Baixe Introdução ao Serviço Geral de Pacotes Radio (GPRS) em Telecomunicações Móveis e outras Provas em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity!
General Packet Radio Service
GPRS
FEUP
MPR
GPRS 2
Bibliografia
- Christian Bettstetter, Hans-Jorg Vogel and Jorg Eber Spacher, “GSM Phase 2+ General Packet Radio Service GPRS: Architecture, Protocols and Air Interface”, IEEE Communications Surveys, Third Quarter 1999, vol. 2 nº 3.
- 3GPP TS 23.060, “3rd^ Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; General Packet Radio Service (GPRS); Service Description; Release 1999. (www.3gpp.org)
- Agilent Technologies, “Understanding General Packet Service (GPRS)”, Application Note 1377
- Jochen Schiller, “Mobile Communications”, Addison-Wesley
GPRS - General Packet Radio Service
♦ Serviço básico para GSM
♦ Melhora e simplifica o acesso a redes de dados (ex. Internet)
♦ Transfere pacotes de dados entre estação móvel e redes de dados
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Estrutura da Apresentação
♦ Arquitectura e funções da rede
♦ Serviços oferecidos
♦ Gestão de mobilidade e sessão
♦ Interface de ar
♦ Arquitectura de protocolos
♦ Exemplo de interligação entre redes GPRS e IP
GSM - Arquitectura
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GSM - Arquitectura
♦ Topologia
- Célula área coberta por uma BTS ( Base Station Transceiver )
- 1 BSC ( Base Station Controller ) controla várias BTS
- 1 região administrativa composta por grupos de LA ( Location Areas )
- 1 LA conjunto de células
♦ Bases de dados controlo de chamadas, gestão da rede
- HLR ( Home Location Register ) dados dos subscritores de 1 região administrativa (^) permanentes (ex. perfis de utilização), temporarios (ex. localização actual)
- VLR ( Visited Location Register ) associado a um grupo de LAs (^) Dados dos subscritores presentes nas suas LAs (dados HLR VLR) (^) Dados locais (ex. identificação temporária do subscritor)
- AUC (Authentication Center) (^) Geração, armanezamento chaves de segurança. Autenticação subscritor.
- EIR (Equipment Identity Register) dados do equipamento
GSM – Endereços e Identificadores
♦ GSM Identificação de Equipamento e Subscritor
♦ IMEI ( International Mobile Station Equipment Identity )
- Identificador único do equipamento
- Atribuído pelo fabricante. Armazenado pelo operador no EIR
♦ IMSI ( International Mobile Subscriber Identity )
- Identificador único do utilizador
- Armazenado no SIM (Subscriber Identity Module)
♦ MSISDN
- Número de telefone
- Atribuído ao subscritor. Armazenado no SIM
♦ TMSI ( Temporary Mobile Subscriber Identity )
- Atribuido temporariamente pelo VLR. Significado local.
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Arquitectura GPRS
Serviços Básicos
♦ Serviço PTP (Point to Point)
- Transferência de pacotes entre dois utilizadores
- PTP-CLNS. Não orientado às ligações (ex. para IP)
- PTP-CONS. Orientado às ligações (ex. para X.25)
♦ Serviço PTM (Point to Multipoint)
- Transferência de pacotes entre um utilizador e múltiplos utilizadores
- PTM-M. (^) Usa serviços multicast (^) Pacotes difundidos numa área geográfica. Identificador de grupo de utilizadores
- PTM-G (^) Pacotes enviados para um grupo de utilizadores. (^) Pacotes enviados para áreas em que existam utilizadores do grupo
♦ Envio de mensagens SMS
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Qualidade de Serviço
♦ Perfis de QoS definidos com base em parâmetros
- Precedência de serviço 3 prioridades (^) Prioridade do serviço. 3 níveis - alto, normal e baixo
- Fiabilidade 3 classes (^) Probabilidades de perda e duplicação de pacotes (^) Má sequenciaçao de pacotes, corrupção de pacotes (erro não detectado)
- Atraso 4 classes (^) Entre dois terminais GPRS ou um terminal e a interface Gi (^) Máximos garantidos para atraso médios e percentis de 95%
- Débito médio, máximo, bit/s
♦ Custo=função(volume de dados, serviço, perfil QoS)
QoS - Fiabilidade e Atraso
Pacotes com erro
Pacotes fora sequência
Pacotes duplicados
Pacotes perdidos
Classe
3 10 -2 10 -5 10 -5 10 -
2 10 -4 10 -5 10 -5 10 -
1 10 -9 10 -9 10 -9 10 -
Prob
3 <50s <250s <75s <375s 4 Best effort Best effort Best effort Best effort
Atraso 95%
Atraso Médio
Atraso 95%
Atraso Médio
Classe
2 <5s <25s <15s <75s
1 <0.5s <1.5s <2s <7s
Pacotes 128 bytes Pacotes 1024 bytes
Fiabilidade
Atraso
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Classes de Estações Móveis
♦ 3 tipos de estações móveis
» Classe A
- Utilização simultânea de redes GSM e GPRS
» Classe B
- Registo simultâneo em redes GSM e GPRS
- Utilização de uma rede (GSM, GPRS) de cada vez
» Classe C
- Registo (e utilização) de uma rede de cada vez (GSM, GPRS)
- Mensagens SMS sempre recebidas
Contexto PDP
♦ Estabelecimento de sessão Attach
- Terminal obtém endereço PDP da rede externa (ex. endereço IP)
- Criação do descritor da sessão (contexto PDP)
♦ Contexto
- Contém (^) tipo de PDP (ex. IPv4), endereço atribuido (ex. 129.187.222.10 ) (^) QoS negociado, endereço do GGSN
- Armazenado no terminal, SGSN, GGSN
♦ Atribuição de endereços PDP (ex. IP) ao terminal
- Estática operador atribui endereço permanente ao subscritor
- Dinâmica operador atribui endereço durante estabelecimento da sessão
♦ GGSN relaciona endereços IMSI e PDP
♦ Contexto criado terminal visivel transferência de dados
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Estabelecimento de Sessão
Exemplo de Encaminhamento
GPRS 22 Gestão de Mobilidade do Terminal -
Modelo de Funcionamento
Actualização de RA (Intra SGSN)
GPRS 26
Actualização de RA (Inter SGSN)
MS BSS new SGSN old SGSN GGSN HLR
- SGSN Context Response
- Security Functions
- Routeing Area Update Request
- SGSN Context Request
- Update PDP Context Request
- Update PDP Context Response
- Update Location
- Update Location Ack
- Routeing Area Update Accept
- Cancel Location
- Cancel Location Ack
- Insert Subscriber Data Ack
- Insert Subscriber Data
- Routeing Area Update Complete
- Forward Packets
- SGSN Context Acknowledge C
C
C
Interface de Ar, Nível Físico
Portadoras, Tramas, Time Slots
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Canal Físico de Pacotes
♦ GSM, acesso múltiplo FDMA+TDMA
- FDMA (^) Uplink (Terminal BTS): 890 - 915 MHz 124 canais x 200 KHz (^) Downlink (Terminal BTS): 935 - 960 MHz 124 canais x 200 KHz (^) 1 BTS n canais de frequência
- TDMA (^) 1 canal de banda 200 KHz 8 time slots TDMA (^) Canal físico time slot periódico (^) GSM (circuitos) usa mesmo time slot no uplink e downlink
♦ GPRS
- Canal físico: circuitos (GSM) ou pacotes (GPRS) gestão dinâmica
- Canal físico de pacotes (GPRS) PDCH (Packet Data Channel) (^) Novos esquemas de codificação (9.05, 13.4, 15.6, 21.4 kbit/s)
- Canal PDCH associado a terminal só quando há pacotes a tx/rx 1 canal físico partilhado por n terminais (em tempos diferentes)
- Uplink e downlink reservados separadamente (eficiente para tráfego assimétrico)
Arquitectura dos Protocolos –
Plano de Transmissão
GPRS 32 Arquitectura dos Protocolos –
Plano de Transmissão
♦ GTP - GPRS Tunneling Protocol
- Tunel. Encapsula dados (ex. datagramas IP)
- Usado no backbone da rede
- Pacotes GTP transportados sobre UDP/IP. IP usado no backbone da rede GPRS
- Camadas inferiores baseadas em Ethernet, ISDN ou ATM
♦ SNDCP - Subnetwork Dependent Convergence Protocol
- Transferência de pacotes de dados entre MS e SSGN
- Compressão, descompressão, protecção de dados
♦ BSSGP (BSS GPRS Application Protocol)
- Encaminhamento entre BSS e SSGN
- Usa serviços de Frame Relay
Arquitectura dos Protocolos –
Plano de Transmissão
♦ LLC (MS-SSGN)
- Ligação lógica fiável LAPDm (GSM) HDLC
- Controlo de sequência, entrega ordenada, controlo de fluxo, retransmissão, cifragem dos dados
- Modo confirmado e não confirmado
♦ RLC
- Ligação fiável entre terminal e BSS
- Segmentação e reassemblagem de tramas LLC em blocos RLC. ARQ de blocos
♦ MAC
- Controla o acesso do terminal ao ar (partilhado por vários terminais)
- Baseado em slotted Aloha
- Algoritmos de contenção, escalonamento e prioridades. Baseado em QoS negociado
♦ PLL (physical link layer)
- Fornece o canal físico
- Codificação do canal, detecção de erros, FEC, detecção de congestão
♦ RFL (RF Layer )
- Modulação e desmodulação. A mesma do GSM.
GPRS 34 Arquitectura de Protocolos –
Plano de Sinalização
♦ Controlo e suporte das funções do planos de transmissão
♦ GMM/SM
(GPRS Mobility Management / Session
Management)
» Gestão de mobilidade e sessão
» Attach/detach, segurança, contextos,
localização
