перед началом передачи на него. Проце­дура извещения должна переводить MS в состояние готов- ност для разрешения передачи. Любая передача данных на узел GPRS должна переводить узел в режим готовност.

Узел поддержки (УП) GPRS отслеживает процедуру из­вещения по таймеру. Если в ответ на извещение нет ответа от MS, извещение повторяется. Процедура извещения GPRS:

  • УП GPRS передает пакет данных PDP для MS, находя­щейся в состоянии ожидания готовности;
  • УП GPRS шлет сообщение о запросе извещения BSSGP (IMSI, P-TMSI, Area, Channel Needed, QoS, DRX Parameters) на BSS, обслуживающую MS. IMSI нужен BSS для вычи­сления нужной группы извещения. P-TMSI — индикатор, по которому извещается MS. Area Channel Needed — это зона маршрутизации, в которой извещается MS. Channel Needed — показывает извещение GPRS. QoS — запраши­вает требуемое качество связи для контекста передачи па­кетов и обозначает приоритет этого запроса относительно других запросов, хранящихся в буфере BSS. DRX Parame­ters показывает использование прерывистого приема;
  • BSS извещает MS одним сообщением «запросом изве­щения» (P-TMSI, Channel Needed), передаваемым в каж­дую соту, относящуюся к адресной зоне маршрутизации;
  • после получения извещения GPRS «запросом извеще­ния» MS должна ответить допустимым блоком данных канала логического соединения, что неявно опознается УП GPRS как ответ. После ответа MS переходит в режим готовности;
  • после получения фрейма LLC SBS добавляет свой номер Cell Global Identity и передает фрейм уп GPRS. В свою очередь, узел поддрежки GPRS считает полученный фрейм неявным ответом и устанавливает таймер ответа на извещение;

Функциональность маршрутизации и передачи пакетов. Определение состояний протокола передачи данных

Активирование подписки GPRS содержит абонирование одного или более PDP адресов. Каждый адрес PDP являет­ся элементом контекста PDP Один PDP-адрес может по­являться в разных контекстах PDP в MS, узле поддержки GPRS, шлюзе GPRS. Каждый PDP-контекст может быть связан с шаблоном потока TFT. Большинство контекстов, связанных с одним адресом могут существовать в любое время, не связываясь с TFT. Каждый контекст существует в одном или другом состоянии. Состояние PDP показыва­ет, разрешена передача данных для этого адреса и TFT или нет. В случае деактивации всех контекстов PDP, связанных с одним адресом, передача данных для этого адреса запре­щена.

Состояние неактивности

Данное состояние характеризует услугу передачи дан­ных для некоторого адреса PDP абонента как неактивиро­ванную. Контекст PDP не содержит маршрутную информа­цию по обработке пакетов данных для данного адреса. Передача данных не производится. Информация о переме­щении абонента не обновляется, даже если клиент находит­ся в режиме подключения к услуге GPRS.

В случае, если шлюз GPRS может активировать контекст передачи данных для определенного адреса клиента, такая ак­тивация может быть выполнена процедурой, называемой акти­вацией контекста PDP со стороны сети. Если мобильная стан­ция отвергает 1Р-или ICMP-пакет, шлюз запускает процедуру генерации ошибки, сообщение о которой передается источни­ку, отправившему пакет. Другие процедуры обработки оши­бок могут быть запущены на уровне приложений, работаю­щих на MS.

MS переходит из состояния неаетивности в состояние актив­ности с помощью запуска процедуры активации контекста PDP.

Состояние активности

В данном состоянии PDP контекст активируется на всех узлах, ответственных за передачу информации — мо­бильной системе, узле поддержки GPRS и шлюзе GPRS. Контекст содержит маршрутную информацию для переда­чи пакетов между MS и шлюзом GGSN. Состояние пере­хода допускается при состояниях мобильного управления клиента «ожидание готовности» (STANDBY) и «готов­ность» (READY).

Активный контекст мобильной станции переходит в со­стояние неактивности при запуске процедуры деактивации. Все активные контексты MS переходят в состояние неактив­ности при изменении состояния на состояние простоя (IDLE).

Функции активации, модификации, деактивации и хранения PDP-контекста

MS, присоединенная к GPRS, может выполнять вышеука­занные функции в любое время для контекстов MS, шлюза и узла поддержки GPRS. Шлюз может запрашивать разре­шение активации абонента, подключенного к GPRS, а так­же его деактивацию.

После получения запроса активации контекста PDP или запроса активации второго контекста PDP узел GPRS запу­скает процедуру установления контекста протокола пакет­ной передачи. Процедура включает проверку допустимости операции для данного абонента, выбор точки доступа сети, конфигурацию сервера. Повторная активация не выполняет заново вышеуказанные действия, используя повторно их результаты, включая адрес PDP. Исключение составляет определение параметров качества обслуживания QoS.

После активации все контексты с одним адресом и точ­кой доступа в сеть управляются одинаково. Для выполне­ния процедуры повторной активации контекста должен быть активирован хотя бы один контекст.

После запроса о деактивации контекста PDP узел под­держки GPRS деактивирует контекст. При деактивации по­следнего контекста, связанного с данным адресом PDP, за­прещается пересылка пакетов данных сетевого уровня.

При посылке сообщения о высвобождении радиоресурса на узел GPRS сеть высвобождает данные ресурсы. Функ­ция сохранения позволяет активному контексту, связанному с радиоресурсом, сохранять его до следующего использова­ния без изменений в сети GPRS.

Статическая и динамическая адресация PDP

Адрес PDP может быть назначен MS четырьмя различ­ными способами:

  • оператор «домашней» сети назначает адрес MS постоян­но (статическая адресация PDP);
  • оператор «домашней» сети назначает адрес MS при ак­тивации контекста PDP (динамическая адресация PDP в «домашней» сети);
  • оператор «гостевой» сети назначает адрес MS при акти­вации контекста PDP (динамическая адресация PDP в «гостевой» сети);
  • оператор пакетной сети данных назначает статический или динамический адрес MS (внешнее выделение адреса сетью пакетных данных).

Разрешение динамической адресации в «домашней» или «гостевой» определяется сетевым оператором «домашней» сети. Для каждого идентификатора мобильного абонента может быть назначено от нуля до множества динамических и статических адресов на каждый тип передачи данных.

При динамической адресации в «домашней» или «госте­вой» сети предоставление или высвобождение адресов управляется шлюзом GPRS. При адресации из внешних па­кетных сетей данных адрес может быть передан в мобиль­ную сеть и передан ею в мобильную систему во время акти­вации контекста, или MS сама договаривается о получении адреса из внешней сети после завершения процедуры акти­вации контекста. В случае передачи адреса в мобильную сеть из внешней пакетной сети ответственность за выделе­ние и высвобождение динамического адреса ложится на внешнюю сеть и шлюз GPRS. Под протоколами динамиче­ской адресации внешней пакетной сети понимаются DHCP и RADIUS. При использовании DHCP или RADIUS шлюз GPRS выполняет роль клиента DHCP или RADIUS. При са­мостоятельном получении мобильной станцией адреса внеш­ней сети шлюз GPRS играет роль транслятора.

В случае активации контекста PDP сетью допустима только статическая адресация.

Процедуры активации

Процедура активации контекста PDP

  1. Мобильная станция шлет запрос на активацию контек­ста в узел GPRS. В запросе должен использоваться адрес PDP для указания необходимости типа адресации. При запросе динамического адреса поле адреса PDP должно оставаться пустым. MS может использовать поле «имя точки доступа», для выбора ссылки на пакетную сеть данных или на услугу, к которым хочет подключиться абонент. Запрос качества об­служивания указывает на желаемый профиль качества об­служивания. Дополнительные возможности конфигурации протокола могут также быть запрошены у шлюза GPRS. Узел поддержки не участвует в обработке данных параметров. Узел поддержки может ограничивать точки доступа в сеть, при запросе точки доступа, имеющей статус ограниче­ния, генерируя ошибку и сообщение об отклонении актива­ции контекста PDP.
  2. При наличии возможности отслеживания информации в системе базовых станций шлюз GPRS шлет сообщение о режиме работы трассировки. Данные об этом режиме копи­руются из журнала домашней регистрации.
  3. Шлюз проверяет запрос активации контекста PDP по типу, адресу и имени точки доступа. Данная проверка не яв­ляется обязательной. При отсутствии адреса шлюза или на­рушении правил проверки запрос активации отвергается.

При выполнении всех правил узел поддержки создает ин­дикатор туннелирования для запрашиваемого контекста. При запрашивании MS динамического адреса узел GPRS разреша­ет шлюзу GPRS выделить динамический адрес. Узел GPRS может ограничить запрашиваемое качество обслуживания в зависимости от своей загруженности или должен их ограни­чить в зависимости от профиля обслуживания абонента.

Узел GPRS шлет запрос о создании контекста на шлюз GPRS с необходимой информацией (тип и адрес PDP, имя точ­ки доступа, качество обслуживания, идентификатор туннели- рования, идентификатор точки доступа и т.д.). Шлюз пользует­ся данной информацией для создания новой записи в таблице контекстов PDP и возвращает информацию о контексте с воз­можными изменениями в параметрах, зависящими от нагрузки и ограничений работы шлюза, обратно узлу поддержки GPRS.

4.  Выполняется запуск пакетов данных через базовую станцию.

  1. При снижении качества обслуживания узел GPRS ин­формирует шлюз запросом обновления контекста. Шлюз подтверждает запрос ответным сообщением.
  2. Узел GPRS устанавливает идентификатор точки доступа в свой контекст. При запросе мобильной станцией динамиче­ского адреса в PDP-контекст включается адрес, полученный от шлюза. Узел GPRS выбирает приоритет радиодоступа и иден­тификатор потока пакетов и возвращает сообщение о подтвер­ждении аютшации на MS. При отсутствии возможностей под­держки потока пакетов мобильной станцией или базовой станцией узел GPRS не формирует индикатор потока пакетов.

Для каждого адреса PDP может быть запрошен другой профиль качества обслуживания. Это вызвано временем от­клика работающих на MS приложений, например электрон­ной почты с длительным временем ответа, или интерактив­ных приложений с очень высокой скоростью обмена и малым временем ожидания. Качество обслуживания, предоставляемое мобильной сетью, стремится быть максимально прибли­женным к запрошенному профилю. MS либо может принять предложенный профиль, либо деактивировать контекст PDP. После активации контекста на стороне мобильной станции происходит его запись в информационную базу сети.

При неудачной активации MS может продолжить работу в данном режиме до достижения максимально допустимого числа попыток.

Процедура вторичной активации контекста

Данная процедура используется при повторном исполь­зовании адреса PDP и другой контекстной информации при различных профилях качества обслуживания. Данный ре­жим работы используется при работе с одной сетью пакет­ных данных, позволяя создавать новые потоки данных за счет создания новых временных идентификаторов логиче­ского уровня.

Процедура активации контекста PDP-сетью Сетевой запрос на активацию контекста позволяет шлю­зу GPRS активировать контекст. Запрос выдается при по­пытке шлюза обработать полученный блок данных для дан­ного адреса PDP. Запрос может быть удачным и неудачным. При удачном запросе шлюз получает от журнала домашней регистрации информацию о разрешении совершения запро­са и информацию о маршрутизации и шлет запрос актива­ции контекста на MS.

Процедуры модификации

Данные процедуры изменяют параметры, установлен­ные в процессе активации контекста. Запрос модификации может поступать от мобильной станции, шлюза GPRS, узла GPRS. Процедура модификации может’повлечь за собой об­новление информации журнала домашней регистрации и выделение/высвобождение радиоресурсов.

Изменению могут подвергаться следующие парамет­ры:

  • качество обслуживания;
  • приоритет радиосвязи;
  • идентификатор потока пакетов;
  • адрес PDP (при запросе шлюза GPRS);
  • шаблон временного потока (при запросе с мобильной станции).

Узел GPRS модифицирует параметры запросом, пересы­лаемым на MS.

Шлюз GPRS отсылает запрос узлу GPRS. MS запрашива­ет модификацию у узла GPRS.

Процедуры деактивации

Процедура, запрашиваемая MS

MS отсылает запрос на узел GPRS, выполняется про­верка допустимости операции, затем узел GPRS передает запрос на удаление контекста шлюзу GPRS с соответству­ющим заполнением информационных полей. Шлюз уда­ляет контекст и выдает подтверждение об удалении об­ратно узлу GPRS. При динамической адресации PDP адрес высвобождается для использования другими MS. Базовая станция выполняет процедуры управления пото­ком.

При выполнении отсоединения от GPRS все контексты PDP данной MS неявным образом деактивируются.

Процедура деактивации узлом GPRS

В данной процедуре узел GPRS извещает шлюз GPRS о начале деактивации. Шлюз удаляет контекст и возвращает ответ на запрос деактивации. При динамической адресации MS ее адрес высвобождается для использования другими MS. Узел GPRS может не дожидаться завершения процедуры деактивации на шлюзе и отсылает запрос деактивации MS. Она начинает деактивацию и возвращает ответ узлу GPRS. Базовая станция выполняет процедуры управления потоком.

Деактивация со стороны шлюза GPRS

Шлюз отсылает сообщение узлу поддержки GPRS. В сооб­щении указывается количество PDP контекстов, связанных с данным адресом, подлежащих деактивации. Узел GPRS шлет запрос деактивации на MS. В зависимости от запроса MS удаляет число контекстов для данного адреса. Узел воз­вращает сообщение о деактивации на шлюз. В зависимости от количества активированных контекстов адрес PDP высвобож­дается или остается задействованным в других контекстах. Радиосеть выполняет процедуры управления контекстом по­тока.

Процедуры сохранения и восстановления владения радиоресурсами

Процедура сохранения позволяет контексту PDP отклю­чаться от радиоресурса, не извещая об этом сеть. Так, MS восстанавливает владение ресурсом, посылая запрос на пе­редачу данных.

Функции маршрутизации и передачи пакетов

Включают в себя:

  • маршрутизацию и передачу пакетов между мобильным терминальным оборудованием ТЕ и сетью пакетной пе­редачи данных;
  • маршрутизацию и передачу пакетов между мобильным терминальным оборудованием ТЕ и GPRS другой мо­бильной сети;
  • маршрутизацию и передачу пакетов между мобильными терминальными устройствами;
  • множественную маршрутизацию IP пакетов через функ­цию трансляции шлюза GPRS.

Пакеты данных передаются между MS и шлюзом GPRS в формате пакетов сетевых протоколов. В случае протокола «точка-точка РРР», максимальный размер каждого сетевого пакета должен составлять 1502 байт. В других режимах пере­дачи максимальная величина сетевого пакета 1500 байт. При получении MS или шлюзом пакетов PDP больше, чем ука­занная величина, происходит их сегментация или отбрасывание в зависимости от реализации сетевого протокола или типа PDP.

В сетях второго поколения пакеты PDP передаются на MS по протоколу SNDCP. Между узлом и шлюзом GPRS па­кеты передаются по протоколу UDP/IP. При туннелирова- нии данные передаются через туннельный протокол GPRS.

При наличии множества контекстов одного адреса на MS шлюз направляет пакеты сетевого уровня в различные туннели GPRS на основе шаблона временного потока, наз­наченного данному контексту. При получении пакета шлюз производит оценку фильтра пакетов до совпадения с кон­текстом, затем осуществляет передачу. При отсутствии сов­падения данные передаются в контекст, не имеющий шаб­лона потока. Если все контексты имеют шаблоны, а совпадения не произошло, шлюз отбрасывает пакет.

MS несет ответственность за создание и модификацию контекстов PDP и качество их обслуживания. Мобильная станция должна определить шаблон таким образом, чтобы маршрутизация осуществлялась в контекст PDP с макси­мально близким к запрошенному качеству обслуживания.

Шаблоны временных потоков используются только для PDP типов IP и РРР. Для РРР шаблон применим при назна­чении РРР до шлюза GPRS, то есть шлюз не предоставляет межсетевую функциональность путем туннелирования РРР, a IP передается через РРР.

Шлюз может также поддерживать функциональность множественного вещания IP, что позволяет MS подсоеди­няться к вещанию и получать групповые пакеты вещания. Шлюз дублирует входящие вещательные пакеты и передает их в туннели GPRS, к которым подключен данный MS.

Функция трансляции

Данная функция выполняет передачу пакетов PDP от вход­ного соединения к нужному выходному. На узлах GPRS функ­ция трансляции хранит все пакеты PDP до передачи их в сле­дующий узел сети или до достижения максимального времени хранения пакетов. Данное время хранения зависит от типа дан­ных пакетов, качества обслуживания, загруженности ресурсов, величины буфера хранения данных. Отбрасывание пакетов за­щищает ресурсы от ненужных попыток передачи, особенно в радиоресурсах. Узлы GPRS добавляют номер последователь­ности в блок данных PDP, полученных по протоколу SNDCP.

Последовательность блоков данных может быть изменена в узлах GPRS в зависимости от атрибутов профиля качества обслуживания. Функция трансляции узла GPRS может поме­нять порядок следования пакетов PDP перед передачей про­токолу SNDCP. Шлюз GPRS также может выполнить чередо­вание пакетов перед отправкой пакетов в точку доступа Gi.

Функция адаптации пакетов

Данная функция выполняет преобразование пакетов от/к терминальному оборудованию в форму, пригодную для пе­редачи внутри мобильной сети общего пользования PLMN. Мобильные станции предоставляют различные интерфейсы стандартов доступа к терминальному оборудованию:

  • асинхронный последовательный интерфейс;
  • встроенный в терминальное оборудование мобильный телефон, взаимодействие осуществляется через програм­мный интерфейс;
  • синхронный последовательный интерфейс. Функция инкапсуляции

GPRS прозрачно передает пакеты данных между сетями данных и мобильными станциями. Инкапсуляция выполняет­ся с целью маршрутизации. Данная функциональность прису­ща всем узлам GPRS и MS. Используются две схемы инкап­суляции — в магистрали сети и между узлом GPRS и MS.

Инкапсуляция требует выполнения подключения MS к сети GPRS и выполнения процедуры активации контекста. Инкапсуляция между узлами поддержки GPRS (GSN) Инкапсуляция данной связи производится добавлением за­головка туннельного протокола GPRS (GTP) в пакеты UDP, ко­торые упаковываются в пакеты IP. Заголовки IP и GTP содержат адреса узлов поддрежки GPRS и идентификаторы туннелей, необходимые для доставки информации нужному GSN.

Инкапсуляция между GSN и MS достигается адресацией уникальным временным иденитфикатором логического со­единения и указателем доступа услуги сетевого уровня. Назначения идентификаторов производятся при активации контекста в MS.

Режимы передачи

Протоколы передачи уровня логического соединения и уровня радиосоединения предлагают различные уровни передачи. Комбинации режимов передачи определяются характеристиками качества обслуживания, касающихся уровня ошибок.

Между шлюзом и узлом поддержки GPRS обмен инфор­мацией производится с помощью протоколов сетевого уровня, без режима подтверждения (UDP/IP). Типы передачи логического уровня Информационный обмен производится двумя типами операций:

  • в режиме с подтверждением приема пакетов данных ло­гического уровня. Пакеты повторяются при отсутствии подтверждения за заданный период времени;
  • без подтверждения;

Управляющие сигналы и SMS передаются без подтвер­ждения. В режиме отсутствия подтверждения уровень логи­ческого подтверждения имеет два дополнения:

  • транспортировка защищенной информации, когда ошиб­ки в полях информации ведут к отбрасыванию фрейма;
  • транспортировка незащищенной информации, когда ошибки в полях информации игнорируются. Уровень логического соединения поддерживает различ­ные классы качества обслуживания передачи с различным временем задержки передачи.

Функциональность логического соединения Протокол управления логическим соединением предо­ставляет надежное логическое соединение между MS и уз­лом GPRS. Логическое соединение предоставляет шифро­ванную связь и не поддерживает прямой коммуникации между двумя MS. Данное соединение поддерживается при движении MS между сотами, обслуживаемыми одним уз­лом GPRS. При переходе станции в зону обслуживания дру­гого узла GPRS существующее соединение разрывается и создается новое логическое соединение с новым узлом GPRS. Уровень логического соединения не зависит от ни­жележащего протокола радиосоединения. Для обеспечения возможности работы данного уровня и на разных протоко­лах радиосоединения и для достижения оптимальной про­изводительности необходимо подстраивать максимальную величину пакета данных LLC и значения таймера. Такая на­стройка осуществляется при установке соединения между MS и узлом поддержки GPRS (SGSN). Максимальная длина пакета не может быть больше 1600 байт минус управляю­щая информация протокола BSSGP.

Уровень логического соединения поддерживает:

  • операции передачи блоков данных протокола SNDCP (протокол зависимых подсетей) между уровнем зависи­мых подсетей и уровнем логического соединения;
  • процедуры передачи блоков логического соединения между MS и SGSN, включая;
  • доставку без подтверждения;
  • доставку с подтверждением;
  • процедуры обнаружения и восстановления потерянных или поврежденных блоков;
  • процедуры управления потоком блоков;
  • процедуры шифрования блоков как для режима с под­тверждением, так и без подтверждения. Функциональность протокола SNDC расположена между уровнем сети и уровнем логического соединения между MS и SGSN. Поддерживаются различные сетевые уровни, на­пример, IP. Протоколы данных уровня сети разделяют один протокол SNDCP, выполняющий объединение данных, по­лученных из различных источников, переданных через LLC. Сетевой уровень использует следующие функции SNDCP:
  • прием и передача данных сетевых протоколов в режиме подтверждения и без него через уровень LLC. В режиме подтверждения данные проверяются уровнем LLC, в ре­жиме без подтверждения данные не подтверждаются ни на уровне SNDCP ни на уровне LLC;
  • прием и передача блоков данных переменной длины;
  • прием и передача блоков данных в соответствии с задан­ным профилем качества обслуживания;
  • минимизация передаваемых данных между MS и SGSN с использованием техники сжатия.

Функции SNDC требуют следующих действий со сторо­ны уровня LLC:

  • передача данных в режиме подтверждения и без него;
  • шифрация передачи блоков протокола подсетей SNDCP;
  • передача блоков переменной длины;
  • последовательная доставка блоков.

Интерфейс Gb

Соединяет систему базовых станций и узел поддержки GPRS для обмена сигнальной информацией и данными пользователей. Интерфейс объединяет работу многих поль­зователей на одном физическом ресурсе. Ресурсы предоставг ляются пользователю при его активности и освобождают­ся сразу после обмена данными. Данный интерфейс проти­воположен по работе интерфейсу А, где одиночный пользователь использует выделенные физические ресурсы на время соединения вне зависимости от активности.

Режим сигнальной информации и данных пользователя для интерфейсов A/Gb одинаков в плане пользователя. Для передачи сигнальной информации не требуется предостав­ления дополнительных физических ресурсов. Скорость дан­ных пользователя варьируется без ограничений от нуля до максимума в 1984 кбит/с.

Интерфейс Gb основан на протоколе Frame Relay. Frame Relay является виртуальным соединением, устанавливае­мым между узлом GPRS и BSS. Пакеты уровня логическо­го соединения от многих пользователей объединяются в данном виртуальном соединении.

Frame Relay используется для передачи сигнальной и пользовательской информации. Для соединения Frame Re­lay применимы следующие характеристики:

  • макимальная величина информационного поля 1600
  • адресное поле 2 байта;
  • bSS и SGSN должны оба реализовывать функциональ­ность Frame Relay;
  • уровень Frame Relay обнаруживает, но не восстанавлива­ет ошибки;
  • в уровне Frame Relay должны поддерживаться постоян­ные виртуальные соединения PVC;
  • для передачи блоков протокола BSSGP (BSS GPRS)дoл- жны использоваться один или несколько PVC.

Протокол BSS GPRS

Основной функция данного протокола является предо­ставление информации о радиоресурсах, качестве обслужи­вания и маршрутизации при передаче данных пользователя между BSS и SGSN. В BSS протокол работает как интер­фейс между фреймами LLC и блоками RLC/MAC. В SGSN он работает как интерфейс между RLC/MAC и фреймами LLC. второй функций является возможность управления уз­лами как со стороны базовой станции, так и с узла GPRS.

Если узел GPRS управляет множеством BSS, для каждой связи необходима отдельная копия протокола, то есть суще­ствует отношение «один-в-один». При обратном управле­нии BSS также должен иметь свою копию протокола для работы с множеством узлов GPRS. Основные задачи протокола:

  • предоставление бессвязного соединения между узлом GPRS (SGSN) и BSS;
  • передача данных без подтверждения между SGSN и BSS
  • двухстороннее управление потоком данных между SGSN и BSS;
  • обработка запросов от SGSN к BSS;
  • удаление старых запросов в BSS, например при перехо­де MS в зону другой BSS;
  • поддержка множества соединений уровня 2 между SGSN и BSS.

Взаимозависимость между BSSGP и функциями LLC

Функции протокола определены в контексте функций уровня логического соединения во избежание дублирова­ния функций и информационных потоков. Адресация протокола BSSG

При передаче информации между SGSN и BSS протокол использует для адресации идентификатор виртуального со­единения. Дополнительно могут использоваться профиль качества обслуживания и идентификатор мобильной стан­ции для создания очередей и контекстов как на SGSN, так и на BSS, используемые впоследствии механизмом управле­ния потоком.

Контекст идентификатора виртуального соединения BVCI в SGSN и BSS

В BSS контекст состоит из одной или более очередей блоков данных уровня LLC и индикатора емкости радиоре­сурса, доступного в данной радиосоте для выделения узлу поддержки GPRS. Если BSS работает с множеством узлов

GPRS, то ему необходимо разделять доступные радиоре­сурсы сот между контекстами BVCI, каждый из которых представляет собой радиосоту для узла поддержки GPRS. Для каждой новой соты GPRS, появляющейся в зоне систе­мы базовых станций, должен быть выделен новый BVCI.

В узле GPRS контекст BVCI состоит по меньшей мере из одной очереди блоков данных уровня LLC, разрешенной для передачи через BSSGP. Производительность протокола BSSG обновляется с помощью команд управления потока.

Управление потоком между SGSN и BSS через интер­фейс Gb

Механизм управления потоком регулирует передачу дан­ных в направлении к MS, управление потоком не выполня­ется в направлении сети. Емкость буфера и мощности кана­ла должны быть соразмерны во избежание потерь данных.

Управление потоком основывается на следующих прин­ципах:

  • в SGSN очереди потоков данных уровня LLC задаются BVCI. Данная очередь может быть впоследствии быть разделена на очередь MS и очередь потока пакетов. Узел GPRS должен передавать блоки данных LLC в BSS до достижения пропускной способности протокола BSSGP;
  • в BSS очереди передаются на уровень BSSGP. Данная очередь может быть впоследствии быть разделена на очередь MS и очередь потока пакетов. В зависимости от ресурсов очереди и емкости радиоресурсов BSS оцени­вает допустимую производительность протокола на каж­дый контекст идентификатора с помощью управления потоком. BSS может изменить пропускную способность потока для MS. Более одного узла GPRS может переда­вать данные на MS, BSS разделяет общий трафик между узлами GPRS, работающими в соте.

Контекст BSS

SGSN может предоставлять системе базовых станций информацию, относящуюся к передаче данных в режиме A/Gb. Информация выдается в контексте управления пото­ком, описывающем характеристики QoS при передаче дан­ных. BSS хранит контексты управления потоком MS. Разде­ление контекстов производится по идентификаторам пото­ков. Таймер управления потоком определяет максимальное время хранения контекста пакетного потока. Таймер запу­скается при хранении контекста в BSS и при получении фрейма логического уровня от MS. При истечении времени таймер контекст управления потоком удаляется.

Процедура создания контекста управления потоком BSS

При получении запроса на передачу для которого не существует контекста BSS запрашивает контекст от MS или от SGSN. SGSN формирует сообщение с информаци­ей об идентификаторах, профиле QoS, таймере управле­ния потоком. MS формирует сообщение с информацией о тоннелльном идентификаторе, приоритете радиоресур­са, идентификаторе управления потоком. BSS может ограничить QoS в зависимости от возможностей и загру­женности.

Процедуры модификации контекста управления пото­ком могут запускаться SGSN при операциях активации, модификации, деактивации контекста PDP. Для этого может использоваться процедура создания контекста па­кетного потока BSS, при которой BSS может вместо соз­дания переписать существующие параметры изменен­ными.

При модификации контекста управления потоком, за­пускаемого BSS, узлу GPRS передается запрос на измене­ние контекста с соответствующей информацией (иденти­фикатор MS, пакетного потока, профиль качества обслуживания). SGSN может принять или изменить за­прошенные параметры в зависимости от своих условий и передать ответное сообщение, добавив идентификатор туннеля логического соединения и таймер существования пакетного потока.

Процедура удаления контекста потока BSS

BSS может в любое время удалить контекст потока без извещения SGSN. Это может быть из-за ограничений памя­ти, неактивности пользователя, невозможности поддержки запрошенного QoS. В последнем случае узлу SGSN предла­гается удалить или изменить контекст.

Интерфейс Abis

Если функции уровня RLC/MAC отделены от базового передатчика BTS, информация между блоком кодирования канала и блоком управления пакетами передается фрейма­ми длиной в 320 бит. В этих фреймах передаются данные GPRS и управляющие сигналы RLC/MAC. Интерфейс со­храняет свою функциональность при нахождении блока управления пакетами в контроллере базовых станций или узле GPRS.

Блок управления пакетами ответственен за выполнение функций уровня RLC/MAC:

  • сегментация блоков LLC в блоки RLC;
  • повторная сборка блоков LLC из блоков RLC;
  • планирование передачи данных;
  • включение автоматического повтора передачи ошибоч­ных блоков, включая формирование подтверждений;
  • управление доступом к каналу;
  • управление функциями радиоканала (мощностью, пере­грузками, широковещательной информацией). Функции блока кодирования канала:
  • кодирование канала;
  • измерение характеристик радиоканала (уровень каче­ства, уровень сигнала, сигналы времени).

Информационное хранилище

Для работы GPRS требуются информационные структу­ры, а также процедуры восстановления информации для поддержки их рабочего состояния.

Журнал домашней регистрации HLR

Ключевым информационным элементом данных под­писчика является международный индентификатор мобиль­ного пользователя IMSI.

Кроме того, в журнале содержатся:

  • номер ISDN мобильной станции;
  • номер узла GPRS в обозначениях сигнальной системы 7, обслуживающего в данное время MS;
  • адрес IP узла GPRS, обслуживающего в данное время MS;
  • тарификационные характеристики MS;
  • информация об отслеживании действий MS, так называ­емая трассировка;
  • параметры SMS;
  • поле данных об удалении контекста из узла GPRS;
  • поле информации о недоступности MS из узлов GPRS;
  • список номеров и IP адресов узлов поддрежки GPRS;
  • идентификатор контекста PDP, тип PDP (РРР или IP) и адрес;
  • имя точки доступа к пакетной сети передачи данных;
  • профиль качества обслуживания. Данный профиль рабо­тает по умолчанию, если не запрашивается явно;
  • ограничения абонента.

Узел поддержки GPRS (SGSN)

SGSN поддерживает информацию о контексте мобиль­ного управления и PDP для MS, находящейся в состоянии ожидание и готовность.

Кроме того здесь содержатся:

  • идентификатор IMSI;
  • состояние управления мобильностью;
  • временный идентификатор мобильного абонента P-TMSI;
  • подпись для процесса идентификации P-TMSI;
  • идентификатор мобильного оборудования;
  • версия программного обеспечения;
  • номер ISDN мобильной станции;
  • текущая зона маршрутизации;
  • текущая сота в состоянии готовность, последняя извест­ная сота в состоянии ожидание или простой;
  • время с последнего приема пакета LLC от MS;
  • номер в гостевом журнале коммутатора сети GSM, об­служивающем MS;
  • IP адрес нового узла поддержки GPRS, куда должны быть отправлены подготовленные данные;
  • параметры опознания и шифрации;
  • используемый ключ шифрации;
  • последовательность ключей шифрации;
  • выбранный алгоритм шифрации;
  • возможности радиодоступа MS;
  • сетевые возможности MS;
  • параметры прерывистого приема;
  • индикатор записи активности в журнал домашней реги­страции;
  • индикатор записи активности в журнал гостевой реги­страции;
  • индикатор возможности извещений в пакетном и ориен­тированном на соединение режимах;
  • тарификационные характеристики MS;
  • информация трассировки и ее тип;
  • параметры SMS;
  • индикация восстановления базы журналов регистрации;
  • уровень приоритета радиодоступа для передачи SMS в сеть;
  • ограничения доступа абонента;
  • данные контекста PDP;
  • состояние PDP:
  • тип PDP;
  • адрес PDP;
  • точка доступа в сеть;
  • текущая точка доступа в сеть;
  • идентификатор точки доступа услуги сетевого уровня;
  • туннельные идентификаторы интерфейсов;
  • IP адрес шлюза GPRS;
  • параметры качества обслуживания (подписчика, запро­шенный, полученный);
  • уровень приоритета радиодоступа для передачи в сеть;
  • идентификатор потока пакетов;
  • суммарный профиль качества обслуживания пакетного потока, к которому относится контекст PDP;
  • номер последовательности сетевых пакетов, посланных MS;
  • номер последовательности сетевых пакетов, полученных от MS;
  • то же, но для пакетных каналов данных;
  • IP адрес контроллера сети;
  • индикатор передачи с сжатием данных для данного кон­текста PDP;
  • ограничения точек доступа в сеть для данного контекста PDP.

Шлюз GPRS

Шлюз содержит активированные контексты PDP. Ниже приведены поля PDP для адреса PDP.

  • международный идентификатор мобильного абонента IMSI;
  • идентификатор точки доступа услуги сетевого уровня;
  • номер ISDN мобильной станции;
  • тип PDP — РРР или IP;
  • адрес PDP — IP адрес;
  • индикатор «статическая или динамическая адресация»;
  • используемый сетевой идентификатор сетевой точки доступа;
  • туннельный идентификатор;
  • шаблон потока трафика;
  • текущий профиль качества обслуживания;
  • IP адрес узла GPRS, обслуживающего данный MS;
  • индикация недоступности MS;
  • индикатор выполнения восстановления информацион­ной базы SGSN;
  • номер следующего пакета сетевых данных, полученных от MS;
  • номер следующего пакета сетевых данных, полученных от SGSN;
  • идентификатор для тарификации;
  • характеристики тарификации;
  • характеристики трассировки;
  • индикатор запрета сжатия данных для данного контекста PDP;
  • если контекст PDP доступен для активации со стороны сети, тогда поля IMSI, тип PDP, адрес PDP и SGSN со­держат действительную информацию, даже когда PDP контекст неактивен и когда MS отсоединена от GPRS.




    Дополнительные материалы:

    • ХАРАКТЕРИСТИКА GPRS Переход к цифровой передаче сигналов и вызванный этим рост эффективности использования радиоресурсов стал причиной дальнейшей эволюции способов передачи инфор­мации. Таким промежуточным […]
    • Настройка GPRS-модема В настоящее время производители мобильных телефонов включают поддержку технологии пакетной передачи данных GPRS практически во все существующие модели мобильных телефонов, даже включая […]
    • Системы GSM Сотовые или персональные коммуникационные систе­мы, а также мобильные радиосистемы третьего поколе­ния, — все это сотовые беспроводные сети связи, предоста­вляющие услуги передачи голоса и […]
    • Вызов абонента мобильной сети GSM Приведенный пример описывает обслуживание вызова от абонента стационарной сети к абоненту мобильной сети GSM. В рассматриваемом примере порядок действий следующий: Входящий […]
Share This

Поделитесь!

Если статья показалась Вам полезной.