Đồ án Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS

p ở lớp LLC được thực hiện trong các khung. Tiêu đề khung gồm trường địa chỉ và các trường điều khiển, từ 2-37 octet. Trường địa chỉ(Address Field): có độ dài 1 octet. Chứa SAPI và DLCI mà khung hướng xuống được dành sẵn và DLCI phát khung hướng lên. Trường điều khiển (Control Field): có độ dài từ 1-3 octet. Khung giám sát có trường địa chỉ với độ dài thay đổi có thể lên tới 32 octet. 8 7 6 5 4 3 2 1 Address Field (1octet) Control Field (variable length, max 36 octets) Information Field (variable length, max N201octets ) FCS Field Hình 4.19: Định dạng khung LLC. Trường thông tin:(Information Field): Nếu có thì nằm sau trường điều khiển. Trường chuỗi kiểm tra khung FCS (FCS Field): Trường FCS gồm 24 bit mã kiểm tra vòng CRS. Mã CRC-24 dùng để phát hiện lỗi bit trong trường tiêu đề của khung và trường thông tin. Trường FCS chứa giá trị của một quá trình tính toán CRC. Quá trình dựa trên toàn bộ nội dung của trường thông tin và phần tiêu đề, trừ khung UI truyền trong chế độ không phúc đáp. Trong trường hợp này trường FCS chứa giá trị của quá trình tính toán dựa trên phần tiêu đề khung và N202 octet đầu tiên. Quá trinhg tính toán CRC được thực hiện trước khi mật mã ở phía phát và sau khi giải mã ở phía thu. Đa thức sinh CRC-24: G(x)= x24 + x23+ x21+ x20+ x19+ x17 + x16+ x15+ x13+ x8+ x7+ x5+ x4+ x2+1. 4.3.4.Trường địa chỉ (Address Field) 8 7 6 5 4 3 2 1 PD C/R X X SAPI Hình 4.20: Định dạng trường địa chỉ Bit PD: Chỉ thị đây là khung LLC (PD=”1”) hay là khung tiếp theo giao thức khác. Nếu thu được bit PD=”1” thì khung được coi là hợp lệ. Bit C/R: Chỉ thị đây là khung yêu cầu hay đáp ứng. (Command/Response) Type Direction Value Command SGSN to MS 1 Command SGSN to MS 0 Response MS to SGSN 0 Response MS to SGSN 1 Bảng 4.21. Bit C/R Bit X: bit dự trữ, được mã hoá là 0. Trường nhận dạng điểm truy cập dịch vụ (SAPI): mô tả được 16 điểm truy cập dịch vụ. SAPI Related Service SAP Name 0000 Reserved -- 0001 GPRS Mobility Management LLGMM 0010 Tunnelling of message 2 TOM2 0011 User Data 3 LL3 0100 Reserved -- 0101 User Data 5 LL5 0110 Reserved -- 0111 SMS LMSMS 1000 Tunnelling of message 8 TOM8 1001 User Data 9 LL9 1010 Reserved -- 1011 User Data 11 LL11 1100 Reserved -- 1101 Reserved -- 1110 Reserved -- 1111 Reserved -- Bảng 4.22. Các giá trị trường SAPI 4.3.5 Trường điều khiển Trường điều khiển xác định kiểu khung LLC. Có 4 loại định dạng trường điều khiển: Trao đổi thông tin có xác nhận (Khung I-I format). Các chức năng giám sát (Khung S- S format). Trao đổi thông tin không có xác nhận. (Khung UI- UI format). Các chức năng điều khiển (Khung U- U format). Format 8 7 6 5 4 3 2 1 I format (I+S) 0 A X N(S) N(S) X N(R) N(R) S1 S2 S format 1 0 A X X N(R) N(R) S1 S2 UI format 1 1 0 X X V(U) V(U) E PM U format 1 1 1 P/F M4 M3 M2 M1 Hình 4.23: Định dạng trường điều khiển. Bit A: Bit yêu cầu phúc đáp. Bit E: Bit chức năng mật mã. Mn: Bit chức năng không đánh số. N(R): số thứ tự thu ở phía phát. N(S): Số thứ tự phát ở phía thu. P/F: bit P/F. Là bit F nếu khung là khung yêu cầu và là bit P nếu là khung đáp ứng. Sn:Bit chức năng giám sát. X: Bit dự trữ. Khung I: Dùng để thực hiện trao đổi thông tin giữa các thực thể lớp 3. Chức năng của N(S), N(R), A là độc lập. Nghĩa là mỗi khung I có mọt số thứ tự N(S), N(R) có thể phúc đáp các khung I bổ sung được LLE thu nhận. Bit A có thể đặt bằng 0 hoặc 1. Khung I cũng có thể chứa các thông tin giám sát. Khung S: Thực hiện điều khiển giám sát liên kết logic như phúc đáp các khung I và yêu cầu tạm thời quá trình truyền khung I. Chức năng của N(R) và bit A là độc lập. Mỗi khung S có một giá trị N(R) có thể có hoặc không phúc đáp khung I do LLE thu được và bit A có thể đặt bằng 0 hoặc 1. Khung UI: Thực hiện trao đổi thông tin giữa các thực thể lớp 3 mà không cần phúc đáp, không có quá trình kiểm tra số thứ tự được thực hiện cho các khung UI. Do đó một khung UI có thể bị mất mà không thông báo cho thực thể lớp 3 nếu có một quá trình loại bỏ liên kết logic xảy ra trong khi truyền khung. Thông tin có thể được mật mã hoặc không tuỳ thuộc vào bit E. Khung cũng chứa bit PM cho phép trao đổi thông tin không được bảo vệ. Khung U: cung cấp thêm các chức năng điều khiển liên kết logic. Định dạng này không chứa số thứ tự. Bit P/F có thể đặt bằng 0 hoặc 1. ý nghĩa các bit trong trường điều khiển: Bit P/F: Tất cả các khung U chứa bit P/F. Trong khung yêu cầu bit này được xem là bit P, còn trong khung đáp ứng thì được coi là bit F. Bit P=”1” do LLE sử dụng để yêu cầu khung trả lời từ LLE ngang hàng. Bit F=”1” do LLE sử dụng để chỉ thị khung đáp ứng là kết quả của khung yêu cầu. Bit A: Tất cả các khung I và S đều chứa bit A. Bit A=”1” do LLE sử dụng để yêu cầu một phúc đáp từ LLE ngang hàng (khung I+S hoặc S). Còn nếu đặt bằng 0 thì không yêu cầu LLE ngang hàng gửi phúc đáp. Mỗi khung I và UI đều được đánh số thứ tự từ 0-511. Quá trình tính toán trên các tham số và các biến mà có liên quan đến số thứ tự đều được thực hiện theo cơ số 512 (N(S), N(R), N(U)...). 4.3.6 Các khung LLC yêu cầu và đáp ứng Format Command Reponse Encoding S1 S2 M4 M3 M2 M1 I+S RR RR 0 0 - - - - ACK ACK 0 1 - - - - RNR RNR 1 0 - - - - SACK SACK 1 1 - - - - U - DM - - 0 0 0 1 DISC - - - 0 1 0 0 SABM - - - 0 1 1 0 - FRMR - - 1 0 0 0 XID XID - - 1 0 1 1 NULL - - - 0 0 0 0 Bảng 4.24: Các khung yêu cầu và đáp ứng. 4.3.6.1 Các khung U Khung SABM: sử dụng để đưa MS hoặc SGSN đã được đánh địa chỉ và trong chế độ hoạt động ABM có phúc đáp. Một LLE sẽ xác nhận việc chấp nhận khung SABM yêu cầu bằng khung UA thích hợp đầu tiên. Khung SABM cũng chứa trường thông tin. Nếu có trường này thì nó chứa các tham số XID. Tham số XID cho phép thoả thuận các tham số lớp LLC và lớp 3 với khung yêu cầu là khung UA. Khung DISC: được truyền nhằm kết thúc hoạt động ABM. không có trường thông tin trong khung DISC. Ưu tiên thực thi khung yêu cầu, LLE nhận khung này sẽ xác nhận sự chấp nhận khung DISC yêu cầu bằng cách truyền khung UA đáp ứng. LLE truyền khung DISC sẽ kết thúc hoạt động ở chế độ ABM khi nó nhận được khung UA hoặc DM đáp ứng. Khung UA: Một LLE sử dụng để phúc đáp lại quá trình thu và chấp nhận các khung ở chế độ thiết lập (SABM hoặc DISC). Các khung ở chế độ thiết lập không hoạt động cho tới khi khung UA đáp ứng được truyền đi. Khung UA chỉ chứa trường thông tin đi đáp ứng lại khung SABM. Khung UA chứa các tham số XID với các giá trị XID đã được thoả thuận. Khung DM: Được một LLE sử dụng để thông báo cho thực thể đẳng cấp với nó là LLE này ở trong trạng thái hoạt động ABM có thể không thực hiện được. Một LLE sẽ truyền một khung DM để trả lời cho các khung yêu cầu không hợp lệ và không hoạt động. Không có trường thông tin trong khung DM. Khung FRMR: Được một LLE thu, có chức năng thông báo điều kiện từ chối khung không có khả năng khôi phục bằng cách truyền lại khung tương tự: Thu một khung điều khiển đáp ứng hoặc yêu cầu không được định nghĩa hoặc không thực hiện được. Thu một khung S hoặc một khung I với chiều dài không đúng. Trường thông tin của FRMR tiếp theo trường điều khiển, gồm có 10 octet cho biết lí do của khung FRMR. Chỉ có 6 octet của trường điều khiển được truyền. Nếu có nhiều hơn thì các octet không được sử dụng đặt bằng 0. Khung XID: Được sử dụng để thoả thuận và thoả thuận lại các tham số của lớp LLC và lớp 3. Các khung XID có thể truyền trong ABM hoặc ADM. 8 7 6 5 4 3 2 1 1 XL Type Length 2 Length X X 3 High- order octet .... n Low- order octet Hình 4.25. Trường tham số XID. Bit XL: XID Length cho biết trường Length có độ dài 2 hoặc 8 bit: XL=”0”: Trường Length có độ dài 2 bit. XL=”1”: Trường Length có độ dài 8 bit. Các tham số thoả thuận trong lớp LLC. Version: số phiên bản của LLC. IOV-UI: Giá trị offset mật mã đầu ra cho các khung UI, chung cho tất cả các SAPI của TLLI. IOV-I: Giá trị offset mật mã đầu ra cho các khung I. T200: Quá thời gian truyền lại. N200: Chỉ số cực đại của quá trình truyền lại. N201-U: Chiều dài cực đại của trường thông tin cho các khung UI và U. N201-I: Chiều dài cực đại của trường thông tin cho các khung U. mD: Kích thước bộ đệm khung I ở hướng xuống. mU: Kích thước bộ đệm khung I ở hướng lên. kD: Kích thước cửa sổ ở hướng xuống. kU: Kích thước cửa sổ ở hướng lên. Khoảng giá trị N201-U cho SAPI1 là 400-1520 octet, cho SAPI2,7,8 là 270-2520octet. Khung NULL: Được một LLE trong MS sử dụng để chỉ thị một quá trình cập nhật cell. Khung này chỉ được cho phép nếu bản tin thông báo cell (Cell Notification) được mạng truyền tới. Không có trường thông tin trong khung NULL. 4.3.6.2. Khung UI Sử dụng một thực thể lớp 3 yêu cầu truyền thông tin không có phúc đáp thì nó sẽ sử dụng khung UI để gửi thông tin tới thực thể đẳng cấp. Không có quá trình kiểm tra nào về số thứ tự các khung UI. Do đó, khung UI có thẻ bị mất mà không thông báo cho thực thể lớp 3 nếu có sự ngắt quãng liên kết logic xảy ra khi truyền các khung yêu cầu. 4.3.6.3 Khung kết hợp giữa khung U và I Chức năng của khung I là trao đổi các khung được đánh số theo thứ tự mang các trường khung thông tin lớp 3 qua một liên kết logic. Khung này được sử dụng trong hoạt động ABM. Khung thông tin I có số thứ tự sẽ mang thông tin, các khung này được gọi là khung I+S. Một khung S gửi khi không có trường thông tin trao đổi. Khung RR: Được một LLE sử dụng để chỉ thị sẵn sàng nhận khung I và phúc đáp các khung I đã được thu nhận trước đây với chỉ số < N(R)-1. Khung ACK: Được một LLE sử dụng để phúc đáp một hoặc nhiều khung I. Các khung I đã được nhận đúng kể từ khung N(R)-1 và khung N(R)+1. Khung SACK: Khung ACK: Được một LLE sử dụng để phúc đáp một hoặc nhiều khung I. Các khung I đã được nhận đúng kể từ khung N(R)-1trở về trước và cả khung được SACK bitmap chỉ thị đã nhận được đúng. Khung RNR: Được một LLE sử dụng để chỉ thị bận, nghĩa là không thể nhận thêm các khung I. Giá trị N(R) trong khung phúc đáp lại các khung I có chỉ số <N(R)-1. 4.3.7 Trao đổi dữ liệu 4.3.7.1 Trao đổi dữ liệu không phúc đáp Originator Layer 3 LLC LL-UNIDATA. req Receiver Layer 3 LLC LL-UNIDATA. req UI Hình 4.26. Trao đổi dữ liệu không phúc đáp. Trong quá trình trao đổi dữ liệu, thông tin lớp 3 được truyền trong các khung UI. Các khung UI không được phúc đáp ở lớp LLC. Không có thủ tục khôi phục lỗi hay truyền lại nhưng các lỗi trong truyền dẫn và định dạng khung được phát hiện. Các khung UI thu đúp sẽ bị hủy bỏ, không có thủ tục điều khiển luồng. Có hai chế độ trao đổi: Chế độ có bảo vệ: Trường FCS dựa trên trường tiêu đề và trường thông tin. Chế độ không có bảo vệ: Trường FCS dựa trên trường tiêu đề và các octet đầu tiên của trường thông tin. Tất cả các SAPI dữ liệu và SAPI điều khiển có thể được sử dụng. Các thông tin chuyển từ lớp 3 xuống lớp LLC bằng hàm LL-UNITDATA.res (L3-PDU, Protect, Cipher). L3-PDU sẽ được truyền bằng khung UI tới LLE đẳng cấp. Bit M và bit E được đặt với đúng các tham số Protect và Cipher thu được từ lớp 3. Khi thu được khung UI, trường thông tin sẽ được chuyển tới đúng thực thể lớp 3 bằng hàm LL-UNITDATA.ind (L3-PDU). 4.3.7.2 Trao đổi dữ liệu có phúc đáp Thông tin lớp 3 được truyền trong khung I có đánh chỉ số. Khung I được phúc đáp ở lớp LLC. Các thủ tục khôi phục lỗi hay truyền lại dựa trên quá trình truyền lại các khung I không có phúc đáp. Nhiều khung I có thể không phúc đáp tại cùng một thời điểm. Nếu các lỗi không được sửa chữa ở lớp LLC thì không có thông báo cho thực thể quản lý di động GPRS. Trong quá trình này không có thủ tục điều khiển luồng. Có quá trình thiết lập phiên truyền bằng cách sử dụng khung yêu cầu SABM. Trong quá trình này thì chỉ sử dụng SAPI dữ liệu. a. Thủ tục thiết lập Originator Layer 3 LLC Receiver Layer 3 LLC LL-ESTABLISH.req SABM LL-ESTABLISH.ind LL-ESTABLISH.res UA LL-ESTABLISH.cnf Hình 4.27. Thủ tục thiết lập. Dùng để thiết lập hoạt động ABM giữa một SGSN và một MS. Lớp 3 sẽ yêu cầu quá trình thiết lập hoạt động ABM bằng cách sử dụng hàm LL-ESTABLISH.res. Các khung khác trừ khung U và UI thu được trong suốt các thủ tục thiết lập bị bỏ qua. Một LLE truyền khung yêu cầu SABM để khởi đầu hoạt động ABM. Tất cả các điều kiện hiện tại được xoá, bộ đếm truyền lại được đặt lại, đồng hồ T200 được thiết lập lại. Tất cả các khung yêu cầu trong chế độ thiết lập lại được truyền với bit P=”1”. Các thủ tục thiết lập được lớp 3 khởi đầu tương đương với việc huỷ bỏ tất cả các hàm LL-DATA.res và khung UI đã sẵn sàng. Một LLE nhận được một khung SABM, nếu LLE được phép chuyển vào trạng thái ABM thì LLE sẽ: Thông báo cho lớp 3 bằnh cách sử dụng hàm LL-ESTABLISH.ind. Nếu khung SABM chứa tham số XID là layer3-parameters thì LLE sẽ đợi hàm LL-ESTABLISH.res từ lớp 3. Trả lời bằng khung UA với bit F được đặt bằng bit P trong khung SABM. Thiết lập lại đồng hồ T200 nếu đồng hồ này đang hoạt động. Đặt V(R),V(S),V(A) và B bằng 0. Chuyển tới trạng thái ABM. Xoá tất cả các điều kiện hiện tại nếu có. Xoá điều kiện bận ở phía thu ngang hàng hiện tại. Khi LLE thu được khung UA với bit F bằng “1” nó sẽ: Thiết lập lại đồng hồ T200. Đặt V(R),V(S),V(A) và B bằng 0. Chuyển tới trạng thái ABM và thông báo cho lớp 3 bằng hàm LL-ESTABLISH.ind hoặc LL-ESTABLISH.cnf. b. Thủ tục giải phóng Originator Layer 3 LLC Receiver Layer 3 LLC LL-ESTABLISH.req DISC LL-ESTABLISH.ind UA or DM LL-ESTABLISH.cnf Hình 4.28. Thủ tục giải phóng Lớp 3 yêu cầu kết thúc hoạt động ABM bằng cách sử dụng hàm LL-RELEASE.res. Tất cả các khung trừ khung U và UI thu được trong thủ tục giải phóng sẽ bị bỏ qua. Tất cả các hàm LL-DATA.res và các khung I đã sẵn sàng sẽ bị huỷ bỏ. Nếu tham số Local trong hàm LL-RELEASE.res chỉ thị giải phóng cục bộ thì LLE sẽ chuyển vào trạng thái ADM, thiết lập lại đồng hồ T200 và thông báo cho lớp 3 bằng hàm LL-RELEASE.cnf. Một LLE khởi đầu yêu cầu giải phóng hoạt động ABM bằng cách truyền khung DISC với bit F đặt bằng “1”. Đồng hồ T200 được thiết lập và quá trình truyền lại được thiết lập lại. Một LLE nhận được khung DISC trong trạng thái ABM sẽ truyền khung UA với bit F được thiết lập bằng giá trị bit P trong khung DISC. Một hàm LL-RELEASE.ind được chuyển tới lớp 3 và LLE chuyển vào trạng thái ADM. Nếu LLE phía phát khung nhận được : Hoặc khung UA với bit F bằng “1”. Hoặc khung DM trả lời với bit F bằng “1”, chỉ thị rằng LLE đẳng cấp đã ở trong trạng thái ADM. Thì nó sẽ chuyển vào trạng thái ADM và thiết lập lại đồng hồ T200. LLE thông báo cho lớp 3 bằng hàm LL-RELEASE.cnf. c. Trao đổi dữ liệu Originator Layer 3 LLC Receiver Layer 3 LLC LL-DATA.req I+S I or I+S LL-ESTABLISH.cnf LL-DATASEND.req LL-DATA.cnf LL-DATA.ind Hình 4.29. Trao đổi dữ liệu. Sau khi truyền khung UA trả lời khung SABM hoặc nhận được khung UA trả lời cho khung SABM đã được phát đi thì khung I và khung S có thể được truyền hoặc thu. Mỗi LLE sẽ lưu trữ quá trình truyền các khung I nghĩa là LLE sẽ lưu trữ thứ tự truyền của khung I. Việc lưu trữ này để quyết định các khung I nào có thể phải truyền lại. Do trong quá trình truyền lại bộ nhớ truyền lạo không cần phải theo đúng thứ tự. Một khung trong cửa sổ thu thì : Có thể được thu nhận: khung này được thu đúng. Hoặc không được thu nhận: khung không được thu đúng. Một khung trong cửa sổ thu thì: Có thể chưa được truyền. Hoặc được truyền: Khung đã được truyền (truyền lại) nhưng LLE không biết nếu khung đã được LLE đẳng cấp thu nhận. Được phúc đáp: Khung đã được LLE đẳng cấp phúc đáp. Được đánh dấu để truyền lại: LLE truỳen lại khung I. Khung I khi truyền đi thì chỉ số N(S) tăng lên. Khi các khung I được truyền lại thì khung có chỉ số N(S) thấp nhất sẽ được truyền lại. LLE phát hiện các khung bị mất theo cách trên Truyền các khung I. Thông tin được truyền từ lớp 3 bằng hàm LL-DATA.res, sau đó được truỳen bằng khung I. Các tham số của điều khiển là N(S) và N(R) sẽ được chỉ định các giá trị V(S), V(R). V(S) tăng lên 1 sau khi truyền xong một khung I. Khi được phép truyền một khung, LLE sẽ thực hiện một trong các quá trình theo thứ tự sau: Nếu có một số khung được đánh dấu để truyền lại nếu LLE không ở trong điều kiện bận của phía thu đẳng cấp thì LLE sẽ tăng bộ đếm truyền lại cho khung có số thứ tự N(S) thấp nhất ở phía gửi. Nếu bộ đếm truyền lại vượt quá giá trị N200 thì LLE sẽ bắt đầu thủ tục thiết lập lại. Nếu không vượt thì LLE truyền lại khung I. Nếu LLE có một khung I mới cần truyền và nếu V(S)<V(A)+k (k: số lượng cực đại các khung I) và nếu LLE không ở trạng thái bận ở phía thu đẳng cấp thì khung I đó sẽ được truyền. Nếu LLE có một khung phúc đáp cần truyền thì LLE sẽ truyền khung S. Nếu LLE muốn yêu cầu khung phúc đáp thì bit A của khung cần truyền được đặt bằng “1”. Khi SGSN hoặc MS ở trạng thái bận nó có thể tiếp tục truyền các khung I cho thấy rằng không có trạng thái bận ở phía thu đẳng cấp. Thu các khung I. Khi LLE không ở trạng thái bận thu và nhận khung I hợp lệ có N(S) bằng giá trị V(R) hiện tại LLE sẽ: Chuyển trường thông tin của khung tới lớp 3 nhờ hàm LL-DATA.ind. Tăng V(R) thêm 1. Nếu bit A bằng “1” thì LLE sẽ trả lời thực thể đẳng cấp bằng khung RR,RNR,SACK hoặc ACK. Khi LLE nhận một khung I hợp lệ có N(S) không thuộc khoảng V(R)<N(S)<V(R)+k thì LLE sẽ huỷ khung thu đúp. Khi LLE không ở trạng thái bận thu và nhận khung I hợp lệ với khoảng giá trị V(R)<N(S)<V(R)+k, LLE sẽ lưu khung I cho tới khi tất cả các khung từ V(R) đến N(S)-1 được thu đúng. LLE sẽ sử dụng trường điều khiển của khung I thu được khi lưu khung. Tiếp đó LLE sẽ chuyển trường thông tin của khung I lên lớp 3 bằng hàm LL-DatA.ind và đặt V(R)=N(S)+1. 4.3.7.3 Thủ tục thoả thuận XID Các tham số lớp LLC và lớp 3 có thể được thoả thuận trong chế độ ADM hoặc ABM. Quá trình thoả thuận được thực hiện bằng sự trao đổi các khung XID hoặc bằng sự trao đổi các khung SABM và UA. Sau khi thoả thuận thành công các tham số bằng các khung SABM và UA, thực thể LLE sẽ hoạt động trong chế độ ABM. Originator Layer 3 LLC Receiver Layer 3 LLC LL-XID.req XID LL-XID.res UA or DM LL-XID.cnf LL-XID.ind Hình 4.30. Thủ tục thoả thuận XID ở lớp 3. LLE sẽ tạo ra một khung yêu cầu XID chứa các tham số mà LLE muốn thoả thuận và thiết lập đồng hồ T200. LLC đẳng cấp dựa trên khung yêu cầu XID sẽ trả lại một khung đáp ứng XID chứa danh sách giá trị tham số mà LLE này được hỗ trợ. Bộ đếm T200 sẽ được thiết lập lại khi thu được khung đáp ứng XID. Các khung XID được truyền với bit P/F đặt bằng “1”. Hàm LL-XID.ind có thể được gửi cho lớp 3 nếu N201-I hoặc N201-U bị thay đổi. Các khung XID cũng có thể sử dụng các thoả thuận các tham số lớp 3. Lớp 3 gửi các tham số tới LLE bằng hàm LL-XID.req. LLE sẽ tạo ra một khung yêu cầu XID chứa các tham số lớp 3 và có thể các tham số lớp LLC nếu có một tham số cần được thoả thuận. LLE đẳng cấp dựa trên khung yêu cầu XID thu được sẽ truyền các tham số cần được thoả thuận. LLE đẳng cấp dựa trên khung yêu cầu của XID thu được sẽ chuyển các tham số lớp 3 cho lớp 3 và dựa trên hàm L-Xid.res, LLE sẽ trả lại một khung đáp ứng XID chứa danh sách các giá trị tham số mà LLE đẳng cấp hỗ trợ. Các tham số lớp 3 mà thu được từ LLE đẳng cấp sẽ được chuyển tới lớp 3 bằng hàm LL-XID.cnf. LLE đã phát ra yêu cầu XID sẽ thiết lập lại đồng hồ T200 khi khung XID được truyền lại và khi khung XID được trả lời. 4.4 Báo hiệu trong mạng GPRS Mặt phẳng báo hiệu bao gồm các giao thức điều khiển và hỗ trợ cho các chức năng truyền dẫn: Điều khiển các kết nối truy cập mạng GPRS như: kết nối mạng, rời mạng... Điều khiển các đặc tính kết nối mạng đã được thiết lập như hoạt hoá một địa chỉ PDP. Điều khiển định tuyến của kết nối mạng đã được thiết lập với mục đích hỗ trợ quá trình di động người dùng. Điều khiển chỉ định các tài nguyên mạng cho phù hợp với sự thay đổi về các yêu cầu của người dùng. 4.4.1 Báo hiệu MS-SGSN GMM/SM LLC BSSGP Network Service L1 bis GMM/SM LLC GSM RF RLC MAC Relay RLC BSSGP MAC Network service GSM RF L1 bis MS Gb BSS Um SGSN Hình 4.31. Mặt phẳng báo hiệu MS-SGSN. Thủ tục GMM/SM: Thủ tục này hỗ trợ chức năng quản lý di động như kết nối mạng, rời mạng GPRS, bảo mật, cập nhật RA,LA, hoạt hoá bối cảnh PDP, ngưng hoạt bối cảnh PDP. 4.4.2 Báo hiệu SGSN-HLR MAP TCAP SCCP MTP3 MTP2 L1 MAP TCAP SCCP MTP3 MTP2 L1 SGSN Gr HLR Hình 4.32. Mặt phẳng báo hiệu MS-SGSN. Trong đó: MAP: Giao thức hỗ trợ trao đổi báo hiệu với HLR. TCAP, SCCP, MTP3, MTP2 là các giao thức để hỗ trợ cho MAP. 4.4.3 Báo hiệu SGSN-MSC/VLR BSSAP+ SCCP MTP3 MTP2 L1 BSSAP+ SCCP MTP3 MTP2 L1 MSC/VLR Gs SGSN Hình 4.31. Mặt phẳng báo hiệu SGSN-MSC/VLR. 4.4.4. Báo hiệu SGSN-EIR MAP TCAP SCCP MTP3 MTP2 L1 MAP TCAP SCCP MTP3 MTP2 L1 SGSN Gf EIR Hình 4.33. Mặt phẳng báo hiệu SGSN-EIR. 4.4.5 Báo hiệu SGSN-SMS-GMSC hoặc SGSN-SMS-IWMSC MAP TCAP SCCP MTP3 MTP2 L1 MAP TCAP SCCP MTP3 MTP2 L1 SGSN Gd SMS-MSC Hình 4.34. Mặt phẳng báo hiệu SGSN-SMS-GMSC hoặc SGSN-SMS-IWMSC. 4.4.6. Báo hiệu GSN-GSN. GTP UDP IP L2 L1 GTP UDP IP L2 L1 GSN Gn GSN . Hình 4.34. Mặt phẳng báo hiệu GSN-GSN. Trong đó: GTP: Giao thức này thiết lập kênh truyền dữ liệu người dùng và bản tin báo hiệu giữa các SGSN và GGSN, giữa các SGSN trong mạng đường trục GPRS. UDP: Giao thức này dùng để trao đổi các bản tin báo hiệu giữa các GSN. 4.4.7 Báo hiệu GGSN-HLR Tuyến báo hiệu tuỳ chọn này cho phép một GGSN trao đổi thông tin báo hiệu với một HLR. Có hai cách thực hiện báo hiệu này: Nếu trong GGSN có giao diện SS7 thì giao thức MAP có thể được sử dụng giữa GGSN và HLR. Nếu không có giao diện SS7 tại GGSN, một số GSN có giao diện SS7 được thiết lập trong mạng PLMN. Ví dụ như GGSN có thể sử dụng như bộ chuyển đổi giao thức GTP-to-MAP cho phép báo hiệu giữa GGSN và HLR. 4.4.7.1 Báo hiệu GTP và HLR dựa trên giao thức MAP MAP TCAP SCCP MTP3 MTP2 L1 MAP TCAP SCCP MTP3 MTP2 L1 GGSN Gc HLR Hình 4.34. Mặt phẳng báo hiệu GTP vad HLR dựa trên MAP. 4.4.7.2 Báo hiệu GTP và HLR dựa trên GTP và MAP GSN Gn GGSN GTP UDP IP L2 L1 UDP SCCP IP MTP3 L2 MTP2 L1 L1 Interworking MAP GTP TCAP MAP TCAP SCCP MTP3 MTP2 L1 Gc HLR Hình 4.35. Mặt phẳng báo hiệu GGSN dựa trên GTP và MAP. Trong đó: GTP: giao thức thiết lập kênh truyền các bản tin báo liệu giữa GGSN và GSN chuyển đổi giao thức trong mạng đường trục. Interworking: Cung cấp liên kết giữa GTP và MAP trong báo hiệu GGSN-HLR. 4.5. Kết nối với mạng dữ liệu gói PDN sử dụng giao thức IP GPRS hỗ trợ kết nối với các mạng dựa trên giao thức IP. Các mạng này có thể là Intranet hoặc Internet. 4.5.1 Mô hình kết nối với PDP PLMN GPRS Network IP Network TE TE Gi Hình 4.36. Kết nối với mạng IP Khi kết nối với mạng IP thì GPRS có thể sử dụng IPv4 hoặc IPv6. Điểm kết nối với mạng IP được gọi là điểm tham khảo Gi. GGSN dùng cho kết nối với mạng IP là điểm truy cập của mạng dữ liệu GPRS. Trương trường hợp này mạng GPRS được xem như một mạng IP hoặc mạng con. Trong mạng IP, việc kết nối với các mạng con được thông qua các IP Router. Điểm tham khảo Gi nằm giữa GGSN với mạng IP. Đối với mạng IP thì GGSN được xem như một router bình thường. Các lớp L1,L2 trong giao thức được dành cho các nhà khai thác thực hiện. Các nhà khai thác thoả thuận việc kết nối với mạng IP. Trong GGSN không thực hiện quá trình nén dữ liệu hoặc tiêu đề. 4.5.2 Truy cập Intranet, Internet qua GRPS Truy cập Intranet, Internet có liên quan đến những chức năng đặ thù như nhận thực người dùng, uỷ quyền người dùng, mật mã giữa MS và Intranet/ISP, cấp phát địa chỉ động trong không gian địa chỉ của PLMN/Intranet/ISP. Với mục đích này GPRS cần có khả năng: Truy cập trong suốt tới Internet. Truy cập không trong suốt tới Internet/ISP. 4.5.2.1 Truy cập trong suốt tới Internet Operator Specific IP Network GGSN DHCP DSN Gi PLMN GPRS Network Firewall/Proxy External IP Network Hình 4.37. Một mô hình kết nối với PDN ở trường hợp trong suốt. Trong trường hợp này: MS được gán một địa chỉ trong không gian địa chỉ của nhà khai thác. Địa chỉ được gán trong subscription là địa chỉ tĩnh hoặc trong quá trình hoạt hóa bối cảnh là địa chỉ động. Địa chỉ này sử dụng cho việc truyền gói giữa Internet và GGSN và trong GGSN. MS không cần gửi yêu cầu nhận thực trong quá trình hoạt hoá bối cảnh PDP và GGSN không cần trong một số phần của quá trình nhận thực và uỷ quyền người dùng. Trường hợp truy cập trong suốt cung cấp ít nhất một dịch vụ ISP cơ bản. Do vậy có thể có một dịch vụ để tạo ra một kênh truyền với mạng Intranet. Cấu hình ở mức người dùng có thể được thực hiện giữa TE và Intranet, giữa TE với mạng GPRS là trong suốt đối với thủ tục này. Truyền thông giữa GPRS và Intranet có thể thực hiện trên bất cứ mạng nào kể cả những mạng không bảo mật như Internet. Không có giao thức bảo mật cụ thể giữa GPRS và Intranet bởi sự bảo mật đảm bảo nền tảng end-to-end giữa MS và Intranet bằng “giao thức Intranet”. PPP or L2 GPRS Bearer Intranet Protocol IP PPP or L2 Internet Protocol IP PPP or L2 IP IP GPRS BearerL2 MT TE GGSN Intranet Hình 4.38. Truy cập trong suốt tới Intranet. Quá trình nhận thực người dùng và mật mã dữ liệu được thực hiện trong “giao thức Intranet” nếu một trong hai quá trình đó là cần thiết. “Giao thức Intranet” có thể cũng mang địa chỉ IP của không gian địa chỉ Internet. Một thí dụ của “giao thức Intranet” là IPSec. Nếu IPSec được sử dụng thì phần tiêu đề nhận thực IPSec hoặc tiêu đề bảo mật có thể được sử dụng cho nhận thực người dùng và bảo mật dữ liệu. ở đây có quá trình thiết lập kênh truyền với IP riêng trong IP công cộng. 4.5.2.2 Truy nhập không trong suốt Intranet hoặc ISP MS được gán địa chỉ trong không gian địa chỉ Intranet/ISP. Địa chỉ được gán trong subscription là địa chỉ tĩnh hoặc trong quá trình hoạt hoá bối cảnh PDP là địa chỉ động. Địa chỉ này sử dụng cho việc truyền gói giữa Intranet/ISP và GGSN và trong GGSN. ở đây yêu cầu liên kết giữa GGSN và một server cấp phát địa chỉ như: RADIUS, DHCP....Server này nằm trong Internet/ISP. MS gửi yêu cầu nhận thực trong quá trình hoạt hoá bối cảnh PDP và GGSN yêu cầu nhận thực người dùng dựa vào một server như RADIUS, DHCP... Các tuỳ chọn về cấu hình giao thức có thể bị hạn chế (nếu MS yêu cầu trong quá trình hoạt hoá bối cảnh PDP) dựa vào một server như RADIUS, DHCP... PPP/L2 Phy. Layer PPP/L2 SM Phy.Layer Lower Layer SM GTP Lower Layer Lower Layer GTP DHCP/ RADIUS UDP IP Lower Layer Lower Layer DHCP/ RADIUS UDP IP Lower Layers TE MT SGSN GGSN ISP Hình 4.39. Mặt phẳng báo hiệu trong trường hợp không trong suốt. Quá trình truyền thông giữa GPRS và Intranet có thể được thực hiện trên bất kỳ mạng nào kể cả những mạng không bảo mật như Internet. Trong trường hợp bảo mật kém giữa GGSN và Intranet/ISP thì có thể có mọt giao thức bảo mật cụ thể giữa GGSN và Intranet/ISP. Giao thức bảo mật này được thoả thuận giữa nhà khai thác GPRS và nhà quản trị Intranet/ISP. Chương V: Truyền dữ liệu trên mạng GPRS 5.1 Quản lý di động 5.1.1 Các trạng thái của quá trình quản lý di động Các hoạt động của MM có liên quan đến thuê bao GPRS được đặc trưng bằng một trong 3 trạng thái MM khác nhau. Trong trường hợp truy cập đích danh, trạng thái MM có liên quan đén các hoạt động MM của một thuê bao. Trạng thái MM không phụ thuộc vào số lượng và trạng thái của các bối cảnh PDP cho thuê bao này. Trong trường hợp truy cập vô danh: trạng thái MM liên quan đến các hoạt động MM của MS có số nhận dạng TLLI bổ trợ. Trạng thái trống (IDLE): Thuê bao không liên kết với quá trình quản lý di động. Bối cảnh trong MS và SGSN nắm giữ thông tin định tuyến hoặc định vị không hợp lệ của thuê bao. Các thủ tục quản lý di động liên quan đến thuê bao không được thực hiện. MS thực hiện quá trình xử lý hoặc chọn mạng GPRS, lựa chọn, lựa chọn lại cell. Trường hợp này không có khả năng thực hiện truyền dữ liệu từ/đến MS. MS được xem như không liên lạc. Để thiết lập bối cảnh MM trong MS hoặc GPRS, MS thực hiện quá trình kết nối mạng GPRS (GPRS Attach). Trạng thái chờ (STANDBY): Thuê bao được liên kết với quá trình quản lý di động. MS và SGSN thiết lập bối cảnh MM cho thuê bao (sử dụng IMSI). Trạng thái này có thể thực hiện trao đổi thông tin báo hiệu hoặc tìm gọi. MS có thể nhận các tìm gọi cho các dịch vụ chuyển mạch kênh quá SGSN nhưng không có khả năng truyền, nhận dữ liệu. MS thực hiện các thủ tục cập nhật RA, lựa hcọn và lựa chọn lại cell. MS thực thi các thủ tục MM để thông báo cho SGSN khi MS vào vùng RA mới. MS không thông báo cho SGSN về việc thay đổi cell trong một vùng RA. Do đó, thông tin định vị trong bối cảnh SGSN MM chưa thể có chỉ số RAI cho các MS. MS có thể khởi đầu quá trình hoạt hoá và ngưng hoạt hoá các bối cảnh PDP trong trạng thái STANDBY. Một bối cảnh PDP sẽ được hoạt hoá trước khi truyền hoặc nhận dữ liệu cho bối cảnh PDP này. SGSN có thể phải gửi dữ liệu hoặc thông tin báo hiệu cho một MS. SGSN sẽ gửi mật bản tin yêu cầu tìm gọi trong RA mà MS trong đó nếu PPF được thành lập. Nếu PPF được xoá thì không thực hiện quá trình tìm gọi. Trạng thái MM trong MS cũng thay đổi thành READY khi dữ liệu hoặc thông tin báo hiệu được MS gửi đi, trạng thái MM của SGSN thay đổi thành READY khi nhận được dữ liệu từ MS. MS mạng hoặc khởi đầu thủ tục rời mạng (Deâtch) để chuyển sang trạng thái IDLE. Các bối cảnh MM và PDP bị xoá bỏ. Trạng thái sẵn sàng (READY): Bối cảnh MM trong SGSN tương ứng với bối cảnh MM trong STANDBY được mở rộng bằng thông tin định vị thuê bao ở mức cell. MS thực hiện các thủ tục MM để cung cấp cho mạng thông tin về cell hiện thời. MS thực hiện lựa chọn, hoặc chon lại cell cục bộ hoặc có thể điều khiển quá trình lựa chọn hoặc lựa chọn lại cell. MS có thể hoạt hoá hoặc ngưng hoạt hoá các bối cảnh PDP trong trạng thái READY cho dù tài nguyên vô tuyến có được cấp phát hay không, bối cảnh MM còn trong trạng thái READY ngay khi không có dữ liệu để truyền. Trạng thái READY được giám sát bằng một đồng hồ. Mọt bối cảnh MM chuyển từ READY sang STANDBY khi đồng hồ này bị vượt quá. Để chuyển từ READY sang IDLE thì MS khởi đầu thủ tục rời mạng (Detach). 5.1.2 Chuyển đổi trạng thái Quá trình chuyển từ một trạng thái sang trạng thái tiếp theo phụ thuộc vào trạng thái hiện tại và sự kiện xảy ra (Ví dụ GPRS Attach). STANDBYYBY IDLE READY STANDBYYBY IDLE READY GPRS Attach Implicit Detach Or Cancel Location PDU Reception PDU Transmision GPRS Detach GPRS Attach READY Timer expiry Or Force to STANDBY GPRS Detach Or Cancel Location MM State Modle of MS MM State Modle of MS Hình 5.1. Mô hình trạng thái trong quản lý di động. Chuyển từ IDLE sang READY: GPRS Attach: Quá trình MS yêu cầu truy cập và một tuyến liên kết logic tới một SGSN được khởi đầu. Các bối cảnh MM được thiết lập ở MS và SGSN. Từ STANDBY sang IDLE: Implicit Detach: Các bối cảnh MM và PDP trong SGSN trở lại trạng thái IDLE và INACTIVE. Các bối cảnh MM và PDP trong SGSN có thể bị xoá. Bối cảnh PDP trong SGSN bị xoá. Cancel Location: SGSN nhận bản tin MAP Cancel Location từ HLR và loại bỏ các bối cảnh MM và PDP. Từ STANDBY sang READY. PDU transmission: MS gửi 1 LLC-PDU tới SGSN, trả lời một bản tin tìm gọi. PDU reception: SGSN nhận 1 LLC-PDU từ MS. Từ READY sang STANDBY. READY timer expiry: bối cảnh MS và SGSN trở lại trạng thái STANDBY. Force to STANDBY: SGSN chỉ thị một sự trở lại ngay lập tức trạng thái STANDBY trước khi đồng hồ READY kết thúc. Abôrmal RLC Condition: Bối cảnh M trong SGSN trở lại trạng thái STANDBY khi có vấn đề truyền gói trên giao diện vô tuyến hoặc trong trường hợp ngừng không thể khôi phục được một quá trình truyền trên giao diện vô tuyến. Từ READY sang IDLE: GPRS Detach: MS hoặc mạng yêu cầu các bối cảnh MM trở lại trạng thái IDLE và bối cảnh PDP trở lại trạng thái INACTIVE. SGSN có thể xoá bối cảnh MM và PDP. Các bối cảnh PDP trong SGSN sẽ bị xoá. Cancel Location: SGSN nhận một bản tin MAP Cancel Location từ HLR và loại bỏ các bối cảnh MM và PDP. 5.1.3 Quan hệ giữa SGSN và MSC/VLR Có một sự kết hợp giữa SGSN và MSC/VLR để tạo ra mối qua hệ giữa SGSN và MSC/VLR. Sự kết hợp này được tạo ra khi VLR lưu trữ chỉ số của SGSN và ngược lại. Sự liên kết này được dùng cho các MS có cả 2 quá trình truy cập GPRS và GSM. Sự kết hợp hỗ trợ các hoạt động sau: Truy cập và rời mạng IMSI sang SGSN. Điều này tạo ra khả năng kết nối và rời mạng kết hợp GPRS và IMSI, tiết kiệm được tài nguyên vô tuyến. Kết hợp cập nhật RA và LA gồm cập nhật có tính chu kỳ, do vậy tiết kiệm được tài nguyên vô tuyến. Tìm gọi cho chuyển mạch kênh thông qua SGSN. Các thủ tục cảnh báo các dịch vụ phi GPRS. Thủ tục nhận dạng. Thủ tục thông tin MM. 5.1.4 Chức năng kết nối mạng (Attach) Chức năng này kết nối mạng được thiết lập với SGSN. MS thiết lập thông qua quá trình kết nối mạng IMSI qua SGSN với thủ tục cập nhật kênh kết hợp LA/RA nếu chế độ mạng là chế độ I. Trong chế độ II, III hoặc nếu MS không kết nối mạng thì MS tạo quá trình kết nối như trong GSM. Một MS lớp A có kết nói mạng IMSI mà đang bận ở kết nối chuyển mạch kênh sẽ sử dụng thủ tục kết nối mạng GPRS (không kết hợp) khi nó đang thực hiện quá trình kết nối mạng GPRS. Trong thủ tục kết nối mạng, MS cung cấp số nhận dạng của nó và chỉ thị kiểu kết nối mạng để được thực thi. Số nhận dạng cung cấp cho mạng là P-TMSI hoặc IMSI. P-TMSI và RAI (được kết hợp với P-TMSI) sẽ được cung cấp nếu MS có một giá trị P-TMSI hợp lệ. Nếu MS không có P-TMSI hợp lệ, MS sẽ cung cấp IMSI. Các kiểu khác nhau của kết nối mạng là kết nối mạng GPRS và kết nối kết hợp GPRS và ISMI. Tại lớp RLC/MAC, MS sẽ nhận dạng bản thân nó bằng TLLI cục bộ hoặc TLLI ngoài nếu MS đã kết nối GPRS và đang kết nối IMSI. Mặt khác MS sẽ nhận dạng bản thân với một TLLI ngoài hoặc một TLLI ngẫu nhiên nếu không có P-TMSI hợp lệ. TLLI ngoài hoặc TLLI ngẫu nhiên được sử dụng như một chỉ số nhận dạng trong suốt thủ tục két nối mạng cho đến khi có một P-TMSI mới được cấp phát. Sau khi thực thi kết nối GPRS, trạng thái MS là READY và các bối cảnh MM được thiết lập trong MS và SGSN. Tiếp đó MS có thể hoạt hoá bối cảnh PDP. MS có kết nối TMSI mà chỉ hoạt động trong chế độ lớp C sẽ tuân theo thủ tục kết nối TMSI bình thường trước khi nó sử dụng kết nối GPRS. Một MS dạng này sẽ luôn rời mạng GPRS trước khi kết nối IMSI. Nếu mạng hoạt động ở chế độ I, thì MS mà thực hiện cả kết nối GPRS và IMSI sẽ thực hiện các thủ tục cập nhật kết hợp LA.RA. Nếu trong chế độ II, III thì một MS đã kết nối GPRS có khả năng kết nối GPRS lẫn IMSI sẽ thực hiện thủ tục cập nhật RA: Hoặc truy cập các kênh điều kiện chung phi GPRS cho các hoạt động trong chuỷen mạch kênh. Hoặc hoạt động chuyển mạch kênh không được yêu cầu, phụ thuộc vào thông tin hệ thống xác định quá trình rời mạng có rõ ràng sẽ không sử dụng để tránh tất cả các báo hiệu chuyển mạch kênh hoặc thực hiện một quá trình rời mạng IMSI quá các kênh điều kiện chung phi GPRS. 5.1.5 Chức năng rời mạng Chức năng này cho phép một MS thông báo với mạng là MS muốn tạo ra một quyền rời mạng GPRS hoặc IMSI từ phía mạng. Có những kiểu rời mạng khác nhau: IMSI. GPRS avf kết hợp của GPRS và IMSI (chỉ do MS khởi đầu). MS rời mạng GPRS có thể chính xác hoặc không chính xác. Rời mạng chính xác: mạng hoặc MS yêu cầu rời mạng một cách cụ thể. Rời mạng không chính xác: mạng ngắt kết nối với MS mà không thông báo cho MS. MS có thể tạo một quá trình rời mạng IMSI bằng một hoặc hai cách sau phụ thuộc vào nếu nó có rời mạng GPRS hay không. MS đã rời mạng GPRS gửi một bản tin yêu cầu rời mạng tới GPRS để chỉ thị một quá trình rời mạng IMSI. Thủ tục rời mạng IMSI có thể kết hợp với rời mạng GPRS. MS không kết nối với GPRS tạo quá trình rời mạng IMSI như trong GSM. Trong bản tin yêu cầu rời mạng từ phía MS chỉ có một chỉ thị cho biết lí do rời mạng là vì tắt máy hay không. Chỉ thị này có thể cho biết bản tin chấp nhận rời mạng có cần phúc đáp hay không. Trong bản tin yêu cầu hướng mạng có thể là một chỉ thị để báo cho MS là mạng cần khởi đầu lại thủ tục rời mạng GPRS và ngưng hoạt hoá các bói cảnh PDP đã hoạt hoá trước đây. 5.2 Chức năng quản lý vị trí Chức năng quản lý vị trí gồm có: Cung cấp các công cụ để lựa chọn cell và mạng PLMN. Cung cấp một công cụ cho mạng biết về vùng định tuyến cho các MS đang ở trong trạng thái STANDBY và READY. Cung cấp một công cụ cho mạng biết về nhận dạng cell cho các MS đang ở trong trạng thái READY. Các thủ tục: PLMN sẽ cung cấp thông tin cho MS để: Phát hiện MS khi nó vào một cell mới hoặc một RA mới. Xác định MS khi nó thực hiện các cập nhật RA theo chu kỳ. MS phát hiện một cell mới bằng cách so sánh số nhận dạng cell (CI) với CI lưu trong bối cảnh MM của MS. MS phát hiện RA mới bằng cách so sánh có chu kỳ RAI lưu lượng trong bối cảnh MM của nó với RAI nhận được từ cell mới. MS sẽ xem hiện tượng trễ trong các đo lường cường độ tín hiệu. Khi MS ở trong một cell mới, có thể là một RA mới, nó chỉ thị một trong ba khả năng: Một cập nhật về cell cần có. Một cập nhật về RA cần có. Một cập nhật về RA và LA cần có. Trong tất cả 3 khả năng trên MS lưu CI trong bối cảnh MM của nó. Nếu MS vào một PLMN mới, MS sẽ cập nhật thêm một RA hoặc chuyển về trạng thái IDLE. Các bản tin yêu cầu cập nhật RA sẽ được gửi không mật mã, trừ trường hợp cập nhật RA liên SGSN thì GGSN mới sẽ có khả năng xử lý yêu cầu này. 5.3 Trao đổi và định tuyến gói Trạng thái INACTIVE mô tả dịch vụ dữ liệu cho một địa chỉ PDP của một thuê bao. Dịch vụ này không được hoạt hoá. Bối cảnh PDP chứa thông tin không định tuyến hoặc không ánh xạ để xử lý các PDP PDU liên quan đến địa chỉ PDP nói trên. Không có dữ liệu được trao đổi. Một sự thay đổi vị trí của thuê bao dẫn đến không cập nhật bối cảnh PDP trong trạng thái INACTIVE ngay cả khi thuê bao kết nối tới GPRS MM. Các PDP PDU kết cuối tại MS được thu trong trạng thái này ở GGSN có thể khởi đầu thủ tục hoạt hoá bối cảnh PDP cho địa chỉ PDP của GGSN. Mặt khác, các PDU kết cuối trong GGSN đúng với giao thức mạng dữ liệu bên ngoài. MS khởi đầu quá trình chuyển từ INACTIVE sang ACTIVE bằng sự khởi đầu thủ tục hoạt hoá bối cảnh PDP. 5.3.2 Trạng thái hoạt động (ACTIVE) Trong trạng thái này bối cảnh PDP được hoạt hoá trong MS, SGSN và GGSN. Bối cảnh PDP chứa thông tin định tuyến và ánh xạ để trao đổi các PDP PDU giữa MS và SGSN theo một kiểu địa chỉ PDP cụ thể. Trạng thái ACTIVE được chấp nhận chỉ khi trạng thái MM của thuê bao là STANDBY hoặc READY. Một bối cảnh PDP được hoạt hoá cho một MS được chuyển sang trạng thái INACTIVE khi thủ tục ngưng hoạt hoá được khởi đầu. Tất cả các bối cảnh PDP được hoạt hoá được chuyển sang trạng thái INACTIVE khi trạng thái MM chuyển sang trạng thái IDLE. READY STANDBY Deactive PDP Context Or MM state change to IDLE Active PDP Context Hình 5.2. Mô hình trạng thái chức năng PDP. 5.3.3 Các chức năng hoạt hoá, sửa đổi, ngưng hoạt hoá bối cảnh PDP. Các chức năng này chỉ đầy đủ ở mức phân hệ mạng (NSS) và trong MS, không lên quan trực tiếp đến BSS. MS ở trong trạng thái STANDBY hoặc READY sẽ có thể khởi đầu các chức năng này ở bất kỳ thời điểm nào để hoạt hoá hoặc ngưng hoạt hoá một bối cảnh PDP. Dựa trên việc thu một bản tin yêu cầu hoạt hoá bối cảnh PDP, SGSN sẽ khởi đầu các thủ tục để thiết lập các bối cảnh PDP. Dựa trên việc thu một bản tin yêu cầu ngưng hoạt hoá bối cảnh PDP, SGSN sẽ khởi đầu các thủ tục để ngưng hoạt hoá bối cảnh PDP. MS không phải nhận bản tin chấp nhận hoạt hoá (ngưng hoạt hoá) bối cảnh PDP trước khi tạo ra bản tin yêu cầu hoạt hoá (ngưng hoạt hoá) bối cảnh PDP. Chỉ có thể có một yêu cầu có thể được tồn tại cho mọi NSAPI. Một SGSN có thể quyết định sửa đổi các tham số đã được thoả thuận trong thủ tục hoạt hoá một hoặc nhiều bối cảnh PDP. Các tham số có thể sửa đổi là: QoS và Radio Priority. SGSN có thể yêu cầu MS sửa đổi các tham số bằng cách gửi bản tin yêu cầu sửa đổi bối cảnh PDP. 5.3.4 Định tuyến và trao đổi gói Định tuyến và trao đổi gói giữa một TE di động và một mạng bên ngoài (Giữa hai điểm tham khảo R và Gi). Định tuyến và trao đổi gói giữa một TE di động và mạng GPRS (Giữa hai điểm tham khảo R và Gi qua giao diện Gp). Định tuyến và trao đổi gói giữa các TE (Giữa các điểm tham khảo trong các MS khác nhau). Các PDP PDU được định tuyến và trao đổi giữa GGSN và MS như các N-PDU. Nếu PDP là PPP, kích thước cực đại của mối N-PDU là 1502 octet. Các trường hợp khác, kích thước cực đại của N-PDU là 1500 octet. Khi MS hoặc GGSN nhận một PDP PDU khác sẽ được định tuyến và truyền như một N-PDU. Còn nếu lớn hơn thì PDP PDU sẽ bị phân đoạn, huỷ bỏ hoặc từ chối tuỳ thuộc vào kiểu PDP và cách thực hiện. Giao thức dữ liệu gói trong MS có thể giới hạn kích thước cực đại của các PDP PDU để định tuyến và trao đổi (do bộ nhó của MS bị giới hạn) giữa SGSN và MS. Các PDP PDU được trao đổi bằng SNDCP. Giữa GGSN và SGSN các PDU được định tuyến và trao đổi bằng TCP/IP hoặc UDP/IP. Giao thức GTP trao đổi dữ liệu qua các kênh. 5.3.5 Chuyển tiếp dữ liệu Chức năng chuyển tiếp của nút mạng là trao đổi chính xác các PDU nhận từ một liên kết đến một liên kết. Tại SGSN và GGSN chức năng chuyển tiếp lưu trữ tất cả các PDP PDU hợp lệ cho tới khi các PDU này được chuyển tới nút mạng tiếp theo hoặc khi đạt tới thời gian lưu trữ cực đại. Thời gian lưu trữ cực đại phụ thuộc vào cách thực hiện và bị ảnh hưởng của kiểu PDP, QoS của PDP PDU, tình trạng tiêu thụ tài nguyên, các điều kiện bộ đệm. Việc huỷ bỏ giúp cho tài nguyên tránh các trao đổi vô ích đặc biệt là các tài nguyên vo tuyến. Chức năng chuyển tiếp trong SGSN và GGSN gắn thêm các số thứ tự vào các PDP PDU nhận được từ SNDCP và từ Gi. Trong SGSN có thể thực hiện việc đánh số và sắp xếp lại thứ tự các PDP PDU trước khi chuyển các PDU này tới các SNDCP. Trong GGSN cũng thực hiện đánh số, sắp xếp lại các PDP PDU trước khi chuyển các PDP PDU tới Gi. 5.3.6 Thích nghi đầu cuối gói Chức năng này thực hiện thích nghi các gói nhận và truyền từ TE theo một kiểu cho phù hợp với quá trình truyền dẫn trong GSM. Một đầu cuối di động (MT) cung cấp các giao tiếp chuẩn khác nhau cho TE: MT giao tiếp nối tiếp không đồng bộ và hỗ trợ PAD (thiết bị đóng mở gói). PAD không nằm trong MT mà nằm trong TE. MT giao tiếp nối tiếp đồng bộ. 5.4 Nhận thực và mật mã 5.4.1 Mật mã thông tin (Ciphering) Thông tin qua lớp LLC sẽ được mật mã để bảo mật và khi lớp LLC nhận được thông tin đã mật mã từ phía phát thì nó giải mã các thông tin này. MS BTS+BSC SGSN GPRS GSM Hình 5.3. Phạm vi mật mã trong GPRS. 5.4.1.1 Thuật toán mật mã Thuật toán mật mã có 3 tham số đầu vào và một tham số đầu ra. Đầu vào: Khoá mật mã Kc. Đầu vào phụ thuộc khung (Input). Hướng trao đổi (Direction). Đầu ra: Ouput. Kc Ciphering Algorithm Input Direction Output Uncipher Frame MS or SGSN Kc Cipher Frame Ciphering Algorithm Input Direction Output Decipher Frame SGSN or MS Ä Ä Hình 5.4. Môi trường mật mã GPRS Parameter Length Giải thích Kc 64bit Tham số LLGMM-ASSIGN-REQ nhận được từ GMM. Input 32bit Một tham số phụ thuộc kiểu khung: - Nếu là khung thông tin I thì Input đặt bằng một giá trị ngẫu nhiên tại thời điểm thiết lập kết nối LLC và tăng lên 1 cho mỗi khung. - Nếu là khung thông tin và báo hiệu UI thì Input là một gía trị không lặp liên quan đến tiêu đề của khung. Ciphering Algorithm Thuật toán mật mã GPRS được xác định bằng tham số Ciphering Algorithm trong hàm LLGM-ASSIGN-REQ nhận được từ GMM. Output Max 1523 octet Đầu ra của thuật toán mật mã. Uncipher Frame Max 1523 octet Khung I hoặc UI của lớp LLC được mật mã. Ciphered Frame Max 1523 octet Khung I hoặc UI đã được mật mã. Chỉ có trường thông tin và trường PCS được mật mã hoá. Khung được mật mã được tạo ra bằng phép toán XOR giữa Output và trường thông tin và FCS của khung không mật mã. Diciphered Frame Max 1523 octet Khung I hoặc UI của lớp LLC được giải mật mã. Khung này được tạo ra bằng cách XOR Output với phần được mật mã của khung mật mã. Direction 1 bit =0: Hướng truyền khung LLC từ MS sang SGSN. =1: Hướng truyền khung LLC từ SGSN sang MS. Bảng 5.5. Các tham số mật mã 5.4.1.2 Tham số Input Đối với khung UI: Input=((IOV-UIÄSX)+LFN+OC)mod 232. Đối với khung I: Input=(IOV-I+LFN+OC)mod 232. Trong đó: IOV-UI: là một giá trị 32 bit ngẫu nhiên do SGSN tạo ra. IOV-I: là một giá trị 32 bit ngẫu nhiên do SGSN tạo ra. LFN: chỉ số khung LLC trong tiêu đề khung LLC. LFN có chiều dài 9bit. Đối với khung I thì LFN=N(S) còn khung UI thì LFN=N(U). OC: bộ đếm tràn kiểu nhị phân được tính toán duy trì độc lập ở phía phát và thu. SX: là tham số 32 bit: SX=227.SAPI +223. +: Cộng nhị phân. 5.4.2 Nhận thực Quá trình nhận thức và mật mã hoá tương tư như tronh GSM chỉ có thuật toán A5 là thuật toán mới cho quá trình mật mã và giải mã. No: số siêu khung (thời gian). A3: thuật toán nhận thực mà phát ra SRES, sử dụng RAND và Ki. A5: thuật toán mật mã chuỗi, thuộc về MS, mà phát ra thông tin dưới dạng mật mã, sử dụng Kc. A8: thuật toán tạo ra khoá mật mã phát ra Kc, sử dụng RAND và Ki. RAND (Random Number): số ngẫu nhiên. CKSN (Ciphering Key Sequence Number): Số trình tự mã hoá. Ki (Individual Subscriber Authentication Key): khoá nhận thực thuê bao riêng biệt được gán ngẫu nhiên cùng với A3, A8.SRES=A3(RAND,Ki)=Signed Response Kc=A8(RAND,Ki,A5)=Ciphering Key: Khoá mật mã (là một trình tự của các ký tự mà điều khiển thao tác mã hoá và giải mã). Ki A3 A8 Bộ ba gồm: - RAND Kc SRES Bộ ba: CKSN -RAND -Kc -SRES SRES=? Kiểm tra sự nhận thực BSS A5, No A3 A8 A5 Ki Số siêu khung No SRES=A3(RAND,Ki) Kc=A8(RAND, Ki,A5) RAND+CKSN SRES+CKSN Thông tin đã được bảo mật HLR AUC MS (1) VLR (6) Kc (2) (4) (3) (5) (7) (7) Hình 5.6. Thủ tục nhận thực Bộ ba từ AUC qua HLR đến VLR. Bộ ba này được gán cho CKSN. VLR phát (RAND+CKSN) dưới dạng không mật mã qua MSC, BSS đến MS. Trong SISM của MS tính ra SRES=A3(RAND,Ki). MS phát (SRES +CKSN) dưới dạng không mật mã về VLR. ứng với CKSN xác định, hai giá trị SRES được so sánh kết quả: Nếu trùng thì nhận thực. Nếu không trùng thì không nhận thực. VLR phát Kc (trong bộ ba) đến BSS. ở giao diện vô tuyến, BSS và MS tính ra thuật toán mật mã để truyền tin. Cả hai bên có cùng một ngôn ngữ có các bản tin trao đổi để định thời bắt đầu. Quá trình trao đổi này xảy ra tự động trong suốt đối với người sử dụng. Sau quá trình này, truyền báo hiệu liên lạc và truyền kênh đã được cấp phát. 5.5 Quá trình truyền dữ liệu trên GPRS 5.5.1 Quá trình truyền dữ liệu của một MS trong HPLMN với một PDN bên ngoài Trong quá trình này thì: TID và NSAPI nhận dạng bối cảnh PDP của MS trong SGSN. TID nhận dạng bối cảnh PDP trong SGSn và GGSN. Để truyền các gói từ MS, một SGSN cần có một sự chuyển đổi TLLI+NSAPI thành địa chỉ GGSN+TID. Để truyền gói tới MS, một SGSN cần có một sự chuyển đổi TID thành TUI+NSAPI. MS BSS SGSN GGSN External PDN Context: TLLI+NSAPI-->GGSN+TID SNDCP PDU(TLLI,NSAPI,PDP PDU) Context: TID-->PDP context (PDP address) PDP PDU Context: PDP address-->TID-->SGSN+TID PDP PDU GTP PDU(TID,PDP PDU) Context:TID-->TLLI+NSAPI+RAI+CI SNDCP PDU(TLLI,NSAPI,PDP PDU) GTP PDU(TID,PDP PDU) Hình 5.7. Truyền dữ liệu MS trong HPLMN với một PDN. 5.5.2 Quá trình truyền dữ liệu của một MS chuyển vùng với một PDN MS chuyển vùng yới một PLMN khác và SGSN đang phục vụ MS nằm trong mạng được chuyển vùng tới (VPLMN) còn GGSN lại ở trong mạng PLMN chủ (HPLMN). Một GTP PDU kết cuối ở MS được chuyển từ GGSn sang SGSN qua mạng đường trục nội bộ trong HPLMN tới mạng đường trục liên PLMN và kết thúc tại mạng đường trục của VPLMN. Quá trình chuyển các gói có thể được tối ưu nếu địa chỉ PDP được VPLMN chỉ định động. MS BSS SGSN GGSN External PDN Context: TLLI+NSAPI-->GGSN+TID SNDCP PDU(TLLI,NSAPI,PDP PDU) Context: TID-->PDP context (PDP address) PDP PDU Context: PDP address-->TID-->SGSN+TID PDP PDU GTP PDU(TID,PDP PDU) Context:TID-->TLLI+NSAPI+RAI+CI SNDCP PDU(TLLI,NSAPI,PDP PDU) GTP PDU(TID,PDP PDU) PDN GGSN Hình 5.8. Truyền dữ liệu của một MS chuyển vùng với một mạng PDN. 5.5.3 Quá trình truyền dữ liệu từ MS đến MS qua cùng một SGSN. Quá trình truỳen dữ liệu này dựa trên quá trình truyền dữ liệu của MS từ và tới một mạng PDN. Khi một GGSN nhận được một GTP PDU nà mở gói GTP PDU nó thu được địa chỉ MS đích cùng trong một mạng GPRS. Tiếp đó PDP PDU mà MS gửi đi bằng cách tương tự PDP PDU nhận được từ một mạng PDN. Trong trường hợp các giao thức hướng kết nối như X.25 thì trong GGSN cần có khả năng chuyển đổi DTE/DCE. MS1 BSS1 SGSN1 GGSN1 PDN Context: TLLI1+NSAPI1-->GGSN+TID1 SNDCP PDU(TLLI1,NSAPI1,PDP PDU) Context: TID1-->PDP context1 (PDP address1) Context: PDP address2-->TID2-->SGSN+TID2 GTP PDU(TID,PDP PDU) Context:TID2-->TLLI2+NSAPI2+RAI2+CI2 SNDCP PDU(TLLI2,NSAPI2,PDP GTP PDU(TID1,PDP PDU) BSS2 MS2 SGSN2 Hình 5.9. Truyền dữ liệu từ MS đến MS qua cùng một SGSN. 5.5.4 Quá trình truyền dữ liệu MS-MS qua các GGSN khác nhau Quá trình này dựa trên quá trình truyền dữ liệu giữa các MS qua cùng một GGSN nhưng khác với trường hợp trên là GGSN không điều khiển lưu lượng đi của MS1 và lưu lượng đến của MS2. Khi GGSN1 thu được địa chỉ đích từ PDPPDU và xác định được mạng con cần đưa các PDU tới, bảng định của GGSN này có một “đường tắt” tới GGSN2. Thay vì định tuyến các PDPPDU qua mạng PDN, GGSN có khả năng định tuyến qua mạng đường trục liên PLMN. Nếu GGSN1 không biết “đường tắt” tà một nhà khai thác đến các nhà khai thác khác thì các PDPPDU được truyền qua mạng PDN. Đối với GGSN1 thì MS2 được xem như một nút mạng cố định bình thường. Trong trường hợp các giao thức hướng kết nối X.25 thì trong GGSN thực hiện quá trình chuyển đổi DTE/DCE. MS1 BSS1 SGSN1 GGSN1 PDN Context: TLLI1+NSAPI1-->GGSN+TID1 SNDCP PDU(TLLI1,NSAPI1,PDP PDU) Context: TID1-->PDP context1 (PDP address1) Context: PDP address2-->TID2-->SGSN+TID2 GTP PDU(TID,PDP PDU) Context:TID2-->TLLI2+NSAPI2+RAI2+CI2 SNDCP PDU(TLLI2,NSAPI2,PDP GTP PDU(TID1,PDP PDU) BSS2 MS2 SGSN2 GTP PDU Hình 5.10. Truyền dữ liệu MS-MS qua các GGSN khác nhau.