Взаимодействие между МС и внешней пакетной сетью предпо­лагает «прозрачную» работу с открытыми, т.е. известными обеим сторонам IP-адресами. Однако прежде чем пакет данных от МС по­ступит в GPRS-шлюз своей сети, он должен, пройдя по несколь­ким функциональным узлам, оказаться в ОУ (аналогично ситуа­ция складывается при приеме пакетных данных от внешней МС).

В принципе возможно так организовать передачу пакетов, что весь маршрут, в том числе и внутри сети GPRS, будет проходить по открытым IP-адресам. Однако такая организация представля­ется далеко не лучшим решением задачи по многим параметрам, в том числе с точки зрения информационной безопасности. Исхо­дя из этого целесообразно построение маршрута внутри сети GPRS (прежде всего между ОУ и GPRS-шлюзом), при котором переда­ча пакетов будет осуществляться по внутренним, неизвестным для внешних пользователей IP-адресам.

Реализация указанной концепции осуществляется путем созда­ния специального «туннеля» между ОУ и GPRS-шлюзом (рис. 15.9), при котором внешние IP-пакеты помещаются сначала в специ­альные «контейнеры», а затем — во внутренние IP-пакеты, после чего передаются внутри сети GPRS. При этом в процессе туннелирования происходит последовательная инкапсуляция пакетов, т.е. добавление к заголовку предыдущего уровня заголовка теку­щего уровня (рис. 15.10).

Организация процессов туннелирования в Gn-интерфейсе ос­нована на использовании Интернет-протокола и протокола па­ кетного туннелирования (GTP — GPRS Tunneling Protocol), по­этому туннельные пакеты часто называют GTP-пакетами. Струк­тура IP-пакета была показана в табл. 14.1. Кратко рассмотрим струк­туру GTP-пакета.

GTP-пакет состоит из двух частей: заголовка и информацион­ной части. Заголовок содержит 16 байт и включает в себя следую­щую информацию:

• тип сообщения (значения 1...52 для сигнализации и 255 — для данных);

• длину сообщения в байтах;

• последовательность значений для идентификации транзак­ций сигнальных сообщений и счетчик дейтаграмм;

• число LLC-блоков, используемых для процедуры переопре­деления области маршрутизации, применяемой для координации передачи данных между МС и ОУ;

• флаг, отражающий включение числа LLC-блоков;

• туннельный идентификатор (TID — Tunnel IDentifier), со­держащий код страны (МСС), код мобильной сети (MNC), иден­тификационный код мобильной станции (MSIN) и идентифика­тор точки доступа сетевой услуги (NSAPI).

Наряду с рассмотренными протоколами в Gn-интерфейсе так­же используются протоколы передачи данных (UDP/TCP — User Datagram Protocol / Transmission Control Protocol), служащие для передачи инкапсулированных GTP-пакетов между магистральны­ми узлами с подтверждением (TCP) или без подтверждения (UDP) принятых данных, и протоколы L 1 и L 2, являющиеся независи­мыми протоколами физического и канального уровней, так как спецификациями GSM они не определены, и их реализация на­ходится в компетенции оператора (внутри сети GPRS) или долж­на быть согласована с оператором внешней пакетной сети.

Радиоинтерфейс сети GPRS

Как уже говорилось, для физической передачи информации внутри сети GPRS организован канал пакетной передачи данных (см. рис. 15.5), ресурсы которого распределены на две части: для

звокупности всех МС и для остальной сети. Организация различных логических каналов в физическом канале аналогична органи­зации их в традиционной сети GSM и достигается путем исполь­зования мультикадровой структуры.

При пакетной передаче организован 52-кадровый мультикадр [(рис. 15.11). В отличие от традиционной GSM, где реализована струк­тура 51/26-кадрового мультикадра, в PDCH мультикадр состоит Ез 52 кадров МДВР и содержит 12 блоков В0...В11 по четыре [ кадра в каждом, два пустых (резервных) кадра и два кадра, пред­назначенных для логического канала РТССН. Напомним, что в одном блоке содержится последовательность из четырех инфор­мационных пакетов, размещенных в четырех последовательных (а не в одном) кадрах на одной рабочей частоте в одном и том же слоте.

Каждый блок используется для передачи сообщения одного из каналов пакетного трафика или каналов управления, за исключе­нием канала РТССН, информация которого расположена в 13-м (PTCCH/U) и 39-м (PTCCH/D) кадрах. В восходящем направле­нии одна МС разделяет канал PTCCH/U с 15 другими МС, по­этому можно считать, что МС передает сигнал доступа (access burst) один раз за восемь мультикадров (один раз за 1,92 с). Одно сооб­щение канала PTCCH/D, содержащее информацию для нескольких МС, занимает четыре кадра, поэтому его передают в течение двух мультикадров.

Кадры 26-й и 52-й свободны, поэтому они, а также упомянутые 13-й и 39-Й кадры используются для следующих целей:

• измерение уровней сигналов и приема системной информа­ции от соседних БС;

 • проведение измерений, необходимых для управления мощ­ностью;

выполнение процедуры обновления времени упреждения.

Из приведенной в подразд. 15.3 классификации видно, что ра­диоинтерфейс сети GPRS состоит из независимых и несиммет­ричных¹ логических каналов, следовательно, должен существовать некоторый механизм распределения радиоресурсов. Конкретно, если передача пакетов в нисходящем канале, т. е. от сети к множе­ству МС, не приводит к возникновению конфликтов, то при орга­низации передачи в восходящем канале, при которой МС совме­стно используют один и тот же слот, необходима процедура пре­дотвращения возможных коллизий.

Как видно из представленной на рис. 15.11 структуры мультикадра, при наличии 12 блоков возможно мультиплексирование 12 различных абонентов в одном слоте восходящего канала, при этом каждая МС должна знать, какой блок и в каком канале PDCH она должна использовать.

Для решения такой задачи используется специальный флаг ус­тановки соединения в восходящем канале (USF — Uplink State Flag), который передается в нисходящем направлении по каналу PAGCH и используется в качестве признака того, какая МС имеет право на использование данного блока. Отслеживая значения флагов, МС имеет возможность передавать в восходящем направлении бло­ки, имеющие то же самое значение флага, которое ей изначально было выделено. Флаг состоит из трех разрядов и соответственно имеет восемь значений, поэтому в действительности при передаче информации в восходящем направлении только восемь (а не 12) абонентов имеют возможность одновременно делить между собой один слот канала PDCH.

На рис. 15.12 абоненту МС1 выделено значение флага USF = 1 и обеспечена возможность использования блоков В0...В4, а або-

¹ Несимметричность означает, что не все каналы функционируют в обоих направлениях.

ненту МС2 — значение USF = 2 и возможность использования
блоков В5...В9.

В целях обеспечения высокой защищенности блоков, переда­ваемых по радиоканалу, в структуру передаваемой информации [вводится механизм помехоустойчивого кодирования. При этом в GPRS предусмотрено четыре возможных схемы кодирования: CS1...CS4. Схема CS1 обладает самой высокой степенью исправ­ления ошибок и самой низкой скоростью передачи данных, в то время как в схеме CS4 исправление ошибок вообще отсутствует, зато при этом реализуется наивысшая скорость передачи. В табл. 15.1 приведены значения скоростей передачи для различных схем ко­дирования при использовании одного, трех или восьми слотов. | В традиционной GSM обычно используется 1 слот для переда­чи в обоих направлениях, в GPRS в целях обеспечения более высокой скорости передачи возможно использование нескольких (до (восьми) слотов, причем в восходящем и нисходящем направле­ниях.