ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΔΙΠΛΩΜΑ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ (MSc) ΔΙΠΛΩΜΑΤΙKH ΕΡΓΑΣΙΑ

Transcript

1 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΔΙΠΛΩΜΑ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ MSc στα ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙKH ΕΡΓΑΣΙΑ «Προσαρμοή και χρέωση των Διαφοροποιημένων Υπηρεσιών του Διαδικτύου στο GPRS περιβάλλον» Σούρσος Σέριος Μ9900 ΑΘΗΝΑ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 00

2 ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΔΙΠΛΩΜΑ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ MSc στα ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙKH ΕΡΓΑΣΙΑ «Προσαρμοή και χρέωση των Διαφοροποιημένων Υπηρεσιών του Διαδικτύου στο GPRS περιβάλλον» Σούρσος Σέριος Μ9900 Επιβλέπων Καθηητής: Κ. Κουρκουμπέτης Εξωτερικός Κριτής: Καθηητής Γ. Πολύζος ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΑΘΗΝΑ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 00

3 Περιεχόμενα Εισαωή...7 Τεχνολοία GPRS...0. Το GSM δίκτυο Αρχιτεκτονική του GSM δικτύου Δομή της ραδιοζεύξης..... Μειονεκτήματα του GSM.... Αρχιτεκτονική GPRS δικτύου.... Πρωτόκολλα Μετάδοσης στο GRPS Γενικά στοιχεία μετάδοσης στο GRPS Κλάσεις κινητών σταθμών Είδη υπηρεσιών GPRS Φυσικά Λοικά κανάλια Σχήματα κωδικοποίησης καναλιών Πλεονεκτήματα του GPRS Ποιότητα Υπηρεσίας στο GPRS Προτεραιότητα Αξιοπιστία Καθυστέρηση Μέιστη διεκπεραιότητα Μέση διεκπεραιότητα... Ανάθεση πόρων στο GPRS δίκτυο...5. Διαχείριση συνόδου στο GPRS Σύνδεση / Αποσύνδεση Εκαθίδρυση Συνόδου...5. Μετάδοση δεδομένων στα κατώτερα επίπεδα: TBF και rao block...8. Τεχνική ανάθεσης ραδιοπόρων....4 Μοντέλο ανάθεσης ραδιοπόρων στο GPRS... 4 Διαφοροποιημένες Υπηρεσίες και GPRS περιβάλλον Διαφοροποιημένες Υπηρεσίες στο Διαδίκτυο Εισαωικά Βασικές έννοιες των Διαφοροποιημένων Υπηρεσιών Πρωτεύουσα Υπηρεσία Διασφαλισμένη Υπηρεσία Άλλες Διαφοροποιημένες Υπηρεσίες Διδύφια Διαφοροποιημένη Υπηρεσία Διαφοροποιημένες Υπηρεσίες στο GPRS Κίνητρα και στόχοι Μοντέλο υλοποίησης Συνοριακός κόμβος...44

4 4..4 Κόμβος πρώτου βήματος Χρέωση Διαφοροποιημένων Υπηρεσιών Ανάκη ια χρέωση Μοντέλο χρέωσης Προσδιορισμός των τιμών Συντομοραφίες Βιβλιοραφία

5 Ευρετήριο σχημάτων Σχήμα -: GSM δίκτυο...0 Σχήμα -: Δομή ραδιοζεύξης... Σχήμα -: GPRS δίκτυο... Σχήμα -4: Στοίβα πρωτοκόλλων μετάδοσης GPRS...6 Σχήμα -5: Κατανομή πόρων σε GSM - GRPS...8 Σχήμα -: Ενεροποίηση συνόδου...6 Σχήμα -: Παράδειμα ενεροποίησης συνόδου...7 Σχήμα -: Μετάδοση δεδομένων από κινητό σταθμό...7 Σχήμα -4: Σύνοδος TBF Rao blocks...9 Σχήμα -5: TDMA πλαίσια Rao blocks...0 Σχήμα -6: Μετάδοση πακέτων στην στοίβα πρωτοκόλλων...0 Σχήμα -7: Κατανομή χρονοθυρίδων σε GSM - GPRS... Σχήμα -8: Ομοιόμορφη κατανομή χρονοθυρίδων...4 Σχήμα -9: Σχηματική αναπαράσταση μοντέλου ανάθεσης...5 Σχήμα 4-: DS πεδίο...7 Σχήμα 4-: Αρχιτεκτονική Διαφοροποιημένων Υπηρεσιών...8 Σχήμα 4-: Κόμβος πρώτου βήματος...4 Σχήμα 4-4: Συνοριακός κόμβος...4 Σχήμα 4-5: Διδύφια Αρχιτεκτονική στο GPRS...44 Σχήμα 5-: Μοντέλο χρέωσης...48 Σχήμα 5-: Διαδικασία tatonnement...5 5

6 Ευρετήριο πινάκων Πίνακας -: Περιραφή λοικών καναλιών...9 Πίνακας -: Στοιχεία σχημάτων κωδικοποίησης...0 Πίνακας -: Στοιχεία κλάσεων αξιοπιστίας... Πίνακας -4: Στοιχεία κλάσεων καθυστέρησης... Πίνακας -5: Στοιχεία μέιστης διεκπεραιότητας... Πίνακας -6: Στοιχεία μέσης διεκπεραιότητας...4 Πίνακας 4-: DS πεδίο ια την Διασφαλισμένη Υπηρεσία...9 6

7 Εισαωή Τα τελευταία χρόνια η τεχνολοία του Διαδικτύου έχει επιφέρει σημαντικές αλλαές στα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα. Ο όκος των μεταδιδόμενων πακέτων έχει αυξηθεί σημαντικά και αντίστοιχη πορεία έχουν ακολουθήσει και οι ρυθμοί μετάδοσης των πακέτων. Με άλλα λόια το Διαδίκτυο είναι ένα ευρύ και συνεχώς αναπτυσσόμενο δίκτυο που προσελκύει ολοένα και περισσότερους χρήστες. Παράλληλα με την συνεχή ανάπτυξη της τεχνολοίας του Διαδικτύου έκανε την εμφάνισή της και μια νέα τεχνολοία. Πρόκειται ια την τεχνολοία της κινητής τηλεφωνίας. Έχει υπολοιστεί ότι ο αριθμός των συνδρομητών κινητής τηλεφωνίας θα ξεπεράσει κατά πολύ τον αριθμό των συνδρομητών της σταθερής. Επιπλέον η χρήση των κινητών τηλεφώνων θα ξεπεράσει κατά πολύ και την χρήση του Διαδικτύου μέσω ηλεκτρονικών υπολοιστών. Ήδη πακοσμίως η κινητή τηλεφωνία αριθμεί πολλαπλάσιους χρήστες από ότι το Διαδίκτυο. Σύμφωνα με δηλώσεις πωλητών και παροχών υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας μετά το 00 δεν θα κυκλοφορούν στην αορά κινητές συσκευές που δεν θα είναι nternet-enable. Οι συσκευές αυτές θα βασίζονται είτε στο πρότυπο GSM είτε στο μεταενέστερο UMTS. Από τη στιμή που οι ασύρματες τηλεπικοινωνίες άρχισαν να κερδίζουν ολοένα και μεαλύτερο έδαφος οι παροχείς υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας άρχισαν να προβλέπουν ότι τα μέσα κέρδη τους ανά συνδρομητή θα αρχίσουν να μειώνονται αν παραμείνουν μόνο σε φωνητικές υπηρεσίες. Η μείωση αυτή άρχισε να ίνεται περισσότερο αισθητή μετά την εισαωή του τρίτου τέταρτου και σε μερικές περιπτώσεις πέμπτου παροχέα υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας στην τοπική αορά σε εθνικό επίπεδο. Είναι ευρέως κατανοητό ότι σε με χρόνια οι ταρίφες της κινητής τηλεφωνίας θα εξισωθούν με εκείνες της σταθερής τηλεφωνίας. Για το λόο αυτό οι ιδιοκτήτες δικτύων κινητής τηλεφωνίας άρχισαν να βελτιώνουν συνεχώς τις υπάρχουσες υπηρεσίες και να αναπτύσσουν νέες επιθυμώντας να μειώσουν το ρυθμό πτώσης του μέσου κέρδους ανά συνδρομητή ή και ακόμα να αντιστρέψουν την φορά του. Μια πρώτη κίνηση προς αυτή την κατεύθυνση ήταν η εισαωή του πρωτοκόλλου WAP πάνω από την υπάρχουσα τεχνολοία κινητής τηλεφωνίας δεύτερης ενιάς GSM. Το WAP μπορεί να θεωρηθεί ως ένα σύνολο από πρωτόκολλα που έχει κληρονομήσει τα χαρακτηριστικά και την λειτουρικότητά του από πρότυπα του Διαδικτύου και από πρότυπα ια ασύρματες υπηρεσίες που αναπτύχθηκαν από μερικές μεάλες εταιρίες τηλεπικοινωνιών. Με το WAP δίνεται η δυνατότητα στο χρήστη της κινητής τηλεφωνίας να έχει πρόσβαση σε ιστοσελίδες που βρίσκονται σε διάφορους κόμβους του Διαδικτύου. Με τον τρόπο αυτό το Διαδίκτυο έρχεται πιο κοντά στην κινητή τηλεφωνία. 7

8 Παρόλα αυτά όμως εξακολουθούν να υπάρχουν κάποια σημεία που κρατούν μακριά την πλήρη συνένωση της τεχνολοίας της κινητής τηλεφωνίας με αυτή του Διαδικτύου. Ένα πρώτο μειονέκτημα της παραπάνω αρχιτεκτονικής είναι οι χαμηλοί ρυθμοί μετάδοσης δεδομένων μέχρι 9600 bps που προκύπτουν από την ανάθεση ενός φωνητικού καναλιού σε έναν χρήστη ια μεταφορά δεδομένων. Επιπλέον ια να ίνει δυνατή η μετάδοση δεδομένων πρέπει προηουμένως να έχει εκαθιδρυθεί μια σύνδεση μεταξύ του κινητού τηλεφώνου και του παροχέα WAP υπηρεσιών. Η εκαθίδρυση αυτή μπορεί να διαρκέσει μεάλο σχετικά χρονικό διάστημα. Επίσης η εκαθίδρυση μιας τέτοιας σύνδεσης αποβαίνει αρκετά ακριβή ια τους χρήστες της συκεκριμένης υπηρεσίας. Όπως αναφέρθηκε και προηουμένως μέχρι πρότινος οι υπηρεσίες ασύρματης μετάδοσης δεδομένων στηρίζονταν σε τεχνικές μετάδοσης κυκλώματος. Έτσι όταν ένας χρήστης ήθελε να κάνει χρήση μιας WAP υπηρεσίας το δίκτυο της κινητής τηλεφωνίας του ανάθετε ένα ολόκληρο φωνητικό κανάλι ια τη μετάδοση των δεδομένων ια όλη τη διάρκεια της σύνδεσης. Η φύση όμως της ροής των δεδομένων που προέρχονται από το Διαδίκτυο κάθε άλλο παρά συνεχή και σταθερή είναι. Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι ο χρήστης να έχει στη διάθεσή του ένα φωνητικό κανάλι ακόμα και αν προς στιμή δεν έχει δεδομένα προς μετάδοση εονός που οδηεί σε μη βέλτιστη χρήση των ασύρματων πόρων του δικτύου. Επίσης ο χρήσης χρεώνεται ια τους πόρους που του έχει αναθέσει το δίκτυο βάσει της χρονικής διάρκειας της συνόδου του και όχι βάσει της ουσιαστικής χρησιμοποίησης των ασύρματων πόρων. Όλα τα παραπάνω ώθησαν την επιστημονική κοινότητα στην δημιουρία ενός καλύτερου πλαισίου σχετικά με την ασύρματη μετάδοση δεδομένων πάνω από την υπάρχουσα τεχνολοία κινητής τηλεφωνίας. Το GPRS αποτελεί ουσιαστικά μια νέα υπηρεσία του GSM παρότι έρχεται να προσθέσει νέα στοιχεία στην υπάρχουσα αρχιτεκτονική του GSM. Προσθέτοντας το GPRS πάνω από το GSM οι διαχειριστές τέτοιων δικτύων μπορούν να προσφέρουν αποτελεσματική ασύρματη πρόσβαση σε εξωτερικά δίκτυα που βασίζονται είτε στο IP όπως το Διαδίκτυο είτε σε X.5 όπως εσωτερικά δίκτυα εταιριών. Με το GPRS οι τελικοί χρήστες έχουν την αίσθηση ότι είναι μόνιμα συνδεδεμένοι με το δίκτυο αφού δεν χρειάζεται κάποια εκαθίδρυση σύνδεσης και μπορούν να επιτύχουν ταχύτητες μετάδοσης μέχρι και 5 kbps. Οι χρήστες που δε στέλνουν ή δε λαμβάνουν δεδομένα απασχολούν ένα ελάχιστο μέρος των ασύρματων πόρων δίνοντας έτσι τη δυνατότητα στους διαχειριστές του δικτύου να εκμεταλλευτούν τις τεχνικές πολύπλεξης ώστε να εξυπηρετήσουν περισσότερους χρήστες και με μεαλύτερες ταχύτητες μετάδοσης. Επιπλέον οι τεχνικές χρέωσης δεν θα βασίζονται πλέον μόνο στον χρόνο σύνδεσης του χρήστη στο δίκτυο αλλά και στον όκο των δεδομένων μετάδοσης. Έτσι θα υπάρχει δυνατότητα υλοποίησης ταριφών που θα εξαρτώνται σε περισσότερο από ένα κριτήρια παρέχοντας ένα πιο φιλικό και δίκαιο προς το χρήστη σύστημα χρέωσης. 8

9 Σύμφωνα λοιπόν με τα παραπάνω το GRPS αποτελεί μια αρκετά καλή «πλατφόρμα» που επιτρέπει στις υπηρεσίες του Διαδικτύου να φτάσουν στο κινητό τηλέφωνο. Και όπως θα δούμε και σε επόμενο κεφάλαιο η τεχνική που ακολουθείται ια την ανάθεση των ασύρματων πόρων ταιριάζει με τη φύση των ροών δεδομένων που προέρχονται από και κατευθύνονται προς το Διαδίκτυο. Τι συμβαίνει όμως με τις ροές που περνάνε μεν από τους κόμβους του Διαδικτύου αλλά υλοποιούν μια ευημένη υπηρεσία; Οι ευημένες υπηρεσίες σε αντίθεση με τις best-effort υπηρεσίες χρειάζονται να τους έχει ανατεθεί ένας ελάχιστος ή ένας μέσος αριθμός δικτυακών πόρων που ορίζεται από τη φύση των υπηρεσιών αυτών. Τέτοιες υπηρεσίες είναι παραδείματος χάριν η προβολή ενός απομακρυσμένου veo που χρειάζεται κάποια συκεκριμένη ποσότητα πόρων ώστε να μεταδοθεί και να προβληθεί. Για να προσφερθούν τέτοιες υπηρεσίες θα πρέπει το δίκτυο να παρέχει κάποια επίπεδα ποιότητας υπηρεσίας. Στο GPRS έχουν οριστεί κάποιες πολύ συκεκριμένες παράμετροι ποιότητας υπηρεσίας. Βέβαια το ETSI ο ορανισμός που προτυποποιεί το GPRS δεν έχει προβεί σε υιοθέτηση κάποιων συκεκριμένων τεχνικών ια εξασφάλιση της ποιότητας των ευημένων υπηρεσιών. Έτσι λόω του εονότος ότι παραμένουν θέμα υλοποίησης οι διάφορες τεχνικές εξασφάλισης της ποιότητας υπηρεσίας στις ευημένες υπηρεσίες δεν έχει ίνει μέχρι στιμής κάποιο σημαντικό βήμα προς αυτή την κατεύθυνση. Η συκεκριμένη ερασία έχει ως σκοπό την εξέταση ορισμένων τεχνικών εξασφάλισης ποιότητας υπηρεσίας που εφαρμόζονται στο Διαδίκτυο και κατά πόσο αυτές ταιριάζουν και μπορούν να εφαρμοστούν στο δίκτυο του GPRS. Πιο συκεκριμένα οι τεχνικές που θα εξεταστούν προέρχονται από τον χώρο των Διαφοροποιημένων Υπηρεσιών. Οι Διαφοροποιημένες Υπηρεσίες έρχονται να επιλύσουν κάποια από τα προβλήματα που αντιμετωπίζουν οι Ενοποιημένες αυστηρά ευημένες Υπηρεσίες όταν αυτές εφαρμόζονται σε ροές που περνάνε από μεάλα δίκτυα όπως το Διαδίκτυο. Θεωρώντας λοιπόν το GPRS δίκτυο ως άλλο ένα δίκτυο πρόσβασης στο Διαδίκτυο θα προσπαθήσουμε να επεκτείνουμε τις διάφορες τεχνικές εξασφάλισης ποιότητας των Διαφοροποιημένων Υπηρεσιών μέχρι την κινητή συσκευή του τελικού χρήστη. Έτσι ο τελικός χρήστης θα βλέπει κάποια επίπεδα ποιότητας υπηρεσίας θα μπορεί να επιλέξει μεταξύ διαφόρων αυτών υπηρεσιών και θα χρεώνεται ανάλοα. Το θέμα της χρέωσης των Διαφοροποιημένων Υπηρεσιών πάνω από ένα GPRS δίκτυο εξετάζεται εδώ με σκοπό να δημιουρηθεί ένα μοντέλο χρέωσης που θα ανταποκρίνεται στα χαρακτηριστικά των Διαφοροποιημένων Υπηρεσιών και στο GPRS περιβάλλον. Η δομή της παρούσης ερασίας έχει ως εξής. Στο δεύτερο κεφάλαιο θα αναφερθούμε η αρχιτεκτονική ενός δικτύου GPRS. Αφού αρχικά ίνει μια αναφορά στη δομή του GSM θα παρουσιαστεί η μετάβαση από το GSM στο GPRS καθώς και τα τεχνολοικά χαρακτηριστικά του τελευταίου. Στο τρίτο κεφάλαιο θα παρουσιαστεί ένα μοντέλο ανάθεσης των ασύρματων πόρων του GPRS πάνω στο οποίο θα βασιστούν όλα τα επόμενα κεφάλαια. Στη συνέχεια στο τέταρτο κεφάλαιο θα ίνει αρχικά μια εισαωή στις Διαφοροποιημένες Υπηρεσίες και στη συνέχεια θα προταθεί μια λύση ια το GPRS δίκτυο ώστε αυτό να είναι σε θέση να εξυπηρετήσει τις όποιες ροές υπηρεσιών κατευθύνονται από/προς το GPRS δίκτυο προς/από το Διαδίκτυο με κάποιες απαιτήσεις σε ποιότητα υπηρεσίας. Τέλος στο πέμπτο κεφάλαιο θα αναφερθούμε σε τεχνικές χρέωσης των Διαφοροποιημένων Υπηρεσιών και κατ επέκταση της λύσης που προτάθηκε ια το GPRS λαμβάνοντας υπόψη και το σύστημα που ισχύει στο δίκτυο του GPRS. 9

10 Το GSM δίκτυο Τεχνολοία GPRS Για να ίνει κατανοητή η τεχνολοία των δικτύων GPRS θα πρέπει πρώτα να ίνει μια εισαωή στην τεχνολοία GSM πάνω στην οποία βασίζεται το πρότυπο GRPS. Το 989 ο ορανισμός ETSI [] ανέλαβε την ευθύνη να ολοκληρώσει το έρο που είχε αρχίσει μερικά χρόνια νωρίτερα με σκοπό την ανάπτυξη του πιο επιτυχημένου έως σήμερα ασύρματου ψηφιακού δικτύου. Το 99 εισάονται οι πρώτες GSM υπηρεσίες που περιελάμβαναν μεταξύ άλλων τηλεφωνία τηλεομοιοτυπία επείουσες κλήσεις σύντομα ραπτά μηνύματα προώθηση και φραή κλήσεων καθώς και μετάδοση δεδομένων. Αρχιτεκτονική του GSM δικτύου Ένα δίκτυο GSM [] απαρτίζεται από αρκετές δικτυακές οντότητες όπως φαίνεται και στο σχήμα - και χωρίζεται σε τρία μέρη: τον κινητό σταθμό το υποσύστημα σταθμού βάσης και το υποσύστημα δικτύου. Σχήμα 0-: GSM δίκτυο Ο Κινητός Σταθμός Moble Staton MS είναι η τερματική συσκευή που έχει μαζί του ο χρήστης της κινητής τηλεφωνίας κινητό τηλέφωνο φορητός υπολοιστής συνδεδεμένος με το κινητό τηλέφωνο κτλ. Το κινητό τηλέφωνο περιέχει μια «έξυπνη» κάρτα που ονομάζεται SIM Subscrber Ientt Car και περιέχει πληροφορίες ια το συνδρομητή της κινητής τηλεφωνίας. Έτσι ο χρήστης μπορεί να αλλάξει συσκευή αλλά να εξακολουθεί να χρησιμοποιεί την ίδια SIM κάρτα διατηρώντας τον ίδιο αριθμό και την ίδια συνδρομή. Η SIM κάρτα περιέχει το Διεθνές Ανανωριστικό Συνδρομητή Κινητής Τηλεφωνίας Internatonal Moble Subscrber Ientt IMSI που είναι μοναδικό ια κάθε συνδρομητή και χρησιμοποιείται ια να νωστοποιήσει στο σύστημα την ταυτότητα του χρήστη καθώς και ια διάφορες διαδικασίες αυθεντικοποίησης. Επιπλέον κάθε τερματική συσκευή ανανωρίζεται μοναδικά από το Διεθνές Ανανωριστικό Ασύρματης Συσκευής Internatonal Moble Equpment Ientt IMEI. 0

11 Το Υποσύστημα Σταθμού Βάσης Base Staton Subsstem BSS απαρτίζεται από δύο οντότητες: τον Πομποδέκτη του Σταθμού Βάσης Base Transcever Staton BTS και τον Ελεκτή του Σταθμού Βάσης Base Staton Controller BSC. Η λειτουρία του BTS είναι να λαμβάνει και να εκπέμπει ραδιοσήματα από και προς τους κινητούς σταθμούς να επεξεράζεται τα σήματα να αποκωδικοποιεί τη φωνή και να προσαρμόζει τον ρυθμό μετάδοσης. Ένας BTS υλοποιεί μία κυψέλη του συστήματος GSM. Πολλοί BTSs ελέχονται από έναν BSC. Ο BSC ευθύνεται ια την διαχείριση των ασύρματων πόρων. Δηλαδή ασχολείται με την διανομή των καναλιών στους κινητούς σταθμούς την άρση της διανομής την αλλαή συχνότητας και το χρονισμό των ραδιοσημάτων. Η κεντρική μονάδα του υποσυστήματος δικτύου Network Subsstem NSS είναι το Κέντρο Μεταωής Moble Swtchng Center MSC. Οι ροές που προέρχονται από τους κινητούς σταθμούς στις αντίστοιχες κυψέλες δρομολοούνται μέσω του MSC. Ο MSC παρέχει όλη τη λειτουρικότητα που χρειάζεται ια την διαχείριση ενός χρήστη κινητής τηλεφωνίας όπως εραφή στην υπηρεσία κινητής τηλεφωνίας αυθεντικοποίηση τοπολοική ενημέρωση και δρομολόηση κλήσης ια τους χρήστες που βρίσκονται εκτός αρχικού δικτύου. Οι ροές από και προς ένα σταθερό δίκτυο τηλεφωνίας π.χ. PSTN ISDN PDN διαχειρίζονται από ένα αφιερωμένο ι αυτή τη δουλειά Κέντρο Μεταωής Gatewa Moble Swtchng Center GMSC. Τα GSM δίκτυα είναι ιεραρχικά δομημένα. Αποτελούνται από τουλάχιστον μία διοικητική περιοχή που ανατίθεται σε έναν MSC. Κάθε διοικητική περιοχή αποτελείται από τουλάχιστον μία τοπολοική περιοχή Locaton Area LA. Η κάθε τοπολοική περιοχή απαρτίζεται από πολλά σύνολα κυψελών. Κάθε σύνολο κυψελών ανατίθεται σε έναν BSC. Ένα σύνολο από βάσεις δεδομένων είναι διαθέσιμες ια τον έλεχο κλήσεων και τη διαχείριση δικτύου: το HLR Home Locaton Regster το VLR Vstor Locaton Regster το AUC Authentcaton Center και το EIR Equpment Ientt Regster. Για όλους τους χρήστες που είναι συνδρομητές σε έναν παροχέα κινητής τηλεφωνίας τα μόνιμα δεδομένα όπως το προφίλ του χρήστη καθώς και κάποια προσωρινά δεδομένα όπως η τρέχουσα θέση του χρήστη αποθηκεύονται στο HLR. Στην περίπτωση που υπάρχει κλήση ια έναν χρήστη το HLR είναι πάντα η πρώτη βάση που ρωτάται ια την τρέχουσα τοποθεσία του χρήστη. Το VLR είναι υπεύθυνο ια ένα σύνολο τοπολοικών περιοχών και αποθηκεύει δεδομένα ια τους χρήστες που είναι την τρέχουσα στιμή μέσα στην περιοχή της δικαιοδοσίας του. Αυτό σημαίνει ότι και μέρος από τα μόνιμα δεδομένα ενός χρήστη μεταφέρονται από το HLR στο υπεύθυνο VLR ια ρηορότερη προσπέλαση. Παρόλα αυτά και το VLR μπορεί να αποθηκεύσει προσωρινά δεδομένα ια δική του χρήση. Τα άλλα δύο μητρώα το AUC και το EIR χρησιμοποιούνται ια θέματα ασφάλειας και αυθεντικοποίησης. Το AUC είναι μια προστατευμένη βάση δεδομένων που αποθηκεύει ένα αντίραφο του μυστικού κλειδιού της SIM κάρτας κάθε συνδρομητή το οποίο χρησιμοποιείται ια αυθεντικοποίηση και κρυπτοράφηση πάνω από το ασύρματο κανάλι. Το EIR είναι μια βάση που περιέχει μια λίστα με όλα τις έκυρες συσκευές κινητής τηλεφωνίας του δικτύου. Κάθε κινητός σταθμός αποθηκεύεται στη βάση με το αντίστοιχο ανανωριστικό του IMEI. Ένας κινητός σταθμός μπορεί να θεωρηθεί άκυρος αν το κινητό έχει δηλωθεί ως κλεμμένο ή αν δεν είναι συμβατού τύπου.

12 Δομή της ραδιοζεύξης Η διεπαφή της ραδιοζεύξης χωρίζεται σε ένα πλήθος από κανάλια: κανάλια από τα οποία περνάει η φωνή και τα προς μετάδοση δεδομένα καθώς και κανάλια που χρησιμοποιούνται ια μηνύματα διαχείρισης και ια διερασίες διαχείρισης του φόρτου των καναλιών. Δύο μπάντες συχνοτήτων των 5 Mhz διατέθηκαν από τον διεθνή ορανισμό ITU ια το GSM σύστημα. Έτσι η μπάντα Mhz δόθηκε στην ανερχόμενη ζεύξη από τον κινητό σταθμό προς το BSS ενώ η μπάντα Mhz δόθηκε στην κατερχόμενη ζεύξη από το BSS προς τον κινητό σταθμό. Για να ίνει δυνατή η ταυτόχρονη μετάδοση από κινητούς σταθμούς σε διαφορετικές πιθανόν κυψέλες χρησιμοποιήθηκε συνδυασμός των τεχνικών πολύπλεξης σε επίπεδο συχνότητας FDMA και σε επίπεδο χρόνου TDMA. Έτσι κάθε μπάντα των 5 Mhz χωρίστηκε σε 4 φέρουσες συχνότητες των 00 khz η καθεμία. Ένα πλήθος τέτοιων συχνοτήτων ανατίθεται σε ένα BTS ορίζοντας με αυτό τον τρόπο ποιες συχνότητες εξυπηρετούνται από μία κυψέλη. Επιπλέον κάθε φέρουσα συχνότητα περιέχει οκτώ TDMA κανάλια. Αυτό προκύπτει χωρίζοντας τη φέρουσα συχνότητα σε οκτώ χρονοθυρίδες tme slots απαρτίζουν ένα TDMA πλαίσιο. Κάθε χρονοθυρίδα διαρκεί ια περίοδο 565 bts ή αλλιώς ια 5/6 ms 5769 μs. Κατά συνέπεια ένα TDMA πλαίσιο διαρκεί 46 ms. Ένας κινητός σταθμός χρησιμοποιεί τις ίδιες χρονοθυρίδες τόσο στην ανερχόμενη όσο και στην κατερχόμενη ζεύξη. 960 Mhz Mhz 4... Κατερχόμενη ζεύξη TDMA Πλαίσιο 00 khz 95. Mhz 95 Mhz 0 Mhz διαχωρισμός 95 Mhz 94.8 Mhz 00 khz 890. Mhz 890 Mhz 4... Καθυστέρηση Ριπή δεδομένων περίοδος 56.5 bt 5/6 ms μs Χρονοθυρίδα Ανερχόμενη ζεύξη Σχήμα 0-: Δομή ραδιοζεύξης

13 Μειονεκτήματα του GSM Ενώ το GSM είναι κατάλληλο ια τη μετάδοση φωνής κατά τη διάρκεια μιας τηλεφωνικής κλήσης προβλήματα εμφανίζονται όταν πρόκειται ια μετάδοση δεδομένων κατά τη διάρκεια μιας συνόδου. Πιο συκεκριμένα η ανάθεση των καναλιών στην ανερχόμενη και κατερχόμενη ζεύξη είναι η ίδια ια όλη τη διάρκεια της συνόδου με αποτέλεσμα ο χρήστης να πληρώνει ια τη χρονική διάρκεια της συνόδου και όχι ια τον όκο των δεδομένων που μετέδωσε ή/και έλαβε. Έτσι ο χρήστης μπορεί να πληρώνει και ια τη χρονική διάρκεια που περίμενε να λάβει ή να μεταδώσει κάποια δεδομένα χωρίς ουσιαστικά να μεταδίδει ή να λαμβάνει τίποτα. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι ο μεάλος χρόνος που απαιτείται ια ην εκαθίδρυση της σύνδεσης 0 με 5 δευτερόλεπτα σε συνδυασμό με την από-άκρη-σε-άκρη καθυστέρηση roun-trp ela που υπολοίζεται ύρω στα 400 με 500 ms. Η ρυθμός μετάδοσης φτάνει τα 96 kbps που είναι αρκετά μικρός σε σύκριση με τους σημερινούς ρυθμούς μετάδοσης στο Διαδίκτυο. Επίσης σε κάθε χρήστη ανατίθεται μία χρονοθυρίδα που σημαίνει ότι ο μέιστος αριθμός χρηστών που μπορούν να εξυπηρετηθούν ταυτόχρονα από μια φέρουσα συχνότητα είναι οκτώ. Αν αυτό συνδυαστεί με το εονός ότι και ο πιο ενερός χρήστης χρησιμοποιεί πλήρως μόνο την μία κατεύθυνση ζεύξης ανερχόμενη ή κατερχόμενη τότε είναι φανερό ότι υπάρχει ένα ποσοστό 50% σπατάλης των ασύρματων πόρων. Τα παραπάνω προβλήματα που παρουσίαζε το GSM ια τη μετάδοση δεδομένων οδήησαν στη δημιουρία μιας νέας υπηρεσίας του GSM που θα αφορούσε αποκλειστικά τη μετάδοση δεδομένων πάνω από το GSM χρησιμοποιώντας όμως τεχνικές μεταωής πακέτου και όχι κυκλώματος όπως χρησιμοποιούνταν μέχρι τότε τόσο ια μετάδοση φωνής όσο και ια μετάδοση δεδομένων. Αρχιτεκτονική GPRS δικτύου Όπως έχει ήδη αναφερθεί το GPRS που αναπτύχθηκε από το ETSI [8] [9] [0] [] [] [] [4] μπορεί να θεωρηθεί ως ένα επιπλέον επίπεδο πάνω από το υπάρχον GSM δίκτυο με σκοπό να εξυπηρετήσει μετάδοση δεδομένων με τεχνικές μεταωής πακέτου [] [4] [5] [6] [7]. Η λοική υλοποίηση της GPRS τεχνολοίας πάνε από ένα GSM δίκτυο περιλαμβάνει μετατροπές στο λοισμικό και προσθέσεις στο υλικό των δομικών στοιχείων του GSM αλλά και την εισαωή δύο νέων κόμβων στο δίκτυο. Οι δύο νέοι αυτοί κόμβοι είναι ο SGSN Servng GPRS Support Noe και ο GGSN Gatewa GPRS Support Noe. Μαζί με τους δύο αυτούς κόμβους χρησιμοποιήθηκαν νέες διεπαφές και νέα πρωτοκολλά επικοινωνίας μεταξύ των δομικών στοιχείων του GPRS δικτύου. Um Gb EIR Gf Gn G PDN MS BTS BSC Gs SGSN Gr GGSN Gc R/S Δεδομένα Χρήστη και Σηματοδοσία Laptop MS BTS MSC/VLR D HLR Σηματοδοσία Σχήμα 0-: GPRS δίκτυο

14 Ο SGSN είναι υπεύθυνος ια την παράδοση των πακέτων από και προς τους κινητούς σταθμούς που βρίσκονται μέσα στην περιοχή εξυπηρέτησής του. Βρίσκεται στο ίδιο ιεραρχικό επίπεδο με τον MSC/VLR και ουσιαστικά κάνει ότι και ο MSC/VLR ια το δίκτυο μεταωής κυκλώματος. Πιο συκεκριμένα είναι υπεύθυνος ια τις ακόλουθες λειτουρίες: Δρομολόηση και μεταωή πακέτων από και προς τους κινητούς σταθμούς που βρίσκονται στην περιοχή εξυπηρέτησής του packet routng an swtchng Διαχείριση της συνόδου sesson management Διαχείριση της μεταφερσιμότητας των κινητών σταθμών moblt management Διαχείριση της λοικής ζεύξης logcal lnk management Κρυπτοράφηση και αυθεντικοποίηση cpherng an authentcaton Εξαωή δεδομένων χρέωσης ια κάθε κινητό σταθμό που σχετίζονται με την χρήση των ασύρματων πόρων του δικτύου Ο GGSN είναι ο κύριος υπεύθυνος ια την διασύνδεση του GRPS δικτύου PLMN με τα εξωτερικά δίκτυα μεταφοράς πακέτων. Πιο συκεκριμένα επιτελεί τις ακόλουθες λειτουρίες: Παροχή διεπαφής προς τα εξωτερικά δίκτυα δεδομένων η τρέχουσα έκδοση του GPRS υποστηρίζει μόνο δίκτυα τύπου IP ή X.5. Σχετικά με την μεταωή πακέτων σε IP εξωτερικά δίκτυα ο GGSN έχει λειτουρίες ια παροχή ISP υπηρεσιών. Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι οι κόμβοι των εξωτερικών δικτύων με τα οποία επικοινωνεί να τον βλέπουν ως έναν δρομολοητή που κάνει μεταωή πακέτων ια το δικό του χώρο IP διευθύνσεων χρήστες κινητής τηλεφωνίας. Διαχείριση GPRS συνόδου GPRS sesson management Αντιστοίχιση συνδρομητών στους σωστούς SGSNs Εξαωή δεδομένων χρέωσης που σχετίζονται με την χρήση πόρων των εξωτερικών δικτύων Με άλλα λόια ο GGSN μετατρέπει τα πακέτα που έρχονται από τον SGSN στο κατάλληλο πρωτόκολλο πακέτου δεδομένων PDP IP ή X.5 δηλαδή και τα στέλνει στο εξωτερικό δίκτυο με το οποίο είναι συνδεδεμένος. Στην αντίθετη κατεύθυνση ο GGSN μετατρέπει τις PDP διευθύνσεις σε GSM διευθύνσεις. Έπειτα το πακέτο μεταφέρεται στον αντίστοιχο SGSN. Διαφαίνεται λοιπόν ότι υπάρχει μια πολλάπρος-πολλά σχέση μεταξύ SGSN και GGSN. Ένα GPRS δίκτυο μπορεί να έχει πολλούς SGSNs αλλά έχει έναν GGSN ια κάθε εξωτερικό δίκτυο με το οποίο διασυνδέεται. Ένας SGSN μπορεί να δρομολοεί πακέτα σε πολλούς GGSNs ια να φτάσουν σε διαφορετικά εξωτερικά δίκτυα. Οι υπόλοιποι κόμβοι του GPRS δικτύου έχουν παραμείνει από την αρχιτεκτονική του GSM δικτύου με κάποιες μικρές μετατροπές έτσι ώστε να υποστηρίζουν και την μετάδοση πακέτων. Έτσι ο BSS είναι υπεύθυνος ια την εκαθίδρυση την εποπτεία και την αποσύνδεση των συνόδων μεταωής πακέτων. Επίσης έχει όλες τις λειτουρίες που απαιτούνται ια την εκχώρηση καναλιού επικοινωνίας την ρύθμιση παραμέτρων της κυψέλης και την παροχή διεπαφής με τον SGSN διεπαφή G b. Τέλος προστέθηκε μια νέα οντότητα στον BSS η Μονάδα Ελέχου Πακέτων Packet Control Unt PCU που θα υλοποιεί ουσιαστικά την G b διεπαφή και θα ελέχει και εποπτεύει τα κανάλια μετάδοσης πακέτων στην ραδιοζεύξη. 4

15 Ο MSC/VLR πρέπει και αυτός να αναβαθμιστεί ώστε να υποστηρίζει την G s διεπαφή με τον SGSN. Η διεπαφή αυτή περιλαμβάνει σηματοδοσία μεταξύ των MSC/VLR και του SGSN ώστε να υπάρχει συντονισμός στις λειτουρίες διαχείρισης της μεταφερσιμότητας των κινητών σταθμών τόσο στην κατάσταση μεταωής κυκλώματος όσο και στην κατάσταση μεταωής πακέτου. Με τον τρόπο αυτό ένας κινητός σταθμός που βρίσκεται σε κατάσταση μεταωής πακέτου μπορεί να ειδοποιηθεί μέσα από ένα κανάλι μετάδοσης δεδομένων ότι έχει μία τηλεφωνική κλήση μεταωή κυκλώματος να αλλάξει την κατάστασή του σε μεταωή κυκλώματος να δεχθεί την κλήση και μετά το τέλος της κλήσης να αλλάξει κατάσταση και να συνεχίσει την μετάδοση δεδομένων. Βέβαια ια να ίνουν τα παραπάνω θα πρέπει ο κινητός σταθμός να είναι κλάσης Β όπως θα δούμε και παρακάτω. Ο HLR πρέπει και αυτός να αναβαθμιστεί ώστε να μπορούν να αποθηκεύονται σε αυτόν και νέου τύπου δεδομένα. Ο νέος HLR αποθηκεύει στη βάση δεδομένων του το προφίλ του χρήστη π.χ. παράμετροι ποιότητας υπηρεσίας την τρέχουσα SGSN διεύθυνση και την PDP διεύθυνση ή και διευθύνσεις ια κάθε χρήστη που βρίσκεται στο δίκτυο PLMN. Η διεπαφή G r χρησιμοποιείται ια ανταλλαή πληροφοριών ανάμεσα στον SGSN και τον HLR π.χ. ενημέρωση του HLR από τον SGSN ια το που βρίσκεται ο κινητός σταθμός. Όταν ένας κινητός σταθμός εραφεί σε έναν νέο SGSN τότε ο HLR θα στείλει στον SGSN το προφίλ του χρήστη. Η διεπαφή G c χρησιμοποιείται συνήθως από τον GGSN ια ενημερώσει τη βάση του με τα τρέχοντα στοιχεία ια έναν χρήστη. Οι διεπαφές G n και G p ορίζονται μεταξύ δυο SGSNs ια να ανταλλάσσουν προφίλ χρηστών όταν ένας κινητός σταθμός μετακινείται από έναν SGSN σε έναν άλλον. Μέσω της διεπαφής G f ο SGSN μπορεί να μάθει πληροφορίες ια το IMEI ενός κινητού σταθμού που προσπαθεί να εραφεί στο δίκτυο. Τέλος η διεπαφή G διασυνδέει το δημόσιο δίκτυο ξηράς της κινητής τηλεφωνίας PLMN με εξωτερικά δημόσια ή ιδιωτικά δίκτυα μεταωής πακέτου PDNs όπως το Διαδίκτυο ή ιδιωτικά εσωτερικά δίκτυα. Υποστηρίζονται διεπαφές προς IP IPv4 και IPv6 και X.5 δίκτυα. Πρωτόκολλα Μετάδοσης στο GRPS Η αρχιτεκτονική του GPRS δικτύου που περιράφτηκε προηουμένως βασίζεται στην τεχνική των πρωτοκόλλων μετάδοσης σε διαδοχικά επίπεδα που ισχύει. Έτσι πίσω από κάθε διεπαφή υπάρχει μια επικοινωνία μέσω πρωτοκόλλων μεταξύ δύο ίδιων επιπέδων της αρχιτεκτονικής όπως φαίνεται και στο επόμενο σχήμα. 5

16 Applcaton Laer Network Laer IP X.5 SNDCP Rela SNDCP GTP Network Laer IP X.5 GTP LLC LLC TCP/UDP TCP/UDP RLC RLC Rela BSSGP BSSGP IP IP MAC MAC Network Servce Network Servce Data Lnk Laer Data Lnk Laer PLL RPL PLL RPL Phscal Laer Phscal Laer Phscal Laer Phscal Laer MS Um BSS SGSN GGSN Gb Gn G Σχήμα 0-4: Στοίβα πρωτοκόλλων μετάδοσης GPRS Όπως φαίνεται και από το σχήμα αν και το GPRS δίκτυο αποτελείται από περισσότερους του ενός κόμβους ουσιαστικά αποτελεί ένα μόνο βήμα IP IP hop. Ακόμα άλλο ένα περίερο χαρακτηριστικό του GPRS είναι ότι ανεξάρτητα από το τι πακέτο μεταδίδονται IP ή X.5 ο κορμός του δικτύου του GPRS χρησιμοποιεί το IP ως πρωτόκολλο δικτύου π.χ. ια να διασυνδεθούν ο SGSN με τον GGSN. Το GTP GPRS Tunnelng Protocol χρησιμοποιείται ια τη μετάδοση δεδομένων και σημάτων ελέχου μεταξύ των GSNs SGSN και GGSN. Όλες οι μονάδες πακέτων PDP PDUs ια να μεταδοθούν στο δίκτυο-κορμό του GPRS μεταφέρονται μέσω του GTP το οποίο δημιουρεί «σήραες» μεταξύ των GSNs. Στις «σήραες» αυτές μεταφέρονται είτε δεδομένα υπό τη μορφή πακέτων είτε μηνύματα ελέχου ια την δημιουρία τροποποίηση ή καταστροφή τέτοιων «σηράων». Κάτω από το GTP χρησιμοποιούνται εναλλακτικά τα πρωτόκολλα TCP ια ασφαλή μετάδοση πακέτων όπως σε X.5 δίκτυα και UDP ια IP δίκτυα όπως το Διαδίκτυο. Το TCP χρησιμοποιεί έλεχο ροής και προστασία απέναντι σε λάθη κατά τη μετάδοση των πακέτων ενώ το UDP παρέχει προστασία σε περίπτωση μεταφοράς λανθασμένων GTP PDUs. Στη συνέχεια χρησιμοποιείται το IP πρωτόκολλο ια τη δρομολόηση των πακέτων και ια σηματοδοσία ελέχου στο δίκτυο-κορμό του GPRS όπως έχει ήδη επισημανθεί. Κάτω από το IP μπορούν να χρησιμοποιηθούν δίκτυα τύπου Ethernet ISDN ή ATM ια τη μετάδοση σε φυσικό επίπεδο. Το πρωτόκολλο SNDCP Subnetwork-Depenent Convergence Protocol έχει ως κύρια λειτουρία την μεταφορά των μονάδων του επιπέδου δικτύου με έναν διάφανο τρόπο ως προς τα άλλα πρωτόκολλα. Αν δηλαδή εισαχθεί ένα νέο πρωτόκολλο δικτύου τότε μόνο το SNDCP πρωτόκολλο χρειάζεται να τροποποιηθεί και όχι όλα τα υπόλοιπα πρωτόκολλα του GRPS. Επιπλέον το SNDCP παρέχει συμπίεση δεδομένων και συμπίεση επικεφαλίδας με σκοπό να καλυτερεύσει την απόδοση του καναλιού μετάδοσης. Τέλος πολυπλέκει διάφορες συνδέσεις του επιπέδου δικτύου σε μία νοητή λοική σύνδεση στο κατώτερο επίπεδο LLC. 6

17 Το πρωτόκολλο LLC παρέχει μία αξιόπιστη κρυπτοραφημένη λοική σύνδεση μεταξύ του κινητού σταθμού και του BSS. Περιλαμβάνει έλεχο σειράς παράδοση πακέτων στη σωστή σειρά έλεχο ροής ανακάλυψη λαθών μετάδοσης και επαναμετάδοση. Το LLC είναι ανεξάρτητο των πρωτοκόλλων των κατώτερων επιπέδων με αποτέλεσμα να επιτρέπει εναλλακτικές λύσεις στην ασύρματη μετάδοση με την ελάχιστη αλλαή στο δίκτυο του GPRS. Το πρωτόκολλο BSSGP μεταφέρει πληροφορίες δρομολόησης και ποιότητας υπηρεσίας μεταξύ των BSS και SGSN. Η υπηρεσία δικτύου Network Servce NS μεταφέρει τα BSSGP PDUs και βασίζεται στην τεχνολοία Frame Rela. Το πρωτόκολλο RLC/MAC περιλαμβάνει δύο λειτουρίες: τον έλεχο της ραδιοζεύξης με σκοπό την δημιουρία ενός ασφαλούς ασύρματου μέσου μετάδοσης και τον έλεχο του μέσου πρόσβασης με σκοπό τον έλεχο της σηματοδοσίας πρόσβασης των πολλαπλών κινητών σταθμών που προσπαθούν να αποκτήσουν πρόσβαση στην ραδιοζεύξη και την μεταφορά των πλαισίων LLC στο φυσικό επίπεδο του GPRS. Το φυσικό επίπεδο μεταξύ του κινητού σταθμού και του BSS χωρίζεται σε δύο υποεπίπεδα: το PLL Phscal Lnk laer και το φυσικό RF Rao Frequenc επίπεδο RFL. Το PLL παρέχει το φυσικό κανάλι μεταξύ του MS και του BSS και επιτελεί κωδικοποίηση καναλιού ανακάλυψη λαθών μετάδοσης και ανακάλυψη συμφόρησης στο φυσικό κανάλι. Το RFL παρέχει μεταξύ άλλων κωδικοποίηση και αποκωδικοποίηση. Γενικά στοιχεία μετάδοσης στο GRPS Κλάσεις κινητών σταθμών Οι κινητοί σταθμοί στα GPRS δίκτυα μπορεί να είναι τριών κλάσεων: A B ή C. Οι κλάσεις αυτές σχετίζονται με τη δυνατότητα των κινητών να συνδεθούν με ένα από τα δύο ή και τα δύο δίκτυα κινητής τηλεφωνίας GSM και GPRS. Έτσι τα κινητά της κλάσης A είναι συνδεδεμένα ταυτόχρονα και στις δύο υπηρεσίες και μπορούν να λειτουρούν είτε σε κατάσταση μεταωής κυκλώματος είτε σε κατάσταση μεταωής πακέτου. Τα κινητά της κλάσης B μπορούν και αυτά να συνδεθούν ταυτόχρονα και στις δύο υπηρεσίες αλλά σε αντίθεση με τα κινητά της κλάσης A δεν μπορούν να τις χρησιμοποιούν και τις δύο ταυτόχρονα δηλαδή μπορούν να είναι είτε σε κατάσταση μεταωής κυκλώματος είτε σε κατάσταση μεταωής πακέτου. Τέλος τα κινητά της κλάσης C μπορούν να είναι συνδεδεμένα είτε με την υπηρεσία GSM είτε με την υπηρεσία GPRS. Με άλλα λόια αν ένα κινητό κλάσης C υποστηρίζει και τις δύο υπηρεσίες θα πρέπει ο κάτοχός του να αλλάζει την κατάστασή του από μεταωή κυκλώματος σε μεταωή πακέτου και το αντίθετο. Είδη υπηρεσιών GPRS Όπως έχει ήδη αναφερθεί το GPRS δίκτυο μπορεί να συνδεθεί με εξωτερικά δίκτυα τύπου IP και X.5. Αυτό επιτυχάνεται μέσω των δύο προσφερόμενων υπηρεσιών από-σημείο-σε-σημείο PTP: την υπηρεσία προσανατολισμένη σε σύνδεση PTP- CONS και την μη-προσανατολισμένη σε σύνδεση υπηρεσία PTP-CLNS. Η προσανατολισμένη σε σύνδεση υπηρεσία χρησιμοποιείται ια τη επικοινωνία του κινητού σταθμού με τα X.5 δίκτυα ενώ η μη-προσανατολισμένη σε σύνδεση υπηρεσία χρησιμοποιείται ια την επικοινωνία με τα IP δίκτυα. Στο σημείο αυτό αξίζει να προσθέσουμε ότι το GPRS έχε σχεδιαστεί ώστε μελλοντικά να υποστηρίζει και υπηρεσίες από-σημείο-σε-πολλαπλά-σημεία PTM. 7

18 Φυσικά Λοικά κανάλια Στο GSM δίκτυο ένα κανάλι ανατίθεται μόνιμα σε έναν χρήστη καθ όλη τη διάρκεια της κλήσης άσχετα με το αν μεταδίδονται ή όχι δεδομένα. Το GPRS έρχεται να αλλάξει αυτή τη λοική ανάθεσης πόρων. Τα κανάλια μεταφοράς δεδομένων κατανέμονται στους χρήστες μόνο όταν υπάρχουν δεδομένα προς μετάδοση ή λήψη και έπειτα ελευθερώνονται αμέσως. Με τον τρόπο αυτό ίνεται πιο αποδοτική χρήση των ασύρματων πόρων. Βάσει της παραπάνω αρχής λοιπόν ένα φυσικό κανάλι μπορεί να διαμοιραστεί ανάμεσα σε πολλαπλούς χρήστες. Το φυσικό κανάλι στο GPRS ονομάζεται Packet Data Channel PDCH. Τα PDCHs που δεσμεύονται προέρχονται από μια «πισίνα» με όλα τα διαθέσιμα κανάλια μιας κυψέλης. Έτσι οι ασύρματοι πόροι μιας κυψέλης μοιράζονται ανάμεσα σε χρήστες τόσο των GPRS όσο και των GSM υπηρεσιών. Η αντιστοίχιση των φυσικών καναλιών είτε στο GSM είτε στο GPRS ίνεται δυναμικά βάσει της ζήτησης που υπάρχει κάθε στιμή ια τους δύο τύπους υπηρεσιών. Σε κάθε φέρουσα συχνότητα ο παροχέας υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας ορίζει στατικά τον ελάχιστο αριθμό καναλιών που θα χρησιμοποιούνται ια τις υπηρεσίες του GPRS δικτύου. Τα φυσικά κανάλια που δεν χρησιμοποιούνται από τις GSM υπηρεσίες μπορούν να δοθούν δυναμικά στη διάθεση του GPRS ώστε να αυξηθεί έστω και στιμιαία ο ρυθμός μετάδοσης ή/και να καλυτερεύσει η ποιότητα υπηρεσίας. Αυτό μπορεί να ίνει κατανοητό παρατηρώντας το επόμενο σχήμα όπου ο παροχέας της κινητής τηλεφωνίας έχει ορίσει στατικά ότι ένα φυσικό κανάλι θα διατίθεται ια GPRS ροές. Χρονοθυρίδες Laptop GPRS GSM Χρόνος Σχήμα 0-5: Κατανομή πόρων σε GSM - GRPS Πάνω από το φυσικό κανάλι ορίζεται ένα πλήθος από λοικά κανάλια που επιτελούν ένα πλήθος από λειτουρίες όπως σηματοδοσία μεταφορά δεδομένων χρήστη συχρονισμό ανάθεση καναλιών και πολλά άλλα. Το κανάλι που μεταφέρει τα δεδομένα από και προς τον χρήστη ονομάζεται Packet Data Traffc Channel PDTCH και ανατίθεται σε έναν κινητό σταθμό ή και σε περισσότερους αν πρόκειται ια PTM υπηρεσία. Επίσης ένας κινητός σταθμός μπορεί να χρησιμοποιεί περισσότερα του ενός κανάλια μετάδοσης δεδομένων ταυτόχρονα αυξάνοντας έτσι τον ρυθμό μετάδοσης. 8

19 Για την ευρεία νωστοποίηση πληροφοριών χρήσιμη σε όλους τους κινητούς σταθμούς μιας κυψέλης χρησιμοποιείται το Packet Broacast Control Channel PBCCH. Το κανάλι αυτό είναι μονόδρομης κατεύθυνσης από τον BSS προς τους κινητούς σταθμούς PTM και έχει σκοπό να νωστοποιήσει πληροφορίες ια το GPRS δίκτυο. Εκτός όμως από της πληροφορίες που αφορούν το GPRS δίκτυο το PBCCH διαδίδει και πληροφορίες που αφορούν και το GSM δίκτυο ώστε ένας GSM/GPRS κινητός σταθμός να μην χρειάζεται να ακούσει το αντίστοιχο κανάλι του GSM δικτύου BCCH. Στη συνέχεια υπάρχει το κοινό κανάλι ελέχου Packet Common Control Channel PCCCH που χρησιμοποιείται ια σηματοδοσία η οποία αφορά την διαχείριση της πρόσβασης στην ραδιοζεύξη και την ανάθεση των ασύρματων πόρων. Το κανάλι είναι αμφίδρομης κατεύθυνσης και μπορεί να είναι και πολλαπλών σημείων συνήθως από τον BSS σε πολλούς κινητούς σταθμούς. Χωρίζεται σε τέσσερα υπο-κανάλια: Το κανάλι τυχαίας προσπέλασης Packet Ranom Access Channel PRACH που χρησιμοποιείται από τον κινητό σταθμό ια να ζητήσει ένα ή περισσότερα PDTCHs Το κανάλι χορήησης προσπέλασης Packet Access Grant Channel PAGCH που χρησιμοποιείται ια την ανάθεση ενός ή περισσοτέρων PTDCHs σε έναν κινητό σταθμό Το κανάλι αναζήτησης Packet Pagng Channel PPCH που χρησιμοποιείται από τον BSS ια να βρει που βρίσκεται ένας κινητός σταθμός πριν την μετάδοση πακέτων προς αυτόν Το κανάλι ειδοποίησης Packet Notfcaton Channel PNCH που χρησιμοποιείται ια να πληροφορήσει έναν κινητό σταθμό ια τα εισερχόμενα PTM μηνύματα Τέλος υπάρχει και το αφοσιωμένο κανάλι ελέχου που είναι ένα από-σημείο-σεσημείο κανάλι αμφίδρομης κατεύθυνσης. Περιλαμβάνει τα ακόλουθα υπο-κανάλια: Το συσχετισμένο κανάλι ελέχου Packet Assocate Control Channel PACCH που παρέχεται πάντα σε συνδυασμό με ένα ή περισσότερα PDTCH που έχουν ανατεθεί σε έναν κινητό σταθμό. Μεταφέρει πληροφορίες που συσχετίζονται με το συκεκριμένο κινητό σταθμό Το κανάλι ελέχου προώθησης χρονισμού Packet Tmng avance Control Channel PTCCH που χρησιμοποιείται ια προσαρμοή του συχρονισμού των πλαισίων Ομάδα Καναλιών Κανάλι Λειτουρία Κατεύθυνση Κανάλι μεταφοράς PDTCH Κίνηση δεδομένων MS BSS δεδομένων Κανάλι ελέχου PBCCH Έλεχος εκπομπής MS BSS εκπομπής Κοινά κανάλια ελέχου Αφοσιωμένα κανάλια ελέχου PRACH PAGCH PPCH PNCH PACCH PTCCH Τυχαία προσπέλαση Χορήηση Προσπέλασης Αναζήτηση Ειδοποίηση Συσχετισμένος έλεχος Προώθηση Χρονισμού Πίνακας 0-: Περιραφή λοικών καναλιών MS BSS MS BSS MS BSS MS BSS MS BSS MS BSS 9

20 Σχήματα κωδικοποίησης καναλιών Το GPRS ορίζει τέσσερα σχήματα κωδικοποίησης καναλιού Cong Scheme CS ώστε να προστατεύει τα μεταφερόμενα πακέτα απέναντι σε λάθη μετάδοσης. Ανάλοα και με το σχήμα κωδικοποίησης που ακολουθείται μεταβάλλεται και ο ρυθμός μετάδοσης των δεδομένων όπως φαίνεται και στον ακόλουθο πίνακα. Σχήμα Κωδικοποίησης Πλεονεκτήματα του GPRS Ρυθμός Κωδικοποίησης Ρυθμός μετάδοσης kbps CS- ½ 9.05 CS- ~/.4 CS- ~/4 5.6 CS-4.4 Πίνακας 0-: Στοιχεία σχημάτων κωδικοποίησης Από όσο έχουν ήδη αναφερθεί ίνεται φανερό ότι το GPRS σε σχέση με το GSM παρουσιάζει αρκετά πλεονεκτήματα. Όπως είδαμε και στον προηούμενο πίνακα ο ρυθμός μετάδοσης στην ραδιοζεύξη αυξάνεται σε.4 kbps ια κάθε χρονοθυρίδα ενώ είναι δυνατή η χρήση περισσοτέρων της μίας χρονοθυρίδας από κάθε κινητό σταθμό. Επιπλέον λόω της τεχνικής μεταωής πακέτου που χρησιμοποιείται από το GPRS οι πόροι διανέμονται σε βάση ζήτησης εονός που ταιριάζει με την κατάριπές φύση των εφαρμοών δεδομένων. Επίσης η ανάθεση πόρων στην ανερχόμενη και στην κατερχόμενη ζεύξη είναι ανεξάρτητη που σημαίνει ότι ένας κινητός σταθμός δεν χρειάζεται να έχει ούτε τις ίδιες χρονοθυρίδες ούτε το ίδιο πλήθος χρονοθυρίδων στην ανερχόμενη και κατερχόμενη ζεύξη. Έτσι η χρέωση πλέον ίνεται με βάση τον όκο των μεταφερόμενων δεδομένων και όχι με βάση τη διάρκεια χρήσης της υπηρεσίας του GPRS. Λεπτομερέστερη αναφορά στον τρόπο ανάθεσης των ραδιοπόρων στο GPRS θα ίνει σε επόμενο κεφάλαιο βλέπε κεφάλαιο όπου θα φανεί πως το GRPS επιτυχάνει όλα αυτά που περιράφτηκαν προηουμένως. Εδώ απλώς ίνεται μια εισαωή στον ανανώστη ια τις δυνατότητες που προσφέρει το GRPS σε σχέση με το GSM. Ποιότητα Υπηρεσίας στο GPRS Στο GPRS έχουν καθιερωθεί κάποιες παράμετροι ποιότητας υπηρεσίας με σκοπό να παρέχουν «ευήσεις» στις ροές που περνάνε μέσα από το GPRS δίκτυο. Αυτές όμως οι παράμετροι αν και έχουν συκεκριμενοποιηθεί δεν έχουν συσχετιστεί ακόμα με το σύστημα ανάθεσης των ραδιοπόρων. Επιπλέον η αντιστοίχιση των παραμέτρων των διαφόρων εφαρμοών στις παραμέτρους ποιότητας υπηρεσίας του GPRS είναι θέμα υλοποίησης και δεν εντάσσεται μέσα στις προδιαραφές του ETSI. Οι τρέχουσες προδιαραφές του GPRS αναφέρουν ότι μελλοντικά θα είναι δυνατό να προσαρμόζεται δυναμικά το δίκτυο στις ροές που περνάνε μέσα από αυτό. Το GPRS θα παρέχει την λειτουρικότητα ια αύξηση ή μείωση του όκου των διανεμημένων πόρων σε δυναμική βάση. Τα κριτήρια βέβαια που θα οδηούν σε μια τέτοια αλλαή δεν έχουν ακόμα συκεκριμενοποιηθεί. Παρόλα αυτά οι διαδικασίες που θα επιτυχάνονται οι αλλαές στους προς διάθεση πόρους έχουν οριστεί μέσα από τα πρωτόκολλα του GPRS. Οι διαδικασίες αυτές θα ελέχονται αποκλειστικά από των διαχειριστή του GPRS δικτύου. Οι παράμετροι που ορίζει το GPRS αφορούν τις ακόλουθες ιδιότητες που μπορεί να έχει μια ροή: Προτεραιότητα preceence prort 0

21 Αξιοπιστία relablt Καθυστέρηση ela Μέιστη διεκπεραιότητα peak throughput Μέση διεκπεραιότητα mean throughput Προτεραιότητα Κάτω από κανονικές συνθήκες το GPRS θα προσπαθήσει να ικανοποιήσει όλες τις QoS απαιτήσεις των ροών. Σε συνθήκες όμως συμφόρησης ή περιορισμένων πόρων η παράμετρος της προτεραιότητας είναι αυτή που θα αποφασίσει ποια πακέτα θα απορριφθούν. Έχουν οριστεί τρία επίπεδα προτεραιότητας. Στο επίπεδο της υψηλής προτεραιότητας οι ευήσεις που έχουν δοθεί στην συκεκριμένη υπηρεσία θα διαφυλαχτούν έναντι των υπολοίπων προτεραιοτήτων. Στο δεύτερο επίπεδο της μεσαίας προτεραιότητας οι ευήσεις θα εξυπηρετούνται πριν από τις ροές της χαμηλής προτεραιότητας. Στο τρίτο επίπεδο οι ροές της χαμηλής προτεραιότητας θα εξυπηρετούνται αφού προηουμένως έχουν εξυπηρετηθεί οι ροές των ανωτέρων επιπέδων. Αξιοπιστία Η αξιοπιστία των δεδομένων δίνεται σε όρους υπολειπόμενου σφάλματος resual error ια τις ακόλουθες περιπτώσεις: Πιθανότητα απώλειας δεδομένων Πιθανότητα παράδοσης δεδομένων εκτός σειράς Πιθανότητα παράδοσης διπλότυπων δεδομένων Πιθανότητα φθαρμένων δεδομένων Η κλάση της αξιοπιστίας ορίζει τις απαιτήσεις από τα διάφορα πρωτόκολλα του δικτύου. Ο συνδυασμός των τρόπων μετάδοσης των GTP LLC και RLC υποστηρίζει τις απαιτήσεις σε απόδοση που περιράφει η κλάση αξιοπιστίας. Το TCP χρησιμοποιείται ια να μεταφέρει δεδομένα στο δίκτυο-κορμό του GRPS στην επιβεβαιωμένη GTP μετάδοση ενώ το UDP χρησιμοποιείται ια την μηεπιβεβαιωμένη GTP μετάδοση. Κλάσεις Αξιοπιστίας Πιθανότητα απώλειας SDU Πιθανότητα διπλότυπων SDU Πιθανότητα SDU εκτός σειράς Πιθανότητα φθαρμένων SDU Καθυστέρηση Πίνακας 0-: Στοιχεία κλάσεων αξιοπιστίας Το GPRS δεν παρέχει επικοινωνία με αποθήκευση και προώθηση store an forwar παρόλο που τα δεδομένα αποθηκεύονται προσωρινά στους κόμβους του. Έτσι η οποιαδήποτε καθυστέρηση που σημειώνεται οφείλεται σε τεχνικά χαρακτηριστικά και περιορισμούς της μετάδοσης και ίνεται προσπάθεια να ελαχιστοποιηθεί ια μια συκεκριμένη κλάση καθυστέρησης. Άρα η παράμετρος καθυστέρησης ορίζει τις μέιστες τιμές που μπορεί να έχει η μέση και η κατά 95% επικρατούσα καθυστέρηση κατά τη μεταφορά δεδομένων στο GPRS δίκτυο. Η καθυστέρηση περιλαμβάνει: την καθυστέρηση ια πρόσβαση στο κανάλι ανερχόμενη ζεύξη την καθυστέρηση ια προραμματισμό του καναλιού κατερχόμενη ζεύξη την καθυστέρηση ια μεταφορά στο κανάλι ανερχόμενη/κατερχόμενη ζεύξη την καθυστέρηση ια μεταφορά στο GPRS δίκτυο κόμβοι του δικτύου

22 Δεν περιλαμβάνει την καθυστέρηση μετάδοσης στα εξωτερικά δίκτυα. Με άλλα λόια η καθυστέρηση μετριέται μέσα στο GPRS δίκτυο από τον κινητό σταθμό μέχρι τον GGSN.

23 Καθυστέρηση μέιστες τιμές Κλάσεις Καθυστέρησης Μέεθος SDU: 8 οκτάδες Μέση Καθυστέρηση Μετάδοσης sec 95% επικρατούσα καθυστέρηση Μέεθος SDU: 04 οκτάδες Μέση Καθυστέρηση Μετάδοσης sec 95% επικρατούσα καθυστέρηση < 0.5 <.5 < < 7 < 5 < 5 <5 <75 < 50 < 50 <75 <75 4 Μη καθορισμένα Μέιστη διεκπεραιότητα Πίνακας 0-4: Στοιχεία κλάσεων καθυστέρησης Η μέιστη διεκπεραιότητα μετριέται στις διεπαφές R και G. Καθορίζει τον μέιστο ρυθμό με τον οποίο μπορούν να μεταφέρονται τα δεδομένα μιας συνόδου. Δεν υπάρχει καμία εύηση ότι αυτός ο ρυθμός μπορεί να επιτευχθεί ή να διατηρηθεί ια κάποια χρονική περίοδο αυτό εξαρτάται από την ικανότητα του κινητού σταθμού και τον όκο των διαθέσιμων ραδιοπόρων. Επιπλέον το δίκτυο μπορεί να περιορίζει τον συνδρομητή στο συμφωνημένο μέιστο ρυθμό ακόμα και αν υπάρχει και επιπρόσθετη δυνατότητα μεταφοράς. Κλάσεις Μέιστης Διεκπεραιότητας Μέση διεκπεραιότητα Μέιστη Διεκπεραιότητα kbps 8 kbps 6 kbps kbps 4 64 kbps 5 8 kbps 6 56 kbps 7 5 kbps 8 04 kbps kbps Πίνακας 0-5: Στοιχεία μέιστης διεκπεραιότητας Η μέση διεκπεραιότητα μετριέται και αυτή στις διεπαφές R και G. Ορίζει τον μέσο ρυθμό στον οποίο αναμένεται να μεταφερθούν τα δεδομένα στο GPRS δίκτυο ια την υπολειπόμενη διάρκεια μιας ενερής συνόδου. Το δίκτυο μπορεί να περιορίζει τον συνδρομητή στο συμφωνημένο μέσο ρυθμό ακόμα και αν υπάρχει και επιπρόσθετη δυνατότητα μεταφοράς. Μία best-effort μέση διεκπεραιότητα μπορεί να διαπραματευτεί και ορίζει ότι ο κινητός σταθμός θα μπορεί να μεταδώσει δεδομένα σε βάση ζήτησης και όταν υπάρχουν διαθέσιμοι πόροι.

24 Κλάσεις Μέσης Διεκπεραιότητας Μέση Διεκπεραιότητα ~ 0. bps ~ 0.44 bps ~. bps 4 ~. bps 5 ~ 4.4 bps 6 ~. bps 7 ~ bps 8 ~ 44 bps 9 ~ bps 0 ~ 0. kbps ~ 0.44 kbps ~. kbps ~. kbps 4 ~ 4.4 kbps 5 ~. kbps 6 ~ kbps 7 ~ 44 kbps 8 ~ kbps Best effort Πίνακας 0-6: Στοιχεία μέσης διεκπεραιότητας 4

25 Ανάθεση πόρων στο GPRS δίκτυο Διαχείριση συνόδου στο GPRS Σύνδεση / Αποσύνδεση Πριν ένας κινητός σταθμός να είναι σε θέση τις GPRS υπηρεσίες θα πρέπει να καταχωρηθεί σε έναν SGSN κόμβο του GPRS δικτύου. Το δίκτυο ελέχει αν ο χρήστης είναι εξουσιοδοτημένος να χρησιμοποιήσει τις υπηρεσίες αντιράφει το προφίλ του από τον HLR στον SGSN και του εκχωρεί ένα προσωρινό ανανωριστικό συνδρομητή κινητής τηλεφωνίας P-TMSI Packet Temporar Moble Subscrber Ientt. Για τους κινητούς σταθμούς που χρησιμοποιούν παράλληλα και τις GSM και τις GPRS υπηρεσίες είναι δυνατό να εκτελέσουν συνδυαστική σύνδεση τόσο στο GSM όσο και στο GPRS δίκτυο. Η αποσύνδεση του κινητού σταθμού από το δίκτυο μπορεί να ξεκινήσει τόσο από τον ίδιο τον κινητό σταθμό όσο και από το δίκτυο από τον SGSN ή τον HLR. Εκαθίδρυση Συνόδου Για να ίνει δυνατή η ανταλλαή πακέτων δεδομένων με ένα εξωτερικό δίκτυο PDN μετά από μία επιτυχής σύνδεση θα πρέπει ο κινητός σταθμός να κάνει αίτηση ια μία ή περισσότερες διευθύνσεις του ιδίου τύπου με αυτές που χρησιμοποιούνται στο συκεκριμένο PDN. Για παράδειμα αν το εξωτερικό δίκτυο είναι ένα IP δίκτυο τότε και ο κινητός σταθμός θα πρέπει να χρησιμοποιεί IP διεύθυνση ια την επικοινωνία με το IP δίκτυο. Η διεύθυνση αυτή καλείται PDP aress Packet Data Protocol aress. Για κάθε σύνοδο δημιουρείται το λεόμενο PDP πλαίσιο PDP contet που περιράφει τα χαρακτηριστικά μιας συνόδου. Περιέχει τον PDP τύπο IPv4 ή IPv6 ή X.5 την PDP διεύθυνση που ανατίθεται στον κινητό σταθμό την ποιότητα υπηρεσίας που έχει ζητηθεί και την διεύθυνση ενός GGSN που λειτουρεί ως σημείο πρόσβασης access pont στο εξωτερικό PDN. Το πλαίσιο αυτό αποθηκεύεται στον κινητό σταθμό στον SGSN και τον GGSN. Με ένα ενερό PDP πλαίσιο ο κινητός σταθμός είναι «ορατός» στο εξωτερικό δίκτυο και μπορεί να στέλνει και να λαμβάνει πακέτα δεδομένων. Η αντιστοίχιση των δυο διευθύνσεων της PDP διεύθυνσης και του IMSI καθιστά δυνατή στον GGSN την μεταφορά πακέτων από το PDP στον κινητό σταθμό. Ένας χρήστης μπορεί να έχει περισσότερα του ενός ενερά PDP πλαίσια σε μία χρονική στιμή. Η ανάθεση των PDP διευθύνσεων μπορεί να είναι είτε στατική είτε δυναμική. Στην πρώτη περίπτωση ο παροχέας του πάτριου δικτύου home PLMN του χρήστη του αναθέτει μόνιμα μια PDP διεύθυνση. Στην δεύτερη περίπτωση η PDP διεύθυνση ανατίθεται στον χρήστη τη στιμή της ενεροποίησης του PDP πλαισίου. Η PDP διεύθυνση δίνεται είτε από το πάτριο PLMN είτε από το επισκεπτόμενο PLMN ανάλοα με το που δηλαδή βρίσκεται τη στιμή της ενεροποίησης του PDP πλαισίου ο συνδρομητής της κινητής τηλεφωνίας. Στην περίπτωση της δυναμικής ανάθεσης PDP διεύθυνσης ο GGSN είναι υπεύθυνος ια την ανάθεση και την ενεροποίηση / απενεροποίηση των PDP διευθύνσεων. 5

26 Στο επόμενο σχήμα αναπαρίσταται η διαδικασία ενεροποίησης ενός PDP πλαισίου. Ο κινητός σταθμός πληροφορεί τον SGSN ια το PDP πλαίσιο που ζητάει να ενεροποιηθεί. Εάν ζητείται δυναμική ανάθεση PDP διεύθυνσης τότε η παράμετρος PDP Aress αφήνεται κενή. Εάν ίνει δεκτή η αίτηση του κινητού σταθμού τότε ο SGSN θα στείλει μήνυμα στον αρμόδιο GGSN. Ο τελευταίος θα δημιουρήσει στον πίνακα PDP πλαισίων μία νέα εραφή που θα επιτρέπει στον GGSN την δρομολόηση πακέτων μεταξύ του SGSN και του εξωτερικού PDN. Έπειτα ο GGSN επιστέφει στον SGSN μια επιβεβαίωση ια τη δημιουρία του PDP πλαισίου μαζί με την PDP διεύθυνση στην περίπτωση της δυναμικής ανάθεσης PDP διευθύνσεων. Ο SGSN με τη σειρά του ενημερώνει και το δικό του πίνακα PDP πλαισίων και επιβεβαιώνει την ενεροποίηση του PDP πλαισίου στον κινητό σταθμό. Αίτηση ια ενεροποίηση συνόδου Αποδοχή ενεροποίησης συνόδου Αίτηση ια δημιουρία συνόδου Δημιουρία συνόδου MS SGSN GGSN Σχήμα 0-: Ενεροποίηση συνόδου Ανάμεσα στις πληροφορίες που στέλνει ο κινητός σταθμός στον SGSN βρίσκεται και το όνομα του σημείου πρόσβασης Access Pont Name APN που προσδιορίζει με ποιο PDN θέλει να επικοινωνήσει ο κινητός σταθμός αποτελεί το λοικό όνομα του εξωτερικού PDN. Ουσιαστικά ο SGSN χρησιμοποιεί το ανανωριστικό του σημείου πρόσβασης στην υπηρεσία του δικτύου Network Servce Access Pont Ientfer NSAPI μαζί με το IMSI ια ανανωρίζει μοναδικά ένα PDP πλαίσιο. Το NSAPI είναι μέρος του ανανωριστικού της «σήραας» Tunnel Ientfer TID που δημιουρείται μεταξύ του SGSN και του GGSN. Σε χαμηλότερο επίπεδο LLC laer δημιουρείται ένα μοναδικό ανανωριστικό ανάμεσα στον κινητό σταθμό και τον SGSN ια την λοική ζεύξη που αφορά ένα PDP πλαίσιο. Το ανανωριστικό αυτό ονομάζεται Temporar Logcal Lnk Ientt TLLI. Στο σχήμα που ακολουθεί υπάρχει ένα πιο λεπτομερές παράδειμα ια το πώς ίνεται η εκαθίδρυση μιας συνόδου. 6

27 . PPP actvate IP protocol IP-aress opt PC 7. PPP IP protocol actvate IP parameters. Actvate non-aa PDP contetip IP-aress opt NSAPI ReqQoS opt MS 6. Actvate non-aa PDP contetip IP parameters NSAPI NegQoS. GTP{Actvate non-aa PDP contetip IParess TID ReqQoS SGSN GGSN 4. Create contet 5. GTP{Actvate non-aa PDP contet ackip IP parameters TID NegQoS Σχήμα 0-: Παράδειμα ενεροποίησης συνόδου Μετά την επιτυχή ενεροποίηση του PDP πλαισίου ο κινητός σταθμός είναι σε θέση να στείλει ή να λάβει πακέτα προς/από το εξωτερικό PDN. Στο σχήμα που ακολουθεί υπάρχει ένα παράδειμα μεταφοράς δεδομένων από τον κινητό σταθμό προς το εξωτερικό δίκτυο. Φαίνεται καθαρά η σημασία των διαφόρων ανανωριστικών που περιράφθηκαν προηουμένως στη διαδικασία της μεταφοράς των πακέτων. IP packet DST SRC...4 ata IP aress...4 -> PDP contet -> TLLI +NSAPI MS SNDCP [TLLI NSAPI IP packet] TLLI + NSAPI -> PDP contet -> TID + GGSN SGSN GTP [GGSN-IP-aress TID IP packet] TID-> PDP contet GGSN IP packet PDN Σχήμα 0-: Μετάδοση δεδομένων από κινητό σταθμό 7

28 Η απενεροποίηση ενός PDP πλαισίου ίνεται είτε από τον ίδιο τον κινητό σταθμό σε περίπτωση που δεν χρειάζεται πλέον το PDP πλαίσιο όταν δηλαδή έχει τελειώσει τη μετάδοση δεδομένων είτε από το δίκτυο σε περιπτώσεις συμφόρησής του καθώς και σε άλλες περιπτώσεις. Επίσης κατά τη διάρκεια μιας συνόδου τα χαρακτηριστικά του PDP πλαισίου μπορούν να αλλάξουν όταν το δίκτυο δεν μπορεί να υλοποιήσει τις απαιτήσεις του κινητού σταθμού ια ποιότητα υπηρεσίας ή όταν το δίκτυο έχει στη διάθεσή του περισσότερους ραδιοπόρους και μπορεί έτσι να αναβαθμίσει την ποιότητα υπηρεσίας που προσφέρει στον κινητό σταθμό. Στην τρέχουσα έκδοση του GPRS μόνο το δίκτυο μπορεί να αλλάξει τα QoS χαρακτηριστικά του PDP πλαισίου. Μετάδοση δεδομένων στα κατώτερα επίπεδα: TBF και rao block Κατά τη μετάδοση πακέτων δεδομένων από/προς τον κινητό σταθμό στην ραδιοζεύξη υπάρχει και άλλο ένα επίπεδο «συνόδου». Η «σύνοδος» αυτή είναι προσωρινή και ονομάζεται Temporar Block Flow TBF. Δημιουρείται ανάμεσα στις οντότητες που βρίσκονται στα άκρα της ραδιοζεύξης και αφορά την μονόδρομη μετάδοση LLC PDUs στα φυσικά κανάλια μετάδοσης δεδομένων PDCHs μέσα από RLC/MAC πακέτα. Σε κάθε TBF μπορούν να ανατεθούν ραδιοπόροι από ένα ή περισσότερα φυσικά κανάλια. Στην αρχή κάθε TBF ο κινητός σταθμός ζητά από το δίκτυο την επιθυμητή ραδιο-προτεραιότητα που θέλει να έχουν τα πακέτα του στην ραδιοζεύξη καθώς και τον αριθμό των χρονοθυρίδων που χρειάζεται σε ένα TDMA πλαίσιο. Το δίκτυο απαντάει με τη συχνότητα και με τις χρονοθυρίδες μέσω του USF πεδίου όπως θα δούμε αρότερα στις οποίες μπορεί να μεταφέρει δεδομένα ο συκεκριμένος κινητός σταθμός. Με την εκατάσταση του TBF δίνεται σε αυτό ένα ανανωριστικό το Temporar Flow Ientfer TFI. Το TFI είναι διαφορετικό από όλα τα παράλληλα TBFs που βρίσκονται σε εξέλιξη στην ίδια κατεύθυνση και σε όλα τα φυσικά κανάλια που χρησιμοποιεί ο κινητός σταθμός. Παρόλα αυτά το ίδιο TFI μπορεί να έχει εκχωρηθεί σε άλλο φυσικό κανάλι ή στην άλλη κατεύθυνση της ραδιοζεύξης. Ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων κατά τη διάρκεια ενός TBF είναι μεταβλητός. Επίσης αν ια 5 δευτερόλεπτα ο κινητός σταθμός δεν έχει χρονοθυρίδα να μεταδώσει τα δεδομένα του τότε το TBF διακόπτεται αποδεσμεύεται το TFI. Το TBF κλείνει και όταν δεν έχει δεδομένα να μεταδώσει ο κινητός σταθμός ώστε να εκμεταλλεύεται το GPRS την κατά-ριπές φύση της μετάδοσης δεδομένων. Υπάρχουν δύο τρόποι ια να δηλώσει ο κινητός σταθμός ότι δεν έχει προς το παρόν άλλα δεδομένα ια μετάδοση. Ο πρώτος τρόπος είναι με τη χρήση του πεδίου FBI Fnal Block Ientfer με το οποίο δηλώνεται ότι το συκεκριμένο RLC/MAC πακέτο είναι το τελευταίο πακέτο ια το τρέχον TBF. Ο δεύτερος τρόπος είναι με τη χρήση ενός μετρητή του πεδίου Countown Value CV που βρίσκεται και αυτό όπως και το FBI στην επικεφαλίδα του RLC/MAC πακέτου. Το CV δηλώνει πόσα RLC/MAC πακέτα περιμένουν να μεταδοθούν σε ένα το TBF. Η προεπιλεμένη τιμή είναι 5 η οποία δεν δείχνει πόσα πακέτα απομένουν αλλά πληροφορεί το δίκτυο BSS ότι υπάρχουν ακόμα πολλά πακέτα ια μετάδοση. Όταν ο κινητός σταθμός μεταδώσει το 5 ο πακέτο από το τέλος τότε θέτει το CV ίσο με 4 δηλώνοντας ότι απομένουν ακόμα 4 πακέτα. Έτσι όταν ο μετρητής φτάσει στο μηδέν τότε το TBF κλείνει αυτόματα. 8