Luận văn Cấu trúc mạng GPRS

1

Luận văn

Cấu trúc mạng GPRS

2

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG GPRS

1.1 GIỚI THIỆU VỀ DỊCH VỤ VÔ TUYẾN GÓI CHUNG GPRS

Như các công nghệ khác, sau gần 20 năm phát triển, thông tin di động thế hệ

hai bắt đầu bộc lộ những khiếm khuyết của nó khi nhu cầu dịch vụ truyền dữ liệu và

các dịch vụ băng rộng ngày càng trở nên cấp thiết. Tình trạng phát triển các mạng di

động 2G quá nhiều phát sinh ra một loạt các vấn đề cần giải quyết như phân bổ tần

số bị hạn chế, chuyển vùng phức tạp và không kinh tế, chất lượng chưa đạt được

mức của điện thoại cố định. Hai nhược điểm cơ bản của hệ thống GSM là: chuyển

mạch kênh hiện tại không thích ứng được với các tốc độ số liệu cao, và trong hệ

thống GSM một kênh vẫn ở trạng thái mở ngay cả khi không có lưu lượng đi qua

nó. Sự phát triển của mạng Internet cũng đòi hỏi khả năng hỗ trợ truy cập Internet

và thực hiện thương mại điện tử di động. Nhìn chung các thuê bao di động hiện

nay, đặc biệt với điện thoại di động GSM, thực tế không thể vượt qua được ngưỡng

9,6Kbs (nhỏ hơn nhiều so với 56,6Kpbs mà một kết nối Internet truyền thống có thể

đạt được).

Để giải quyết những vấn đề trên. ITU đã đưa ra một chuẩn chung cho thông

tin di động thế hệ 3 trong một dự án gọi là IMT-2000. Chuyển sang thế hệ thứ ba

là quá trình tất yếu, nhưng chí phí đầu tư quá lớn nên đòi hỏi có một giải pháp quá

độ mà có thể chấp nhận cả từ phía nhà sản xuất, nhà khai thác và khách hàng. Đó

chính là công nghệ thế hệ

2G mà tiêu biểu là Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS. GPRS đã khắc phục được

các nhược điểm chính của thông tin chuyển mạch kênh truyền thống bằng cách chia

nhỏ số liệu thành từng gói nhỏ rồi truyền đi theo một trật tự quy định và chỉ sử dụng

các tài nguyên vô tuyến khi một người dùng thực sự cần phát hoặc thu. Trong

khoảng thời gian khi không có số liệu này được phát, kết nối tạm ngừng họat động

nhưng nó lập tức kết nối lại ngay khi có yêu cầu. Thông qua việc sử dụng hiệu quả

tài nguyên vô tuyến như vậy, hàng trăm khách hàng có thể đồng thời chia sẻ một

băng thông và được một cell duy nhất phục vụ. Tốc độ dữ liệu trong GPRS có thể

tăng lên tới 171Kb/s bằng cách sử dụng 8TS TDMA với tốc độ tối đa của một khe

là 21.4Kb/s. Tốc độ này hơn 10 lần tốc độ cao nhất của một hệ thống GSM hiện nay

và gấp đôi tốc độ truy nhập Internet theo cách truyền thống. Chính vì vậy, đã có

3

nhiều nhà sản xuất hàng đầu thế giới đưa ra thị trường các sản phẩm về GPRS,

trong đó phải kể đến NOKIA, ERICSSON, và NOTEL.

Ở Việt Nam hiện nay, việc khai thác mạng Internet đã đưa các dịch vụ thông

tin điện tử tới người sử dụng, thương mại điện tử cũng đã được cung cấp và ngày

càng thu hút số lượng khách hàng lớn. Thông tin di động với kỹ thuật GSM cũng

đã và đang phát triển mạnh mẽ thông qua số lượng thuê bao, vùng phủ sóng và số

lượng dịch vụ đang cung cấp cho khách hàng. Thực tế cho thấy việc sử dụng các

dịch vụ số liệu phải theo phương thức chuyển mạch kênh, gây lãng phí tiềm năng

mạng, nhất là phần vô tuyến. Điều đó không thể đáp ứng nhu cầu đa dạng hiện nay

khi đưa vào khai thác các dịch vụ thông tin hình ảnh, Internet, thương mại điện tử.

Do những yếu tố về kinh tế và kỹ thuật đã nêu trên, yêu cầu phát triển dịch vụ

GPRS là một trong những cách tốt nhất để sớm đưa hệ thông thông tin di động nước

ta tiến lên thế hệ thứ 3 trong tương lai.

1.2 CÁC DỊCH VỤ CỦA GPRS

Dịch vụ Các dạng dịch vụ Đặc điểm

Điểm tới điểm

(Point- to- Point)

PtP: Dịch vụ mạng

không kết nối

(ONS).

PtP: Dịch vụ mạng

hướng kết nối

(CONS)

Khả năng truyền dữ liệu gói giữa hai điểm đầu cuối

thông tin thông qua dịch vụ không kết nối như

Internet hoặc thông qua dịch vụ hướng kết nối như

X25.

Điểm tới đa điểm

(Point- to￾MultiPoint)

PtM- Multicast

(PtM- M)

Truyền dữ liệu gói từ một điểm đến một vùng địa

lý.

PtM- IP- Multicast

(PtM- M)

Dịch vụ Muticast được định nghĩa như trong giao

thức IP.

PtM- Group Call

(PtM- G)

Truyền dữ liệu gói đến một nhóm các điểm thu

nhận được định nghĩa trước trong vùng địa lý.

Bảng 1.1: Các dịch vụ mạng GPRS

4

1.3 CÁC TÍNH NĂNG MỚI TRONG GPRS

Các tốc độ dữ liệu của người sử dụng cao hơn trong mỗi kênh lưu lượng

TCH ở giao diện vô tuyến: từ 9.05Kb/s; 13.4Kb/s; 15.6Kb/s cho tới 21.4Kb/s với

bốn kiểu mã hoá khác nhau (CS1, CS2, CS3, CS4) kết hợp với sử dụng nhiều kênh

lưu lượng (8 lênh lưu lượng có thể được sử dụng cho một người dùng).

Các kênh vô tuyến mới được sử dụng, khả năng ấn định các kênh này là

mềm dẻo từ 1 đến 8 TS vô tuyến có thể được sử dụng cho một máy phát.

Nhiều người sử dụng chia sẻ các khe thời gian, các kênh hướng xuống và các

kênh hướng lên xác định độc lập.

Các tài nguyên vô tuyến chỉ được sử dụng khi truyền dữ liệu.

Cải tiến hiệu quả truy cập tới cùng các tài nguyên vô tuyến vật lý.

Tính cước dựa trên dữ liệu được truyền.

Các tốc độ của người dùng cao hơn khi truy cập tới Internet hoặc các mạng

dữ liệu khác.

1.4 CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA GPRS

1.4.1 Các chức năng điều khiển truy cập mạng

- Đăng ký: Sự phân công tĩnh hoặc động giữa định danh di động và giao thức

dữ liệu gói (PDP) của người dùng, địa chỉ của người dùng trong mạng PLMN và

điểm truy cập của người dùng tới mạng chuyển mạch gói bên ngoài.

- Nhận thực và uỷ quyền: Tạo hiệu lực của các yêu cầu dịch vụ của người

dùng.

- Chấp thuận: Tính toán các tài nguyên mạng theo yêu cầu QoS, giới hạn, dự

trữ các tài nguyên sẵn có.

- Lọc các bản tin: Lọc các bản tin không chấp thuận hoặc không yêu cầu.

- Thích nghi với các đầu cuối: Thích nghi các gói dữ liệu từ đầu cuối theo

dạng thích hợp với mạng GPRS.

- Lưu trữ các thông tin tính cước.

1.4.2 Các chức năng điều khiển và định tuyến gói

- Chuyển tiếp: Các nút với các chức năng chuyển tiếp được sử dụng để

chuyển tiếp các bản tin.

5

- Định tuyến: Xác định nút cho các bước nhảy kế tiếp trong tuyến đi tới nút

đích.

- Ánh xạ và biên dịch địa chỉ: Chuyển đổi một địa chỉ theo giao thức của

mạng bên ngoài thành địa chỉ của mạng hiện tại. Địa chỉ này có thể được sử dụng

cho việc định tuyến trong PLMN.

- Đóng gói: Thêm các thông tin điều khiển vào dữ liệu để định tuyến các gói

giữa các nút hoặc nút và MS.

- Truyền dẫn: Chuyển giao các đơn vị dữ liệu đã dược đóng gói trong mạng

PLMN tới các điểm mà tại đó sẽ mở gói các đơn vị dữ liệu này. Truyền dẫn dữ liệu

theo hai hướng điểm- điểm.

- Nén dữ liệu: Tối ưu hoá việc sử dụng đường truyền vô tuyến.

- Mật mã: bảo vệ dữ liệu của người dùng và báo hiệu qua đường truyền vô tuyến.

1.4.3 Quản lý di động

Xác định vị trí MS trong mạng PLMN và với một mạng PLMN khác.

1.4.4 Quản lý tuyến logic

- Thiết lập các tuyến logic: Khi MS kết nối vào các dịch vụ GPRS.

- Duy trì tuyến logic: Giám sát tình trạng của tuyến logic.

- Giải phóng tuyến logic: Ngừng sử dụng các tài nguyên vô tuyến đã được sử

dụng trong kết nối logic.

1.4.5 Quản lý tài nguyên vô tuyến

- Quản lý Um: Quản lý việc thiết lập các kênh vật lý và xác định các tài

nguyên vô tuyến được phân phối cho GPRS.

- Lựa chọn Cell: Lựa chọn Cell tối ưu nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu của

Cell và tránh tắc nghẽn.

- Truyền dẫn trên Um: Trao đổi dữ liệu gói giữa MS và BSS với quá trình

điều khiển truy nhập phương tiện truyền dẫn qua kênh vô tuyến, ghép kênh các gói

trên kênh vô tuyến vật lý, phân biệt gói trong MS, phát hiện và sửa lỗi, điều khiển

luồng.

- Quản lý đường truyền giữa BSS và SGSN: Thiết lập và giải phóng tĩnh

hoặc động các đường truyền dựa trên tải tối đa trong mỗi Cell.