Các Lớp Trạm Di Động nói về thiết bị cầm tay nổi tiếng toàn cầu còn được gọi là Trạm Di Động (MS) và ba lớp khác nhau của nó. Thiết bị này, phổ biến hơn là thiết bị cầm tay, được sử dụng để thực hiện các cuộc gọi điện thoại và truy cập các dịch vụ dữ liệu. MS bao gồm Thiết bị đầu cuối (TE) và Thiết bị đầu cuối di động (MT).

TE là thiết bị chứa các ứng dụng và tương tác của người dùng, trong khi MT là phần kết nối với mạng. Trong ví dụ sau, Palm Pilot là TE và Mobile phone là MT.

Để tận dụng các dịch vụ GPRS mới, chúng ta cần các thiết bị cầm tay hỗ trợ GPRS mới. Có ba loại thiết bị đầu cuối GPRS khác nhau:

Hạng A

Thiết bị đầu cuối loại A có thể quản lý đồng thời cả dữ liệu gói và thoại. Có nghĩa là, một người cần hai bộ thu phát, vì thiết bị cầm tay phải gửi hoặc nhận dữ liệu và giọng nói cùng một lúc. Đây là lý do chính tại sao thiết bị đầu cuối loại A có giá sản xuất cao hơn thiết bị đầu cuối loại B và C.

Hạng B

Các thiết bị đầu cuối loại B không đóng vai trò giống như loại A. Các thiết bị đầu cuối này có thể quản lý dữ liệu gói hoặc thoại tại một thời điểm. Người ta có thể sử dụng một bộ thu phát duy nhất cho cả hai, dẫn đến chi phí thiết bị đầu cuối thấp.

Ví dụ: Nếu người dùng đang sử dụng phiên GPRS (như duyệt WAP, truyền tệp, v.v.) thì phiên này sẽ bị tạm dừng nếu người đó nhận được cuộc gọi. Thiết bị đầu cuối này không cho phép cả hai phiên hoạt động cùng một lúc. Việc tồn đọng này cần được sửa chữa, do đó cung cấp cho người dùng một cơ sở để vừa nhận cuộc gọi vừa duy trì phiên dữ liệu.

Lớp C

Thiết bị đầu cuối loại C có thể quản lý chỉ dữ liệu gói hoặc chỉ thoại. Ví dụ về thiết bị đầu cuối loại C là thẻ GPRS PCM / CIA, mô-đun nhúng trong máy bán hàng tự động, v.v.

Do chi phí cao của thiết bị cầm tay loại A, hầu hết các nhà sản xuất thiết bị cầm tay đã thông báo rằng thiết bị cầm tay đầu tiên của họ sẽ là loại B. Hiện tại, 3GPP đang tiến hành công việc tiêu chuẩn hóa loại nhẹ A nhằm tạo ra các thiết bị cầm tay có sẵn dữ liệu và thoại đồng thời tại một chi phí hợp lý.

GPRS – Bối cảnh PDP

PDP là viết tắt của Packet Data Protocol. Địa chỉ PDP là địa chỉ lớp mạng (Lớp 3 của mô hình Open Standard Interconnect [OSI]). Hệ thống GPRS hỗ trợ cả giao thức lớp mạng X.25 và IP. Do đó, địa chỉ PDP có thể là X.25, IP hoặc cả hai. Mỗi địa chỉ PDP được neo tại một nút hỗ trợ GPRS cổng (GGSN), như thể hiện trong hình bên dưới. Tất cả lưu lượng dữ liệu gói được gửi từ mạng dữ liệu gói công cộng cho địa chỉ PDP đều đi qua cổng (GGSN).

Mạng dữ liệu gói công cộng chỉ quan tâm rằng địa chỉ thuộc về một GGSN cụ thể. GGSN che giấu tính di động của trạm khỏi phần còn lại của mạng dữ liệu gói và từ các máy tính được kết nối với mạng dữ liệu gói công cộng.

Các địa chỉ PDP được gán tĩnh thường được cố định tại một GGSN trong mạng gia đình của thuê bao. Ngược lại, các địa chỉ PDP được gán động có thể được neo trong mạng gia đình của thuê bao hoặc mạng mà người dùng đang truy cập.

Khi một MS đã được gắn vào SGSN và nó sắp chuyển dữ liệu, nó phải kích hoạt một địa chỉ PDP. Kích hoạt địa chỉ PDP thiết lập mối liên kết giữa SGSN hiện tại của thiết bị di động và GGSN cố định địa chỉ PDP.

Hồ sơ do SGSN và GGSN lưu giữ liên quan đến liên kết này được gọi là ngữ cảnh PDP.

Điều quan trọng là phải hiểu sự khác biệt giữa MS gắn vào SGSN và MS kích hoạt địa chỉ PDP. Tuy nhiên, một MS chỉ gắn vào một SGSN, nó có thể có nhiều địa chỉ PDP hoạt động cùng một lúc. Mỗi địa chỉ có thể được neo vào một GGSN khác nhau. Nếu các gói đến từ mạng dữ liệu gói công cộng tại GGSN cho một địa chỉ PDP cụ thể và GGSN không có ngữ cảnh PDP hoạt động tương ứng với địa chỉ đó, nó có thể đơn giản loại bỏ các gói. Ngược lại, GGSN có thể cố gắng kích hoạt ngữ cảnh PDP với MS nếu địa chỉ được gán tĩnh cho một thiết bị di động cụ thể.

GPRS – Định tuyến dữ liệu

Định tuyến dữ liệu hoặc định tuyến các gói dữ liệu đến và đi từ người dùng di động, là một trong những điều kiện tiên quyết trong mạng GPRS. Yêu cầu có thể được chia thành hai lĩnh vực:

Định tuyến gói dữ liệu
Quản lý di động.

Định tuyến gói dữ liệu

Các vai trò quan trọng của GGSN liên quan đến sức mạnh tổng hợp với mạng dữ liệu bên ngoài. GGSN cập nhật thư mục vị trí bằng cách sử dụng thông tin định tuyến do SGSN cung cấp về vị trí của MS. Nó định tuyến gói giao thức mạng dữ liệu bên ngoài được đóng gói qua đường trục GPRS tới SGSN hiện đang phục vụ MS. Nó cũng giải mã và chuyển tiếp các gói mạng dữ liệu bên ngoài tới mạng dữ liệu thích hợp và thu thập dữ liệu sạc được chuyển tiếp đến cổng sạc (CG).

Có ba sơ đồ định tuyến quan trọng:

Tin nhắn bắt nguồn từ thiết bị di động – Đường dẫn này bắt đầu từ thiết bị di động GPRS và kết thúc tại máy chủ.
Thông báo do mạng khởi tạo khi MS ở trong mạng gia đình của nó – Đường dẫn này bắt đầu từ máy chủ và kết thúc ở thiết bị di động GPRS.
Thông báo do mạng khởi tạo khi MS chuyển vùng đến một mạng GPRS khác – Đường dẫn này bắt đầu từ máy chủ của mạng được truy cập và kết thúc tại thiết bị di động GPRS.

Mạng GPRS đóng gói tất cả các giao thức mạng dữ liệu thành giao thức đóng gói của riêng nó được gọi là giao thức đường hầm GPRS (GTP). GTP đảm bảo an ninh trong mạng đường trục và đơn giản hóa cơ chế định tuyến và phân phối dữ liệu qua mạng GPRS.

Quản lý di động

Hoạt động của GPRS một phần độc lập với mạng GSM. Tuy nhiên, một số quy trình chia sẻ các phần tử mạng với các chức năng GSM hiện tại để tăng hiệu quả và sử dụng tối ưu các tài nguyên GSM miễn phí (chẳng hạn như các khe thời gian chưa được phân bổ).

MS có thể ở bất kỳ trạng thái nào trong ba trạng thái sau trong hệ thống GPRS. Mô hình ba trạng thái là duy nhất cho vô tuyến gói. GSM sử dụng mô hình hai trạng thái hoặc nhàn rỗi hoặc hoạt động.

Trạng thái hoạt động

Dữ liệu chỉ được truyền giữa MS và mạng GPRS khi MS ở trạng thái hoạt động. Ở trạng thái hoạt động, SGSN biết vị trí ô của MS.

Quá trình truyền gói đến một MS đang hoạt động được bắt đầu bằng cách phân trang gói để thông báo cho MS về một gói dữ liệu đến. Quá trình truyền dữ liệu được tiến hành ngay sau khi phân trang gói qua kênh được chỉ ra bởi bản tin phân trang. Mục đích của bản tin phân trang là đơn giản hóa quá trình nhận gói tin. MS chỉ lắng nghe các bản tin phân trang thay vì tất cả các gói dữ liệu trong các kênh đường xuống. Điều này làm giảm mức sử dụng pin đáng kể.

Khi một MS có một gói để truyền, nó phải truy cập vào kênh đường lên (tức là kênh tới mạng dữ liệu gói nơi các dịch vụ cư trú). Kênh đường lên được chia sẻ bởi một số MS và việc sử dụng nó được phân bổ bởi một BSS. MS yêu cầu sử dụng kênh trong một thông báo truy cập ngẫu nhiên. BSS phân bổ một kênh không sử dụng cho MS và gửi một bản tin cấp quyền truy cập để trả lời cho bản tin truy cập ngẫu nhiên.

Trạng thái chờ

Ở trạng thái chờ, chỉ vùng định tuyến của MS được biết. (Vùng định tuyến có thể bao gồm một hoặc nhiều ô trong vùng vị trí GSM).

Khi SGSN gửi một gói đến MS đang ở trạng thái chờ, MS phải được phân trang. Vì SGSN biết vùng định tuyến của MS, một bản tin phân trang gói được gửi đến vùng định tuyến. Khi nhận được bản tin phân trang gói, MS chuyển tiếp vị trí ô của nó tới SGSN để thiết lập trạng thái hoạt động.

Trạng thái nhàn rỗi

Ở trạng thái nhàn rỗi, MS không có ngữ cảnh GPRS logic được kích hoạt hoặc bất kỳ địa chỉ Mạng Dữ liệu Công cộng Chuyển mạch Gói (PSPDN) nào được cấp phát. Ở trạng thái này, MS chỉ có thể nhận các bản tin đa hướng mà bất kỳ GPRS MS nào cũng có thể nhận được. Do cơ sở hạ tầng mạng GPRS không biết vị trí của MS nên không thể gửi tin nhắn đến MS từ các mạng dữ liệu bên ngoài.

Cập nhật định tuyến

Khi một MS ở trạng thái hoạt động hoặc ở trạng thái chờ di chuyển từ vùng định tuyến này sang vùng định tuyến khác trong vùng dịch vụ của một SGSN, nó phải thực hiện cập nhật định tuyến. Thông tin vùng định tuyến trong SGSN được cập nhật và sự thành công của thủ tục được chỉ ra trong thông báo phản hồi.

Thủ tục cập nhật định tuyến dựa trên ô được gọi khi một MS đang hoạt động đi vào ô mới. MS gửi một tin nhắn ngắn chứa danh tính của MS và vị trí mới của nó thông qua các kênh GPRS tới SGSN hiện tại của nó. Quy trình này chỉ được sử dụng khi MS ở trạng thái hoạt động.

Bản cập nhật định tuyến liên SGSN là bản cập nhật định tuyến phức tạp nhất. MS thay đổi từ vùng SGSN này sang vùng SGSN khác, và nó phải thiết lập một kết nối mới đến một SGSN mới. Điều này có nghĩa là tạo bối cảnh liên kết hợp lý mới giữa MS và SGSN mới và thông báo cho GGSN về vị trí mới của MS.

GPRS – Chế độ truy cập & Tên điểm truy cập

Chế độ truy cập GPRS chỉ định liệu GGSN có yêu cầu xác thực người dùng tại điểm truy cập vào Mạng Dữ liệu Công cộng (PDN) hay không. Các tùy chọn có sẵn là:

Minh bạch – GGSN không yêu cầu ủy quyền / xác thực bảo mật.
Không minh bạch – Trong trường hợp này, GGSN hoạt động như một proxy để xác thực.

Các chế độ trong suốt và không trong suốt của GPRS chỉ liên quan đến IPv4 loại PDP.

Thời trang xuyên thấu

Truy cập minh bạch liên quan đến GPRS PLMN không liên quan đến xác thực và ủy quyền truy cập thuê bao. Quyền truy cập vào các thủ tục bảo mật liên quan đến PDN là minh bạch đối với GSN.

Trong chế độ truy cập trong suốt, MS được cấp một địa chỉ thuộc về nhà điều hành hoặc bất kỳ không gian địa chỉ nào khác của miền. Địa chỉ được cung cấp khi đăng ký dưới dạng địa chỉ tĩnh hoặc khi kích hoạt ngữ cảnh PDP, dưới dạng địa chỉ động. Địa chỉ động được cấp phát từ máy chủ Giao thức Cấu hình Máy chủ Động (DHCP) trong mạng GPRS. Mọi xác thực người dùng đều được thực hiện trong mạng GPRS. Không xác thực RADIUS được thực hiện; chỉ xác thực dựa trên IMSI (từ mô-đun nhận dạng thuê bao trong thiết bị cầm tay) được thực hiện.

Chế độ không xuyên suốt

Truy cập không minh bạch vào mạng nội bộ / ISP có nghĩa là PLMN đóng một vai trò trong việc xác thực mạng nội bộ / ISP của MS. Truy cập không minh bạch sử dụng thông báo Giao thức xác thực mật khẩu (PAP) hoặc Giao thức xác thực bắt tay thử thách (CHAP) do thiết bị đầu cuối di động phát hành và được gắn trong thông báo kích hoạt ngữ cảnh GTP PDP. Thông báo này được sử dụng để xây dựng một yêu cầu RADIUS hướng tới máy chủ RADIUS được liên kết với tên điểm truy cập (APN).

Tên điểm truy cập GPRS

Các tiêu chuẩn GPRS xác định danh tính mạng được gọi là Tên điểm truy cập (APN). APN xác định một PDN có thể truy cập được từ một nút GGSN trong mạng GPRS. Trong GPRS, chỉ APN được sử dụng để chọn mạng mục tiêu. Để định cấu hình APN, người vận hành định cấu hình ba phần tử trên nút GSN:

Điểm truy cập – Xác định APN và các đặc điểm truy cập liên quan của nó, bao gồm bảo mật (RADIUS), phân bổ địa chỉ động (DHCP) và các dịch vụ DNS.
Danh sách điểm truy cập – Xác định giao diện logic được liên kết với mẫu ảo.

Nhóm truy cập – Xác định xem có được phép truy cập giữa PDN và MS hay không.

GPRS – Quy trình mạng

Chương này mô tả ngắn gọn các quy trình cơ bản được sử dụng trong mạng GPRS:

Quá trình đính kèm – Quá trình mà MS gắn (tức là kết nối) với SGSN trong mạng GPRS.
Quá trình xác thực – Quá trình SGSN xác thực thuê bao di động.
Quy trình kích hoạt PDP – Quy trình mà phiên người dùng được thiết lập giữa MS và mạng đích.
Quá trình tách – Quá trình mà MS tách (tức là ngắt kết nối) khỏi SGSN trong mạng GPRS.
Yêu cầu PDP do mạng khởi tạo cho địa chỉ IP tĩnh – Quá trình mà cuộc gọi từ mạng dữ liệu gói đến MS bằng địa chỉ IP tĩnh.