GPRS - Định tuyến dữ liệu

Định tuyến dữ liệu hoặc định tuyến các gói dữ liệu đến và đi từ người dùng di động, là một trong những điều kiện tiên quyết trong mạng GPRS. Yêu cầu có thể được chia thành hai lĩnh vực:

Định tuyến gói dữ liệu
Quản lý di động.

Định tuyến gói dữ liệu

Các vai trò quan trọng của GGSN liên quan đến sức mạnh tổng hợp với mạng dữ liệu bên ngoài. GGSN cập nhật thư mục vị trí bằng cách sử dụng thông tin định tuyến do SGSN cung cấp về vị trí của MS. Nó định tuyến gói giao thức mạng dữ liệu bên ngoài được đóng gói qua đường trục GPRS tới SGSN hiện đang phục vụ MS. Nó cũng giải mã và chuyển tiếp các gói mạng dữ liệu bên ngoài đến mạng dữ liệu thích hợp và thu thập dữ liệu sạc được chuyển tiếp đến cổng sạc (CG).

Có ba sơ đồ định tuyến quan trọng:

Mobile-originated message - Đường dẫn này bắt đầu từ thiết bị di động GPRS và kết thúc tại máy chủ.
Network-initiated message when the MS is in its home network - Đường dẫn này bắt đầu từ máy chủ và kết thúc ở thiết bị di động GPRS.
Network-initiated message when the MS roams to another GPRS network - Đường dẫn này bắt đầu từ máy chủ của mạng đã truy cập và kết thúc tại thiết bị di động GPRS.

Mạng GPRS đóng gói tất cả các giao thức mạng dữ liệu thành một giao thức đóng gói riêng của nó được gọi là giao thức đường hầm GPRS (GTP). GTP đảm bảo an ninh trong mạng đường trục và đơn giản hóa cơ chế định tuyến và phân phối dữ liệu qua mạng GPRS.

Quản lý di động

Hoạt động của GPRS một phần độc lập với mạng GSM. Tuy nhiên, một số quy trình chia sẻ các phần tử mạng với các chức năng GSM hiện tại để tăng hiệu quả và sử dụng tối ưu các tài nguyên GSM miễn phí (chẳng hạn như các khe thời gian chưa được phân bổ).

MS có thể ở bất kỳ trạng thái nào trong ba trạng thái sau trong hệ thống GPRS. Mô hình ba trạng thái là duy nhất cho vô tuyến gói. GSM sử dụng mô hình hai trạng thái hoặc nhàn rỗi hoặc hoạt động.

Trạng thái hoạt động

Dữ liệu được truyền giữa MS và mạng GPRS chỉ khi MS ở trạng thái hoạt động. Ở trạng thái hoạt động, SGSN biết vị trí ô của MS.

Việc truyền gói đến một MS đang hoạt động được bắt đầu bằng cách phân trang gói để thông báo cho MS về một gói dữ liệu đến. Quá trình truyền dữ liệu được tiến hành ngay sau khi phân trang gói qua kênh được chỉ ra bởi bản tin phân trang. Mục đích của thông báo phân trang là đơn giản hóa quá trình nhận gói tin. MS chỉ lắng nghe các bản tin phân trang thay vì tất cả các gói dữ liệu trong các kênh đường xuống. Điều này làm giảm mức sử dụng pin đáng kể.

Khi một MS có một gói để truyền, nó phải truy cập vào kênh đường lên (tức là kênh tới mạng dữ liệu gói nơi các dịch vụ cư trú). Kênh đường lên được chia sẻ bởi một số MS và việc sử dụng nó được phân bổ bởi một BSS. MS yêu cầu sử dụng kênh trong một thông báo truy cập ngẫu nhiên. BSS phân bổ một kênh không sử dụng cho MS và gửi một bản tin cấp quyền truy cập để trả lời cho bản tin truy cập ngẫu nhiên.

Trạng thái chờ

Ở trạng thái chờ, chỉ vùng định tuyến của MS được biết. (Vùng định tuyến có thể bao gồm một hoặc nhiều ô trong vùng vị trí GSM).

Khi SGSN gửi một gói đến MS đang ở trạng thái chờ, MS phải được phân trang. Bởi vì SGSN biết vùng định tuyến của MS, một bản tin phân trang gói được gửi đến vùng định tuyến. Khi nhận được bản tin phân trang gói, MS chuyển tiếp vị trí ô của nó tới SGSN để thiết lập trạng thái hoạt động.

Trạng thái nhàn rỗi

Ở trạng thái nhàn rỗi, MS không có ngữ cảnh GPRS logic được kích hoạt hoặc bất kỳ địa chỉ Mạng Dữ liệu Công cộng Chuyển mạch Gói (PSPDN) nào được cấp phát. Ở trạng thái này, MS chỉ có thể nhận các bản tin đa hướng mà bất kỳ GPRS MS nào cũng có thể nhận được. Do cơ sở hạ tầng mạng GPRS không biết vị trí của MS nên không thể gửi tin nhắn đến MS từ các mạng dữ liệu bên ngoài.

Cập nhật định tuyến

Khi một MS ở trạng thái hoạt động hoặc ở trạng thái chờ di chuyển từ vùng định tuyến này sang vùng định tuyến khác trong vùng dịch vụ của một SGSN, nó phải thực hiện cập nhật định tuyến. Thông tin vùng định tuyến trong SGSN được cập nhật và sự thành công của thủ tục được chỉ ra trong thông báo phản hồi.

Thủ tục cập nhật định tuyến dựa trên ô được gọi khi một MS đang hoạt động đi vào ô mới. MS gửi một tin nhắn ngắn chứa danh tính của MS và vị trí mới của nó thông qua các kênh GPRS tới SGSN hiện tại của nó. Quy trình này chỉ được sử dụng khi MS ở trạng thái hoạt động.

Bản cập nhật định tuyến liên SGSN là bản cập nhật định tuyến phức tạp nhất. MS thay đổi từ vùng SGSN này sang vùng SGSN khác, và nó phải thiết lập một kết nối mới đến một SGSN mới. Điều này có nghĩa là tạo một bối cảnh liên kết logic mới giữa MS và SGSN mới và thông báo cho GGSN về vị trí mới của MS.