Цифровая система подвижной радиосвязи стандарта GPRS (стр. 11 из 16)
МАС-заголовок всегда состоит из 8 бит и разбит на несколько полей, назначение которых определяется направлением передачи. Так, в нисходящем канале первые 3 бит определяют флаг USFростояния канала, указывающий возможность использования МС следующего радиоблока мультикадра данного физического канака для передачи в восходящем канале. При этом использование тогофлага зависит от того, перелается ли в данном PDCHлогический канал общего управления пакетной передачей (РСССН). Если это так, то значение USF=111 указывает, что следующий блок может быть использован для доступа в сеть любой МС посредством логического канала случайного доступа (PRACH). Если же в PDCHотсутствует РСССН, то 23 = 8 возможных значений TJSFрезервируют следующий радиоблок для работы одной из МС в восходящем канале.
В PLC-заголовке в восходящем канале помимо другой информации содержатся временный идентификатор логического канала rTLLI), идентификатор временного потока (TFI) и порядковый номер PLC/MAC-пакета в этом потоке. Напомним, что наличие ^нумерации пакетов позволяет запрашивать повторную передачу ошибочно принятых пакетов.
Обработкапакетныхданныхнафизическомуровне
Обработка информации на физическом уровне осуществляется какрешение следующих основных задач:
• помехоустойчивое канальное кодирование, позволяющее выявлять и исправлять искаженные блоки, а при невозможности их исправления — информировать об этом RLC-уровень;
• перемежение бит в пределах передачи одного блока;
• мультиплексирование, заключающееся в создании пачек специального вида и формировании из этих пачек кадров и мульти-кадров для передачи по радиоканалу.
| Параметр | Схема кодирования | ||||
| CS1 | CS2 | CS3 | CS4 | ||
| Логические каналы | PDTCHРАССН РВССН РРСН PNCHPTCCH/D | PDTCH | PDTCH | PDTCH | |
| RLC-пакет данных | Число байт | 22 | 32 | 38 | 52 |
| Число дополнительных бит | 0 | 7 | 3 | 7 | |
| Размер МАС-заголовка, бит | 8 | 8 | 8 | 8 | |
| Размер блока на входе кодера, бит | 184 | 271 | 315 | 431 | |
| Блочное предкодирование | Не используется | (6,3) | (6,3) | (12,3) | |
| Размер блока на входе блочного кодера, бит | 184 | 274 | 318 | 440 | |
| Число проверочных бит | 40 | 16 | 16 | 16 | |
| Размер блока на выходе блочного кодера, бит | 228 | 284 | 338 | 456 | |
| Сверточный код | (2, 1, 5) | (2, 1, 5) | (2, 1, 5) | Не используется | |
| Размер блока на выходе сверточного кодера, бит | 456 | 558 | 676 | 456 | |
| Число выкалываемых бит | 0 | 132 | 220 | 0 | |
| Размер блока на выходе канального кодера | 456 | 456 | 456 | 456 | |
| Перемежение | 4 блока по 114 бит | ||||
| Вид пакета передачи по радиоканалу | Нормальная пачка 148 бит | ||||
| Скорость передачи данных, Кбит/с | 9,05 | 13,4 | 15,6 | 21,4 | |
В процессе канального кодирования из каждого RLC/MAC пакетаформируется блок физических данных, размер которого при любой схеме кодирования составляет 456 бит. Далее такой блок подвергают перемежению, в результате чего возникает четыре блока по 114 бит в каждом, и их передают по радиоинтерфейсу. Возможные параметры различных схем кодирования при GPRSпредставлены в табл. 15.3.
Радиочастотный подуровень подсети GPRSне отличается от традиционной сети GSM, т.е. в нем используются сигналы с тем же видом гауссовской частотной модуляции и минимальным сдвигом частоты, а также с такими же временными и спектральными характеристиками.
Соответственно аналогичные требования предъявляются и кприемопередающим трактам подсети GPRS.
15.7 Шифрование в сети GPRS
Главным отличием обеспечения информационной безопасностив сети GPRSот традиционной сети GSMявляется то, что наряду со стандартным алгоритмом шифрования существует возможность выбора соответствующих алгоритмов из широкого списка. Специализированная группа экспертов SAGE (ETSISecurityAlgorithmsGroupofExperts) разработала принципы шифрования при пакетной передаче данных. Эти алгоритмы предоставляются производителям аппаратуры и сетевым операторам на основе лицензии при условии конфиденциальности. Как известно, в традиционной сети GSMшифрованию подвергается информация между МС и БС для одного логического канала. Шифрование же в GPRSпроизводится между ОУ и МС на уровне LLC, а БС в процессах шифрования никак не участвует. Кроме того, шифрование производится независимо в восходящем и нисходящем направлениях с использованием различных ключей шифрования.
Поскольку при GPRSномер временного кадра не известен (а этот номер лежит в основе традиционного шифрования в GSM), тоза его аналог берется номер LLC-пакета. Следовательно, исходя из объема LLC-пакета шифрованию подвергаются данные объемом до 1 600 байт (в отличие от 114 бит в традиционной GSM).
Стандартный алгоритм использует симметричную схему шифрования, а основными параметрами при этом являются следующие: • ключ шифрования Кс длиной 64 бит. Как и при традиционной GSM, его генерирует МС в процессе аутентификации, и он совпадает с значением Кс, полученным ОУ от ДР в составе триплетов;
 |
• INPUT— параметр, имеющий длину 32 бит и зависящий от типа LLC-пакетов. В случае использования 1-кадров, переносящих абонентские пакеты, значение INPUTустанавливается случайным образом и увеличивается на единицу для каждого нового I-кадра. Если же используются UI-кадры, переносящие как абонентские пакеты, так и сигнализацию, значение INPUTпредставляет собой неповторяющееся 32-битовое число, определяемое из LLC-заголовка;
• DIRECTION— однобитовый параметр, определяющий направление передачи;
• OUTPUT— строка, содержащая зашифрованные данные. Ее минимальная длина составляет 3 байт, а максимальная — 1600 байт, что соответствует максимально возможной длине полезной части LLC-пакета, включая 3 байт проверочных символов FCS. При этом заголовок LLC-пакета не шифруется.
Принцип шифрования при GPRSс использованием введенных параметров поясняет рис. 15.16. На передающей стороне входящие в OUTPUTбиты складываются по модулю 2 с битами исходного сообщения PLAINTEXT, что в результате дает зашифрованное сообщение CIPHEREDTEXT. Соответственно для восстановления исходного сообщения на приемной стороне биты зашифрованного сообщения складываются по модулю 2 с битами строки OUTPUT. Для повышения эффективности процесса шифрования предусмотрена возможность генерирования на выходе алгоритма пакетов, содержащих требуемое число байт. Обычно используются или короткие (25 ...50 байт), или длинные (500... 1000 байт) пакеты.
Контрольные вопросы
1. Перечислите основные функциональные узлы сети GPRS и укажите их аналоги в традиционной GSM.
2.Какие характеристики определяются параметром QoS?
3.Опишите процедуру получения сетью адреса определенного узла.
4. Перечислите основные интерфейсы сети GPRSи поясните их назначение.
5. Какие логические каналы, предназначенные для пакетной передачи данных, организованы в сети GSM/GPRS?
6. Каковы функции МАС-протокола GPRS?
7. Перечислите и кратко опишите протоколы передачи данных по Gn-нтерфейсу.
8. Раскройте структуру GTP-пакета.
9.В чем заключаются сходство и различие иерархической кадровой
структуры GPRSи традиционной GSM?
10. Для чего используется флаг установки соединения?
11. Опишите процедуру преобразования пакетных данных на LLC-уровне.
12. Чем отличаются принципы шифрования в GPRSи в традиционной GSM?
Глава 16
УСЛУГИИКАЧЕСТВООБСЛУЖИВАНИЯВСЕТИGPRS
16.1. Услугииихбезопасность
В отличие от традиционной GSM, где по существу предоставляется единственная услуга коммутации абонентских каналов с качеством, не зависящим от желания абонента, различные приложения, которые могут использовать передачу данных через сеть GPRS, предъявляют заметно отличающиеся требования к таким параметрам, как вероятность ошибки, задержка сообщения, стоимость, конфиденциальность и др. Исходя из этого абонентам GPRSпредлагается широкий спектр услуг, характеризуемых различным качеством обслуживания и стоимостью.
В GPRSвозможен режим «сквозной» (end-to-end) передачи данных, определяющий два класса услуг: передачу данных между двумя абонентами (РТР — Point-To-Point) и передачу данных от одного абонента нескольким (РТМ — Point-To-Multipoint).
Связь между двумя абонентами, один из которых является передающим, а другой — принимающим, может быть осуществлена либо без соединения (РТР ConnectionNetworkService), либо с ориентированным соединением (РТР ConnectionOrientedNetworkService).
В первом случае передающий абонент посылает одиночные пакеты данных, каждый из которых не имеет никакого отношения к предыдущему и последующему. Поддержка такого способа осуществляется Интернет-протоколом.
Во втором случае между пакетами данных устанавливается некоторая логическая связь, а передача этих пакетов происходит достоверным способом. Поддержка связи с ориентированным соединением осуществляется на основе протокола Х.25. Заметим, что далеко не все производители телекоммуникационного оборудования внедряют данную технологию в свои продукты.
Технология GPRSунаследовала от традиционной GSMстандартные функции безопасности:
• аутентификация пользователя;
• идентификация мобильного оборудования;
• конфиденциальность пользователя;
• шифрование данных.
В GPRSаутентификация пользователя и идентификация мобильного оборудования производятся в ОУ аналогично тому, как это делается в ЦКПС/ГР.
Конфиденциальность пользователя осуществляется путем назначения для конкретной МС ее сетевого псевдонима, т.е. временного идентификатора при пакетной передаче (P-TMSI— PacketTemporaryMobileSubscriberIdentity), который выполняет ту же роль, что обычный временный идентификатор (TMSI) в традиционной GSM. Этот идентификатор выделяется ОУ, сообщается МС в зашифрованном виде и используется только в рамках одной области маршрутизации. Его размер составляет 32 бит, причем два старших разряда устанавливаются равными единице, что указывает на использование GPRS.