HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIẾN THÔNG
Khoa Kỹ thuật điện tử 1
BÁO CÁO
Chuyên đề xử lý tín hiệu và truyền thông
Đề tài : Nghiên cứu cấu trúc và chức năng dịch vụ GPRS
Sinh viên thực hiện : Lương Kim Khánh
Nguyễn Thanh Hòa
Vũ Hồng Trung
GVHD: Nguyễn Quý Sỹ.
Hà Nội, 24/03/2011
BÁO CÁO
CHUYÊN ĐỀ XỬ LÝ TÍN HIỆU VÀ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI: DỊCH VỤ VÔ TUYẾN GÓI CHUNG GPRS
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay trên thế giới mọi mặt của đời sống xã hội đều phát triển, không những về
kinh tế, khoa học tự nhiên mà còn rất nhiều lĩnh vực khác. Ngành thông tin liên lạc được
coi là ngành mũi nhọn cần phải đi trước một bước, làm cơ sở cho các ngành khác phát
triển. Nhu cầu trao đổi, cập nhật thông tin của con người ở mọi nơi mọi lúc ngày càng
cao. Thông tin di động ra đời và phát triển đã trở thành một loại hình dịch vụ, phương
tiện thông tin phổ biến, đáp ứng nhu cầu của cuộc sống hiện đại. Các hệ thống thông tin
di động đang phát triển rất nhanh về cả qui mô, dung lượng và đặc biệt là các loại hình
dịch vụ mới để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.
Hiện nay ở Việt Nam, mạng di động số thế hệ thứ hai ( 2G), sử dụng công nghệ
GSM, đang phát triển rộng khắp các tỉnh và thành phố. GSM với tốc độ 9,6 kbps chỉ áp
dụng được các dịch vụ thoại và dịch vụ bản tin ngắn, hạn chế nhiều dịch vụ phi thoại yêu
cầu tốc độ cao như hình ảnh, văn bản và đặc biệt là nhu cầu truy cập Internet…Hiện nay,
do tốc độ truyền số liệu cao của Internet, cần có một giải pháp đảm bảo các dịch vụ
truyền số liệu trên cơ sở gói hiệu quả hơn. Một trong số các giải pháp đó là Dịch vụ vô
tuyến gói trung GPRS. Trong đề tài này nhóm em nghiên cứu về “ Cấu trúc và chức năng
dịch vụ GPRS”.
Chương I: Giới thiệu GPRS

- Độ tin cậy
- Thông lượng: tốc độ bit tối đa và tốc độ bit trung bình
*) Hỗ trợ nhiều ứng dụng:
Cho phép thuê bao truy cập tất cả các ứng dụng Internet như các dịch vụ mail,
chat qua mạng di động, các dịch vụ hình ảnh động, các dịch vụ cung cấp thông tin….
3.Một số ứng dụng GPRS:
- Chat: Cho phép người sử dụng di động sử dụng ngay các nhóm chat Internet hiện có
mà không cần thiết lập một nhóm chat của riêng mình.
-Các dịch thông tin về văn bản và đồ họa: Nội dung thông tin trong các dịch vụ này là
giá cổ phiếu , kết quả thể thao, bản tin thời tiết…
-Hình ảnh tĩnh: như tranh, ảnh ( được scan hoặc từ máy camera số), bưu thiếp…
-Chia sẻ tài liệu và cộng tác làm việc từ xa: cho phép mọi người ở những nơi làm việc
khác nhau cùng sử dụng một tài liệu về vấn đề liên quan tới chuyên môn như ngành y tế,
báo chí, phòng cháy chữa cháy,…
-Audio reports: cho truyền thông quảng bá và phân tích, các clip hình ảnh và âm thanh
chất lượng cao ( ví dụ để phục vụ cảnh sát làm bằng chứng), yêu cầu kích thước file lớn
cần có tốc độ truyền cao.
-Email tập thể: cho phép các nhân viên có thể truy nhập hệ thống email cục bộ từ Lan
của họ trong một cơ quan.
-Lan: cho phép mọi nhân viên ứng dụng bằng máy tính cá nhân trong toàn công ty.
-Internet email: hầu hết người sử dụng Internet email không được thông báo có thư mới
trên máy di động. Họ phải quay số định kỳ để check mail. Tuy nhiên bằng cách kết nối
Internet sử dụng cơ chế cảnh báo như SMS hay GPRS, người sử dụng sẽ được thông báo
khi có thư mới.
-Xác định vị trí: ứng dụng tích hợp trong hệ thống vệ tinh để xác định vị trí bằng dịch vụ
di động phi thoại.
-Truyền file: download dữ liệu qua mạng di động hoặc download các phần mềm ứng
dụng,…
Chương II: cấu trúc mạng GPRS
1.Các thiết bị người sử dụng:

người sử dụng vào hoặc ra mạng thông tin di động mặt phẳng đất PLMN sẽ đi qua một
GGSN.Một SGSN có thể giao diện với một hay nhiều GGSN là Gn. Đâu là giao diện trên
cơ sở IP được sử dụng giao thức xuyên đường hầm GPRS. Giao diện này truyền xuyên số
liệu giữa SGSN và GGSN qua mạng đường trục IP.
-Gr: SGSN sử dụng giao diện Gr để cập nhật vị trí các thuê bao GPRS ở HLR và để nhận
được thông tin đăng ký của thuê bao liên quan đến GPRS đối với mọi thuê bao nằm trong
vùng phục vụ của SGSN
-Gs: Giao diện SGSN và MSC, làm tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng và tài
nguyên vô tuyến khi có sự kết hợp giữa mạng GSM và GPRS. Mục đích của GS là đảm
bảo sự kết hợp giữa MSC/VLR và GPRS cho các thuê bao sử dụng cả các dịch vụ chuyển
mạch kênh được điều khiển bởi MSC/VLR và các dịch vụ số liệu chuyển mạch gói điều
khiển bởi GPRS.
-Um: giữa MS và phần cố định của GPRS.
3.Các phần tử trong mạng GPRS:
a)SGSN (Serving GPRS Support Node):
-Có cùng mức MSC
-Lưu giữ vị trí của từng MS
-Thực hiện các chức năng quản lý di động
-Thực hiện nhận thực.
-Thực hiện mã hóa
-Cung cấp điều khiển truy nhập.
SGSN liên kết với trạm hệ thống BSS bằng Frame Relay (giao diện Gb) truyền các
gói dữ liệu tới các thiết bị di động trong vùng phục vụ nó. SGSN cũng giao diện với HLR
để lấy các thông tin thuê bao . SGSN có chức năng phát hiện các thiết bị di động mới vào
phục vụ và duy trì các thông tin vị trí trong các vùng phục vụ đó. Trong quá trình kết nối
với mạng (GPRS attach), SGSN thiết lập chức năng quản lí di động chứa các thông tin
liên quan di động và bảo mật cho MS. Khi kích hoạt PDP context, SGSN thiết lập PDU
PDP context để định tuyến tới GGSN phục vụ thuê bao GPRS. SGSN có thể gửi thông
tin vị trí tới MSC/VLR và nhận yêu cầu nhắn tin từ MSC/VLR qua giao diện Gs.
b) GGSN (Gateway GPRS Support Node):Chức năng chính của GGSN là :

G G S N B G
S G S N S G S N
P L M N A
I n t r a - P L M N B a c k b o n e
B G G G S N
S G S N
P L M N B
P a c k e t D a t a N e t w o r k
G i G iG p
Mạng đường trục PLMN.
d)MSC/HLR:
HLR được nâng cấp, chứa các thông tin định tuyến và dữ liệu thuê bao GPRS.
HLR có thể truy nhập với SGSN qua giao diện Gr và với GGSN qua giao diện Gc. Đối
với việc roaming của MS, cần có HLR nằm trong mạng PLMN khác với mạng PLMN iện
thời của SGSN. Toàn bộ các thuê bao MS đều sử dụng HLR nằm trong mạng chủ PLMN
MSC/HLR: có thể được cải tiến nhằm tăng tính hiệu quả trong việc phối hợp các
dịch vụ GPRS với các dịch vụ phi GPRS cũng như cải thiện chức năng bằng việc sử dụng
giao diện Gs, trong đó sử dụng các thủ tục BSSSAP+ là một phần thủ tục BSSAP thông
thường.
e) SMS – GMSC và SMS – IWMSC: Việc nhắn tin cuộc gọi chuyển mạch kênh có thể
được thực hiện hiệu quả hơn thông qua SGSN, như vậy nó có thể kết hợp việc cập nhật
dữ liệu vị trí cho cả các thur bao GPRS và non – GPRS. SMS – GMSC và SMS –
IWMSC được kết nối tới SGSN cho phép MS gửi và nhận SM qua các kênh vô tuyến
4.Cấu trúc giao thức GPRS:
SGSN không chỉ giao diện với BSC để truyền gói tới và nhận gói về từ MS mà
còn có các giao diện logic trực tiếp giữa MS và SGSN: cho báo hiệu (mặt phẳng báo
hiệu) và cho truyền số liệu (mặt phẳng truyền dẫn), mặc dù về mặt phẳng vật lý các giao
diện này đều đi qua BSS.
Đây là một cấu trúc giao thức phân lớp để truyền thông tin của người sử dụng và
thực hiện các thủ tục liên quan đến điều khiển như: Điều khiển luồng, phát hiện lỗi, sửa

nhận:
+ Chức năng chính của lớp RLC (Radio Link Control – Điều khiển kết nối vô
tuyến) là thiết lập đường truyền tin cậy giữa MS và BSS, bao gồm phân chia và kết hợp
lại khung LLC trong khối dữ liệu RLC và phát thông báo ARQ đối với các từ mã không
sửa sai được.
+ Lớp MAC (Medium Access Control) điều khiển quá trình truy cập của MS trong
kênh vô tuyến. Nó dùng các thuật toán để phân giải tranh chấp, ghép nhiều người dùng ở
PDTCH và lập quyền ưu tiên dựa trên yêu cầu về QoS.
b. Lớp vật lý: lớp vật lý giữa MS và BSS được phân thành 2 lớp con là PLL (Physical
Link Layer ) và RFL (physical RF Layer).
- PLL (Physical Link Layer – lớp liên kết vật lý) cung cấp kênh vật lý giữa các MS và
BSS Lớp này có nhiệm vụ: mã hóa kênh (phát hiện, truyền thông tin sửa lỗi (Forward
Error Correction – FEC), đánh dấu các từ mã không sửa được), phát hiện nghẽn kết nối
vật lý.
- RFL (physical RF Layer) hoạt động ở dưới lớp RLL một trong số các chức năng của
nó là mã hóa và giải mã.
BSS – SGSN
Lớp dịch vụ mạng NS truyền tải các BSSGP PDU. Điều khiển đoạn nối vo tuyến
RLC đảm bảo đoạn nối tin cậy phụ thuộc vô tuyến còn lớp điều khiển truy nhập môi
trường MAC điều khiển các báo hiệu truy nhập cho các kênh vô tuyến và chuyển đổi các
khung LLC vào các kênh vật lý của GSM thông qua các kênh logic được tạo lập.
BSSGN (BSS GPRS Application Protocol): phân phối thông tin định tuyến và
thông tin QoS liên quan giữa BSS và SGSN. Giao thức Network Service ở lớp dưới hoạt
động dựa trên giao thức Frame Relay.
Mặt phẳng báo hiệu MS - GPRS
Tại các lớp thấp, các chức năng giống như ở mặt phẳng truyền dẫn. Nhưng ở các lớp
cao ta thấy có giao thức quản lý phiên và quản lí tính di động GPRS.
Giữa MS và SGSN, giao thức GMN/SM (GPRS Mobility Management / Session
Management) hỗ trợ quản lý phiên và quản lý di động khi thực hiện các chức năng như
GPRS attach/detach, chức năng bảo mật, kích hoạt giao tiếp PDP context và cập nhật

e)Chức năng tương thích đầu cuối ( Packet Terminal Adaptation Function)
Chức năng này thực hiện thích ứng các gói dữ liệu nhận từ ( truyền tới) thiết bị
đầu cuối với phương thức truyền qua mạng GPRS.
f)Chức năng thu thập dữ liệu tính cước ( Charging Data Collect Function)
Chức năng này thu thập các dữ liệu cần thiết để tính cước thuê bao hoặc tính cước
lưu lượng. Cước phí được tính bằng số lượng byte sử dụng, khác với tính theo thời gian
kết nối trong mạng GSM. Thông tin tính cước do các SGSN và các GGSN thu thập.
SGSN lưu thông tin tính cước của mỗi thuê bao liên quan tới việc sử dụng mạng vô
tuyến; trong khi GGSN lưu các thông tin tính cước tới việc sử dụng mạng vô tuyển; trong
khi GGSN lưu các thông tin tính cước liên quan tới việc dùng mạng dữ liệu bên ngoài
của mỗi thuê bao. Trên cơ sở đó, nhà khai thác mạng GPRS sẽ sử dụng các thông tin này
để tạo ra hóa đơn tính cước cho từng thuê bao.
Thông tin tính cước tối thiểu mà SGSN thu thập bao gồm các thông tin sau:
- Mức độ sử dụng giao diện vô tuyến: thông tin tính cước về số lượng dữ liệu được
truyền theo hướng MS phát đi và MS thu về, được phân loại theo QoS và các giao
thức người sử dụng.
- Mức độ sử dụng địa chỉ giao thức gói dữ liệu; thông tin tính cước ghi lại thời gian
MS sử dụng các địa chỉ giao thức gói dữ liệu PDP của MS.
- Mức độ sử dụng tài nguyên chung của GPRS: thông tin tính cước sẽ mô tả mức độ
sử dụng của thuê bao đối với các tài nguyên khác nhau có liên quan tới GPRS
cũng như các hoạt động trong mạng GPRS của MS.
- Vị trí của MS: các thông tin về HPLMN, VPLMN và có thể thêm các thông tin vị
trí với độ chính xác cao hơn.
Thông tin tính cước tối thiểu GGSN thu thập bao gồm các thông tin tính cước sau:
- Địa chỉ đích và nguồn của thông tin trao đổi: trong đó mức độ chính xác của thông
tin này được xác định bởi nhà khai thác GPRS.
- Mức độ sử dụng mạng dữ liệu ngoài: các thông tin về khối dữ liệu gửi đi và nhận
từ các mạng dữ liệu ngoài.
- Mức độ sử dụng các địa chỉ giao thức dữ liệu gói: thông tin tính cước lưu lại thời
gian MS sử dụng các địa chỉ giao thức dữ liệu gói PDP của MS.

khác. Chức năng phiên dịch và sắp xếp địa chỉ chuyển đổi địa chỉ giao thức mạng ngoài
thành địa chỉ mạng nội bộ nhằm phục vụ cho việc định tuyến các gói tin trong mạng
PLMN hoặc giữa các mạng PLMN.
d)Chức năng đóng gói ( Encapsulation Function)
GPRS truyền trong suốt PDP PDU giữa mạng ngoài và MS. Các PDP được đóng
gói và tách gói nhằm phục vụ định tuyến trong mạng. Đóng gói cho phép gắn thêm thông
tin điều khiển và địa chỉ vào môt PDU. Tách gói là quá trình ngược lại: tách địa chỉ và
thông tin điều khiển từ gói để lấy ra đơn vị dữ liệu ban đầu. Chức năng đóng gói được
thực hiện giữa các SGN trong backbone và giữa các SGSN và MS.
e)Chức năng Tunnelling
Tunnelling là một phương thức truyền dẫn các PDU đã được đóng gói trong hoặc
giữa các mạng PLMN từ một điểm đóng gói tới một điểm tách gói. Tunnel ( đường hầm)
là một giao tuyến hai chiều kết nối điểm- điểm nhưng chỉ có điểm cuối của tunnel là được
xác định.
f)Chức năng nén ( Compression Function)
Chức năng này cho phép sử dụng tối ưu dung lượng của phần vô tuyến bằng cách
truyền đi các SDU càng nhỏ (nén) càng tốt mà vẫn đảm bảo nội dung trong nó.
g)Chức năng mã hóa ( Ciphering Function)
Cho phép bảo mật dữ liệu và dữ liệu của người sử dụng qua các kênh vô tuyến và
bảo vệ mạng PLMN từ những người xâm phạm.
3)Các chức năng quản lý di động
Chức năng này thực hiện tương tự như trong hệ thống GSM. Các chức năng quản
lý di động được sử dụng để theo dõi vị trí hiện tại của MS trong mạng PLMN hoặc trong
mạng PLMN khác. Một hoặc một số cell tạo thành một vùng định tuyến ( routing area),
một số vùng định tuyến tạo thành một vùng định vị ( location area).
Một vùng định tuyến được phục vụ bởi một SGSN. Việc theo dõi vị trí của MS
phụ thuộc vào trạng thái quản lý di động như sau:
- Khi MS trong trạng thái STANBY ( chờ): vị trí của MS được biết ở cấp một vùng
định tuyến.
- Khi MS trong trạng thái READY ( sẵn sang): vị trí của MS được biết ở cấp một

định thời READY kết thúc.
3.2) Chức năng gán/ tách GPRS ( GPRS attach/ detach)
GPRS attach và GPRS detach là chức năng quản lý di động nhằm thiết lập hay kết
thúc kết nối tới mạng GPRS. SGSN đóng vai trò tiếp nhận yêu cầu attach/ detach và xử lý
chúng. Việc khai báo kết nối mạng ( GPRS attach), thuê bao di động chuyển sang trạng
thái READY và nội dung quản lý di động được thiết lập, MS được nhận thực, khóa mã
được tạo ra, đường kết nối có mã hóa được thiết lập và MS được cấp phát một TLLI
( nhận dạng kênh logic tạm thời).SGSN nhận các thông tin về thuê bao từ HLR, sau khi
thực hiện một GPRS attach, SGSN sẽ luôn bám theo vị trí của MS. Lúc này MS có thể
nhận và gửi SMS nhưng không thu phát được số liệu. Để chuyển giao số liệu, MS trước
tiên phải thực hiện việc kích hoạt nội dung giao thức số liệu gói ( PDP context). Khi thuê
bao muốn kết thúc một kết nối tới mạng GPRS thì nó thực hiện GPRS detach. Việc thực
hiện GPRS detach cho phép MS chuyển sang trạng thái IDLE và ngắt toàn bộ nội dung
quản lý di động.
Các loại tách khác nhau: tách IMSI, tách GPRS và tách kết hợp GPRS/IMSI ( chỉ
thực hiện trong MS)
Có hai kiểu để MS kết thúc kết nối tới mạng:
-Mạng ( SGSN) gửi yêu cầu tách tới MS hoặc MS gửi tới SGSN yêu cầu
tách hoàn toàn.
-Mạng ngắt kết nối mà không thông báo cho MS khi đạt tới định thời di
động hoặc khi có lỗi vô tuyến không thể khôi phục gây ra mất kết nối kênh logic.
MS có thể thực hiện GPRS detach từ mạng theo chế độ mặc định khi thời gian
STANBY hết hiệu lực, nhưng thông thường việc tách GPRS từ MS.
3.3)Chức năng bảo mật
Có các chức năng bảo mật sau:
-Chống lại việc sử dụng không hợp pháp dịch vụ GPRS.
-Bảo mật nhận dạng người sử dụng ( nhận dạng tạm thời và mã hóa).
-Bảo mật dữ liệu người sử dụng ( mã hóa)>
Hệ thống GPRS sử dụng cơ chế bảo mật cơ bản giống trong GSM. Việc nhận thực
thuê bao trong GPRS được thực hiện tại SGSN cũng như MSC/VLR trong GSM. TLLI

sẽ thông báo sự thay đổi này bằng cách:
-Thực hiện thủ tục chèn dữ liệu thuê bao ( Insert Subscriber Data): bổ xung
hoặc sửa đổi dữ liệu thuê bao trong SGSN.
-Hoặc thực hiện thủ tục xóa dữ liệu thuê bao ( Delete Subscriber Data): xóa dữ
liệu thuê bao trong SGSN.
4) Các chức năng quản lý kênh kết nối logic
Các chức năng quản lý kênh logic liên quan tới việc duy trì một kênh thông tin
giữa một MS và PLMN qua giao diện vô tuyến. Các chức năng này thực hiện điều phối
các thông tin trạng thái liên kết giữa MS và PLMN cũng như giám sát quá trình chuyển
giao dữ liệu qua kênh logic.
a)Chức năng thiết lập kênh logic
Thiết lập kênh logic được thực hiện khi MS khai báo sử dụng dịch vụ GPRS
( GPRS attach).
b)Chức năng giám sát kênh logic
Thực hiện việc giám sát tình trạng kênh logic và điều khiên khi thay đổi trạng thái
kênh.
c)Chức năng giải phóng kênh logic
Thực hiện ngắt kết nối logic, giải phóng các tài nguyên liên quan tới kết nối logic.
5) Các chức năng quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến
Các chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến liên quan tới việc ấn định và duy trì
các tuyến thông tin vô tuyến. Nguồn tài nguyên vô tuyến của GSM được chia sẽ giữa các
dịch vụ của chuyển mạch kênh ( thoại, số liệu) và các dịch vụ chuyển mạch gói GPRS.
5.1- Chức năng quản lý Um
Chức năng này quản lý một số kênh vật lý được sử dụng trong mỗi cell và xác
định số lượng các tài nguyên vô tuyến cung cấp để sử dụng các dịch vụ GPRS. Số lượng
các tài nguyên vô tuyến dành cho GPRS có thể thay đổi từ cell này tới cell khác phụ
thuộc nhu cầu người sử dụng, hoặc được chỉ định bởi nhà vận hành mạng PLMN.
5.2- Chức năng lựa chọn cell
Chức năng này cho phép MS lựa chọn cell tối ưu để thiết lập một đường truyền tới
mạng PLMN. Việc này liên quan tới việc kiểm tra và xác định chất lượng tín hiệu từ các