Công nghệ GPRS - Ngô Kim Tú

ng tâm (AP/C) cho những chứng năng thuộc trung tâm và có đặc điểm chung, như O&M + Bộ xử lý ứng dụng (AP) để xử lý những chức năng đặc thù về GPRS như quản lý di động. + Bộ xử lý thiết bị được chuyên môn hóa để xử lý tải lưu lượng trong một giao diện nào đó như IP qua giao diện ATM Hình 2. Kiến trúc tách biệt cho lưu lượng và điều khiển 2.2.1. Hệ thống phụ GSN Cấu trúc phần mềm bào gồm nhiều hệ thống phụ được triển khai trong lõi và các tính năng ứng dụng: Hình 3: Cấu trúc phần mềm trong nút GSN Hệ thống phụ lõi (Core Subsystem) Những hệ thống phụ dưới đây tạo thành hệ thống phụ lõi: - Hệ thống phụ tính toán (CPS), thực hiện hỗ trợ bên trong và phần mềm quản lý. - Hệ thống phụ môi trường giao diện lõi (CIS), cung cấp các giao diện vật lý và giao thức cho nút liên lạc bên ngoài. - Hệ thống phụ phần cứng lõi (CHS), hỗ trợ phần cứng cho các hệ thống phụ khác. - Hệ thống phụ vận hành và bảo dưỡng (OMS), cung cấp tất cả các tính năng cần thiết cho các hoạt động của O&M - Hỗ trợ chung PXM (PCS), cung cấp tính năng cơ cấu để vận hành nút mạng. - Hệ thống phụ giao diện người dùng lõi (CUI), chứa phần bổ sung của các giao diện đồ họa O&M Hệ thống phụ ứng dụng GSN bao gồm những hệ thống phụ sau: - Hệ thống phụ truyền tải di động (MTS) triển khai các giao thức sử dụng trong mặt bằng truyền tải bởi nút GSN - Hệ thống phụ điều khiển di động điểm tới điểm (MPS) điều khiển tất cả các tính năng liên quan tới một kết nối nào đó, ví dụ như quản lý tính di động. - Hệ thống phụ đăng ký di động tạm trú (MVS) với tính năng VLR trong SGSN tương tự như trong MSC - Hệ thống phụ tin nhắn ngắn di động (MSS) xử lý SMS thông qua GPRS - Hệ thống phụ truy nhập mạng di động (MAS) chứa các server truy nhập dựa vào mạng gói bên ngoài. - Hệ thống phụ phân phối và điều khiển các khối chức năng của mạng (NCS) với chức năng GPRS độc lập, liên quan đến đa xử lý như điều khiển thiết bị 2.3. Phần cứng GSN Phiên bản đầu tiên của GSN, GSN-25 được lắp đặt trong một tủ đơn 19”. GSN được cấu thành bởi các thành phần sau: - Tủ không được trang bị: seri BYB501 - Tài liệu không được trang bị: Mechanics, Backplane và hướng dẫn PCB, v.v… - Bảng nguồn vầ Ethernet - Bảng xử lý - Bảng giao diện. Có một số loại khác nhau: + Bảng giao diện với các giao diện 4*E1 2 Mbps + Bảng giao diện với các giao diện 4*T1 1.5 Mbps + Bảng giao diện ATM đa chế độ cáp quang, một SDH/Sonet 155 Mbps với ATM và AAL5 + Bảng giao diện Ethernet, một 10BaseT/100BaseTx Hình 4: Cấu hình của GSN25 2.4. Đặc điểm của GSN Bộ định tuyến IP GSN của Ericsson gồm một bộ định tuyến tập trung. Tính năng định tuyến này được yêu cầu trong nút GSN với 2 lý do chính: - Được dùng như là bộ định tuyến sơ cấp/thứ cấp cho lưu lượng IP tới các mạng IP - Mở rộng giao diện Gn/Gi Bộ định tuyến cũng có thể lọc các gói IP trong tất cả các giao diện IP. Cổng đường biên Ericsson đưa cổng đường biên (Border Gateway – BG) vào GGSN. Nó chia sẻ các giao diện vật lý của GGSN với các mạng bên ngoài và mạng xương sống. Một BG có thể xử lý nhiều hơn một PLMN. Tính cước Cả SGSN và GGSN đều có khả năng tính cước, ví dụ để tạo ra các bản ghi dữ liệu cước (Charging Data Records (CDR)). Tính năng tính cước được thực hiện trong các node GSN kết hợp với thiết bị trung gian như Cổng tính cước Ericsson mang lại cho nhà khai thác nhiều khả năng tính cước khác nhau như: khối lượng dữ liệu, thời lượng cuộc gọi, loại dịch vụ, điểm tới, v.v… Đầu ra từ GSNs là ASN.1/BER được mã hóa và truyền qua FTP theo cơ chế đẩy hoặc kéo (push or pull). Sự phân phối động các địa chỉ IP Sự phân phối các địa chỉ IP động cho phép nhà khai thác (hoặc mạng ISP/Corporate) sử dụng và tái sử dụng các địa chỉ IP từ một tập hợp các địa chỉ IP được cấp cho PLMN/Network để tránh việc cần một địa chỉ IP định cho mỗi PDP đã đăng ký của một thuê bao. Điều này làm giảm đáng kể số lượng địa chỉ IP được yêu cầu ở mỗi mạng PLMN. Đây là cách thức được đề xuất để phân chia các địa chỉ IP. Địa chỉ IP động có thể được phân phối bằng (hoặc qua) mạng khách GGSN hay mạng chủ GGSN khi chuyển vùng (roaming). Trong trường hợp phân phối địa chỉ IP động mạng IP khách, tự GGSN khách hay máy chủ RADIUS được lựa chọn bởi GGSN khách có thể được sử dụng để cung cấp địa chỉ IP động. Trong trường hợp phân phối địa chỉ IP động mạng chủ, GGSN chủ hay máy chủ RADIUS được lựa chọn bởi GGSN chủ có thể được sử dụng để cung cấp địa chỉ IP động. GGSN chứa RADIUS khách có thể bổ sung một máy chủ RADIUS bên ngoài với các thông tin xác nhận từ MS, và máy chủ RADIUS có thể trả lại một địa chỉ IP nếu nhận thực là chính xác. Đối với mỗi MS riêng biệt có thể được định dạng máy chủ RADIUS nào để kết nối. Máy chủ RADIUS có thể được định vị tại ISP hay tại site chung. Một DHCP khách sẽ được đưa vào trong phiên bản sau của GGSN. Chức năng bảo mật của GSN Một bộ nhận thực chọn lọc cài đặt có thể ứng dụng cho tất cả các thuê bao của mạng chủ trong node được hỗ trợ. Trị số cài đặt là số qui trình đính kèm và qui trình nâng cấp vùng định tuyến inter/intra-SGSN, nó được phép xảy ra giữa mỗi qui trình nhận thực. Tuy nhiên, những nhận thực này luôn gắn với các thuê bao khách. Nhận thực luôn được thực hiện để gán và nâng cấp inter-SGSN RA cho cả thuê bao chủ và thuê bao khách. Một tệp khóa được dùng cho các nỗ lực nhận thực không thành công. Khoá gồm có IMSI, IMEI, nếu có hiệu lực, SGSN-ID, nhận dạng ô, thời gian và ngày của MS/máy cầm tay nhận thực không thành công. GGSN đảm bảo lưu lượng cho một MS cụ thể đến từ đúng ISP, ví dụ ISP mà MS được kết nối tới trong suốt quá trình kích hoạt PDP Những kết nối an toàn có thể được cung cấp ở lớp 1, sử dụng đường dây chuyên dụng, ở lớp 2 sử dụng ATM PVC, chuyển tiếp khung PVC, hoặc PPP, hoặc ở lớp 3 sử dụng IPSec. Cũng có thể kết hợp tất cả yếu tố nêu trên. GGSN có thể truy nhập vào máy chủ RADIUS, nó có thể được định vị ở mạng số liệu bên ngoài/ISP. Nó cung cấp nhận thực cho mức IP truy nhập vào ISP. GSN hỗ trợ tính năng IPsec. Tính năng này có thể được sử dụng để cung cấp một mạng xưong sống intra- PLMN an toàn và kết nối tới các mạng bên ngoài như mạng ISP, các mạng kết hợp và các mạng PLMN khác. Các lựa chọn gói lọc khác nhau có hiệu lực để bảo vệ GGSN khỏi sự xâm nhập hay từ chối của các tác động bao gồm nguồn, điểm tới, giao thức, số cổng v.v… Xem phần bộ định tuyến. Xử lý tải trong SGSN Trong một khoảng thời gian, tất cả gói tin từ QoS Delay Class 1 được phát đi trước các gói tin từ QoS class 2, và các gói từ QoS Class 2 được phát đi trước các gói từ QoS class 3. v.v… Lưu lượng tới/từ các MS có cùng loại Qos Delay có thể phải xếp thứ tự, ví dụ vào trước-ra trước, trong mỗi loại QoS. Trong các tình huống quá tải báo động sẽ tăng, và SGSN sẽ loại bỏ PDU theo hệ thống để duy trì các mức QoS đã xác định càng lâu càng tốt, chẳng hạn ưu tiên cho QoS Class 1 trước QoS Class 2, v.v… Chất lượng dịch vụ (QoS) Tài liệu GPRS QoS được bổ sung theo GSM 03.60, ngoại trừ loại độ tin cậy. Chỉ có độ tin cậy loại 2 và 3 được bổ sung vì chúng thích hợp nhất cho số liệu IP. SGSN ứng dụng chức năng Admission Control trong mỗi yêu cầu kích hoạt PDP. Chức năng này hoặc là đưa đến quá trình xử lý tiếp yêu cầu, thỏa thuận của QoS với MS hay từ chối yếu cầu kích hoạt PDP. SGSN thỏa thuận QoS với MS khi mức độ QoS được yêu cầu bởi MS không được hỗ trợ bởi việc kích hoạt PDP hay khi mức QoS được thỏa thuận từ SGSN trước đó có thể được hỗ trợ bởi việc nâng cấp vùng định tuyến inter-SGSN. Thỏa thuận QoS theo MS phụ thuộc vào dữ liệu thuê bao được lưu, QoS được yêu cầu và độ rộng dải thống kê trung bình, được báo cáo từ BSC trên mỗi ô tế bào (cell). Từ chối yêu cầu có thể xảy ra khi số lượng các thuê bao được gán đồng thời trên mỗi SGSN vượt quá mức tối đa quy định trước. Ngăn xen theo luật Ngăn xen theo luật (LI) sẽ được bổ sung. Việc bổ sung cho LI gồm có:  - Dữ liệu tải IP  - Tính lưu động và các sự kiện  - SMS 2.5. Giao diện và giao thức Các loại giao diện trong GSN có thể được chia thành 3 nhóm chính sau:  - Giao diện dựa trên chuyển tiếp khung: Gb (SGSN)  - Giao diện dựa trên SS7: Gs, Gr và Gd (SGSN)  - Giao diện dựa trên IP qua “bất kỳ”: Gn (SGSN và GGSN) Gi, Gp (GGSN) Dựa trên chuyển tiếp khung: Giao diện Gb (SGSN-BSS) Tiêu chuẩn ETSI qui định chuyển tiếp khung phảI được dùng trên giao diện Gb giữa BSC và SGSN. Chuyển tiếp khung sẽ chuyển giao trong suốt PDU dịch vụ mạng giữa SGSN và một BSC. Một SGSN có thể được kết nối tới một vài BSC. Ngược lại một BSC chỉ có thể được nối tới một SGSN. Một BSC có thể sử dụng một hay nhiều kết nối vật lý để nối tới một SGSN. Gb hỗ trợ FR thông qua các kết nối vật lý như E1 hay T1. Các giao diện có thể được sử dụng trong các cấu hình dưới đây:  - Không tạo kênh (non- channelised)  - Tạo kênh (channelised)  - Phân đoạn Việc thực hiện giao diện Gb trong GSN của Ericsson là hoàn thoàn mở theo như tiêu chuẩn ETSI. Các giao diện dựa trên SS7: Gs, Gr và Gd (SGSN tới MSC, HLR và SMS-SC) Giao thức SS7 được sử dụng trên giao diện Gd (SMS-SC0, Gs (MSC) và Gr (HLR). Các giao diện này là hoàn toàn mở, và việc triển khai của Ericsson được phối hợp với các tiêu chuẩn GPRS liên quan. SGSN sẽ phải liên lạc với một số lượng lớn HLR, MSC/VLR và SMS-GMSC và SMS-IWMSC trong mạng PLMN nội bộ cũng như trong các mạng PLMN của các MS khách. SGSN vì vậy sẽ được kết nối tới một số điểm chuyển giao báo hiệu (STP, đặc biệt là một hoặc hai), những điểm được kết nối tới mạng SS7 toàn cầu. Các giao diện IP qua “bất cứ giao diện nào”: Gn, Gi và Gp Tên gọi chung chung IP qua “giao diện nào” bao gồm các loại giao diện sau: Gn (giao diện SGSN-GGSN), Gi (GGSN – mạng IP) và Gp (GGSN-mạng PLMN khác). Có một số lựa chọn để triển khai các giao diện này với GSN của Ericsson. IP qua PPP: Ip qua PPP đồng bộ hoá được hỗ trợ như đã được nêu trong RFC 1548. Lớp vật lý hỗ trợ là E1 hoặc T1 IP qua ATM: IP được chuyển sang AAL5. Nó được chuyển sang lớp vật lý là SDH STM-1 hoặc SONET STS-3c (155Mbps) IP qua Ethernet và Fast Ethernet: Giao diện Ethernet 10 Base-T (10Mbps) và 100BaseTx (100Mbps) được bổ sung. Cả hai loại giao diện này được hỗ trợ trên cùng giao diện vật lý và có thể được cấu hình chạy thực,với giao diện không hoạt động, tới 10/100 Mbps. 2.6. Khả năng thực hiện và dung lượng Ericsson cung cấp hai sản phẩm GSN có thể được định dạng là một SGSN, một GGSN hay một SGSN/GGSN kết hợp: GSN-25: Với hai nút mạng nhỏ hơn. Cấu hình này được cung cấp trong phiên bản đầu tiên và nhằm mục đích như là một s¶n phÈm më ®Çu cho phép đẩy nhanh việc triển khai dịch vụ GPRS. GSN-100: Hai nút mạng lớn hơn. Nút mạng này có cùng dung lượng giống như GSN-25 nhưng có dung lượng cho phép truyền qua, số lượng người dùng và số lượng phạm vi PDP hoạt động. Nó sẽ được đưa ra ở những phiên bản tiếp theo. Bảng 1 cho thấy dung lượng của GSN-25 và GSN-100 về số lượng người dùng được gán đồng thời, số lượng phạm vi PDP và dung lîng cho phÐp truyÒn qua. Hai yếu tố giới hạn của GSN dung lîng cho phÐp truyÒn qua là số lượng gói tin mỗi giây và số lượng bít mỗi giây. Nút có kích thước gói tin 300 byte mỗi gói (bao gồm tiêu đề IP). Con số 300 bytes mỗi gói tin gần với kích thước được tính toán trung bình trong các mạng IP lớn. Nếu kích thước gói tin nhỏ hơn, số gói tin mỗi giây sẽ bị hạn chế, đối với các gói tin dài hơn tốc độ bit tối đa tính theo Mbps sẽ là giới hạn. Bảng 1. GSN-25 Số lượng người sử dụng được gán đồng thời tối đa Số lượng phạm vi PDP đồng thời tối đa Thông lượng tối đa (gói trên mỗi giây) Thông lượng tối đa (Mbps) SGSN-25 25,000 25,000 10,000 25 GGSN-25 - 35,000 15,000 35 SGSN/GGSN-25 25,000 25,000 7,000 15 GSN-100 Số lượng người sử dụng được gán đồng thời tối đa Số lượng phạm vi PDP đồng thời tối đa Thông lượng tối đa (gói trên mỗi giây) Thông lượng tối đa (Mbps) SGSN-100 100,000 100,000 40,000 100 GGSN-100 - 150,000 60,000 150 SGSN/GGSN-100 100,000 100,000 28,000 70 SGSN quyết định số lượng tối đa người sử dụng mặc định. GGSN quyết định số lượng tối đa phạm vi PDP hoạt động. Một người sử dụng có thể được ấn định mà không cần phải kích hoạt PDP. Người sử dụng này có thể chỉ sử dụng GPRS cho SMS. Để bắt đầu sử dụng các dịch vụ khác người sử dụng cần phải kích hoạt PDP. 3. BSS cho GPRS Chi tiết hệ thống BSS dựa trên giải pháp GPRS cho BSS R8.0 và Ericsson sẽ triển khai theo giai đoạn để hướng tới GPRS. GPRS sẽ sử dụng một tập hợp chung các nguồn vật lý qua giao diện vô tuyến chung với mạng GSM hiện tại. Điều này có nghĩa là có thể kết hợp các kênh GPRS với các kênh chuyển mạch trong cùng một ô tế bào. Các nguồn lực GPRS có thể được định vị động trong-giữa các khoảng trống trong các phiên chuyển mạch kênh, vì thế nó sử dụng các phổ hiệu quả hơn. GPRS sử dụng các kênh vật lý giống nhau như GSM chuyển mạch kênh nhưng mang lại tiện ích kênh nhiều hơn. Với GPRS nhiều người sử dụng có thể chia sẻ cùng kênh. Hơn nữa, các kênh GPRS chỉ được xác định khi dữ liệu được gửi đi hay nhận. 3.1. Cấu trúc BSS cho GPRS GPRS và GSM cùng tồn tại trong hạ tầng GSM, giúp cho việc triển khai nhanh chóng và vùng phủ sóng GPRS rộng. BSS của Ericsson yêu cầu phần mềm mới để hỗ trợ GPRS. Phần cứng mới, khối điều khiển dữ liệu gói (Packet Control Unit-PCU) cũng cần phải thêm vào BSC. BSC có thể là BSC/TRC kết hợp (Transcoder Controller) hay là BSC đơn lập. PCU chỉ có thể phục vụ cho một BSC và chỉ có một PCU cho mỗi BSC. PCU thích hợp với cả phần cứngcBYB 501 và BYB 202. Một giao diện mở mới, giao diện Gb được đưa vào giữa BSC (PCU) và SGSN. PCU có thể được kết nối với một nút SGSN qua giao diện Gb trực tiếp từ một BSC đơn lập hay TRC/BSC kết hợp (1), hay là qua TRC từ một BSC đơn lập (2), hoặc qua một MSC từ một BSC/TRC kết hợp. Giao diện A-bis hiện tại được tái sử dụng cho GPRS do đó sẽ mang cả chuyển mạch kênh và lưu lượng GPRS. Hình 5: Giao diện mở Gb nối PCU với SGSN Khối điều khiển dữ liệu gói (PCU) PCU có vai trò xử lý dữ liệu gói GPRS trong BSS. Đặc biệt PCU có vai trò xử lý các lớp Điều khiển truy nhập môi trường (Medium Access Control) và các lớp của Điều khiển liên kết vô tuyến RLC (Radio Link Control) của giao diện vô tuyến và BSSGP và các lớp dịch vụ mạng của giao diện Gb. Giao diện Gb kết thúc ở PCU. PCU chứa cả thiết bị phần mềm và phần cứng trung tâm với phần mềm bộ phận. Nó sẽ có một hoặc nhiều hơn bộ xử lý bộ phận (RPPs). Một RPP có thể được định dạng để hoặc là tương thích với cả giao diện Gb và A-bis hay chỉ với giao diện A-bis. Chức năng của RPP là phân phối các khung PCU giữa giao diện Gb và A-bis. Ở đâu chỉ có một RPP hoạt động trong PCU nó sẽ tương thích với cả giao diện Gb và giao diện A- bis. Ở đâu có nhiều hơn một RPP, mỗi RPP có thể tương thích với hoặc là A-bis hoặc là cả Gb và Abis. Hình 6: PCU trong BSC Ở đâu có nhiều hơn một RPP được sử dụng (loại trừ trường hợp có 2 RPP trong cấu hình hoạt động/chờ), chúng sẽ liên lạc với nhau sử dụng Ethernet. Một ô tế bào không thể bị chia tách giữa hai RPP. Nếu một RPP không không quản lý ô tế bào mà tin nhắn định gửi tới, tin nhắn sẽ được gửi tiếp qua Ethernet tới đúng RPP. Một kết nối đôi Ethernet được cung cấp ở phiến sau (backplane) của khung PCU. Hơn nữa một số bản HUB cũng cần đến để kết nối RPP qua Ethernet. Các bảng HUB được nhân đôi vì các lý do độ dư. PCU kết nối tới các thiết bị Gb (các ETC) qua tổng đài nhóm và tới các thiết bị Abis (các ETC) qua tổng đài nhóm và tổng đài tốc độ chưa tới chuẩn (subrate). Các RPP được kết nối với tổng đài qua DL2 và tới CP qua RP kênh nối tiếp. Lưu lượng GPRS được nhân lên nhiều lần với lưu lượng chuyển mạch kênh trong tổng đài tốc độ chưa tới chuẩn. Hình 7: Sự phân bố của các thiết bị GPH Cấu trúc PCU có thể đạt tới chi phí hợp lý cho cả các PCU nhỏ và lớn. Để mở rộng được dung lượng một số khung chứa cả RPP và bảng HUB có thể kết nối được. Các chi tiết về dung lượng thực tế của PCU và RPP được trình bày trong hướng dẫn và mô tả chi tiết của PCU. Trạm gốc BTS của Ericsson cần các phần mềm mới để hỗ trợ GPRS và không cần thêm phần cứng mới. Thực tế là việc chỉ cần nâng cấp phần mềm sẽ cho phép triển khai dịch vụ với độ phủ sóng rộng khắp. Các vị trí (site) hiện tại có thể được tái sử dụng cho GPRS vì nó được hỗ trợ trên cả RBS 2000 và RBS 200 với SPU++ (SPU+/SPE). Cả bộ chuyển mã kênh CS-1 và CS-2 được bổ sung trên tất cả các BTS, loại trừ cho RBS 2301 không có một nhóm DSP chỉ hỗ trợ cho CS-1. Truyền dẫn Giao diện Abis hiện tại được tái sử dụng cho cả chuyển mạch kênh và lưu lượng GPRS trong khi giao diện giữa BSS và SGSN lại dựa trên giao diện mở Gb mới. Thông qua Abis các truyền dẫn hiện tại và các liên kết báo hiệu số có thể được tái sử dụng cho GPRS, do đó sẽ mang lại một sự mở đầu có hiệu quả và tối ưu về chi phí. Không có các kết nối truyền dẫn bổ sung nào cần đến (trừ khi số lượng các TRX mỗi site cũng tăng lên) Giao diện Gb là mới nhưng có thể định tuyến trong suốt lưu lượng Gb qua MSC (nếu có đủ dung lượng trong MSC cho nó) 3.2. Xử lý nguồn vô tuyến GPRS GPRS dựa trên một kênh vô tuyến logic mới được tối ưu hóa cho gói dữ liệu, kênh dữ liệu gói (Packet Data Channel-PDCH). Những PDCH này có thể được định vị bằng nhiều cách khác nhau. Chúng có thể được thiết lập như những PDCH chuyên dụng, các nguồn lực cố định chuyên dụng cho GPRS, hoặc các PDCH theo nhu cầu, phục vụ như những nguồn GPRS động tạm thời. Những PDCH chuyên dụng không thể được sử dụng cho bất kỳ lưu lượng chuyển mạch kênh nào. Còn những PDCH theo nhu cầu lại có thể được những người sử dụng chuyển mạch kênh đến chiếm trước. Trong R8 nhà khai thác có thể quy định 0-8 PDCH chuyên dụng cho mỗi ô tế bào. Không có giới hạn vật lý nào cho bao nhiêu PDCH theo nhu cầu có có trong một ô tế bào, nhưng nó tùy thuộc vào việc có bao nhiêu lưu lượng chuyển mạch kênh. Trong một ô không có bất kỳ lưu lượng chuyển mạch kênh nào thì có thể sử dụng tất cả các kênh cho lưu lượng GPRS. Chức năng theo dõi tải được triển khai để trong một ô với một hay nhiều PDCH chuyên dụng, PDCH theo nhu cầu được xác định khi số lượng người sử dụng GPRS quá cao so với số lượng các PDCH hiện tại trong ô tế bào đó, giả định rằng có những kênh nhàn rỗi có thể sử dụng. PDCH chuyên dụng đầu tiên, kênh chủ (MPDCH) mà nhà khai thác xác định trong một ô tế bào sẽ cung cấp kênh điều khiển chung dữ liệu gói (PCCCH) mang theo tất cả báo hiệu điều khiển cần thiết để bắt đầu truyền tải gói tin. Nó cũng hỗ trợ các kênh lưu lượng gói. Những PDCH sau, những PDCH phụ trợ có thể là kênh chuyên dụng hay kênh theo nhu cầu và chỉ được sử dụng cho lưu lượng gói dữ liệu và truyền báo hiệu liên kết. (Điều này có nghĩa là MPDCH mang các kênh: PBCCH, PCCCH, PDTCH và PACCH, trong khi đó mối PDCH phụ trợ chỉ mang các kênh: PDTCH và PACCH) Trong một ô tế bào không có MPDCH (không có PDCH chuyên dụng được xác định) các kênh điều khiển cơ bản như BCCH, RACH v.v… sẽ xử lý việc phát và truyền gửi báo hiệu tới các máy di động GPRS. Một PDCH theo nhu cầu sẽ được quay trở lại tập hợp chung các kênh vật lý (trở thành kênh nhàn rỗi) khi không có máy di động GPRS nào sử dụng kênh. Ngược lại một PDCH chuyên dụng sẽ được trở lại tập hợp các kênh vật lý cơ bản chỉ bằng một lệnh (ví dụ ở tái cấu hình của số lượng các PDCH chuyên dụng trong ô tế bào). Bất kỳ TCH chuyển mạch kênh nào cũng có thể được tái định dạng cho một PDCH và ngược lại, thủ tục này được ước tính là chiếm ít hơn 200ms. Trong một ô tế bào hỗ trợ GPRS, hệ thống BSS duy trì hai danh sách nhàn rỗi (danh sách GSM và GPRS nhàn rỗi) với tất cả các kênh lưu lượng có thể sử dụng, không bao gồm các PDCH chuyên dụng. Ban đầu tất cả các kênh nhàn rỗi này đều thuộc về danh sách GSM nhàn rỗi. Khi một kênh GPRS được yêu cầu, hệ thống trước tiên sẽ tìm một kênh PDCH chuyên dụng. Nếu không kênh nào được tìm thấy, hoặc là do không có kênh PDCH nào được xác định hoặc là tất cả PDCH đều bận, hệ thống sẽ kiểm tra các danh sách GSM nhàn rỗi. Đỗi với các cuộc gọi chuyển mạch kênh đến, một kênh sẽ được tìm kiếm theo thứ tự trong danh sách GSM nhàn rỗi. Nếu không có kênh nào sử dụng được danh sách GPRS nhàn rỗi sẽ được kiểm tra. Lựa chọn cuối cùng là một kênh PDCH theo yêu cầu sẽ được chiếm trước để phục vụ cho cuộc gọi chuyển mạch kênh đến (nếu không có kênh nhàn rỗi, GSM hay GPRS là các kênh hoạt động, một yêu cầu kênh HSCSD đa tầng sẽ nhận chỉ một TCH bằng cách chiếm truớc một kênh PDCH theo yêu cầu đang bận) Nhà khai thác có thể định rõ nơi đặt các kênh PDCH chuyên dụng. Theo quan điểm vô tuyến, các kênh không nhảy tần trên kênh mang BCCH nhìn chung là không tương tự như các kênh lưu lượng trên các tần số khác. Các tần số BCCH có thể có một sơ đồ tần số riêng biệt và các burst trên tần số kênh BCCH không phụ thuộc vào công suất được điều tiết. Nhà khai thác có thể quyết định liệu các kênh PDCH có thể sẽ được định vị trên tần số kênh BCCH không nhảy tần như là lựa chọn thao tác đầu tiên hay cuối cùng. Việc phân bổ khe thời gian hướng lên động sẽ được sử dụng (được phân biệt bởi việc sử dụng các cờ trạng thái hướng lên, USF) Một cơ cấu đa khung 52 được sử dụng trên các kênh PDCH 3.3. Tác động lên mạng vô tuyến Trong BSS R8.0 tác động của việc đưa vào GPRS đối với mạng vô tuyến được giảm thiểu đến mức thấp nhất. Các nguồn lực GPRS có thể được xác định linh hoạt giữa các khoảng trống của các phiên chuyển mạch kênh. Hơn nữa, các cuộc gọi chuyển mạch kênh đến có thể chiếm trước những kênh PDCH theo yêu cầu. Các kênh PDCH theo yêu cầu vì thế được cho là nhàn rỗi bởi các máy di động chuyển mạch kênh, và sẽ không ảnh hưởng tới khả năng chặn trong cell. Một người sử dụng chuyển mạch kênh chiếm một kênh trong một cell không có TCH sẽ bị chặn. Mặt khác một người sử dụng GPRS đi tới một cell không có kênh nhàn rỗi có thể được hướng tới một kênh PDCH đang hoạt động. Điều này là do người sử dụng khác đã chiếm mất chất lượng đã được phân bổ trên kênh đó. Toàn bộ dải thông trên kênh phải được chia sẻ cho toàn bộ các máy di động GPRS sử dụng kênh đó. Một ngoại trừ là nếu một di động GPRS yêu cầu một kênh trong một cell không có kênh GPRS nào có thể được xác định, ví dụ khi tất cả các kênh trong một cell được sử dụng như các kênh TCH. Trong trường hợp này người sử dụng GPRS sẽ không nhận được bất kỳ công suất nào và máy di động GPRS sẽ tự bị chặn trong hệ thống cho tới khi giảm tắc nghẽn. Giao diện vô tuyến hiện tại được tối ưu hóa về lưu lượng thoại. Khi GPRS được đưa vào cung cấp, các dịch vụ chuyển mạch kênh và dịch vụ gói dữ liệu sẽ phải cạnh tranh với nhau cho cùng các nguồn quang phổ. Tuy nhiên, những mô phỏng lại chỉ ra rằng sẽ không có bất kỳ một tác động chủ yếu nào lên chất lượng của các dịch vụ chuyển mạch kênh. Ban đầu lưu lượng GPRS có thể không đáng kể. Để đơn giản quá trình đưa vào sử dụng GPRS, trong R8 việc quy hoạch cell dựa trên chuyển mạch GSM và cài đặt thông số cell sẽ được tái sử dụng cho GPRS. Thực tế, hệ thống tự động thiết lập thông số cell GPRS mới và ranh giới cell để có thể giống như chuyển mạch kênh. Vùng định vị (Location Area –LA) không được sử dụng cho GPRS. Một vùng mới được thiết lập cho GPRS, gọi là vùng định tuyến (Routing Area - RA). Một RA chứa một hoặc một số cell vì vậy sẽ là một tập hợp con của một LA. Trong BSS R8.0 chúng được thiết lập giống nhau. Tính năng nhảy tần GPRS được hỗ trợ cho phiên MS đơn và đa khe. BSS hỗ trợ sự phục vụ của các MS sử dụng thu nhận không liên tục (DRX) theo thông số được gửi đi bởi SGSN tới BSS. Chức năng điểu khiển công suất GPRS MS được thực hiện trong BSS R8.0 như một cách thức “vòng lặp mở” và thông số điều khiển công suất MS được thiết lập cho mỗi cell. Tuy nhiên, bộ điểu khiển công suất BTS lại không được hỗ trợ trong BSS R8.0. Thay vào đó bộ công suất đầu ra đầy đủ được sử dụng cho tất cả các kênh GPRS trong BSS R8.0. Trong BSS R8.0 cả bộ chuyển mã kênh CS-1 và CS-2 đều được triển khai. Tỉ lệ dữ liệu tối đa (tại lớp RLC) cho CS-1 là 8kbit/s và đối với CS-2 là 12kbit/s. Tất cả báo hiệu chỉ sử dụng CS-1. Tuy nhiên các bộ chặn số liệu lại sử dụng bất cứ mã kênh nào ví dụ như CS-2 hoặc CS-1. Trong BSS R8.0 CS-2 được cài đặt mặc định nhưng nhà khai thác có thể lựa chọn giữa CS-1 và CS-2 cho mối mức BSC. (Trong các ô được hỗ trợ bởi phiên bản cũ là RBS 2301 không có nhóm DSP thì CS-1 sẽ được sử dụng). Những vấn đề về quy hoạch cell trong GPRS GPRS sẽ sử dụng các kênh vật lý tương tự như GSM chuẩn. Vì thế GPRS và lưu lượng chuyển mạch kênh có thể được hội tụ trong cùng một băng tần số. Điều này sẽ dẫn đến việc tăng trung kế, vì GPRS có thể sử dụng linh hoạt các kênh đã được “để lại” sau lưu lượng chuyển mạch kênh. Điều tương đối quan trọng là các site hiện tại có thể được sử dụng, và sơ đồ cell không cần điều chỉnh để phục vụ GPRS. Cách thay thế này sẽ giảm thiểu chi phí cho việc kết hợp và đưa GPRS vào hoạt động trong mạng vô tuyến GSM hiện tại. Theo cách khác, một băng tần phụ có thể được thiết lập cho lưu lượng GPRS. Những yêu cầu về điều kiện vô tuyến cho GPRS không cụ thể như yêu cầu cho thoại. Linh hoạt hơn thoại, GPRS có thể điều chỉnh báo hiệu theo tỉ lệ nhiễu (C/I) xuống 5dB. Tại cùng một thời điểm, thiết kế của GPRS giúp cho việc tối ưu hóa C/I trên 25dB để có được băng thông lớn hơn cho mỗi kênh vật lý cơ bản. Điều này gợi ra một quy hoạch cell GSM hiện tại được điều chỉnh cho thoại là không tối ưu cho GPRS. Trong hệ thống GSM/GPRS phát triển sau sử dụng tất cả 4 phương pháp mã hóa được xác định trong tiêu chuẩn và EDGE khả thi, và ở những nơi sự phân chia cơ bản của toàn bộ lưu lượng là cho GPRS nó có thể được phát triển để có tần số và quy hoạch cell riêng rẽ cho GPRS. Khi triển khai GPRS lần đầu dải tần riêng cho GPRS không được cho là cần thiết bởi vì lưu lượng GPRS thấp và tương thích kết nối cho CS-1 và CS-2 không được hỗ trợ trong BSS R8. Việc kết hợp các yếu tố trên với nhau cũng khả thi. Vì vậy một phần của băng tần có thể được sử dụng cho cả người sử dụng thoại và số liệu, trong khi các tần số khác có thể sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu tốc độ truyền tải cao và chất lượng kết nối vô tuyến đặc biệt tốt. Những kết quả của việc sử dụng cùng quy hoạch cell cho lưu lượng chuyển mạch và lưu lượng GPRS Việc áp dụng chung quy hoạch tần số cho các dịch vụ GPRS và dịch vụ thoại cần phải chú ý tới việc bảo đảm chất lượng thoại. Trong một hệ thống có nhảy tần mà khối lượng lưu lượng GPRS là giới hạn thì điều này không gây ra vấn đề gì đáng kể. Nếu khối lượng lưu lượng GPRS là đáng kể và nếu thoại trong mạng vô tuyến phụ thuộc vào các tính năng giảm can nhiễu như DTX và điều khiển công suất, các yếu tố tương tự có thể được triển khai trên các kênh GPRS. Trong GPRS, giống như bất kỳ một hệ thống số liệu gói nào, việc tối ưu hóa một kết nối tới 100% là không thể thực hiện. Đó là do trạng thái bùng nổ lưu lượng gói dữ liệu và những yêu cầu trễ tối đa. Vì vậy một kênh GPRS sẽ hiển thị một loạt “DTX tự động”. Tuy nhiên, giảm can nhiễu nhờ các khe thời gian không được sử dụng có thể không đủ để đảm bảo cho chất lượng thoại. Vì vậy, trong những hệ thống mà một phần lớn của toàn bộ lưu lượng là cho GPRS có thể cần thiết phải sử dụng kết hợp điều khiển chấp nhận, điều khiển công suất GPRS và các tính năng khác nhằm giảm can nhiễu. Sự kết hợp này không được hỗ trợ trong BSS R8. Khối liên kết trong GPRS GPRS có thể điều chỉnh thích hợp hơn với chất lượng liên kết vô tuyến so với thoại (GSM). Trong GPRS, các phương pháp mã hóa khác nhau với các mức độ bảo vệ mã hóa khác nhau đối với các lỗi bit được thực hiện đối với người sử dụng. Sự mô phỏng mức độ liên kết chỉ ra rằng bằng cách sử dụng mã hóa mạnh nhất (CS-1), một liên kết GPRS có thể được duy trì ở một báo hiệu tới tỉ lệ can nhiễu (C/I) dưới 6dB. Đây là cơ chế tương tự như ở báo hiệu kênh SDCCH trong GSM chuyển mạch bị rớt. Điều này không ngạc nhiên vì CS-1 trong GPRS được cụ thể cho việc mã hóa sử dụng trong báo hiệu kênh SDCCH. Ngược lại, chất lượng thoại trong liên kết chuyển mạch bắt đầu duy trì ở C/I cao hơn, và đặc biệt là không thể duy trì một chất lượng thoại tương đối với C/I dưới 9dB (hệ thống nhảy tần). Chất lượng kết nối vô tuyến tốt hơn cho GPRS giúp giảm bớt sự truyền phát lại các khối vô tuyến sai lệch và đem lại khả năng sử dụng nhiều phương pháp mã hóa khối thông tin hơn (CS-2, CS-3 và CS-4). Bằng cách điều chỉnh mã hóa theo điều kiện vô tuyến, băng thông cho người sử dụng GPRS trên mỗi kênh vật lý cơ bản tăng khi chất lượng liên kết vô tuyến tăng. Tác động của GPRS lên chất lượng thoại trong mạng vô tuyến GPRS (không bao gồm EDGE) sử dụng điều chế chung, cấu trúc nhóm và các kênh vô tuyến như của GSM chuyển mạch; Nhóm này tới nhóm khác, GPRS có cùng các yếu tố can nhiễu như thoại. Tuy nhiên, can nhiễu từ một kênh GPRS có thể cho là khác với can nhiễu từ một kênh thoại. Điều này là do trình tự bật-tắt trên kênh số liệu gói khác với trên kênh thoại. Hơn nữa, GPRS và thoại có thể sử dụng các cơ chế điều khiển công suất khác nhau. Trong hệ thống nhảy tần với sự phân bố động của lưu lượng chuyển mạch và lưu lượng GPRS trên các kênh khác nhau, can nhiễu xảy ra bởi các máy di động dùng thoại là một tập hợp của lưu lượng GSM và GPRS. Trong mạng vô tuyến sử dụng nhảy tần và với lưu lượng chuyển mạch kênh trội trước (pre- dominantly), một tập hợp nhỏ của các máy di động GPRS không cho là sẽ thay đổi tổng can nhiễu trong mạng vô tuyến theo bất cứ cách thức nào. Giải pháp của Ericsson trong GSM R8 Phiên bản GPRS đầu tiên của hệ thống GSM của Ericsson R8 được thiết kế để giảm thiểu ảnh hưởng lên mạng vô tuyến hiện tại. Hai hệ thống mã hóa có hiệu lực: CS-1, hệ thống mã hóa mạnh nhất, và CS-2 để nâng tỷ lệ dữ liệu lên 48 Kbps (4 kết nối khe thời gian). Sử dụng chế độ bảo vệ lỗi của CS-1, GRPS có thể duy trì kết nối số liệu giữa máy di động và mạng ngay cả trong các điều kiện liên kết vô tuyến có thể dẫn đến chất lượng thoại trong GSM không tốt. Do vậy, trong triển khai lần đầu của GPRS, sơ đồ tế bào mạng GSM hiện tại có thể được sử dụng để ít nhất có độ phủ sóng GPRS như của GSM. Việc GPRS sử dụng các quy hoạch cell hiện tại cũng giúp cho người sử dụng GPRS kết nối đến cùng các BTS như các máy di động chuyển mạch kênh. Vì thế can nhiễu cùng kênh và can nhiễu kênh lân cận được tạo ra bởi các máy di động GPRS bắt nguồn từ cùng các vùng địa lý như là can nhiễu từ những người sử dụng thoại. Để giảm thiểu tác động can nhiễu từ các kênh GPRS lên các máy di động sử dụng thoại, các kênh trên kênh mang BCCH có thể được thiết lập như là sử lựa chọn đầu tiên cho sự phân bố các kênh số liệu gói. 4. CSS cho GPRS 4.1. HLR HLR hiện tại sẽ được tái sử dụng cho GPRS. Nó chứa dữ liệu đăng ký GPRS và các thông tin định tuyến. Dữ liệu đăng ký GPRS lưu trong HLR là loại DPD, APN, địa chỉ IP, QoS v.v… Thông tin HLR có thể truy nhập được từ SGSN qua giao diện Gr mới. Đối với các máy di động chuyển vùng, HLR có thể ở trong một mạng PLMN khác chứ không phải SGSN hiện đang phục vụ trạm di động đó. Chế độ truy nhập mạng của thuê bao (Network Access Mode) được bổ sung vào trong bộ ghi đang ký thuê bao của HLR. Nó quyết định kiểu truyền dẫn mà thuê bao được phép sử dụng. Đối với chế độ truyền dẫn số liệu gói thuê bao cần truy nhập tới mạng GPRS, chẳng hạn như người sử dụng phải được phép đăng ký tạm thời trong một SGSN. Trong trường hợp đó, HLR chứa dữ liệu đăng ký GPRS và thông tin định tuyến GPRS cho thuê bao đó. Nếu thuê bao chỉ truy nhập đến truyền dẫn số liệu thì thuê bao đó không thể đăng ký tạm thời trên một MSC/VLR. IMSI của một thuê bao đã truy nhập vào mạng GPRS có thể được kết hợp với địa chỉ (các địa chỉ) IP của thuê bao đó và các thông tin đăng ký thuê bao cần thiết cho truyền dẫn số liệu phương thức gói. HLR nâng cấp SGSN với các thông tin dựa trên thông tin dựa trên thông tin cập nhật vị trí từ SGSN hay khi nó được thay đổi bởi các phương tiện quản lý. HLR quản lý di động cho các thuê bao GPRS bằng cách lưu trữ các thông tin định tuyến cho các thuê bao GPRS cho cập nhật vị trí từ SGSN, và thông báo cho SGSN cũ về sự thay đổi vị trí của thuê bao. HLR cũng lưu trữ thông tin cho nhận thực và giải mã từ AUC và cung cấp nó cho SGSN dựa trên yêu cầu. Quản lý cấu hình của HLR được thực hiện giống như trong hệ thống GSM truyền thống, chẳng hạn như bằng các lệnh MML hay qua giao diện Cổng yêu cầu dịch vụ (Service Order Gateway). Số lượng đăng ký GPRS có thể lưu giữ trong HLR cũng tương tự như số đăng ký GSM thông thường. HLR hỗ trợ Tin nhắn ngắn được gửi phát qua SGSN. Khi tin nhắn ngắn đang được gửi tới một thuê bao di động, HLR kiểm tra xem dịch vụ có được cung cấp không, có bất kỳ chức năng chặn nào đang hoạt động và xem thuê bao có mặt trong phạm vi bao phủ của VLR hay không. Trong trường hợp tin nhắn ngắn gửi đi không thành công, dịch vụ chờ tin nhắn sẽ cung cấp cho HLR thông tin là có một tin nhắn trong SMS-C đang chờ để được gửi đi tới trạm di động. Thông tin lưu trữ trong HLR – dữ liệu tin nhắn chờ (Message-Waiting-Data MWD) chứa một loạt các địa chỉ tin nhắn gửi đã gửi đi không thành công. HLR thông báo cho SMS-C khi máy di động có thể lại nhận được tin nhắn. Sự phân bố của các địa chỉ IP tĩnh Cách ấn định địa chỉ IP này không được giới thiệu vì nó không đủ khả năng xử lý một nguồn khan hiếm như các địa chỉ IP. Địa chỉ IP tĩnh có thể hoặc được xác định cho các đăng ký thuê bao trong HLR hay máy chủ RADIUS có thể được định dạng để luôn phân bổ cùng một địa chỉ IP cho một thuê bao xác định. Địa chỉ tĩnh không lấy từ HLR, nó thực sự là điểm cuối cung cấp địa chỉ IP này theo yêu cầu kích hoạt PDP. Sau đó nó sẽ được kiểm tra ngược lại HLR. Nếu địa chỉ tĩnh được phân bố từ máy chủ RADIUS thì sẽ có một dạng yêu cầu một địa chỉ động. Sự phân bố địa chỉ IP tĩnh cho phép nhà khai thác cung cấp cho các thuê bao khả năng sử dụng các địa chỉ IP luôn được cung cấp cho thuê bao mà có thể giúp cho các thuê bao về những vấn đề bảo mật. Sự phân bố địa chỉ IP tĩnh có thể được sử dụng khi truy nhập các mạng bảo mật sử dụng địa chỉ IP kết nối cuộc gọi như là một sự kiểm tra bảo mật. 4.2. MSC/VLR MSC/VLR được kết nối tới SGSN sử dụng giao diện Gs. Để hỗ trợ cho giao diện đó VMS/VLR cần nâng cấp phần mềm. Giao diện Gs được sử dụng để xử lý một cách có hiệu quả với các máy đầu cuối gắn với cả lưu lượng GPRS (chuyển gói) và GSM (chuyển mạch). Có hai hoạt động chính thực hiện qua giao diện GS: - Nâng cấp vùng định vị/vùng định tuyến kết hợp Khi MS đã cài đặt cả IMSI và GPRS, nâng cấp LA và RA được thực hiện theo cách phối hợp để tiết kiệm các nguồn lực vô tuyến nếu được hỗ trợ bởi chế độ vận hành mạng. Khi MS đi vào một vùng định tuyến RA mới trong chế độ vận hành mạng I, MS sẽ gửi đi một tin nhắn yêu cầu nâng cấp vùng định tuyến. Nâng cấp LA cũng bao gồm trong nâng cấp RA. SGSN sau đó sẽ gửi tiếp phần nâng cấp LA tới MSC/VLR bằng cách chuyển đổi RAI thành một số VLR. MSC/VLR tùy ý trả về một VLR TMSI mới đã được gửi tới MS qua SGSN. SGSN và MSC/VLR thông báo một cách riêng rẽ vị trí mới của MS tới HLR. - Truyền tải chuyển mạch kênh qua GPRS  Khi MS đã cài đặt cả IMSI và GPRS trong một mạng vận hành trong chế độ vận hành mạng I (là 1 trong 3 cách xử lý CS paging), MSC/VLR sẽ thực hiện truyền tải cho các dịch vụ chuyển mạch kênh qua SGSN. Trong chế độ I, không giống chế độ II và III, GRPS và truyền tải CS được kết hợp với nhau. Sự kết hợp truyền tải có nghĩa là mạng gửi đi các thông báo truyền tải cho các dịch vụ chuyển mạch kênh trên cùng một kênh như với các dịch vụ chuyển gói, ví dụ như trên kênh paging GPRS hay trên kênh lưu lượng GPRS, MS chỉ cần kiểm soát đúng kênh đó. MSC/VLR cũng hỗ trợ gửi SMS qua GPRS. MSC/VLR có thể yêu cầu SGSN lấy thông tin về liên lạc vô tuyến kế tiếp với máy di động GPRS. Nó có thể được sử dụng để đẩy nhanh quá trình gửi tin nhắn SMS. Nếu gửi tin nhắn SMS qua mạng chuyển mạch kênh GSM không thành công, MSC/VLR có thể gửi lại SMS khi SGSN thông báo cho MSC/VLR về liên lạc vô tuyến với thuê bao di động. 4.3. SMS-GMSC và SMS-IWMSC SMS-GMSC và SMS-IWMSC không bị ảnh hưởng bởi việc thực hiện SMS qua GPRS. SGSN sẽ có thể kết nối tới SMS-SC qua giao diện mới Gd là giao diện dựa trên MAP. Phiên bản MAP. Nó sẽ cho phép MS được gắn vào các dịch vụ GPRS để gửi hoặc nhận SMS qua các kênh GPRS. 4.4. AUC Trung tâm nhận thực (AUC) là một bộ phận của GSM cung cấp cho HLR 3 khả năng cần cho quá trình nhận thực và giải mã được sử dụng trong mạng. Những tính năng chính của AUC Ericsson: - Có thể phục vụ được tới 4 triệu thuê bao trong một node - Được thiết lập như một modun ứng dụng độc lập - Được thiết kế cho các cấu hình linh hoạt - Dung lượng có thể cân đối - Dữ liệu nhận thực và giải mã được cung cấp ở thời gian thực AUC tạo ra các dữ liệu nhận thực và giải mã dựa theo những quy định GSM cụ thể của Viện tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu (ETSI). Mục đích của tính năng bảo mật nhận thực là để bảo vệ mạng lưới khỏi những sử dụng trái phép. Nó cũng cho phép bảo vệ thuê bao PLMN bằng cách từ chối khả năng những kẻ xâm nhập giả mạo người được phép. Số liệu nhận thực được sử dụng để đảm bảo rằng các thuê bao đang truy nhập vào hệ thống là những thuê bao đã được khai báo và không phải là những người khác đang sử dụng cùng nhận dạng thuê bao di động quốc tế (International Mobile Subscriber Identity-IMSI). Dữ liệu giải mã được sử dụng để đảm bảo tính bảo mật trên các kênh vô tuyến vật lý. Việc giải mã ngăn cho thông tin của người sử dụng và báo hiệu có hiệu lực hay bị lộ cho các cá nhân không được phép sử dụng. AuC chứa các thuật toán A3/A8 được sử dụng để tạo ra các khoá nhận thực và giải mã. AuC được cấu tạo để gán khách hàng thuật toán A3/A8 cụ thể. Thủ tục nhận thực cho các thuê bao GPRS và GSM là như nhau. Thay đổi trong bảo mật cho GPRS chỉ liên quan đến giải mã. Sự thay đổi này không yêu cầu bất kỳ một sự nâng cấp AuC nào nên chức năng nhận thực của GPRS vẫn giống như của GSM. Đối với GPRS, thuật toán mới A5 cho giải mã được xác định. Điều này có nghĩa là SGSN cũng như những đầu cuối GPRS mới phải hỗ trợ cho thuật toán mới A5. 4.5.EIR Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR) là một bộ phận quan trọng của GSM lưu giữ cơ sở dữ liệu (CSDL) về nhận dạng phần cứng duy nhất của các trạm di động. CSDL EIR gồm các danh sách ba màu: Trắng, Ghi và Đen. Danh sách Trắng chứa các nhận dạng thiết bị của các máy cầm tay được tùy ý sử dụng. Danh sách màu Ghi chứa nhận dạng thiết bị được phép sử dụng nhưng “bị kiểm soát”. Danh sách Đen chứa các nhận dạng thiết bị không được phép sử dụng, có thể là được báo mất hay do hư hỏng. EIR được kết nối tới trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động (MSC) qua một kết nối báo hiệu (SS7), nó cho phép MSC kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị được sử dụng bởi một thuê bao, ví dụ như việc đăng ký. Một MS không được phê chuẩn loại nào, gặp sự cố hoặc bị đánh cắp có thể được chặn theo cách này. EIR kết nối tới SGSN sử dụng giao diện Gf. Ericsson không cung cấp giao diện Gf trong phiên bản đầu. Chức năng EIR trong GPRS cũng giống như trong GSM. Trong việc mở rộng EIR được điều khiển bởi các nhà khai thác sẽ có một EIR trung tâm (CEIR) được quản lý bởi Hiệp hội MoU (Memorandum of Understanding). Hiệp hội MoU phối hợp các thủ tục mà nhờ đó thiết bị giả và lỗi sẽ được xác định. CEIR được thiết kế với vai trò như là một CSDL toàn cầu qua đó các thành viên của MoU được yêu cầu trao đổi dữ liệu danh sách Đen. CEIR được đặt ở Dublin, Ireland. Một giao diện quản lý nối tới CEIR cho phép một nhà khai thác nhất định tự động nhận/trao đổi thông tin danh sách Đen. 5. Quản lý tính cước, trợ giúp và quản lý mạng lưới trong GPRS 5.1. Cổng tính cước (BGw) Cổng tính cước (BGw) tối ưu hóa việc đưa ra các dịch vụ GPRS trong mạng di động bằng cách đưa vào các chức năng làm đơn giản hóa quá trình xử lý thanh toán GPRS trong các hệ thống tính cước. Đặc biệt, tính năng xử lý tiên tiến rất có giá trị. Đối với các nhà khai thác đưa GPRS vào mạng di động, thời gian để tiếp thị luôn rất quan trọng. Điều đặc biệt quan trọng là những thích nghi cần đến trong các hệ thống quản lý và tính cước sẽ không làm chậm trễ việc đưa vào khai thác GPRS. Tiêu chí tính cước được sử dụng cho dịch vụ chuyển gói như GPRS khác về cơ bản so với những nguyên tắc dùng cho các dịch vụ chuyển mạch kênh, ví dụ dựa vào lưu lượng thay cho dựa vào thời gian. Giao thức số liệu gói (PDP) có thể hoạt động trong một thời gian rất dài trong khi truyền dẫn số liệu thực chỉ có thể diễn ra từng đợt. Trong những trường hợp như vậy, thời gian trở thành tiêu chuẩn tính cước không quan trọng lắm so với khối lượng dữ liệu. Thông tin về tinh cước phải được thu thập từ các nút SGSN và GGSN mới, chúng sử dụng các giao diện khác ngoài AXE MSC và tạo ra những loại CDR mới. Những loại CDR mới:  - S-CDR, liên quan tới sử dụng mạng vô tuyến, được gửi từ SGSN  - G-CDR, liên quan tới sử dụng mạng số liệu bên ngoài, được gửi từ GGSN  - M-CDR, liên quan tới hoạt động quản lý di động, được gửi từ SGSN (không được hỗ trợ trong phiên bản GSN đầu tiên)  - CDRs gắn với ứng dụng của dịch vụ tin nhắn ngắn qua GPRS. Một PDP có thể tạo ra một số S-CDR và G-CDR. Kết quả từng phần được tạo ra ở từng quãng đều đặn (chẳng hạn 15 phút một lần) hoặc là ngay khi một lượng dữ liệu nhất định được truyền phát. Các CDR từ một PDP cũng có thể được gửi từ một số SGSN, nếu thuê bao GPRS di chuyển và thay đổi vùng định tuyến SGSN. Chuẩn GPRS xác định chức năng cổng tính cước (Charging Gateway Functionality - CFG) có thể hoặc được triển khai như một thành phần mạng trung tâm riêng rẽ hoặc được phân bố cho các nút GSN. BGw thực hiện vai trò của cổng tính cước nâng cao, cung cấp tất cả những chức năng cao hơn được xác định trong tiêu chuẩn. Nó bao gồm tất cả những gì ngoài các tệp đơn giản dựa trên truyền tải CDR mà có thể được xử lý trực tiếp bằng các GSN. BGw cho phép tính cước việc sử dụng dịch vụ truyền số liệu với ảnh hưởng nhỏ nhất lên hệ thống tính cước hiện tại là có thể thực hiện. BGw cũng có thể truyền dữ liệu đến những nơi mà hệ thống tính cước có thể nhận dạng, hoặc nó có thể được sử dụng để xây dựng những phần ứng dụng tính cước mới, đặc biệt là thích hợp với tính cước theo lưu lượng. Điều này giúp cho có thể giới thiệu các dịch vụ truyền số liệu nhanh chóng và có thể tính cước ngay cho các dịch vụ. Đây là giải pháp tạm thời được sử dụng cho tới khi hệ thống tính cước được điều chỉnh để xử lý việc tính cước theo lưu lượng hoặc được sử dụng như là một giải pháp lâu dài nếu thích hợp. Tính cước cho các dịch vụ truyền số liệu có thể được đơn giản hóa rất nhiều đặc biệt với tính năng tuỳ chọn Xử lý tiên tiến được giới thiệu trong BGw R7.0. Xử lý tiên tiến có 3 chức năng: giao diện đối chiếu, phân loại và CSDL CDR. Đối chiếu CDR có thể sử dụng để tổng hợp thông tin từ một số CDR được tạo ra trong suốt một phiên. CDR có thể được tạo ra từ nhiều SGSN khác nhau trong mạng (khi người sử dụng di chuyển trong suốt phiên) hoặc từ các loại nút mạng khác (SGSN, GGSN, MSC hoặc máy chủ truy nhập), hoặc từ các thành phần bên ngoài chẳng hạn như các ISP. Tất cả những dữ liệu này có thể được phân tích và tập hợp vào một CDR hoàn chỉnh có chứa tất cả dữ liệu cho toàn bộ một phiên. Thậm chí nếu dữ liệu tính cước được gửi tới từ các GSN tại những khoảng đều đặn, hệ thống tính cước có thể sẽ lấy dữ liệu một cách ngẫu nhiên hơn, chẳng hạn một lần mỗi giờ, một lần một ngày hoặc khi PDP bị gián đoạn. Phân loại loại có thể được sử dụng để đặt thẻ ghi giá cước vào CDR. BGw nhờ vậy có thể được sử dụng như là một nút phân loại hoàn chỉnh hoặc để làm một số phân loại trước, nó tùy thuộc vào các khả năng của hệ thống tính cước và vào sự phân phối thuộc chức năng được nhà khai thác quan tâm hơn. Ví dụ, có thể chuyển thông tin dựa trên khối lượng được tạo ra từ các nút GPRS và trong máy chủ truy nhập Internet (Internet Access Server - IAS) sang phương pháp tính cước dựa trên thời gian. BGw có thể chuyển dữ liệu dựa trên khối lượng như megabyte được gửi đi sang dữ liệu dựa trên thời gian mà hệ thống tính cước có thể xử lý. Một nhà khai thác có thể quyết định một megabyte dữ liệu bằng 10 phút thời gian đàm thoại tương đương với một chi phí hợp lý tính theo loại tiền được sử dụng của nhà khai thác. BGw có thể làm tất cả những phép tính này, và hoàn toàn có thể định dạng sử dụng theo yêu cầu của nhà khai thác. Tính năng CSDL được sử dụng để lưu trữ dữ liệu một cách an toàn trong khi nó đang đợi phiên kết thúc để việc đối chiếu được hoàn thành. Điều này là cần thiết nếu đối chiếu được thực hiện cho các CDR được tạo ra trong suốt một thời gian dài, chẳng hạn một ngày. CSDL cũng có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu trong các khoảng thời gian dài hơn để được xử lý sau. Vì tính cước dịch vụ truyền số liệu là một vấn đề phức tạp, một nhà khai thác có thể không được đáp ứng yêu cầu với chỉ một công cụ mà có thể cần đến một giải pháp chìa khóa trao tay. Cũng có thể yêu cầu những ứng dụng thích hợp được thiết lập theo yêu cầu cụ thể của khách hàng. 5.2. Cổng yêu cầu dịch vụ (SOG) Cổng yêu cầu dịch vụ (SOG) hiện tại cần phải nâng cấp phần mềm để hỗ trợ cho các dịch vụ GPRS. Nó có tác dụng hỗ trợ việc cung cấp các số liệu GPRS trong HLR. 5.3. OSS Hệ thống trợ giúp điều hành (OSS) hỗ trợ quản lý tất cả các thành phần mạng liên quan đến GPRS trong mạng GSM. OSS giúp cho nhà khai thác có thể dễ dàng quản lý các thành phần của mạng. Các nút mạng dịch vụ GPRS, SGSN và GGSN trên Hình 8 cùng với các kết nối gắn với GPRS giữa các thành phần mạng bất kỳ. Hình 8: Các thành phần mạng trong mạng GPRS Chức năng quản lý thành phần mạng của các nút GSN nằm trong chính các nút mạng đó và được thực hiện trong một trình duyệt Web ở OSS sử dụng giao thức http và Java Applets. Hỗ trợ OSS của SGSN và GGSN Quản lý lỗi Những xử lý cảnh báo như khóa, xử lý sau và chuyển tiếp tới các hệ thống NMS nhiều nhà khai thác được kết hợp hoàn toàn với những chức năng quản lý lỗi khác của OSS. Những cảnh báo được hiển thị thành những danh sách và các biểu tượng của các thành phần trong mạng trên bản đồ thay đổi màu sắc, hình dạng và kích thước tuỳ theo những cảnh báo được gửi đến. Quản lý hiển thị Giao diện OSS mở cho việc nhập dữ liệu hiển thị được tương thích để nhận dữ liệu từ các nút SGSN và GGSN như là một dịch vụ khách hàng. Quản lý cấu hình Cấu hình và sự vận hành của SGSN và GGSN được thực hiện bằng trình duyệt Web OSS. Các tệp, như phần mềm có thể được gửi đi giữa OSS và các nút dịch vụ GPRS với các chức năng xử lý tệp chuẩn. Hỗ trợ OSS của các chức năng GPRS trong MSC, HLR và AUC MSC, HLR và AUC cần thiết cho việc cung cấp các dịch vụ GPRS trong mạng. Quản lý lỗi, hiển thị và cấu hình của các chức năng GPRS được kết hợp với các chức năng OSS khác cho những phần quản lý này và các thành phần mạng. Hỗ trợ OSS của các chức năng GPRS trong BSS Quản lý lỗi Xử lý báo hiệu liên quan đến GPRS được kết hợp hoàn toàn với các chức năng quản lý lỗi của BSC và BTS. OSS cung cấp các khả năng phân tích và xử lý để tập trung chủ yếu vào các vấn đề của GPRS. Quản lý hiển thị Những thống kê hiển thị của các dịch vụ GPRS được kết hợp với các thống kê xử lý cho các chức năng BSS khác trong các tính năng quản lý hiển thị của OSS. Tất cả các thống kê liên quan đến GPRS có thể được trình bày thành những biểu đồ cho các nhà khai thác. Quản lý cấu hình Cài đặt thông số cho các chức năng GPRS trong BSC và BTS được kết hợp với các chức năng quản lý cấu hình OSS khác. Sự kết hợp này cho phép chia tách tối ưu dung lượng vô tuyến giữa người sử dụng chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói trong mạng. 6. Phần lõi/Truyền dẫn trong GPRS GPRS đưa ra những yêu cầu mới về phần lõi và truyền dẫn: - Truyền dẫn trong mạng vô tuyến cần hỗ trợ GPRS, và - Các GSNs cần phải được kết nối sử dụng một mạng IP xương sống Truyền dẫn hiện tại giữa BTS và BSC có thể được sử dụng để xử lý lưu lượng GPRS và lợi ích chính là kết nối truyền dẫn tương tự giữa BTS và BSC cũng được sử dụng cho GPRS, vì vậy không kết nối bổ sung nào được yêu cầu nếu dung lượng có thể đáp ứng được trên các kết nối hiện tại. Có thể sử dụng các MSC của Ericsson cho các giao diện Gb kết nối chéo giữa BSC và SGSN. Theo cách đó các tuyến SGSN được định tuyến qua MSC mà ở đó chúng có thể được cùng nhân lên nhiều lần. Cần lưu ý giải pháp này cần dung lượng tổng đài nhóm (GS) và mạch đầu cuối tổng đài trong MSC. Một mạng chuyển tiếp khung (chuyển mạch) có thể được sử dụng giữa BSC và SGSN để đạt được hiệu suất sử dụng của dung lượng truyền dẫn. Nó cũng có thể được sử dụng kết hợp với kết nối chéo MSC như đã trình bày ở trên. Hình 9 mô tả những thành phần cốt lõi của GPRS (FR, IP, Quản lý mạng GPRS và mạng IP bên ngoài). Hình 9: Mạng GPRS với các mạng lõi Các GSN được nối với nhau sử dụng một lõi IP. Nó có thể hoạt động trên E1/T1, Ethernet và truyền dẫn SDH/Sonet (qua ATM, PPP hoặc FR) Ericsson hỗ trợ các công nghệ WAN sau cho phần lõi IP GPRS: - E1 hoặc T1 (theo kênh, không theo kênh, phân đoạn) với PPP hoặc FR (FR hỗ trợ cả FR pure DTE cho kết nối tới một mạng FR hoặc “PPP” như FR với DTE/DCE FR)  - ATM 155, MMF, STM-1/Sonet-3c, IP cổ điển Trong trường hợp sử dụng ATM, tính năng này được kết hợp trong GSN để hoàn thành các kết nối ATM. ATM Adaption Layer AAL5 được hỗ trợ cúng như IP qua ATM cổ điển Có một số giải pháp để triển khai những mạng này sử dụng một tập hợp rộng các sản phẩm truyền số liệu của Ericsson, gồm bộ định tuyến IP lõi, biên và tập hợp, các tổng đài lõi và biên ATM, tổng đài chuyển tiếp khung, v.v… Ngô Kim Tú (Nguồn: Ericsson. Commercial in Confidence Rev. D)