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para estudiantes de ing de telecomunicaciones
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AgilentComprensión general
Servicio de Radio por Paquetes (GPRS)
redes de prot
ocolos de interfaz de aire
Tabla de contenidosPágina
La comunicación de datos necesita. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
La red GPRS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Capas de protocolo GPRS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
GPRS identidades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Interfaz aérea GPRS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Las operaciones de transferencia de datos de
paquetes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
IntroducciónEn respuesta a la demanda de los clientes de acceso inalámbrico a Internet, y como un trampolín para 3G redes de muchos operadores GSM están desplegando General Packet Radio Service (GPRS). Esta tecnología aumenta las velocidades de datos de las redes GSM existentes, lo que permite el transporte de los datos packetbased. Nuevos terminales GPRS podrán transferir datos a velocidades mucho más altas que las 9,6 o 14,4 kbps actualmente disponibles para usuarios de teléfonos móviles. En circunstancias ideales, GPRS podría soportar velocidades de 171.2 kbps, superando las tasas de acceso RDSI. Sin embargo, una tasa de datos más realista para el despliegue de redes tempranas es probablemente alrededor de 40 kbps utilizando un enlace ascendente y tres intervalos de tiempo de enlace descendente.
A diferencia de la tecnología 2G de conmutación de circuitos, GPRS es un "always-on" de servicios. Se permitirá a los operadores GSM para proporcionar acceso a Internet de alta velocidad a un costo razonable por la facturación a los usuarios de teléfonos móviles para la cantidad de datos que transfieren y no por la cantidad de tiempo que están conectados a la red.
Este trabajo se verá en detalle en los nuevos protocolos, procedimientos y otros cambios tecnológicos que GPRS
aporta a las redes GSM.
Sección 1: necesidades de comunicación de datosAntes de examinar la tecnología GPRS en detalle, vamos a revisar algunos términos básicos de comunicaciones de datos.
Aplicaciones de comunicación de datos generalmente se dividen en dos categorías:
Aplicaciones en tiempo real implican transacciones de datos pequeños, tales como enviar o recibir un breve correo electrónico, realizar una transacción financiera, obtener una actualización de deportes o noticias de la web, o el chat en línea.
Aplicaciones de acceso de datos son más voluminosas e implican enviar o recibir grandes cantidades de datos. Ejemplos son la descarga de páginas web y archivos desde Internet o transferir archivos grandes a otros usuarios.
Dos técnicas están disponibles para los datos a través de redes de comunicación móvil:
La conmutación de circuitos es un modo en el que una conexión (o circuito) se establece desde el punto de origen de una transferencia de datos al destino. Los recursos de red están dedicados para la duración de la llamada hasta que el usuario interrumpe la conexión. El uso de estos recursos, los datos pueden ser transmitidos o recibidos de forma continua o en ráfagas, dependiendo de la aplicación. Dado que los recursos siguen dedicados para toda la duración de una llamada de datos, el número de suscriptores que la red puede soportar es limitado.
La conmutación de paquetes es un modo en el que los recursos son asignados a un usuario sólo cuando los datos debe ser enviado o recibido. Los datos se envían en paquetes, que se enrutan a través de la red, junto con el resto del tráfico de usuario. Esta técnica permite que varios usuarios compartan los mismos recursos, aumentando así la capacidad de la red y gestión de los recursos con bastante eficacia. Sin embargo, la técnica hace colocar algunas limitaciones en el rendimiento de datos.
La experiencia ha demostrado que la mayoría de las aplicaciones de comunicación de datos no requieren la transferencia de datos continua. Los usuarios pueden necesitar para ser conectado a una red de comunicación de datos (como una LAN, WAN, Internet o una Intranet corporativa), pero eso no quiere decir que están enviando y recibiendo datos en todo momento. Además, la transferencia de datos necesita generalmente no son simétricos. En la mayoría de los casos los usuarios envían mensajes pequeños pero reciben descargas de gran tamaño. En cualquier momento dado, la mayoría de la transferencia de datos es en una sola dirección.
Sección 2: La red GPRSEl servicio general de radio por paquetes (GPRS) ofrece a los suscriptores GSM acceso a las aplicaciones de comunicación de datos, como el correo electrónico, redes corporativas y de Internet a través de sus teléfonos móviles. El servicio GPRS utiliza la red GSM existente y añade nuevos equipos a la red de conmutación de paquetes. Véase la Figura 1.
Redes GSM existentes utilizan la tecnología de conmutación de circuitos para transferir información (voz o datos) entre los usuarios. Sin embargo, GPRS utiliza la conmutación de paquetes, lo que significa que no hay circuito dedicado asignado al teléfono móvil GPRS. Se establece un canal físico de forma dinámica, sólo cuando se están transfiriendo datos. Una vez que los datos han sido enviados, el recurso (un intervalo de tiempo en la interfaz de aire) se puede volver a asignarse a otros usuarios para un uso más eficiente de la red.
Cuando los datos de conmutación de paquetes sale de la red GPRS / GSM, se transfiere a las redes TCP-IP como Internet o X.25. Por lo tanto, GPRS incluye nueva transmisión y procedimientos de señalización, así como nuevos protocolos para el interfuncionamiento con la otras redes de paquetes estándar mundo IP y.
Figura 1. arquitectura de red GPRS
Los teléfonos móviles de hoy en día no funcionan con la tecnología GPRS, por lo que la industria está trabajando en una nueva generación de móviles que pueden manejar tanto GSM y comunicación de conmutación de paquetes. En el futuro, los teléfonos GPRS pueden ser integrados en dispositivos tales como ordenadores portátiles o asistentes digitales personales. GPRS también tiene la capacidad de soportar el servicio de mensajes cortos (SMS).
Para soportar altas velocidades de datos, GPRS emplea esquemas de codificación de error nueva interfaz de aire y múltiples intervalos de tiempo, de una manera similar a HSCSD (datos de alta velocidad de conmutación de circuitos-).Teóricamente podemos conseguir una velocidad de datos máxima de 171,2 kbps utilizando ocho intervalos de tiempo. Sin embargo, hoy en día esto parece poco probable debido a problemas de diseño de los teléfonos móviles y de inadecuada calidad de interfaz aérea.
Dado que la comunicación de conmutación de paquetes permite la asignación de los recursos no continuo a un
usuario, la facturación GPRS no estará basado en tiempo de conexión, sino más bien en el uso de recursos.
Arquitectura de red GPRSTecnología GPRS trae muchos cambios en la red GSM existente. La mayoría de los cambios son modificaciones introducidas mediante la adición de nuevos bloques en lugar de mediante la modificación de los recursos existentes. Una vista simplificada de esta nueva red híbrida muestra los elementos introducidos por GPRS.
El nodo de soporte de pasarela GPRS (GGSN) es similar al centro de conmutación móvil de pasarela GSM (GMSC) y proporciona una pasarela entre la red GPRS y la red pública de datos por paquetes (PDN) u otras redes GPRS. El GGSN proporciona funciones de autenticación y gestión de ubicación, se conecta al registro de posiciones base (HLR) por medio de la interfaz Gc, y cuenta el número de paquetes transmitidos para la facturación de abonado precisa.
El nodo de soporte de servicio GPRS (SGSN), como el centro de conmutación móvil GSM y visitante Location Register (MSC / VLR), controla la conexión entre la red y la estación móvil (MS). El SGSN proporciona gestión de sesiones y de gestión de movilidad GPRS funciones tales como los traspasos y paginación. Se une al HLR a través de la interfaz Gr y al MSC / VLR a través de la interfaz Gs. También cuenta el número de paquetes enrutados.
Funciones de la unidad de control de paquetes (PCU) incluyen la conversión de paquetes de datos en un formato que puede ser transferida por la interfaz aérea, la gestión de recursos de radio, y la aplicación de calidad de servicio (QoS) mediciones.
Los enlaces de señalización entre los nodos GPRS y los bloques GSM serán las interfaces SS7 MAP. La
señalización entre los nodos GPRS se define por las especificaciones GPRS. Las nuevas interfaces físicas incluyen
la interfaz Gb, que conecta el SGSN a la UCP y por lo general se encuentra en el subsistema de estación base
(BSS); la interfaz Gn, que conecta el GGSN y SGSN; y la Gc, Gr, y las interfaces de Gs, que llevan los protocolos
basados en SS7.
GPRS de telefonía móvil estados de funcionamientoLos teléfonos móviles pasan por diferentes estados de la comunicación. Por ejemplo, cuando un campamentos de teléfono GSM a una red, el teléfono entra en un estado de reposo en la que utiliza muy pocos recursos de la red. Cuando el usuario hace una petición de llamada o recibe una llamada, sin embargo, el teléfono pasa al estado dedicado en el que se asigna un recurso continuo hasta que se termina la conexión.
Los teléfonos móviles GPRS también se han definido los estados, que se describen a continuación.
GPRS ociosa es el estado en el que los campos de telefonía móvil en la red GSM. El teléfono recibe paginación circuitswitched y se comporta como un teléfono GSM. A pesar de que no interactúa con la red GPRS en este estado, todavía posee la funcionalidad GPRS.
GPRS listo es el estado logra cuando el móvil GPRS sí mismo conectado a la red. En este estado, el teléfono móvil puede activar un protocolo de datos por paquetes (PDP) contexto, lo que permite que el teléfono para establecer una sesión de transferencia de paquetes con redes de datos externas para transmitir y recibir paquetes de datos. Una vez que se activa un contexto PDP, bloques de recursos se asignan a la sesión hasta que la transferencia de datos deja por un período determinado y el teléfono móvil se mueve en el estado de espera.
GPRS de espera es un estado en el que el móvil está conectado a la red GPRS, pero no se produce ninguna transmisión de datos. Si un paquete de datos para el móvil llega, la red la página del móvil, que a su vez activa una sesión de contexto PDP al llevar el móvil de nuevo al estado listo.
GPRS / clases móviles GSMETSI define tres clases diferentes de móviles para el GPRS híbridos / red GSM:
Clase A (GSM / GPRS)Los móviles de clase A se puede unir a los GPRS y la red GSM simultáneamente. Pueden recibir GSM de voz / datos / llamadas SMS y llamadas de datos GPRS. Para que esto suceda, los móviles deben controlar tanto la redes GSM y GPRS para las llamadas entrantes. Los móviles de clase A también pueden hacer y recibir llamadas GPRS y GSM simultáneamente. Requisitos de funcionamiento de esta clase incluyen un receptor adicional en el teléfono móvil para mediciones de células vecino.
Clase B (GSM / GPRS)Esta clase es similar a la clase A, con la excepción de que los teléfonos móviles de clase B no apoyarán el tráfico simultáneo. Si una llamada GPRS está activada, el teléfono no puede recibir llamadas GSM y viceversa.
Clase C (GSM o GPRS)Esta clase de teléfonos móviles tendrá funcionalidad GSM y GPRS, pero se unirá a una sola red a la vez. Por lo tanto, si el teléfono está conectado a la red GPRS, se separa de la red GSM y no será capaz de realizar o recibir llamadas GSM. A la inversa, si está conectado a la red GSM, no será capaz de realizar o recibir llamadas GPRS.
Hoy la mayoría de los fabricantes están construyendo móviles Clase B.
Los Conexión GPRS procedimientoUn GPRS adjuntar es un proceso de gestión de movilidad GPRS (GMM) que siempre es iniciada por el teléfono móvil. Dependiendo de la configuración del teléfono móvil, el GPRS adjuntar pueden realizarse cada vez que el teléfono está encendido, o puede ser iniciado manualmente por el usuario.
La solicitud de una conexión GPRS está hecho para el SGSN en un proceso que es transparente para el BSS. Primero el móvil notifica al SGSN de su identidad como IMSI (IMSI) o P-TMSI (paquete de identidad temporal de abonado móvil).Luego envía su antiguo identificación del área de encaminamiento (RAI), marca de clase, CKSN y deseada adjuntar tipo. Este último indica al SGSN si el móvil desea adjuntar como un dispositivo de GPRS, un dispositivo GSM, o ambos. El SGSN se conecte el móvil e informar al HLR si ha habido un cambio en la RAI. Si el deseado adjuntar tipo es GPRS y GSM, el SGSN también actualizar la ubicación con el VLR, siempre que exista la interfaz Gs.
Tenga en cuenta que una conexión GPRS no permite que el teléfono móvil para transmitir y recibir datos. Para que esto ocurra, el móvil tiene que activar una sesión de comunicación usando el contexto PDP.
v
Figure 2. GPRS attach
MS GsGbUm MAP HLRVLRSGSNBSS
GMM
. Attach request12. Security procedures 2. Security procedures
. Location update3
5. Attach accept4. Location update
Figure 3. PDP context activation
MS Um GsGb
Gs
BSS GGSNSGSN
GGSNSM
1. Activate PDP context request
2. Create PDP context request
3. Create PDP context response
4. Activate PDP context accept
Activación de contexto PDPUn contexto PDP activa una sesión de comunicación por paquetes con el SGSN. Durante el procedimiento de activación, el teléfono móvil o bien proporciona una dirección IP estática o solicita una temporal de la red. También especifica el nombre del punto de acceso (APN) con el que se quiere comunicar, por ejemplo, una dirección de Internet o un proveedor de servicios de Internet. Las peticiones móviles una calidad deseada de servicio (QoS) y un identificador de punto de acceso de servicio de red (NSAPI). Debido a que un móvil GPRS puede establecer múltiples sesiones de contexto PDP para diferentes aplicaciones, la NSAPI se utiliza para identificar los paquetes de datos para una aplicación específica.
Tras la recepción de información desde el móvil, elSGSN determina qué GGSN está conectado a la APN y reenvía la solicitud. El SGSN también proporciona una QoS negociados sobre la base de la información de suscripción del usuario y la disponibilidad de servicios.
Si el teléfono móvil tiene una dirección IP estática, el GGSN conecta directamente con el móvil al punto de acceso deseado. De lo contrario, se obtiene una dirección IP temporal de la APN. El GGSN también proporciona algunos identificadores de transacción para la comunicación de datos entre GGSN y SGSN.
Una vez que el procedimiento de comunicación y la activación en el GGSN es exitosa, la información de transferencia de datos adecuado se reenvía al móvil.
Sección 3: capas de protocolo GPRS
Los datos GPRS y señalización del plano de transmisión consta de los protocolos estándar, tales como IP y algunos nuevos protocolos, GPRS-específicos.
Los siguientes son protocolos de interfaz Gn:GTP (protocolo de túnel GPRS) recibe paquetes de datagramas y X.25 IP de la red externa y los túneles a través de los nodos de soporte de GPRS. Debido a que habrá múltiples interfaces GGSN y SGSN, el GTP proporciona para cada paquete un identificador de túnel (TID) que identifica el destino y operación a la que el paquete / datagrama pertenece. Las transacciones se identificaron utilizando identificadores lógicos, así como la IMSI.
TCP / UDP consiste en el protocolo de control de transmisión (TCP), que se utiliza para transferir las PDU (unidades de datos de protocolo) a través de la interfaz Gn con fiabilidad (acuse de recibo y retransmisiones). El protocolo de datagramas de usuario (UDP), se utiliza a través de la interfaz Gn llevar el GTP-PDU para toda la información y el usuario los datos de señalización que no requieren fiabilidad.
IP (protocolo de Internet) se utiliza para los datos de usuario ruta e información de señalización a través de la interfaz Gn. El tamaño de datagrama IP se limitará a la capa física - unidad de transmisión máxima (MTU) capacidades. Un datagrama IP puede ser tan grande como 65.535 octetos, pero si la MTU capa física es menor que esta, la fragmentación que debe hacerse. El nodo de soporte de pasarela de origen (GGSN o SGSN) tiene que decidir primero el tamaño de MTU
Figure 4. GPRS data and signaling plane
IP/X.25 IP/X.25
IP IP
SNDCP SNDCP
BSSGP BSSGPUDP/TCP UDP/TCPLLC LLC
RLC RLC
GTPGTP
MACMAC NS NSL1 bis L1 bis L1 L1 L1
L2 L2
L2
GSM RF GSM RF
Relay
Relay
Um GnGb
MS BSS SGSN GGSN
Application
y luego llevar a cabo la fragmentación. El direccionamiento IP ruta voluntad utilizado los datos a través de la interfaz Gn, incluidas posibles GSN intermedios (nodos de soporte de pasarela), a la dirección de la ROSS en el destino final.
Los siguientes son protocolos de interfaz Gb:SNDCP (sub red de protocolo de convergencia dependiente) se utiliza entre el SGSN y el teléfono móvil. Este protocolo convierte la PDU de capa de red (N-PDU) en la interfaz Gn en un formato adecuado para el subyacente arquitectura de red GPRS. SNDCP realiza una serie de funciones:
Multiplexación de N-PDU a partir de una o varias entidades networklayer en la conexión LLC apropiado Buffering de N-PDU para el servicio reconocido
Entrega gestión secuencia para cada NSAPI
Compresión y descompresión de la información de protocolo y datos de usuario
Segmentación y reensamblado de los datos comprimidos a la longitud máxima de la LLC-PDU
Negociación de los parámetros de control (XID) entre entidades SNDCP.
LLC (control de enlace lógico) proporciona un protocolo altamente fiable, cifrado de enlace lógico entre el SGSN y el teléfono móvil. La LLC utiliza los modos de transmisión de tramas reconocidos y no reconocidos, en función de la calidad negociado de un usuario del servicio. Este protocolo también maneja marco de re-transmisión, almacenamiento en búfer, y la longitud de información basados en la clase de QoS de retardo negociado.
BSSGP (estación de base de protocolo GPRS del sistema) rutas Los siguientes son protocolos de interfaz Um: información entre el SGSN y el BSS. Este protocolo transmite información de QoS, pero no lleva a
cabo ningún tipoRLC (control de enlace de radio) es responsable de un número
de corrección de errores. Su función principal es proporcionarde funciones:
información relacionado con la radio para su uso por el enlace de radio
el control de acceso al medio (MAC) funciones de control(RLC) y en la interfaz de aire.
La capa LLC utiliza los servicios de la BSSGP para la transferencia de datos. La función del relé en el BSS transfiere tramas LLC entre la capa RLC / MAC y la capa BSSGP. El BSSGP envía información a las capas de servicios de red para determinar la destinati transferencia en:
•
•
•
•
Transferencia de LLC-PDU entre la capa LLC y la función MACSegmentación de LLC-PDU en bloques de datos RLC y re-ensamblaje de bloques de datos RLC para encajar enBloques de trama TDMASegmentación y reensamblaje de mensajes de control RLC / MAC en bloques de control RLC / MAC de corrección de errores hacia atrás para la transmisión selectiva de bloques de datos RLC.
BVCI (BSSGP identificador de conexión virtual) se envía a las capas de servicios de red para el enrutamiento
La función de segmentación de RLC es un proceso de tomar
señalización y datos de información al par correcto uno o más LLC-PDU y los divide en partes más pequeñasentidades funcionales. Cada BVCI entre dos pares
Bloques RLC. La LLC-PDU se conocen colectivamente como
entidades es único. un flujo de bloque temporal (TBF) y se asignan al
LSP (parámetro de selección de enlace) se utiliza en los recursos de uno o más canales de datos por paquetes (PDCH).
conjuntamente con el BVCI para ayudar en la selección de unaEl TBF es temporal y se mantiene sólo para el
enlace físico para el proceso de carga compartida. duración de la transferencia de datos. Cada TBF se le asigna una
NSEI (identificador de entidad de servicio de red) utiliza la identidad de flujo temporal (TFI) por la red.
en el BSS y la SGSN proporciona la funcionalidad de gestión de red requerido para la operación de
Los bloques de datos RLC consisten en una cabecera RLC, una RLC
la interfaz Gb. El NSEI junto con la unidad de datos BVCI, y los bits de reserva. El bloque de datos RLC junto conidentifica de forma exclusiva una conexión virtual BSSGP.
una cabecera MAC puede codificarse usando uno de los cuatro esquemas de codificación definidos. El esquema de codificación es crítica para decidir
NS (servicio de red) capa utiliza frame relay a travésel proceso de segmentación.
la interfaz Gb y podría ser una conexión punto a punto entre el SGSN y el BSS o frame relayMAC (control de acceso al medio) controla el accesored. La capa NS utiliza una conexión de DLCI (enlace de datos de señalización a través de la interfaz aérea, incluyendo la
gestiónidentificador) look-up table para indicar la ruta de enrutamiento ción de los recursos compartidos de transmisión
(asignación deentre el SGSN y el BSS. El valor inicial de la del bloque de radio a varios usuarios en el mismo intervalo de tiempo).Campo DLCI se deriva de la BVCI, NSEI, y LSPMAC logra estas funcionalidades mediante la colocación de una cabecerasuministrada por la capa BSSGP. Este valor cambia como delante de la cabecera del RLC en los datos RLC / MAC yla trama pasa a través de los bloques de control de red frame relay. La cabecera de MAC contiene variosy llega a su destino final.
elementos, algunos de los cuales son-dirección específica, que se refieren al enlace descendente o ascendente.
Los parámetros clave de la cabecera MAC son:
Bandera de estado de enlace ascendente (USF), se envía en todas RLC / MAC de enlace descendente bloques e indica el propietario o el uso de la siguiente bloque de radio de enlace ascendente en el mismo intervalo de tiempo.
Periodo bloque reservado relativa (RRBP), identifica un solo bloque de enlace ascendente en el que el teléfono móvil se tran información de control smit.
Tipo de carga útil (PT), el tipo de datos (bloque de control o de bloques de datos) que figuran en el resto del bloque RLC / MAC.
Valor de cuenta atrás (CV), es enviado por el móvil para permitir que la red para calcular el número de bloques de datos RLC ng remaini en el TBF de enlace ascendente actual
La transmisión de las unidades de datos de paquetesUna vez definidas las diferentes capas de protocolo GPRS, ahora podemos ver cómo las unidades de paquete de datos (PDU) se transmiten desde un extremo de la red GPRS a la otra. Tomemos el ejemplo de un paquete destinado a un teléfono móvil.
Un corto e-mail se envía desde una computadora en su oficina (que se muestra en la esquina superior derecha del diagrama de arriba) para teléfono móvil GPRS de su amigo en un taxi (que se muestra en la esquina inferior derecha). Los datos tiene que viajar desde Internet a la GGSN, a continuación, a la SGSN, a la BSS, y finalmente a la MS (en este caso, el teléfono móvil GPRS). La capa de aplicación (es decir, la dirección de correo desde el ordenador) genera un datagrama IP y lo envía a través de la comunicación de datos externa (IP o X.25) de red a un GGSN. Cuando el datagrama IP llega al GGSN, se llama un (red de la unidad de paquete de datos) N-PDU, y se dirigió a una dirección IP o IMSI particular. Tenga en cuenta, que a medida que los datos se pasan por la pila de protocolos GGSN, se añaden cabeceras en cada capa. Mientras que muchos cabeceras sucesivas se añaden de esta manera, el diagrama pone de relieve sólo algunos ejemplos para la simplicidad.Preste especial atención a las cartas de referencia en el diagrama (A - E). Las cabeceras posteriores se denotan mediante la adición de capas rectangulares a los datos de las aplicaciones originales. Por ejemplo, en la referencia A en el diagrama, se añade una cabecera IP a los datos de aplicación en la capa de IP / X.25, ya que los datos se pasa desde el PC en la red IP.
La N-PDU se hace pasar sobre al GTP, lo que añade una cabecera de GTP que diferencia la N-PDU de un mensaje de GTP. Después de cabecera GTP encapsulación, la N-PDU se mueve a la capa de protocolo UDP / TCP. Esta capa inserta su propia cabecera de UDP o TCP, basado en QoS de clase que contiene las direcciones de origen y de puerto de destino, información de enrutamiento, y (en el caso de TCP) el control de flujo. (Consulte B en el diagrama.)
Ahora, la N-PDU se reenvía a la capa IP, que añade las direcciones de la fuente y el destino final GSN (SGSN para este caso). Dependiendo de la longitud de la N-PDU y la unidad de transmisión máxima de la capa IP (MTU), puede ser necesaria la fragmentación de la PDU.
Finalmente, la N-PDU con todas las cabeceras añadidas se transporta sobre la capa física de la interfaz Gn al SGSN.
Transmisión en el SGSNEn el SGSN, las cabeceras se eliminan y el N-PDU se retransmite a la SNDCP. Esta capa de protocolo comprimirá (opcionalmente) y el segmento del paquete con el fin de cumplir con el requisito MTU de 1520 octetos para la transmisión sobre la capa de servicios de red frame relay (NS) en la interfaz Gb. Entonces el SNDCP primero clasificar la N-PDU, ya sea como una PDU SN-DATOS orientado a conexión o una SN-DATOS UNIDAD conexión PDU. Finalmente se añadirá una cabecera SNDCP que contiene información de compresión y la segmentación y enviar la PDU a la capa LLC continuación. (Consulte la C en el diagrama de la página 12.)
La función principal de la capa LLC, como se discutió anteriormente, es proporcionar una conexión lógica altamente fiable entre el SGSN y el teléfono móvil. La capa LLC aquí se comporta como las capas de LAPD y LAPDm de las interfaces Abis GSM y Um. La capa encapsula el SN-DATA o SN-DATOS UNIDAD PDU en una trama LLC con su propia cabecera. La trama LLC contiene el SN-PDU ahora puede ser llamado el bloque LLC. La cabecera LLC agrega información de control (utilizado para la transferencia de fotograma a modo de reconocimiento), la secuencia de verificación de trama, y los valores SAPI. El SAPI en este caso se refiere al servicio asociado con la trama LLC para esta sesión PDP. Los servicios de esta trama podría ser la gestión de movilidad (MM) o los niveles de datos de usuario del 1 al 5 (niveles de parámetros de calidad de servicio, tales como retraso, re-transmisión, y tamaño de búfer). Estos niveles de servicio se deciden en el proceso de negociación de QoS. (Consulte D en el diagrama de la página 12.)
La capa BSSGP debajo de la capa LLC proporciona ahora una cierta información de enrutamiento para la capa de NS para enrutar el bloque LLC sobre la capa física de frame relay. El BSSGP también añade una cabecera al bloque LLC, que contiene información esencial para las capas RLC / MAC de la interfaz de aire con respecto a la transmisión del bloque que incluye parámetros como la prioridad, TLLI (identificador de enlace lógico temporal), etc.
Transmisión en el BSSLos datos se envían a través de la conexión de capa física entre el SGSN y el BSS. A continuación, el BSSGP en el BSS envía toda esta información a la de control de enlace de radio (RLC). El trabajo más importante de la capa RLC es la segmentación de LLC bloques en bloques RLC más pequeños. Un grupo de bloques LLC, que ha sido segmentado en bloques más pequeños, es conocido como un TBF (flujo de bloques temporal). Cada TBF se asigna recursos en la interfaz de aire en una de más canales de tráfico de datos por paquetes (PDTCH). Como se señaló anteriormente, el TBF es temporal y se mantiene solamente durante la duración de la transferencia de datos. El TBF se le asigna un TFI (identidad de flujo temporal), y la capa RLC agrega un encabezado a los bloques de datos que contienen el número TFI, RLC secuencia de bloque, última indicación bloque, TLLI, y otra información. La cabecera RLC incluye dirección (enlace descendente / ascendente) información también. (Consulte la E en el diagrama de la página 12.)
Una determinación que debe hacerse es el "tamaño" de la información dentro de los bloques de datos RLC (en otras palabras, el tamaño de los segmentos de los bloques LLC convertidos en bloques RLC). El LLC bloque de datos de tamaño de segmento dependerá del esquema de codificación utilizado en la interfaz de aire. Hay cuatro esquemas de codificación definidos para GPRS: CS1,CS2, CS3, CS4 y, que contienen datos máxima de 22, 32, 38, y 52 octetos correspondientemente. La selección del esquema de codificación depende de equilibrio entre el rendimiento y la fiabilidad deseada. Hablaremos más acerca de estos esquemas de codificación más tarde.
Transmisión a través de la interfaz de aireDespués de la segmentación y las cabeceras de las inserciones de RLC, los bloques RLC se transmiten a través de la interfaz aérea.
Es interesante observar que hay una capa más antes de la-la interfaz (control de acceso al medio) MAC de radio físico. Esta capa controla la señalización de acceso, incluyendo la asignación de bloques de enlace ascendente y descendente. Se añade su propia cabecera, que está controlado por los teléfonos móviles. Hablaremos de esto más en una sección posterior de las operaciones de transferencia de datos de paquetes.
Los datos se transmiten por la interfaz aérea al teléfono móvil (MS) a través de la capa física (GSM RF). Los datos luego se mueve hacia arriba la pila de protocolos de MS en las cabeceras se quitaron en cada capa sucesiva. Finalmente, se recibe el mensaje de correo electrónico original en la capa de aplicación por parte del usuario móvil.
Sección 4: GPRS identidadesAntes de mayor discusión de las operaciones de GPRS y la interfaz de aire, vamos a definir algunas identidades comunes asociados con GPRS.
IMSI (IMSI) que se asocia con un (módulo de identidad del suscriptor) de la tarjeta SIM es el mismo para GPRS y servicio GSM. Incluso una SIM para una única-GPRS de suscripción tendrá un IMSI.
P-TMSI (paquete de identidad de abonado móvil temporal) Estamos familiarizados con el concepto de TMSI en GSM, que se utiliza para mantener la confidencialidad de la identidad IMSI. La TMSI está atribuida al servicio móvil GSM por elVLR en un enganche a GSM y actualización de la ubicación. Un PacketTMSI es similar a la TMSI pero es asignado por el SGSN cuando el teléfono móvil realiza una conexión GPRS. El P-TMSI también es utilizado por el móvil para derivar otra identidad, la TLLI.
TLLI (identificador de enlace lógico temporal) El TLLI es una identidad utilizado (junto con NSAPI discutido anteriormente) durante una sesión PDP para identificar el teléfono móvil en la interfaz Um y Gb. Mientras que el NSAPI se utiliza en la capa SNDCP, TLLI se utiliza en la capa RLC / MAC en la interfaz Um y en la capa BSSGP en la interfaz Gb.
TLLI se puede derivar de una de las cuatro fuentes siguientes:
TLLI local, que se deriva utilizando el P-TMSI desde el SGSN. Es válido sólo en el área de encaminamiento asociada con el P-TMSI. TLLI de Relaciones Exteriores, que se deriva de un P-TMSI asignado en un área de encaminamiento diferente.
Random TLLI, que se selecciona al azar por el teléfono móvil y se utiliza cuando el móvil no tiene un P-TMSI válida disponible o cuando el móvil se origina un acceso anónimo.
TLLI auxiliar, que es seleccionado por el SGSN y es utilizado por el SGSN y el móvil para identificar de forma
inequívoca un acceso anónimo MM (gestión de movilidad) y el contexto PDP.
Figure 6. GPRS identities
SGSN
SNDCPUDP/TCP
BSSGP
GTPLLC
NS
IP
L2L1L1 bis
Application
GGSN
UDP/TCP
IP
L2
L2
L1 L1
IP/X.25
GTP
Compressionsegmentation
NPDU NPDU
LLCFrame
LLCFrame
LLCFrame
LLCFrame
Gn
Relay
TFI: temporary flow identifier
TBF (flujo de bloques temporal)La conexión física entre la MS y el BSS para la duración de la conexión de transferencia de datos por paquetes se denomina flujo de bloque temporal (TBF). El trabajo más importante de la capa RLC es la segmentación. Como se describió anteriormente, la capa RLC realiza uno o más bloques LLC y les segmentos en bloques RLC más pequeñas. Estos bloques LLC juntos se conocen como TBF (flujo de bloques temporal). Por lo tanto, un TBF es una conexión física usada por las dos entidades de recursos de radio para apoyar la transferencia unidireccional de PDUs de LLC en canales físicos de datos por paquetes. Todas las tramas LLC que han sido segmentados para una NPDU (unidad de red de paquetes de datos) forma un TBF en el enlace lógico en la interfaz de aire. Cada TBF se asigna recursos en la interfaz de aire en uno o más canales de tráfico de datos por paquetes (PDTCH). El TBF es temporal y se mantiene solamente durante la duración de la transferencia de datos. El TBF es "abierto" durante la transferencia de datos y "cerrado" cuando se interrumpe la transferencia.
TFI (identificador de flujo temporal)Cada TBF se le asigna un TFI (identidad de flujo temporal), que se asigna a un móvil, tanto para el enlace ascendente y de transferencia de paquetes de enlace descendente. Este TFI es único entre los TBF concurrentes en una dirección y se utiliza en lugar de la identidad MS en la capa RLC / MAC. El mismo valor TFI puede ser asignado a TBF concurrentes en la dirección opuesta. Un mensaje de asignación de recursos que contiene la TFI precede a la transferencia hacia o desde la MS de las tramas LLC pertenecientes a un TBF. Para hacer frente a las entidades de RLC pares, la misma TFI está incluido en cada cabecera RLC perteneciente a la TBF, así como en el mensaje de control asociado con la transferencia de tramas LLC (por ejemplo, acuses de recibo). Desde un TFI comprende un campo de cinco bits, son posibles valores de 0 a 31.
USF (indicador de estado de enlace ascendente)El USF, que se transmite en la cabecera RLC / MAC del bloque RLC de enlace descendente, indica al móvil que los recursos de enlace ascendente a utilizar. Varios usuarios pueden ser multiplexados en el mismo intervalo de tiempo, la transmisión sólo cuando el USF indica su turno. Los monitores móviles el USFS en los PDCHs asignados y transmite bloques de radio en los que llevan actualmente el valor USF reservado para el uso de MS.
RAI (enrutamiento identidad área)
Un subconjunto de un área de ubicación, la RAI es una identidad única similar a la LAI (identidad de área de
ubicación). Cuando un móvil se mueve de un área de encaminamiento a otro, realiza actualizaciones de área de
encaminamiento a través del SGSN. Un SGSN puede controlar una o más áreas de encaminamiento. Desde un
GGSN puede tener enlaces a varios SGSN, el SGSN en el que el móvil reside actualmente debe ser identificado
para que los paquetes se pueden enrutar correctamente. Por esta razón el móvil realiza la actualización del área de
encaminamiento cuando se entra en una nueva área de encaminamiento, y si esa zona pertenece a un SGSN
diferente, una nueva RAI para la MS se envía al HLR (registro de localización local) para comunicarse con el
GGSN. Si una sesión PDP está activo, entonces la información de actualización PDP también se envía. La identidad
del área de encaminamiento consiste en el MCC (código de país móvil), el MNC (código de red móvil), el ALC
(código de área de ubicación), y el RAC (enrutamiento código de área).
Sección 5: interfaz aérea GPRS
Ahora dirigimos nuestra atención a la interfaz aérea GPRS. Es importante señalar que GPRS utiliza los recursos de espectro existentes GSM, canales (200 kHz), y los intervalos de tiempo. Usuarios GPRS compartirán el mismo marco TDMA con usuarios de voz GSM, aumentando así los requisitos de capacidad. Hasta cierto punto, GPRS se encarga de la mayor demanda de capacidad de multiplexación por varios usuarios en los mismos canales físicos (ranuras de tiempo). Además, la interfaz aérea GPRS asignará dinámicamente recursos (ranuras de tiempo) para voz y PDCH (canales de datos por paquetes). Ciertos canales físicos serán configurados para el uso de paquetes de datos, pero pueden ser re-configuradas para la voz si es necesario.
GPRS deben asignar recursos para señalización y control de tráfico. Desde GPRS tiene su propio conjunto de parámetros para el acceso de red y control de llamadas, necesita canales independientes para las funciones de control común de difusión (tales como paginación, de acceso aleatorio, y el acceso subvención) y tráfico asociado (similar a SACCH). Algunos de los canales de señalización se pueden multiplexar con los canales GSM mediante el uso de diferentes configuraciones de canales posibles.
Antes de describir las opciones para la asignación de recursos, primero vamos a revisar algunos de los términos. El diagrama ilustra que las tramas GSM o GPRS consisten en ocho intervalos de tiempo. Intervalo de tiempo 0 se reserva para el BCH GSM (canal de difusión). El CS (conmutación de circuitos) intervalos de tiempo se utilizan para la voz GSM o llamadas de datos por conmutación de circuitos. La PBCH (canal de difusión de paquetes) y p-datos (paquetes de datos) se utilizan para los canales GPRS.
Figura 7. GPRS interfaz de aire de canalización
Hay dos opciones disponibles para el establecimiento de canales de interfaz de aire GPRS, (se ilustra en la figura siguiente):
Opción 1 utiliza los recursos de señalización GSM pero establece canales de paquetes de datos independientes para el control del tráfico. Los canales de tráfico pueden ser fijos o dinámicos.
Opción 2 separa los recursos de GPRS enteramente de las de GSM. Hay varias configuraciones posibles con esta opción. A PBCH se puede utilizar para llevar información BCH-GPRS, canales de control comunes, canales de paquetes de datos GPRS, y canales de tráfico asociado. Si los canales de datos por paquetes no son transportadas por la PBCH o si se requieren recursos adicionales PDCH, intervalos de tiempo separados se pueden configurar.
BCH CS CS CS CS CS P-Data P-Data
BCH CS PBCH CS P-Data P-Data CS CS
0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 72 3 4 5 6
Option 1: Uses GSM signaling resources and fixed or dynamic traffic channels
Option 2: Uses separate signaling resources and fixed or dynamic traffic channels
Canales de paquetes de datos pueden usar cualquier intervalo de tiempo distinto del BCH (intervalo de tiempo 0). El móvil se sincronizará con el BCH GSM primero. Desde el PBCH no utiliza Timeslot 0, los móviles deben utilizar el campo de GSM SOBRE proceso de acampar en el BCH. Un "tipo de información del sistema 13" BCH mensaje (que lo identifica como una red GPRS) y luego notifica a los móviles de la PBCH.
GPRS canales lógicosLos canales lógicos son funciones predefinidas soportadas por marcos dentro de un canal físico. Canales físicos GPRS generalmente llevan dos tipos de información: control de señalización para establecer y mantener un servicio de GPRS, y de tráfico de datos de usuario. Por lo tanto, GPRS canales lógicos pueden ser clasificados como canales de control de paquetes y canales de tráfico de paquetes.
Canales de control de paquetes GPRS se dividen además en funcionalidades de control comunes y funciones de control de difusión, de una manera similar a GSM.
PCCCH (paquete de canal de control común) es un conjunto de canales lógicos utilizados para la señalización común entre la estación móvil y la estación base.
PRACH (paquete de canal de acceso aleatorio) se utiliza sólo en el enlace ascendente para iniciar la transferencia de enlace ascendente. PPCH (Packet Paging Channel) se utiliza para una página antes de la transferencia de paquetes de enlace descendente móvil. El PPCH se utiliza para paginar ambos servicios de conmutación de circuitos y de GPRS, dependiendo de los modos de funcionamiento de la red y de la clase de móvil. (Clase A o B apoyarán esta funcionalidad).
PAGCH (acceso de paquetes de canal de concesión) se utiliza en la fase de establecimiento de transferencia de paquetes para enviar mensajes de asignación de recursos a una antes de la transferencia de paquetes móvil. Mensajes de asignación de recursos adicionales también se envían en un PCCH si el móvil ya está involucrado en la transferencia de paquetes.
PNCH (canal de notificación de paquetes) se utiliza para enviar una notificación de multidifusión de punto a multipunto a un grupo de móviles de transferencia de paquetes de multidifusión a punto a multipunto anterior.
PBCCH (canal de control de difusión de paquetes) se utiliza para transmitir información de sistema de paquetes de datos GPRS a todos los móviles en una célula. El PBCCH podría no estar presente para ciertas combinaciones de canales, en cuyo caso el BCCH se utilizará para transmitir la información del sistema de paquetes.
PTCH (canal de tráfico de paquetes) se compone de las siguientes sub-canales asociados con el tráfico:
Figure 8. GPRS logical channels
GPRS logical channels
Packet traffic channelsPacket control channels
PCCH PBCCHDL
PRACHUL
PAGCHDL
PNCHDL
PPCHDL
PDTCHUL/DL
PACCHUL/DL
PTCCHUL/DL
PDTCH (paquete de canal de tráfico de datos) se asigna para la transferencia de datos. Se dedica temporalmente a uno o un grupo de móviles para aplicaciones de multidifusión. Un móvil puede utilizar varios PDTCHs en paralelo para la transferencia de paquetes de datos durante la operación intervalos múltiples. PACCH (canal de control asociado de paquetes) se utiliza toconvey información de señalización relacionada con un ejemplo móvil para dado, control de potencia, los acuses de recibo de paquetes, o reasignaciones de recursos. Una PACCH se asocia con uno o varios PDTCHs concurrentemente asignados a un móvil.
PTCCH (paquete de canal de control de adelanto de tiempo) se utiliza en el enlace ascendente para la transmisión de ráfaga de acceso aleatorio. Se permite que el avance de tiempo requerido por el móvil en el modo de transferencia de paquetes a ser estimado. En el enlace descendente, el PTCCH se puede utilizar para actualizar el avance de temporización para múltiples teléfonos móviles.
Mapeo canales lógicos a canales físicosHemos definido varios canales lógicos para GPRS.Estos canales no requieren necesariamente recursos físicos separados. Los canales lógicos se asignan a través de canales físicos utilizando la técnica de "multiframing." Una multitrama es un conjunto de un número fijo de tramas TDMA que están juntos asignan una funcionalidad.
En esta sección se describe cómo el control de enlace de radio (RLC) bloquea se generan utilizando multitramas. El diagrama muestra una trama TDMA única para GPRS que consta de ocho intervalos de tiempo (0 - 7) en el eje vertical. Estos marcos se repiten, como se indica por el ejemplo en el intervalo de tiempo 2 (TN 2 - intervalo de tiempo número 2). Para GPRS definimos una multitrama de 52 tramas. Cada intervalo de tiempo de 2 marcos 0-51 se combina para formar la multitrama se muestra. La multitrama se divide en 12 bloques, numerados 0-11; cada uno compuesto por cuatro tramas TDMA.Estos bloques se refieren a veces como bloques de radio, y se le asignan ciertas funciones de canal lógico. Los bloques 12 de radio representan 48 de las tramas TDMA en la multitrama. De los cuatro cuadros restantes, dos marcos de una sola ráfaga se utilizan para el canal de sincronización y dos se mantienen inactivo para las mediciones de células vecino de decodificación BSIC y de interferencia para el control de potencia.
ETSI define tres combinaciones de canales lógicos que se pueden asignar a un solo canal físico utilizando la multitrama 52-marco.
La primera combinación permite todas las categorías de canales lógicos que se asignan a un canal físico. Dado que sólo hay 12 bloques de canales lógicos en una multitrama, esta opción sin duda a reducir el número de canales disponibles para cada categoría.
Figure 9. Mapping of logical channels to physical channels
B5 B7 B8 B9 B10 B11B6B0 B1 B2 B3 B4 I ITT........51
01234567
BCH
0 3 1 2
TNRadio blocks (B0…B11)
Timing frames
Idle frames
La segunda combinación permite a todos los canales que no sean PBCCH que se asignan a un canal físico. Esto aumenta la capacidad de la PCCCH y PDTCH. Pero esta opción sólo se puede utilizar si el PBCCH (o BCCH) existe en algún otro ejemplo de canal para su desarrollo físico, en una configuración que utiliza el BCCH GSM.
La última combinación es una única-tráfico-y-dedicatedsignaling combinación, que excluye la PBCCH y PCCH. Esta combinación proporciona más PDTCHs en un canal físico y puede ser utilizado sólo si existe el PBCCH / PCCH en algunos otros canales o el GSM BCCH / CCCH se puede utilizar.
El concepto maestro-esclavo se puede utilizar en algunos casos en los que un canal físico está configurado como maestro y lleva todos los tipos de canales lógicos (el primero de combinación), y otros canales físicos están configurados como "esclavos" y se utiliza sólo para la transferencia de datos ( la tercera combinación). Cuando la demanda de transferencia de datos es baja, estos otros canales físicos podrían ser utilizados para los servicios de conmutación de circuitos.
Coordinación de funciones GSM y GPRSHay ciertas funciones que son comunes a GSM y GPRS. Estos incluyen la paginación, actualizaciones de ubicación, y adjuntar / separar.
Paging es una función crítica que debe ser coordinado entre GSM y GPRS. Para ello, la red funcionará en uno de tres modos. Este modo de funcionamiento se transmite en el mensaje de información del sistema y será la misma dentro de un área de encaminamiento.
Modo de operación de red 1En este modo los monitores de teléfonos móviles sólo un canal de radiobúsqueda durante el GPRS Attach. La red envía la paginación de conmutación de circuitos, ya sea en un canal de paginación GPRS o en el canal de búsqueda GSM CCCH (canal de control común) (dependiendo de combinaciones de canales). Con el fin de enviar paginación circuito de conmutación en el canal de búsqueda GPRS, la interfaz Gs debe estar presente.
Modo de operación de red 2El canal de búsqueda CCCH se utiliza tanto para paginación circuitswitched y GPRS. Por lo tanto el móvil tiene que supervisar únicamente el canal de búsqueda CCCH.
Modo de funcionamiento de la red 3En este modo los monitores móviles tanto el CCCH y el canal GPRS paginación (PPCH). El móvil recibirá páginas conmutación de circuitos en las páginas CCCH y GPRS en un PPCH. Con el fin de controlar los dos canales de búsqueda, el móvil debe ser de Clase A o Clase B.
Adjuntar y actualizaciones de ubicación también dependen de los modos de funcionamiento de la red y la clase de la telefonía móvil. El modo de funcionamiento de la red es parte de la información de sistema de difusión transmitida a los móviles, y debe ser el mismo para cada célula dentro de un área de encaminamiento. Al recibir esta información, el móvil determina si se debe realizar un GRPS adjuntar, un IMSI adjuntar, o ambos. Esta determinación no sólo depende de la modalidad de la red, sino también en la clase de la telefonía móvil, que especifica si el móvil puede realizar simultánea conectar o desconectar.
Dentro de la red Modo de operación 1 con un móvil que es IMSIand GPRS inscrito, se deben realizar actualizaciones de área de área de encaminamiento combinado / ubicación. En los modos de operación de la red 2 o 3, un móvil que puede ser GPRS- y IMSIattached debe realizar una actualización de área de encaminamiento y, o bien acceder al circuito de conmutación de canal de control para la operación circuitswitched o, si no se requiere la operación de conmutación de circuitos, realice una desconexión.
Configuraciones multi-slotUna configuración multi-ranura consta de múltiples canales de conmutación de paquetes de circuitos-o junto con sus canales de control asociados, todos asignados al mismo teléfono móvil. La configuración multi-ranura ocupa hasta 8 canales físicos, con diferentes números de segmentos de tiempo (TN), pero los mismos parámetros de frecuencia y la misma secuencia de entrenamiento.
Un móvil se puede asignar a varios PDTCH / Us (tráfico de paquetes de datos de canal / enlace ascendente) o PDTCH / Ds (tráfico de paquetes de datos de canal / enlace descendente) para una comunicación móvil terminado en móvil originado o una, respectivamente. En este contexto, la asignación se refiere a la lista de PDCHs que pueden llevar dinámicamente los PDTCHs para que el móvil específico. El PACCH se puede asignar a cualquiera de las PDCHs asignados. Si hay m intervalos de tiempo asignados para recepción y n intervalos de tiempo asignados para la transmisión, se efectuarán Min (m, n) de recepción y transmisión de intervalos de tiempo con el mismo TN.
Configuración multi-ranura depende del tipo de móviles:
Tipo 1 móviles no transmiten y reciben simultáneamente. Por lo tanto su uso multi-ranura está limitada por el tiempo necesario para hacer las mediciones de células vecinas.
Tipo 2 móviles pueden transmitir y recibir al mismo tiempo y, por tanto, apoyar más ranuras.
Figura múltiples de clase 10. MSHay 29 clases de múltiples segmentos definidos, cada uno con parámetros específicos. Los parámetros clave para la configuración multi-slot son los siguientes:
Tx , el número de intervalos de tiempo simultáneos en los que un móvil puede transmitir
Rx , el número de ranuras de tiempo simultáneas en la que MS puede recibir
Sum , el número total de intervalos de tiempo que se pueden utilizar en el enlace ascendente y el enlace descendente. Por ejemplo, la expresión TX = 3 y Rx = 3, S um = 4 significa que un móvil de esta clase puede recibir en tres intervalos de tiempo y transmitir en una única; recibir y transmitir en dos en dos; o recibir en uno y transmitir en tres. En cualquier caso, el número total de intervalos de tiempo no puede ser mayor que cuatro.
Clase Multislot 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
Intervalos de tiempo Rx 1 2 2 3 2 3 3 4 3 4 4 4 3 4 5 6 7 8 6 6 6 6 6 8 8 8 8 8 8
Intervalos de tiempo Tx 1 1 2 1 2 2 3 1 2 2 3 4 3 4 5 6 7 8 2 3 4 4 6 2 3 4 4 6 8
Suma 2 3 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA
Tn 4 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 3 3 3 2 1 0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
La tabla anterior muestra las 29 clases de múltiples segmentos. Clases 2, 8, y se prefieren más 12 en las primeras etapas de despliegue GPRS.
Clases 13-29 serán apoyados por tipo solamente 2 móviles.Tn, el número mínimo de intervalos de tiempo requeridos para medir canales adyacentes para una clase particular de móvil. Este parámetro impondrá limitaciones del tipo de móvil para una clase particular.
Control de potencia de RFControl de potencia de RF se utiliza para minimizar la potencia de transmisión requerida por el móvil o BSS mientras que todavía mantiene la calidad de los enlaces de radio. Al minimizar los niveles de potencia de transmisión, la interferencia entre los usuarios de co-canal puede ser reducido.
Para los servicios de conmutación de circuitos, el móvil es mandado por la estación base para cambiar su nivel de potencia. La estación base dirige este proceso con la ayuda de la Rx nivel de enlace ascendente y mediciones de calidad de Rx. Para GPRS, sin embargo, el proceso es controlado por el móvil, ya que la transmisión no es continua.
El móvil calcula la potencia de salida (en dBm) para ser utilizado en cada PDCH de enlace ascendente. La potencia de salida de cualquier canal tiene que ser el mínimo necesario para mantener la calidad del servicio, con excepción de la potencia máxima de transmisión de las ráfagas de acceso.
La potencia de salida se calcula utilizando los parámetros de control de potencia específicos móviles establecidas por la red, que son dependientes de la potencia máxima permitida en la célula, clase de potencia del móvil, y la intensidad de la señal del receptor.
Para medir la potencia de salida de enlace ascendente mínimo de un móvil,
Esta fórmula intenta medir el más preciso reciben nivel de señal. El valor de C es el nivel de señal de recepción en el móvil, calculado utilizando la diferencia en la potencia recibida de la BTS en el control de potencia de enlace descendente en relación con el PBCCH. El cálculo C aquí es simplificado; en la práctica, C es la medición promedio de funcionamiento con algunos parámetros multi-frame asociados obtenidos a partir de los mensajes de información del sistema.
ch se envía al móvil en el mensaje de control RLC. La red puede modificar este parámetro en cualquier momento en 31 pasos de 2 dB cada uno. El parámetro se modifica dinámicamente con la ayuda de algunas mediciones BTS. El elemento más importante de la ch cálculo y por lo tanto del valor disponible para el móvil es la medición de potencia de interferencia. El BTS será medir la potencia en las tramas inactivas (de la GPRS multitrama 52-frame) y aplicar un peso a las mediciones usando alfa (0 a 1, en pasos de 0,1 dB).
ch juega un papel importante en el control de la potencia de salida del móvil, ya que con esta medida el control de potencia se convierte en control de calidad. Si eliminamos ch , cálculo de potencia de la estación móvil se basará sólo en el nivel de la señal recibida.
P ch = min ( 0 - ch - ( * (C + 48)), P max P max = potencia de salida máxima permitida en la célula.0 = 39 dBm para GSM 900 o 36 dBm para GSM 1800
-Modo GPRS avance de temporizaciónLa principal diferencia entre la transmisión por conmutación de circuitos y la transmisión de paquetes conmutados es que la transmisión por conmutación de paquetes no es continua. Durante la operación de conmutación de circuitos, cuando el móvil está transmitiendo continuamente, las BTS pueden derivar fácilmente el retardo relativo a los valores de temporización anteriores. Esto sería muy difícil en aplicaciones packetswitched, ya que el móvil estará transmitiendo en bloques de radio asignados solamente y el intervalo entre dos bloques podría ser significativo. Para evitar la interferencia entre el intervalo de tiempo y otros impedimentos posibles, GPRS despliega una nueva técnica para lograr la sincronización de ráfaga correcta.
Esta técnica, llamada de avance de tiempo, se lleva a cabo en dos partes:
Avance de temporización inicial se hace, de una manera similar a la conmutación de circuitos, por lo que el retardo inicial se mide por la recepción PRACH / RACH en la estación base utilizando el período de guardia extendida de 88 bits.
Avance de temporización continua sigue el avance inicial de temporización y se lleva a cabo sobre una base continua usando el PTCCH (canales de control de avance de tiempo de paquetes) canales lógicos en la multitrama 52 marco.Hay dos canales PTCCHs en un multi-frame. Creamos un grupo de ocho múltiples marcos (para medir el tiempo sólo a efectos de funcionamiento antelación), que nos da un canal lógico 16 PTCCH. Cada uno de los PTCCHs ahora se considera un sub-canal y da un valor de índice TAI (índice de avance de tiempo) de 0 -15. El móvil se le da un valor TAI en el mensaje de asignación. Con este TAI, el móvil transmitirá una ráfaga de acceso en cada aparición sub-canal asignado (una vez en ocho multi-frames). La estación base capturará esta explosión y calcular el retardo de acceso y el nuevo valor de avance de temporización. El nuevo valor de avance de temporización será devuelto al móvil en el mensaje TA enviado en el canal de enlace descendente PTCCH. Un mensaje de señalización necesita cuatro ráfagas, y así un mensaje TA se producirá en cuatro ráfagas. Un mensaje TA contendrá los valores de TA asociados con los 16 valores de TAI.
Figura 11. GPRS modo de avance de temporización
El ejemplo anterior ilustra el proceso de avance de temporización.Tenemos ocho marcos, con cada PTCCH asigna un valor de índice de TAI = 0 a TAI = 15. Un móvil TAI asignado = 5 transmitirá la ráfaga de acceso en el tercer multitrama, segundo marco PTCCH en este conjunto de ocho cuadros. La respuesta que corresponde con el valor de avance de tiempo actualizado será recibida en el mensaje TA 3. Este mismo valor TA se repetirá en todos los mensajes de TA hasta que en el siguiente grupo de ocho múltiples marcos del móvil envía una nueva ráfaga de acceso en el TAI = 5 subcanal.
Utilizando este proceso, el móvil lo tanto actualiza su posición(Retardo de acceso) una vez cada ocho GPRS múltiples marcos (aproximadamente cada 2 segundos) y recibe actualizaciones en los mismos intervalos.
Figure 12. Coding schemes for coding data on radio blocks
Coding RLC data RLC/MAC Data rate- Encodedscheme and header header kbps USF BCS Tail bits Total raw bits Coding Puncturing bits
and data
181 bits 9.05 3 40 4 228 Half rate No 4561 22 octets
octets2 32 268 bits 13.4 6 16 4 294 Half rate 132 456
456220Half rate3384 octets 615.6 bits3123 38 16
4 52 octets 428 021.4 12 16 456 No No 456 bits
BO
Codificación de datos en bloques de radioDespués de haber definido algunos procesos y operaciones de RF comunes, nos volvemos de nuevo a la información que se envía en la interfaz aérea. Anteriormente discutimos brevemente la codificación en la interfaz de radio. La interfaz de radio limita la velocidad máxima de transferencia de datos. Una ráfaga TDMA puede transportar hasta 114 bits de información; Por lo tanto, cada bloque de radio de cuatro ráfagas puede llevar sólo 456 bits de información. La información transportada en los bits son los datos de usuario y codificación. Codificación proporciona detección de errores y corrección de errores, y es esencial para la gestión de las alteraciones en la interfaz de aire.
El proceso común utilizado en la codificación GSM es la inserción de bits CRC y codificación convolucional. GPRS utiliza los mismos mecanismos, pero ofrece cuatro opciones para la codificación de los datos de diferentes maneras, ver figura anterior. Codificación esquema 1 tiene el más alto nivel de protección y, por tanto, el menor número de errores. La desventaja es que proporciona el rendimiento más lento. Cada esquema de codificación sucesivas (2, 3, y 4) compromete el nivel de codificación de alguna manera y por lo tanto aumenta la probabilidad de errores. Por otro lado, un número esquema de codificación más alta (4 es el más alto número esquema de codificación) aumenta el rendimiento de los datos. La tabla anterior muestra el proceso. A medida que avanzamos a esquemas de codificación más altas, se reduce el número de bits CRC y por lo tanto la probabilidad de detectar malas marcos. También eliminamos algunos de los bits de protección (un proceso llamado "perforación"). Ahora bien, si la interfaz de radio es pobre, vamos a sufrir más de los errores.
El esquema de codificación y el número de intervalos de tiempo determinan parcialmente la velocidad de datos teórica. Por ejemplo, si se utilizan ocho intervalos de tiempo y el esquema de codificación 4, una velocidad de datos teórica de 171,2 kbps daría lugar (21,4 kbps x 8 ranuras de tiempo). Sin embargo, debido a consideraciones prácticas, incluyendo deficiencias de interfaz de aire y la disponibilidad de los teléfonos GPRS apoyo a más de 3-4 intervalos de tiempo, esta velocidad de datos teórica no es alcanzable en condiciones normales de funcionamiento.
Esquemas de codificación pueden ser asignados en varias maneras: por primera vez en el proceso inicial de asignación de canales, y más tarde por "alternar" utilizando los bits de control en la ráfaga.
Es importante recordar que, si bien los esquemas de codificación juegan un papel importante en la optimización de rendimiento de la interfaz aérea, en última instancia, es la calidad de interfaz aérea que rige los resultados. Codificación esquemas 1 y 2 será común en las instalaciones de la red GPRS temprana.
Sección 6:Las operaciones de transferencia de datos de paquetesEn esta última sección se examinan algunos de los procedimientos asociados a la transferencia de datos de paquetes. Esto es importante porque los conceptos descritos aquí proporcionarán valiosa información de referencia para los ingenieros de RF que están obligados a solucionar problemas de la red GPRS de datos utilizando la capa 3 mensaje de capacidad de decodificación de protocolo de herramientas de prueba de la unidad comercial de proveedores como Agilent Technologies.
Como ya hemos visto, para iniciar un paquete de transferencia de un móvil GPRS primero debe unirse a la red GPRS, y luego realizar un proceso de GPRS específico conocido como activación del contexto PDP. El contexto PDP asigna una dirección IP al móvil (si no tiene una dirección estática). A continuación, el móvil puede acceder a la red, solicitar recursos, enviar datos, entrar en modo de espera si no se están transmitiendo datos, y repetir el proceso de nuevo.
Transferencia de paquetes de datos de enlace ascendenteUn teléfono móvil tiene que solicitar recursos del SRS (base subsistema de estación). El teléfono móvil inicia una transferencia de datos al hacer una petición de canal de paquetes (o PRACH RACH). La red responde en PAGCH (acceso
de paquetes de canales de subvención) o AGCH respectivamente. Es posible utilizar un método de acceso de paquetes de una o dos fases.
En el acceso de una fase, la red responde a una petición de canal de paquetes con la asignación de enlace ascendente de
paquetes, reserva de recursos en uno o más PDCHs de enlace ascendente para la transferencia de un número de bloques de radio. La reserva de recursos se realiza de acuerdo con los recursos solicitados en la petición de canal de paquetes.
Usando RACH, la petición de canal de paquetes tiene sólo twocause valores para denotar GPRS. Éstos se pueden utilizar para solicitar cualquiera de recursos limitados o el acceso de dos fases.
El uso de PRACH, la petición de canal de paquetes puede contener suficiente información (clase multi-ranura, número de bloques requerido, etc.) acerca de los recursos solicitados para la red para asignar recursos de enlace ascendente en una o varias PDCHs a través del mensaje de asignación de enlace ascendente de paquetes.
El móvil o la red pueden iniciar una petición de acceso de dos fases. El móvil puede solicitar el acceso de dos fases en un mensaje de petición de canal de paquetes. La red puede responder con una orden para enviar una petición de recursos de paquetes o con un fin de continuar con el procedimiento de acceso de una sola fase.
El mensaje de petición de recursos de paquetes contiene una descripción completa de los recursos solicitados para la transferencia de enlace ascendente. El móvil puede indicar el método de acceso medio (capacidades de acceso de radio, la razón para solicitar, recibir el nivel actual de la señal, nivel de interferencia en todos los intervalos de tiempo) preferido para el TBF. La red responde con una asignación de enlace ascendente de paquetes reservar recursos para la transferencia de enlace ascendente y la definición de los parámetros actuales de transferencia de datos. Si la red no responde a la petición de canal de paquetes dentro de un período de tiempo predefinido, los intentos móviles de nuevo después de un tiempo de retraso aleatoria.
Figura 14. Enlace Ascendente de transferencia de datos - la asignación de bloques de radio dinámico
Figure 13. Uplink data transfer
Network assigns eitherset of radio blocks-single block (turns -to phase two)
Network assigns eithersingle block for -next message
One-phase request
Two-phase request
PRACHMore capabilities
multislot class-priority level-
- # of Blocks required (1 - 8)
• Fixed• Dynamic
MS BSS
MS BSS
Packet channel requestRACH cause: one-phase/two-phase
RACH cause: one-phase/two-phasePacket channel request
Packet uplink assignment
Packet uplink assignment
Packet resource request
Packet uplink assignment
La asignación de bloques de radio dinámicoEl siguiente paso en el proceso de transferencia de datos por paquetes es la asignación de bloques de radio. Se utilizan tipos de asignación dinámica y fijos. Vamos a comenzar con la asignación dinámica.
¿Cómo funciona un móvil sabe en qué bloque RLC para transmitir? El proceso por el cual el móvil se cuenta de la disponibilidad de recursos para la transmisión de enlace ascendente sobre una base de bloque por bloque se conoce como asignación dinámica.
La red envía un mensaje de asignación de enlace ascendente de paquetes para el móvil con la lista de PDCHs asignados (canal temporal y transportadoras) y los valores de indicador de estado de enlace ascendente (USF) correspondiente. Además, un TFI único se asigna a partir de entonces que se incluye en cada bloque de datos y el control RLC relacionada con que el flujo de bloque temporal. Los monitores móviles el USFS en los PDCHs asignados y transmite los bloques de radio en aquellos canales que llevan el valor USF reservada para el uso de ese móvil.
La USF es una cabecera MAC de 3 bits.Asigna sea un bloque de radio o cuatro bloques de radio a la vez al móvil. Por lo tanto, cuando el móvil detecta el USF en un enlace descendente, transmite ya sea un solo bloque RLC / MAC o una secuencia de cuatro bloques. El móvil incluye en la transmisión bloque de enlace ascendente del número de bloques restantes en el flujo de bloque temporal. La red seguirá para asignar bloques de radio con el móvil hasta que el móvil indica que no tiene más bloques para transmitir.
Figura 15. Transferencia de datos de enlace ascendente - asignación fija
La asignación de bloques de radio fijoAdemás de la asignación dinámica de recursos para la transmisión de bloque, existe la opción de asignación fija. Con este método, la red en el mensaje de asignación de enlace ascendente de paquetes asigna todos los bloques solicitados por el móvil en el mensaje de petición de recursos de paquetes. Esta asignación de recursos incluirá el parámetro de frecuencia, ranuras de tiempo, un mapa de bits de 1 a 127 bits, y un número de trama de inicio. Cuando el móvil recibe esta información, se iniciará la transmisión de los datos de enlace ascendente en los bloques correspondientes, empezando por el número de fotograma de inicio y usando la información en el mapa de bits (0 = a bloque no asignado; 1 = un bloque asignado).
El ejemplo muestra una asignación de dos intervalos de tiempo (TN 2 y 6), un marco a partir de 5 (en relación a donde fue recibido), y un mapa de bits de 100 111 (se refieren a los bloques resaltados).
La transferencia de bloques de datos RLC
Figura 16. Uplink tranfser datos de los bloques de datos
RLC se transfieren mediante un proceso llamadoreconocido modo de RLC / MAC.Este proceso está
controlado por un mecanismo ARQ selectivo y por la numeración de los bloques de datos RLC dentro de un flujo de bloque temporal. El proceso de transferencia entre el móvil y la estación base se muestra en el diagrama. La comprensión de este proceso proporcionará información general útil para ayudar a los ingenieros de RF solucionar problemas de red que utilizan las funciones de decodificación de mensajes de capa 3 que se encuentran en las herramientas de prueba de unidad como los de Agilent. Vamos a empezar con la transferencia de datos de enlace ascendente. El lado emisor (ya sea el móvil o la red) transmite bloques dentro de una ventana, y el lado de recepción envía un enlace ascendente de paquetes ACK / NACK (reconocido / no reconocido) o enlace descendente de paquete ACK / NACK mensaje según sea necesario. Cada mensaje de este tipo reconoce toda recibido correctamente bloques de datos RLC hasta un número de secuencia de bloque indicado (BSN), por lo que "mover" el principio de la ventana de enviar en el lado emisor.
La ACK / NACK mensaje de paquete contiene un mapa de bits de los números de secuencia de bloques
RLC, con cada bit que representa el estado recibido del bloque de datos (0 = NACK o no reconocido; 1 = ACK o reconocido). El mensaje también proporciona el valor BSN absoluta de partida para el mapa de bits. Por ejemplo, si los bloques de datos RLC con números BSN 21 a 26 han sido enviados por el móvil y los bloques 24 y 25 están dañados, cuando la red envía el / mensaje nack ack, indicará que se recibieron los bloques y los que no lo eran. El mapa de bits aparecerá como "111001", que comienza con un "1", reconociendo BSN 21 y que incluye un "0" cada uno para BSNs 24 y 25.
El mensaje de ACK / NACK puede ser enviada en cualquiera de los bloques asignados, y el encabezamiento RLC / MAC indicará que este es un mensaje de control. Un móvil tiene una ventana de transmisión de sólo 64 cuadras, y si no recibe un mensaje de ACK / NACK dentro de esta ventana, se notificará a la red en el siguiente bloque disponible que la ventana está estancado. El móvil también envía un "valor de cuenta atrás" (de 0 a 15) en el encabezado del bloque de datos RLC de enlace
MS BSSPacket channel request
Packet uplink assignment
Data block
Data block
Data block
Data block
Data block
Data block
Packet resource reassignment
Final packet ack/nack
Packet resource reassignment ack
Data block (last in send window [64])
Data block (last)
Temporary packet ack/nack
RACH/PRACH
AGCH/PAGCH
PDTCH
PDTCH
PACCH
PDTCH
PDTCH
PDTCH
PACCH
PACCH
PDTCH
PDTCH
PDTCH
PACCH
ascendente para informar a la red el número de bloques de datos RLC permanecen en el TBF de enlace ascendente actual. Una vez que el valor de la cuenta atrás llega a 0, la red puede enviar el mensaje final ACK / NACK.
Después de que el móvil envía el último bloque de datos con un valor de cuenta atrás de 0, se inicia un temporizador. Cuando el tiempo se agota después de 5 segundos, el móvil considera la asignación actual de los recursos no válidos.
La transferencia de paquetes de datos de enlace descendente
Figura de transferencia de datos de enlace descendente 17. Ahora vamos a ver cómo funciona la transferencia de datos del enlace descendente.La red inicia la transmisión de un paquete a un móvil
en el estado preparado usando un mensaje de asignación de enlace descendente de paquetes. Si una transferencia de paquetes de enlace ascendente ya está en progreso, el mensaje de asignación de enlace descendente de paquetes puede ser transmitido en un PACCH. De lo contrario, se pueden enviar en un PCCCH o una CCCH. El mensaje de asignación de enlace descendente de paquetes transmite información al móvil de los intervalos de tiempo, los parámetros de frecuencia, variadores, control de potencia, TFI, ya partir de números trama TDMA.
La red envía los bloques RLC / MAC que pertenecen a un flujo de bloque temporal (TBF) en los canales de enlace descendente asignados. Generalmente más de un móvil se multiplexa en los PDCHs en cualquier momento dado, y cada móvil necesita una manera de identificar su propio TBF. Esto se hace con el TFI en la cabecera RLC. Tal como se define anteriormente, la TFI es una identidad única asociada con un TBF en una dirección en un conjunto de PDCHs. La cabecera MAC identifica el bloque RLC como un bloque de control / datos, y el TFI en la cabecera RLC identifica el móvil a la que pertenece el bloque.
La cabecera MAC en los bloques RLC de enlace descendente contiene un bit para el sondeo el móvil. Utiliza un campo de información, tales como el período en relación reservados bloque (RRBP) para informar al móvil del número relativo de marco (y por tanto el bloque de radio) después del cual el móvil tiene que enviar el ión / mensaje nack enlace descendente de paquetes. También hay un bit indicador de bloque final (FBI) en la cabecera RLC de enlace descendente que las banderas el bloque de datos RLC final y se inicia el proceso de liberación de recursos. Al recibir este / mensaje nack ack definitiva del móvil, la red inicia un temporizador (valor no definido en las especificaciones GPRS), y cuando este temporizador expira, el TFI y todas las asignaciones de recursos a los móviles se liberan.
MS BSSPacket paging request
Packet channel request
Packet downlink assignment
Data block
Data block
Data block
Data block
Data block
Data block
Packet downlink assignment
Packet downlink ack/nack (final)
Packet control ack
Data block (polling)
Data block (last, polling)
Packet downlink ack/nack
PPCH
RACH/PRACH
AGCH/PAGCH
PDTCH
PDTCH
PACCH
PDTCH
PDTCH
PDTCH
PACCH
PACCH
PDTCH
PDTCH
PDTCH
PACCH
Es posible que la red para cambiar una asignación de enlace descendente actual mediante un mensaje de asignación de enlace descendente de paquetes o un mensaje reconfigure intervalo de tiempo de paquetes, que a su vez tiene que ser reconocido por el móvil en un bloque de radio reservado en el enlace ascendente.
Reselección de célulaEl proceso de transferencia de datos final que vamos a tener en cuenta es nueva selección de célula. Esto es útil para la comprensión de cómo un móvil entregará una llamada de célula a célula como el móvil se mueve a través de la red inalámbrica.
En GSM, la reselección de célula es un procedimiento de modo de inactividad en el que no hay recursos dedicados son asignados al móvil. En cambio, el proceso se lleva a cabo mediante cálculos C1 y C2.
En GPRS, la reselección de célula se realiza en modo de transferencia de paquetes, así como en el modo inactivo. GPRS también utiliza el cálculo C1, que se llama el criterio de pérdida de trayectoria, y los parámetros ajustables, tales como el recibir de nivel mínimo, el poder de acceso, y de marcas de clase. Estos parámetros se utilizan para calcular C1 ahora son GPRS-específica.
Opcionalmente sistemas GPRS pueden utilizar el cálculo C31, conocido como el criterio de nivel de señal. Este cálculo proporciona offsets fijos y temporales adicionales a C1 para estructuras celulares jerárquicas y se usa para dar prioridad a las células para la reselección de GPRS. Es decir, si todas las células en una red GPRS no son células, es preferible para obligar a los móviles GPRS para adjuntar a una célula GPRS. Los cálculos C31 permiten el proceso.
Con el fin de diferenciar aún más células que tienen la misma prioridad, GPRS puede utilizar los cálculos C32 conocidos como el parámetro de criterio de clasificación celular.
La red puede controlar sus informes células reselección y medición petición del móvil. La solicitud se indica mediante el parámetro network_control_order, que tiene tres valores posibles definidos como la siguiente:
NC0, que es el modo de control de estación móvil normal. En este modo el móvil realiza la reselección de célula autónoma utilizando C1, C31, y C32.
NC1, que es un modo de control de estación móvil con informes de medición. En este modo el móvil envía informes de medición a la red y lleva a cabo la reselección de célula autónoma utilizando C1, C31, y C32.
NC2, que es un modo de control de la red. En este modo, el móvil envía informes de medición a la red pero no realiza la reselección autónoma. En lugar de la red GPRS hace las reasignaciones de recursos de paquetes.
ResumenTecnología GPRS añade la capacidad de conmutación de paquetes para GSM que abre la puerta a nuevos servicios basados en Internet y otras aplicaciones de datos de alta velocidad. Sin embargo, GPRS también añade nuevos protocolos y complejidad a la red. La comprensión de la tecnología y los cambios que trae serán vitales para la implementación exitosa de GPRS y una plena realización de los beneficios que aporta a la red móvil.
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