Глава 4 - GPRS Технологія пакетної передачі даних по радіоканалах загального користування
Зміст
Архітектура мережі GPRS
GPRS використовує загальний фізичний ресурс радіоінтерфейсу спільно з існуючими ресурсами системи GSM з комутацією каналів. Службу GPRS можна розглядати як накладену на мережу GSM. Це дозволяє використовувати одну й ту ж фізичну середу в сотах як для передачі мови з комутацією каналів , так і для передачі даних з комутацією пакетів. Ресурси GPRS можуть виділятися під передачу даних динамічно в періоди , коли відсутня сесія передачі інформації з комутацією каналів.
Для GPRS буде використовувати ті ж фізичні канали , але ефективність їх використання набагато більше в порівнянні з традиційною GSM з комутацією каналів , оскільки кілька користувачів GPRS можуть використовувати один канал. Це дозволяє підвищити утилізацію каналів . Крім того , GPRS використовує ресурси тільки в період передачі і прийому даних.
На приведено нижче малюнку показана структура системи GPRS. Оскільки GPRS є новою службою GSM, для неї використовується існуюча інфраструктура GSM з деякими модифікаціями. Рішення для системи GPRS розроблялося таким чином, щоб можна було швидко впроваджувати GPRS на мережі з невеликими витратами.
Для впровадження GPRS необхідно виконати модернізацію програмного забезпечення елементів існуючих мереж GSM, за винятком BSC, для якого потрібно модернізація апаратних засобів (див. рис. 4.1). У мережі GSM з'являються два нових вузла: Обслуговуючий вузол підтримки GPRS - Serving GPRS Support Node (SGSN) і Шлюзовbй вузол підтримки GPRS - Gateway GPRS Support Node (GGSN). Ця два вузла фізично можуть бути реалізовані у вигляді одного апаратного вузла. Можливо гнучке впровадження GPRS, спочатку можливо, наприклад, впровадження централізованого вузла GPRS, який може представляти собою комбінацію вузлів SGSN і GGSN. На наступній стадії вони можуть бути розділені на виділені вузли SGSN і GGSN.
Нижче описується, яким чином впровадження системи GPRS впливає на вузли GSM і які термінали GPRS існують в мережі.
Інтерфейс між SSGN і BSC є підтримуючим відкритий інтерфейс Gb, визначений у стандарті ETSI. Цей інтерфейс дозволяє оператору працювати з мультивендорної конфігурацією.
Система базових станцій (BSS)
Система GPRS радіопослуга взаємодіє з MS, передаючи і приймаючи радіосигнали через систему BSS. BSS управляє передачею і прийомом радіосигналів для всіх видів повідомлень: мови і даних, що передаються у режимі комутації каналів і комутації пакетів. При впровадженні GPRS для базових станцій BTS потрібне додаткове програмне забезпечення і додаткові апаратні блоки.
BSS використовується для розділення даних, переданих в режимі комутації каналів і в режимі комутації пакетів, оскільки тільки повідомлення, що передаються в режимі комутації каналів направляються в MSC. Пакети перенаправляються в нові вузли комутації пакетів GPRS.
Система комутації каналів (CSS)
CSS являє собою традиційну систему SS мережі GSM, що включає в себе вже розглянуті раніше вузли (див. Главу 1, розділ 1.5: «Опис компонентів мережі GSM»).
При впровадженні GPRS необхідна модернізація програмного забезпечення MSC, яка дозволяє виконувати комбіновані процедури GSM/GPRS, наприклад, комбіновану процедуру підключення MS (Attach): IMSI/GPRS.
Впровадження GPRS не робить впливу на GMSC, так як цей центр бере участь у встановленні з'єднання до абонентів мережі GSM від абонентів мережі фіксованого зв'язку PSTN.
HLR є базою даних, в якій містяться всі абонентські дані, в тому числі дані, які стосуються абонування служби GPRS. Таким чином, в HLR зберігаються дані як для служби комутації каналів, так і для служби комутації пакетів. Ця інформація включає в себе, наприклад , дозвіл/заборона на використання послуг GPRS абоненту, ім'я вузла доступу (Access Point Name - APN) провайдера служби Інтернет (Internet Service Provider - ISP), а також вказівку на те, виділені чи для MS адреси IP. Ця інформація зберігається в HLR як контекстне абонування (context subscription) протоколу пакетної передачі даних PDP. У HLR може зберігатися до 5 контекстів PDP на одного абонента. Доступ до зберігається в HLR інформації здійснюється з SGSN. При роумінгу звернення за інформацією може здійснюватися в HLR, не пов'язаний з власним вузлом SGSN.
Для роботи HLR в мережі GPRS необхідна модернізація його програмного забезпечення.
Центр аутентифікації (AUC)
AUC не вимагає якої-небудь модернізації при роботі з GPRS. Новим властивістю з точки зору AUC в мережі GPRS є тільки новий алгоритм шифрування, що визначений для GPRS як А5.
Служба коротких повідомлень - взаємодіє MSC (SMS-IW-MSC) дозволяє MS з функціями GPRS передавати і приймати SMS через радіоканали GPRS. SMS-IW-MSC не змінюється при впровадженні GPRS.
Система комутації пакетів (PSS)
PSS є новою системою, розробленою спеціально для GPRS. Ця система заснована на протоколах Інтернет (IP). Вона включає в себе нові вузли пакетної комутації, в загальному контексті відомі як GSN (Вузли підтримки GPRS). В даний час існують два види вузлів GPRS: Обслуговуючий вузол підтримки GPRS (SGSN) і Шлюзовой вузол підтримки GPRS (GGSN). Інтерфейси SGSN пов'язують його зі стандартними вузлами мережі GSM, такими, як MSC/BSC, а інтерфейси GGSN пов'язують цей вузол в с зовнішніми мережами пакетної передачі даних, такими, як мережу Інтернет або корпоративна мережа Інтернет.
Термінали GGSN
Існують три класи MS , які можуть працювати з GPRS.
Клас А: MS класу А одночасно підтримує GPRS та інші служби GSM. Це означає, що MS одночасно виконує функції підключення (attach), активізації, моніторингу, передачі інформації і т.д. як для передачі мови, так і для пакетної передачі даних. MS класу А одночасно може обслуговувати виклик для мовної служби і приймати пакетні дані.
Клас В: MS класу В одночасно спостерігає за каналами GSM і GPRS, але в кожний момент часу може приймати/передавати інформацію чи служби з комутацією каналів, або служби з комутацією пакетів.
Клас С: MS класу С підтримує тільки неодночасно операції, наприклад, attach. Якщо MS цього класу підтримує як служби GSM, так і служби GPRS, вона може отримувати дзвінки лише від обраної за замовчуванням або призначеної оператором служби. Чи не призначені або обрані служби є недоступними.
Логічні канали
В системі GSM визначено близько 10 типів логічних каналів. Ці канали використовуються для передачі різних типів інформації. Так, наприклад, Пейджинговий канал PCH використовується для передачі викличного повідомлення, а по широкомовному каналу управління BCCH передається інформація про систему. Для GPRS визначена нова сукупність логічних каналів. Більшість з них мають найменування, аналогічні і відповідають найменуванням каналів в GSM. Наявність в скороченому найменуванні логічного каналу літери «Р», що означає «Packet» і що стоїть перед усіма іншими буквами, вказує на те, що це канал GPRS. Так, наприклад, Пейджинговий канал в GPRS позначається як PPCH - Packet Paging Channel.
Новим логічним каналом системи GPRS є канал PTCCH (Packet Timing advance Control Channel). Це канал повідомлення про тимчасової затримки TA, він необхідний для регулювання цього параметра. В системі GSM інформація, що відноситься до цього параметру, передається по каналу SACCH.
Для підтримки GPRS можуть бути призначені групи каналів для з'єднань з комутацією пакетів (PS). Канали, призначені для GPRS для обслуговування трафіку, що надходить з домену з комутацією каналів (CSD), позначаються як канали пакетної передачі даних PDCH. Ці PDCH належатимуть домену з комутацією пакетів (PSD). Для призначення PDCH використовується мультислотова структура кадру і TCH, здатний підтримувати PS.
У соте канали PDCH будуть співіснувати з каналами обслуговування трафіку для CS. Відповідальним за призначення каналів PDCH є блок управління пакетною передачею PCU.
У PSD кілька з'єднань PS можуть спільно використовувати один і той же каналу PDCH. Одне з'єднання PS визначається як потік тимчасових блоків (TBF), який передається в обох напрямках: uplink і downlink. MS може розташовувати одночасно двома TBF, один з їхніх яких використовується в напрямку uplink, а інший - в направленні downlink.
При призначенні TBF для MS резервується один або кілька PDCH. PDCH розташовуються в сукупності каналів PDCH, званої PSET і тільки один канал PDCH в одному і тому ж PSET може використовуватися для MS. До резервування каналу система повинна переконатися в том , що в PSD є один або кілька вільних каналів PDCH.
