Цифровая система подвижной радиосвязи стандарта GPRS (стр. 9 из 16)
• организация канала без установления соединения;
• передача данных между ОУ и БС без подтверждения;
обеспечение двухстороннего контроля данных;
• поддержка вызовов от ОУ к БС;
• удаление старых сообщений в БС при обновлении;
• поддержка каналов второго уровня.
ПротоколыпередачиданныхвGn-интерфейсе
Взаимодействие между МС и внешней пакетной сетью предполагает «прозрачную» работу с открытыми, т.е. известными обеим сторонам IP-адресами. Однако прежде чем пакет данных от МС поступит в GPRS-шлюз своей сети, он должен, пройдя по нескольким функциональным узлам, оказаться в ОУ (аналогично ситуация складывается при приеме пакетных данных от внешней МС).
В принципе возможно так организовать передачу пакетов, что весь маршрут, в том числе и внутри сети GPRS, будет проходить по открытым IP-адресам. Однако такая организация представляется далеко не лучшим решением задачи по многим параметрам, в том числе с точки зрения информационной безопасности. Исходя из этого целесообразно построение маршрута внутри сети GPRS(прежде всего между ОУ и GPRS-шлюзом), при котором передача пакетов будет осуществляться по внутренним, неизвестным для внешних пользователей IP-адресам.
Реализация указанной концепции осуществляется путем создания специального «туннеля» между ОУ и GPRS-шлюзом (рис. 15.9), при котором внешние IP-пакеты помещаются сначала в специальные «контейнеры», а затем — во внутренние IP-пакеты, после чего передаются внутри сети GPRS. При этом в процессе туннелирования происходит последовательная инкапсуляция пакетов, т.е. добавление к заголовку предыдущего уровня заголовка текущего уровня (рис. 15.10).
Организация процессов туннелирования в Gn-интерфейсе основана на использовании Интернет-протокола и протокола пакетного туннелирования (GTP— GPRSTunnelingProtocol), поэтому туннельные пакеты часто называют GTP-пакетами. Структура IP-пакета была показана в табл. 14.1. Кратко рассмотрим структуру GTP-пакета.
 | |
 |
GTP-пакет состоит из двух частей: заголовка и информационной части. Заголовок содержит 16 байт и включает в себя следующую информацию:
• тип сообщения (значения 1...52 для сигнализации и 255 — для данных);
• длину сообщения в байтах;
• последовательность значений для идентификации транзакций сигнальных сообщений и счетчик дейтаграмм;
• число LLC-блоков, используемых для процедуры переопределения области маршрутизации, применяемой для координации передачи данных между МС и ОУ;
• флаг, отражающий включение числа LLC-блоков;
• туннельный идентификатор (TID— TunnelIDentifier), содержащий код страны (МСС), код мобильной сети (MNC), идентификационный код мобильной станции (MSIN) и идентификатор точки доступа сетевой услуги (NSAPI).
Наряду с рассмотренными протоколами в Gn-интерфейсе также используются протоколы передачи данных (UDP/TCP— UserDatagramProtocol/ TransmissionControlProtocol), служащие для передачи инкапсулированных GTP-пакетов между магистральными узлами с подтверждением (TCP) или без подтверждения (UDP) принятых данных, и протоколы L1 и L2, являющиеся независимыми протоколами физического и канального уровней, так как спецификациями GSMони не определены, и их реализация находится в компетенции оператора (внутри сети GPRS) или должна быть согласована с оператором внешней пакетной сети.
15.5. РадиоинтерфейссетиGPRS
Как уже говорилось, для физической передачи информации внутри сети GPRSорганизован канал пакетной передачи данных (см. рис. 15.5), ресурсы которого распределены на две части: для
звокупности всех МС и для остальной сети. Организация различных логических каналов в физическом канале аналогична организации их в традиционной сети GSMи достигается путем использования мультикадровой структуры.
При пакетной передаче организован 52-кадровый мультикадр [(рис. 15.11). В отличие от традиционной GSM, где реализована структура 51/26-кадрового мультикадра, в PDCHмультикадр состоит Ез 52 кадров МДВР и содержит 12 блоков В0...В11 по четыре [ кадра в каждом, два пустых (резервных) кадра и два кадра, предназначенных для логического канала РТССН. Напомним, что в одном блоке содержится последовательность из четырех информационных пакетов, размещенных в четырех последовательных (а не в одном) кадрах на одной рабочей частоте в одном и том же слоте.
Каждый блок используется для передачи сообщения одного из каналов пакетного трафика или каналов управления, за исключением канала РТССН, информация которого расположена в 13-м (PTCCH/U) и 39-м (PTCCH/D) кадрах. В восходящем направлении одна МС разделяет канал PTCCH/Uс 15 другими МС, поэтому можно считать, что МС передает сигнал доступа (accessburst) один раз за восемь мультикадров (один раз за 1,92 с). Одно сообщение канала PTCCH/D, содержащее информацию для нескольких МС, занимает четыре кадра, поэтому его передают в течение двух мультикадров.
Кадры 26-й и 52-й свободны, поэтому они, а также упомянутые 13-й и 39-Й кадры используются для следующих целей:
• измерение уровней сигналов и приема системной информации от соседних БС;
• проведение измерений, необходимых для управления мощностью;
выполнение процедуры обновления времени упреждения.
 |
Из приведенной в подразд. 15.3 классификации видно, что радиоинтерфейс сети GPRSсостоит из независимых и несимметричных1 логических каналов, следовательно, должен существовать некоторый механизм распределения радиоресурсов. Конкретно, если передача пакетов в нисходящем канале, т. е. от сети к множеству МС, не приводит к возникновению конфликтов, то при организации передачи в восходящем канале, при которой МС совместно используют один и тот же слот, необходима процедура предотвращения возможных коллизий.
Как видно из представленной на рис. 15.11 структуры мультикадра, при наличии 12 блоков возможно мультиплексирование 12 различных абонентов в одном слоте восходящего канала, при этом каждая МС должна знать, какой блок и в каком канале PDCHона должна использовать.
Для решения такой задачи используется специальный флаг установки соединения в восходящем канале (USF— UplinkStateFlag), который передается в нисходящем направлении по каналу PAGCHи используется в качестве признака того, какая МС имеет право на использование данного блока. Отслеживая значения флагов, МС имеет возможность передавать в восходящем направлении блоки, имеющие то же самое значение флага, которое ей изначально было выделено. Флаг состоит из трех разрядов и соответственно имеет восемь значений, поэтому в действительности при передаче информации в восходящем направлении только восемь (а не 12) абонентов имеют возможность одновременно делить между собой один слот канала PDCH.
На рис. 15.12 абоненту МС1 выделено значение флага USF= 1 и обеспечена возможность использования блоков В0...В4, а або-
1 Несимметричность означает, что не все каналы функционируют в обоих направлениях.
| Число слотов | Скорость передачи, Кбит/с | |||
| CS1 | CS2 | CS3 | CS4 | |
| 138 | 9,1 27,2 72,0 | 13,4 40,2 107,2 | 15,6 46,8 124,8 | 21,4 64,2 171,2 |
ненту МС2 — значение USF= 2 и возможность использования
блоков В5...В9.
В целях обеспечения высокой защищенности блоков, передаваемых по радиоканалу, в структуру передаваемой информации [вводится механизм помехоустойчивого кодирования. При этом в GPRSпредусмотрено четыре возможных схемы кодирования: CS1...CS4. Схема CS1 обладает самой высокой степенью исправления ошибок и самой низкой скоростью передачи данных, в то время как в схеме CS4 исправление ошибок вообще отсутствует, зато при этом реализуется наивысшая скорость передачи. В табл. 15.1 приведены значения скоростей передачи для различных схем кодирования при использовании одного, трех или восьми слотов. | В традиционной GSMобычно используется 1 слот для передачи в обоих направлениях, в GPRSв целях обеспечения более высокой скорости передачи возможно использование нескольких (до (восьми) слотов, причем в восходящем и нисходящем направлениях.
15.6. Передачапакетныхданных порадиоинтерфейсу
Передача абонентских данных и сигнальной информации по радиоинтерфейсу происходит в обоих направлениях на основе протоколов SNDCP, LLC, RLC/MAC, а также протокола физического уровня. Рассмотрим, как происходит преобразование пакетов данных при передаче их от верхних уровней к нижним, и наоборот (рис. 15.13).
Вышестоящие уровни передают на уровень управления логическим соединением LLC(подуровень канального уровня в модели ВОС) для последующей передачи по радиоканалу пакеты абонентских данных, пакеты сигнализации и имеющие тот же статус Пакеты коротких сообщений. При этом, поскольку возможна одновременная передача пакетов, построенных на базе различных [Пакетных протоколов (PDP), необходимо их мультиплексирование через соответствующие точки доступа на каком-либо подуровне
 |
сетевого уровня. В GPRSтаким подуровнем является уровень протокола зависимого сближения (SNDCP), на который и возложены функции мультиплексирования пакетов, а также их сжатие и при необходимости сегментация.