Іс жүзінде бар жүйені талдау және техникалық

Абоненттер ХХ- суретінде көрсетілген  әр түрлі қатынау нүктелерінде әр түрлі телекоммуникациялық қызметтерді  ала алады.

2.3 сурет - GPRS желісіне қатынау нүктелері

 

GPRS толық коммуникациялық мүмкіндіктерді қамтамасыз ету үшін телеқызметтерді қолдайды. Оның құрамына «пайдаланушы-пайдаланушы» хаттамаларын қолданылатын желі абоненттері арасында байланысқа қажетті терминалдық жабдықтар функциясы бар:

– 1,3,5 және 6 («пайдаланушы-терминал» интерфейсі) нүктелерінде телеқызметтер қатынаулы;

• 2 қатынау нүктесінде (R нүктесінде) ISDN стандартына кірмейтін тарату қызметтері ұсынылуы мүмкін;
• 4 қатынау нүктесінде (S нүктесінде) ISDN-мен сыйысымды тарату қызметтеріне қатынау ұсынылуы мүмкін;
• 7 қатынау нүктесінде деректемелерді таратудың сыртқы желілерінің тарату қызметтеріне қатынау қамтамасыз етілуі мүмкін;
• 8 қатынау нүктесінде таратудың сыртқы желілерінің тарату қызметтерін және оларға тікелей қатынауын қамтамасыз етеді.

 

2.1.5 GPRS жүйесінің жалпыланған сұлбасы

 

GPRS дестелік деректемелерін тарату қызметі, іс жүзіндегі GSМ желісінің үстіне ендірілетіндіктен іс үзіндегі желілік инфрақұрылымның түбегейлі модернизациясы қажет емес. Жаңа функционалдық мүмкіндіктер мен сыртқы желілермен түйіндесу принципінің өзгертуіне келетін болсақ, олар өз мәнісінде іс жүзіндегі м желісінің кеңейтілуі болып табылады. GPRS желісінің жалпыланған құрылымын және базалық элементтердің функционалдық қызметін сипаттайық..

Құрылымдық жүйеде GPRS жүйесін екі бөлікке бөлуге болады: базалық станциялар ішкі жүйесі және GPRS тіректік желісі (GPRS Core Network). Базалық станция ішкі жүйесіне бағдарламалық және аппараттық деңгейде деректемелердің дестелік таратылуын қолдайтын барлық контроллер мен GSM жүйесінің базалық станциялары кіреді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 сурет - GPRS жүйесінің жалпыланған сұлбасы

SGSN дестелік коммутаторы (Serving GPRS Support Node) GPRS қолдауының сервистік түйіні, негізгі желілік элемент болып табылады. Бұл желілік элемент дестелік ақпаратты өңдеу функциясын және GSМ кадрларын Internet желісінің TCP-IP хаттамалары қолданатын форматқа түрлендіру функцияларын орындайды.

GGSN (Gateway GPRS Support Node) GPRS қолдауының шлюздік түйіні GPRS-тің екінші маңызды элементі болып табылады. Ол GPRS жүйесінің Internet, Intranet, X.25 және т.б. деректерді дестелік тарату желілерімен байланысын қамтамасыз етеді.

Осы айтылған элементтерден басқа  GPRS тіректік желісіне басқа элементтер де кіреді: DNS (домендік атаулар сервері), Charging Gateway (тарифтеу жүйесімен байланысуға арналған шлюз),  Border Gateway (шекаралық шлюз) және т.б. көмекші элементтер.

SGSN мен GGSN арасында ақпаратпен алмасу ІР хаттамасының негізінде жүреді. SGSN-мен дестелік желілердің (Интернет, Интранет) символдық адрестерін оларға сәйкес сандық адрестерге ауыстыруын қамтамасыз ететін DNS (Domain Name Server) домпндер атауының сервері байланысты болады.

Бұрын айтылғандай GPRS желісін құру кезінде  BSC пен BTS функциялары күрделенеді. BSC құрамына PCU (Packet Control Unit) қосымша блогы, ал BTS құрамына жаңа кодалаушы құрылғы CCU (Channel Codec Unit) кіреді.Бұл кезде BSC:

• дестелік желі абоненттеріне талап етілетін QoS-ке сәйкес арналарды ұсынады;
• радиоарналар бойынша тарату үшін кадрлардың фрагменттелуін және жинақталуын қамтамасыз етеді;
• радиоарналар бойынша таратылудың сапасын бақылауын қамтамасыз етеді.

PCU дестелер контроллері BTS-ке  түсетін дестелердің үлестірілуін  қамтамасыз етеді. PCU базалық станция контроллерімен түйіндеседі жіне деректемелер трафигінің бағытына жауап береді. HLR-де GPRS қызметі ұсынылатын абоненттер жайында қосымша деректер сақталады.

GPRS технологиясы GSM радиоресурстарын қажеттілікке  қарай динамикалық және жеке  түрде үлестіруге мүмкіндік береді.Егер GSM ұяшығына бір уақытта көп  GPRS пайдаланушылары қосылса және  ол трафиктің мұндай көлемін қолдай алмаса, онда GPRS базалық станциялары көршілес жатқан ұяшықтардың радиоресурстарын пайдаланады.

GPRS желісінде  абонентке қызмет көрсету жаңа  қосымша процедуралардың енгізілуін  талап етеді. Абоненттің GPRS желісіне  қосқан кезде оның GGSN-ге тіркелуі MS-те және SGSN мен GGSN-де абоненттерге қызмет көрсету бойынша дерекқорларда GPRS бағдарламалық қамтамасының активациясы (PDP-контекстсінің активациясы) жүреді. Бұл кезде абонент сәйкес дестелік желіде уақытша адрес алады немесе оның тұрақты адресін активтендіреді.

GPRS-пен жұмыс  істеуге к,р,судің алдында мбильді  станция жүйеде тіркелуі керек  және PDN желісінде қолданылатын PDP-адресін алып PDP-контекст құруы керек. GPRS пайдаланушысықоңырау соққанда мобильді станция желіге қатынау үшін құрамында бір қатар параметрлері бар сұанымды жібереді. Бұл сұраным SGSN түйініне жіберіледі, ол басқа ретті сыртқы желіге (ІР немесе Х.25) қатынау алу керек болса SGSN-нің басқа түйіндеріменнемесе GGSN түйіндерімен өзара әрекеттеседі.

HLR-де, SGSN-де, GGSN-де, MSC/VLR-де және MS-те (SIM-картада) GPRS-ке жататын абоненттік мәліметтер сақталады. Абонентке қатысты барлық мәліметтер екі топқа бөлінеді: абоненттік мобильділікпен байланысты және дестеленген ақпаратты таратудың мүмкіндіктерін анықтайтын.

Мәліметтердің бірінші тобын мобильділікті басқару контекстісі (Mobile Management (MM) Context) деп аталады. Ол үш күйдің бірінде болуы мүмкін: IDLE, , READY. Мәліметтердің екінші тобын деректемелерді дестелік тарату хаттамаларының контекстісі немесе PDP-контекстісі деп аталады. Абоненттің әр PDP-контекстісі екі күйдің бірінде болуы мүмкін: INACTIVE немесе ACTIVE.

IDLE – жұмыс істемейтін, бос режим. IDLE күйінде абонент GPRS-ке қосылмаған және ММ-процедуралары орындалмайды.

STANDBY – күту режимі. Ақпарат GPRS жүйеде тіркелген, бірақ ұзақ уақыт мерзімінде арнайы таймермен анықталатын деректерді таратумен жұмыс істемейді.

READY – дайындық режимі. Аоненттік терминал жүйеде тіркелген, оған арналық ресурс бөлінген, және ол белсенді жұмыс істеп жатыр.

 

2.1.6 GPRS сәулеті мен интерфейстері

 

ETSI стандартымен 2.5-суретінде көрсетілген GPRS желісінің эталонды сәулеті көзделген.

 

2.5 сурет - GPRS желісінің эталонды сәулеті

2.6-суретінде GPRS желісі радиоқызметін қолдайтын GSM желісінің құрылымдық сұлбасы берілген. Бұл желінің негізін келесі құрама бөліктер құрайды.

BG (Border Gateway) – шекаралық шлюз;

CG (Charging Gateway) – тарифтеу жүйесімен байланысу шлюзі;

BSS (Base Station Subsystem) – базалық станция ішкі жүйесі;

BTS (Base Transceiver Station) – базалық қабылдау таратушы жүйе;

TRAU (Transceiver and Adaption Unit) – жылдамдықтарды келістіру адаптері мен транскодері;

EIR (Equipment Identification Register) – жабдықты идентификациялау регистрі;

GMSC (Gateway MSC) – коммутацияның шлюздік мобильді орталығы;

HLR (Home Location Register) – орналасудың үй регистрі;

IWMSC (Inter-working MSC) – желіаралың алмасуды қамтамасыз ету үшін MSC

2.6 сурет - GPRS радиоқызметін қолдайтын GSМ ұялы байланыс желісінің құрылымдық сұлбасы

MSC/VLR (Mobile Switching Centre / Visitor Location Register) – орналасудың қонақ регистрімен аймақтық сыйыстырылған коммутацияның мобильді орталығы;

SM-SC (Short Message Switching Centre) – қысқы хабарламалар коммутация орталығы;

TE (Terminal Equipment) – шеткі құрылғы;

MT (Mobile Terminal) – мобильді терминал;

PCU (Packet Controller Unit) – дестелер контроллері;

SGSN (Serving GPRS Support Node) – GPRS қолдауының сервистік түйіні;

GGSN (Gateway GPRS Support Node) – GPRS қолдауының шлюздік түйіні.

ХХ-суретінде көрсетілген GPRS желісі келесі сыртқы жүйелермен түйіндеседі:

PDN (Public Data Network) – жалпы қолданыстағы деректерді тарату желісі;

PLMN (Public Land Mobile Network) – жалпы қолданыстағы құрғақ жерлік жылжымалы байланыс желілері;

PSTN (Public Switched Telephone Network) – жалпы қолданыстағы коммутацияланған телефондық жүйе.

SGSN сервистік түйіні  жаңа желілік элементі болып  табылады, MSC/VLR бар иерархиялық деңгейде  болады және оның BSS ішкі жүйесімен  интерфейстер, көршілес SGSN мен GGSN шлюздік  түйіні бар болады. Желіге қатынауын  басқару процесінде SGSN түйіні абоненттердің аутентификация процедурасында, хаттамаларды шифрлауда, (P-TMSI) дестелік желі жұмысы кезінде абоненттерді уақытша номермен жабу, қатынауды бекіту, абоненттердің дестелік желімен қызмет етілетін дерек қорын жүргізеді, олардың локализациясы (Mobility Management) мен қажетті QoS қамтамасыз етіп абоненттердің ағымдағы жағдайы туралы ақпаратты сақтайды.

Абоненттер үшін, оның қызмет көрсететін аумағындағы жедел әрекеттігін  басқару MSC/VLR сияқты принциптердің  негізінде жүзеге асырылады. SGSN түйінін «коммутациялық пакетпен MSC» ретінде қарастыруға болады. Ол деректер дестелерін жедел әрекетті терминалға өзінің қызмет көрсету аумағына тапсырады және негізгі орналасу регистрлеріне сұрату жібереді, жаңа абоненттерді тіркейді және әрекет аумағында олардың орын ауыстыруын қадағалайды.  SGSN - MSC/VLR және коммутацияланған арналармен жылжымалы байланыс HLR желісімен өзара әрекетін қамтамасыз етеді, абоненттер биллинг үшін қызметтер туралы ақпаратын көрсетеді.

SGSN - BSS ішкіжүйесі кіріс трафигінің және PDN сыртқы желілерімен байланысты орнататын желілік элемменттеріне шығыс трафигі үшін коммутациясына, IP-желі хаттамаларын BSS хаттамаларына конверсиялауына жауап береді (GSM кадрларын Интернет желісінің TCP/IP хаттамаларымен қолданылатын форматтарға түрлендіру).  SGSN түйіні трафиктің IP-пакет түрінде жедел әрекетті абонентке тарату/қабылдауды қамтамасыз етеді.

Осылайша, SGSN түйіні маршруттау және дестелерді MS-тен PDN қашықтағы қатынауға  дейін және кейін жеткізу, абоненттер трафикі туралы мәліметтерді жинау мәселелерін орындайды.  SGSN түйіні GSM-коммутатор қарапайым коммутаторға тек қана дыбыстық трафик қалдырып, дестелік ақпаратты өңдеуді қамтамасыз етіп, қайта жүктеуге шақырылады.

SGSN түйіні өзнің қызмет көрсету  аумағының шегінде GPRS режимінде жұмыс істейтін барлық абоненттерга  қызмет көрсетуге мүмкіндк береді. Қызмет көрсету деп келесі процедралардың орындалуы түсіндрілед: жедел әрекетті абоненттің аутентификациясы, терминал тексеру, мәліметтер шифрлануы, GPRS режиміне ауысу және одан  шығу кезінде  жедел әрекетті абоненттің жағдайын тіркеу, мәліметтердің тарату/қабылдау режиміндегі активация мен деактивация (Ready режимі), күту режиміне аысу (Standby), берілген SGSN қызмет көрсету аумағындағы барлық абоненттердің VLR регистрінде орналасуын тіркеу және есебі. Нәтижесінде VLR регистрінің функциялары MSC мен SGSN арасында үлестірілген.

SGSN-де барлық абоненттер үшін  берілген SGSN-де тіркелген абоненттің  орналасуына байланысты(ағымды сота, VLR мәліметтері), абонентке қатысты(PDN-де  қолданылатын IMSI номерлер, адрестер) ақпарат сақталатын орналасу регистрі бар (Location Register).

SGSN базалық станция шкіжүйесімен  қойылған, яғни Frame Relay негізінде G_b интерфейсін қолданатын PСU дестелерін басқару блогына қосылған. Нақты айтқанда, SGSN түйінінде MSC/VLR-де сақталынатын мәліметтерді толықтыратын абоненттердің есебі регитрі бар (олардың жағдайы, орналасуы және т.б.).

Сыртқы PDN желісіне SGSN түйіннің шығысы өзінің кезегінде тікелей  PDN желісімен  немесе ISP провайдерімен қосылған түйінге - GGSN шлюзына қосумен жүзеге асырылады. SGSN мен GGSN арасындағы өзараәрекет IP-адрестерді қолданып  TCP/IP желісі бойынша G_n-интерфейс көмегімен орындалады. Содан кейін, жергілікті IP-желісі және де жалпы пайдаланудың желісі бойынша осы түйіндер арасында мәлімметтермен айырбастау болуы мүмкін.

GSM желісінде жүктемеге және GPRS қызметінің жалпы қолданушыларының  санына байланысты бірден бірнешеге  дейін SGSN түйіндері болуы мүмкін.

Дестелер BSС (G_b-интерфейс) арқылы BTS-ке(A_bis-интерфейс) және одан әрі қарай MS-ке U_m  радиобайланыс бойынша бағытталады. BSC-да MSC жүктемесінен қосылу болады, SGSN жүктемесінен және одан кейін BTS трансивері арқылы ақпарат GSM-GPRS режимінде жұмыс істейтін әртүрлі немесе бір абонентке беріледі.

GGSN шлюздік түйні IP, Х.25 хаттамаларды GSM желісінің дестелер коммутациясының ішкіжүйесін (GPRS тіреу желісімен) қолдайтын PDN мәліметтерді таратудың сыртқы желілер арасындағы өзараәрекет үшін қызмет ететін негізгі желілік элемент болып табылады.  GGSN - IP немесе Х.25 хаттамасымен анықталатын форматына SGSN-нен түсетін детелерді түрлендіреді және сәйкес желіге жіберіледі. IP-адресінің сыртқы желісінен хабарламаны таратқан кезінде мысалға, алушылардың GSM-адрестеріне түрленеді, және десте сәйкес SGSN түйініне қайтадан жіберіледі.

GGSN – GSM желісінде GMSC коммутациясының шлюздік орталығында орналасқан иерархиялық деңгейде орналасқан. GGSN түйіні сыртқы желісінен түсетін мәліметтер дестелерінің маршрутизациясына жауап береді, олар түскен кезде ол  берілген уақытта абонентке қызмет көрсететін SGSN түйінің анықтау үшін HLR орналасуының үй регистріне сұрату жібереді. Абоненттер мен сәйкес тіреу GGSN шлюздары арасында туннельдерді құруды ұйымдастырады. Сыртқы желі тұрғысынан GGSN түйіні GPRS жүйесімен қызмет көрсетілетін, барлық IP-абонентерінің адрестері бар «диспетчерлік станция» ретінде болады.

Сыртқы IP-желісі жағдайында GGSN GPRS жүйесімен қызмет көрсетілетін жылжымалы станцилардың барлық IP-адрестеріне  қызмет көрсететін қарапайым IP маршрутизатор  ретінде болады. Бұл түйін өзіне  дестелерді және firewall (қорғаныс экранның) сүзгілеу механизмдерін қосады.