General Packet Radio Service (GPRS)

Περιεχόμενα Εισαγωγή Αρχιτεκτονική GPRS Στοίβα Πρωτοκόλλων GPRS Μετάδοση Μεταπομπή (Handover) GPRS ράδιο-επαφή

Εξέλιξη κινητών επικοινωνιών Κινητά δίκτυα 1ης γενιάς Κινητά δίκτυα 2ης γενιάς (2G) Κινητά δίκτυα 3ης γενιάς (3G) Κινητά δίκτυα 4ης γενιάς (4G) GPRS 3G ----------------------------- Back compatible to 2G. Circuit and packet switched networks. Combination of existing & evolved equipment. Data rate (up to 2Mbps). 4G ------------------------------- Extend 3G capacity by one order of magnitude. Entirely packet switched networks. All network elements are digital. Higher bandwidth (up to 100Mbps).

Κινητά δίκτυα 1ης Γενιάς AMPS Advanced Mobile Phone Services TACS Total Access Communication System NMT Nordic Mobile Telephony NTT-MTS Nippon Telegraph & Telephone Πρώτα κυψελωτά συστήματα: AMPS (1979 trial, 1983 commercial USA), NMT (1981 Σουηδία), TACS (1985 Βρετανία), (NTT Japan 1981). Βέβαια η έννοια του κυψελωτού συστήματος είχε παρουσιαστεί πολύ νωρίτερα (1947) από τα Bell Labs. Το πρώτο κυψελωτό σύστημα εμπορικής εκμετάλλευσης (ΝΜΤ 450) στήθηκε στην Σαουδική Αραβία από την Erricson (1981). Βασικό πρόβλημα η έλλειψη συμβατότητας μεταξύ τους. Χαρακτηριστικά Κυψελωτά συστήματα Αναλογική μετάδοση Προσπέλαση με διαίρεση Συχνότητας (FDMA) Συχνότητα λειτουργίας 450 MHz ή 900 MHz Εμβέλεια: τα όρια κάθε χώρας

Κινητά δίκτυα 2ης Γενιάς-GSM 1ο GSM standard (1991) Χαρακτηριστικά GSM Κυψελωτό σύστημα Ψηφιακή μετάδοση Παγκόσμια εμβέλεια Συχνότητα λειτουργίας: 900 MHz Προσπέλαση FDMA/TDMA Η προσπάθεια δημιουργίας μιας νέας γενιάς κινητών δικτύων ξεκίνησε το 1982 με τη δημουργία του GSM group. Με στόχο την δημιουργία ενός νέου συστήματος κινητών επικοινωνιών παγκόσμιας εμβέλειας. Το 1988 ξεκίνησε η δημιουργία του GSM specification και το πρώτο standard βγήκε το 1991. Συχνότητα Λειτουργίας: 890-915 και 935-960 MHz Το υπάρχον φάσμα χωρίζεται σε ζώνες των 200 MHz και κάθε ζώνη με τεχνική TDMA χωρίζεται σε 8 κανάλια μετάδοσης. Το πρώτο πραγματικό GSM δίκτυο στήθηκε το 1991 από τη NOKIA!

Κινητά δίκτυα 2ης Γενιάς Number of subscribers / Standards 600 10% PDC 500 13 % IS-95 14% 400 D-AMPS Subscriber [Mio.] 300 D-AMPS (Digital AMPS ή IS-136) IS-95 (Interim Standard 95)Βόρεια Αμερική γνωστό και ως cdmaOne αφού βασίζεται στην τεχνική προσπέλασης CDMA. Υποστηρίζει υπηρεσίες φωνής με ταχύτητες ώς 14.4 Kbps και υπηρεσίες data εώς 115 kbps. 55% 200 GSM 100 first generation 8 % 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 Year

Φυσικά Χαρακτηριστικά GSM Παράμετροι (E-)GSM- 900 GSM-1800 (DCS, PCN) GSM-1900 (PCS) GSM-R Συχνότητα (Uplink) 890 - 915 MHz E-GSM: 880 - 890 Mhz 1710 - 1785 1850 - 1910 876 - 880 Carrier Spacing 200 kHz Απόσταση 45 MHz 95 MHz 80 MHz uplink/downlink PCS (Personal Communication Services)

Εξέλιξη GSM συστημάτων Capabilities Downward Compatibility IMT-2000 ------------ Phase 2+ UMTS Phase 2 Phase 2 W-CDMA Phase 1 Phase 1 Phase 1 others IMT-2000 (International Mobile Communications 2000)==3G networks W-CDMA (Wideband CDMA) Supplementary Services (π.χ. Call forwarding) 1991 1995 1997 Year Speech FR, Annual Releases ! Supplementary Basic Services Services (SS) • New Services Data: 0.3 - 9.6 kbit/s ® ISDN, HR • IN-applications Decision: • high data rates Downward Compatibility • special services for Closed User Groups

Phase 2+ Νέες Υπηρεσίες: High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) General Packet Radio Service (GPRS) Enhanced Data rates for the GSM Evolution (EDGE)

Μετάδοση Δεδομένων στο GSM 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Traffic [%] 1996 2001 2005 2007 Year Speech Data GSM: • circuit switched Ένα φυσικό κανάλι/χρήστη 0.3 to 9.6 kbps HSCSD High Speed Circuit Switched Data ταυτόχρονη χρήση έως 8 φυσικών καναλιών Κωδικοποίηση καναλιού: έως 14.4 Kbps Þ έως 115.2 Kbps GPRS General Packet Radio Service packet switched EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution διαφορετική τεχνική διαμόρφωσης:8PSK Ταχύτητες έως 384 Kbps Source: UMTS Forum Κωδικοποίηση καναλιού: έως 21.4 Kbps έως 171.2 Kbps To GSM χρησιμοποιεί GMSK διαμόρφωση (μια παραλλαγή του δυαδικού FSK)

Περιεχόμενα Εισαγωγή Αρχιτεκτονική GPRS Στοίβα Πρωτοκόλλων GPRS Μετάδοση Μεταπομπή (Handover) GPRS ραδιο-επαφή

Αρχιτεκτονική GSM δικτύου (1/2) ISDN PSTN NSS BSS PDN Modem SMSC Service Provider Access Point Internet Intranet Extranet PLMN MS BTS BSC MSC EIR HLR VLR AUC GMSC NSS=Network and Switching Subsystem BSS=Base Station Sub-System SMSC=Short Message Service Center

Αρχιτεκτονική GSM δικτύου (2/2) Μια πιο εποπτική εικόνα!

Αδυναμίες του GSM Πολύ χαμηλή ταχύτητα μετάδοσης (9.6 Kbps) Circuit switched δίκτυο Μη αποδοτικό για υπηρεσίες δεδομένων Μοναδική υπηρεσία δεδομένων η SMS με μέγιστο μέγεθος μηνύματος 160 χαρακτήρες Ανάγκη αποκατάσταση κλήσης Δέσμευση καναλιού για κάθε σύνδεση Αποστολή δεδομένων δυνατή μόνο μέσω σύνδεσης με κατάλληλο δίκτυο μεταφοράς Αδυναμίες του GSM οσον αφορά τον χειρισμό δεδομένων. Αποκατάσταση κλήσης  χρονοβόρα Δέσμευση καναλιού  κακή χρήση των ράδιο-πόρων (μείωση χωρητικότητας δικτύου) Π.χ. Μέσω modem

GPRS Χαρακτηριστικά: Δημιουργήθηκε ως μια βελτίωση του υπάρχοντος GSM προτύπου για την εξυπηρέτηση υπηρεσιών data. Προσφέρει ένα δίκτυο μεταγωγής πακέτου (packet switched) Υποστηρίζει PTP και PTM υπηρεσίες Υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης Αποδοτική χρήση των ράδιο-πόρων (on demand) Διασύνδεση με εξωτερικά δίκτυα δεδομένων (IP, X.25 κοκ.)

GPRS Προτυποποίηση Phase 1 (R97) Phase 2 (R99) Υποστήριξη για PtP υπηρεσίες GPRS ταυτότητες Ασφάλεια GPRS σχήματα κωδικοποίησης SMS over GPRS Χρέωση Διασύνδεση με TCP/IP και X.25 δίκτυα Phase 2 (R99) Υποστήριξη για PtM υπηρεσίες Συγκεκριμένες PtP και PtM υπηρεσίες Άλλες υπηρεσίες Το GPRS προδιαγράφηκε σε δυο φάσεις. Χρεώση ογκοχρέωση

GPRS Αρχιτεκτονική BTS BSC PCU CCU SGSN HLR GGSN MS IP based network NSS BSS PDN Internet Intranet Extranet PLMN MS BTS BSC PCU CCU IP based network SGSN HLR GGSN

Αρχιτεκτονική GPRS (Μοντέλο αναφοράς) other PLMN MSC /VLR HLR EIR SGSN GGSN PDN TE SMS-GMSC SMS-IWMSC MS BSS Gi Gn Gp Gb Gd Um Gc Gr Gs Gf C E D A Signalling & Data Transfer Signalling

GPRS:Αναβαθμίσεις στο GSM δίκτυο IP δίκτυο κορμού με την εισαγωγή 2 νέου τύπου κόμβων: GGSN (Gateway GPRS Support Node) SGSN (Serving GPRS Support Node) Αναβάθμιση του BSS με την εισαγωγή δυο νέων οντοτήτων: PCU (Packet Control Unit) CCU (Channel Coding Unit) Αναβάθμιση της HLR: GPRS profiles Πληροφορία δρομολόγησης (routing) Λειτουργίες PCU: 1. Έλεγχος πρόσβασης καναλιού 2. Διαχείριση ραδιοκαναλιών 3. Τεμαχισμός και επανένωση πακέτων δεδομένων Λειτουργίες SGSN: Ανάλογες των λειτουργιών που παρέχει στο GSM τα MSC/VLR Λειτουργίες GGSN: Ανάλογες των λειτουργιών που παρέχει στο GSM τα GMSC Τέλος η HLR αναβαθμίζεται με δεδομένα που αφορούν τους GPRS subscribers και πληροφορία δρομολόγησης (routing) Τέλος μικρές αναβαθμίσεις απαιτούνται στο MSC (για τον συγχρονισμό GPRS και GSM υπηρεσιών)

GPRS: Απαιτούμενες Αναβαθμίσεις SGSN GGSN External IP Network SMS-G/IW MSC HLR BTS SW + HW SW MS BSC New design Backbone Traffic & Signalling Signalling SGSN - Serving GPRS Support Node GGSN - Gateway GPRS Support Node BTS - Base Transceiver Station - Base Station Controller MSC - Mobile Switching Centre HLR - Home Location Register MSC/VLR Gn Gi Gd Gr Gb Gs SW/HW – SoftWare/HardWare

SGSN και GGSN HLR SGSN GGSN IP based network Serving GPRS Support Node: Έλεγχος πρόσβασης, authentication, ciphering. Διαχείριση Κινητικότητας (Mobility Management) Διαχείριση των λογικών συνδέσεων (Logical Link Management) Δρομολόγηση και μετάδοση πακέτων. Χρέωση συνδρομητών. Διασύνδεση με τις βάσεις δεδομένων του GPRS (HLR, VLR, EIR) Gateway GPRS Support Node: Διασύνδεση με εξωτερικά δίκτυα δεδομένων (PDNs) Διασύνδεση με άλλα PLMNs. Πληροφορίες δρομολόγησης για τους συνδεδεμένους (attached) χρήστες. Φραγή (Screening) Χρέωση Διασύνδεση με την HLR PDNs Που υποστηρίζονται :(στη παρούσα φάση IP και X.25) Η διάκριση σε SGSN και GGSN είναι καθαρά λογική, που σημαίνει ότι ο ίδιος κόμβος μπορεί ταυτόχρονα να υλοποιεί και SGSN και GGSN λειτουργίες.

PCU And CCU Λειτουργίες PCU Έλεγχος πρόσβασης καναλιού Λειτουργίες CCU Um Gb BTS BSC site GSN site CCU PCU CCU Abis BTS BSC site GSN site CCU PCU CCU BTS BSC site GSN site CCU Η φυσική θέση του PCU μπορεί να είναι διαφορετική όπως φαίνεται και στο ακόλουθο σχήμα PCU CCU Gb Λειτουργίες PCU Έλεγχος πρόσβασης καναλιού Διαχείριση ραδιοπόρων Τεμαχισμός και επανένωση πακέτων Προγραμματισμός PDCH Λειτουργίες CCU Κωδικοποίηση Καναλιού Μετρήσεις ραδιοκαναλιού

GPRS Coding Schemes Coding Scheme Ρυθμός Κώδικα Ρυθμός Μετάδοσης Μέγιστος Ρυθμός CS-1 ½ 9.05 72.4 CS-2 2/3 13.4 107.2 CS-3 ¾ 15.6 124.8 CS-4 1 21.4 171.2

Περιεχόμενα Εισαγωγή Αρχιτεκτονική GPRS Στοίβα Πρωτοκόλλων GPRS Μετάδοση GPRS ράδιο-επαφή

GPRS Στοίβα πρωτοκόλλων BSSGP : BSS GPRS Protocol LLC : Logical Link Control SNDCP : SubNetwork Dependent MAC : Medium Access Control Convergence Protocol GTP : GPRS Tunnelling Protocol RLC : Radio Link Control TCP : Transmission Control Protocol IP : Internet Protocol UDP : User Datagram Protocol

Διεπαφή Gn (SGSNGGSN) Ενθυλάκωση IP πακέτων (PDUs) 2 τρόποι μετάδοσης: Acknowledged Unacknowledged Σηματοδοσία μεταξύ GSNs IP / X.25 GTP GTP TCP για αξιόπιστη σύνδεση UDP για μή αξιόπιστη IP / X.25 UDP / UDP / TCP TCP IP v4 ή IP v6 L2 (Layer 2 link layer) L1 (layer 1physical layer) IP IP L2 L2 L2 Μη προτυποποιημένο L1 L1 L1 Μή προτυποποιημένο Gn Gi SGSN GGSN Router inside PDN

SGSNMS MS BSS SGSN Application Συμπίεση/ κωδικοποίηση δεδομένων Πολυπλεξία/ από-πολυπλεξία Τεμαχισμός/ επανένωση πακέτων IP / X.25 SNDCP SNDCP LLC LLC Μετάδοση LL-PDUs 2 τρόποι μετάδοσης: Acknowledged Unacknowledged Κρυπτογράφηση (ciphering) Relay RLC RLC BSSGP BSSGP MAC MAC Frame Frame Πολυπλεξία/απο-πολυπλεξία πολλών IP flows σε ένα λογικό κανάλι του LLC (GPRS logical link) Acknowledge/Un-acknowledged transmission SAP=Service Access Point Relay Relay GSM RF GSM RF L1bis L1bis Um Gb MS BSS SGSN

SGSNMS (Σηματοδοσία) GPRS attach/detach Σηματοδόσία παραμέτρων ασφάλειας RA update, Location update Ενεργοποίηση/μεταβολή/απενεργοποίηση PDP Context Application IP / X.25 GMM/SM GMM/SM LLC LLC Διαχείριση λογικών συνδέσεων Ενεργοποίηση μετάδοσης με επιβεβαίωση ή μη Σηματοδοσία Κρυπτογράφησης (ciphering) Παροχή SAPs προς τα υψηλότερα επίπεδα (SNDCP, GMM, SMS) Relay RLC RLC BSSGP Πρωτόκολλο LLC=LAPG (Link Access Procedure-G Channel) Μια παραλλαγή του του LAPD του ISDN Πολυπλεξία/απο-πολυπλεξία πολλών IP flows σε ένα GPRS logical link Acknowledge/Un-acknowledged transmission SAP=Service Access Point BSSGP MAC MAC Frame Frame Relay Relay GSM RF GSM RF L1bis L1bis Um Gb MS BSS SGSN

Διεπαφή Gb (SGSN BSS) SNDCP Μετάδοση LLC πλαισίων Πληροφορίες δρομολόγησης Πληροφορία QoS Μη υποστήριξη διόρθωσης λαθών LLC BSSGP BSSGP Frame Frame Μετάδοση των BSSGP πακέτων (μη αξιόπιστη) Relay Relay L1bis L1bis Μη προτυποποιημένο (Ε1/Τ1 κοκ) BSS Gb SGSN

Διεπαφή Um (MS  BSS) MS BSS Μετάδοση LLC πλαισίων 2 τρόποι μετάδοσης: Acknowledged Unacknowledged Error correction (BEC) Application IP / X.25 SNDCP Σηματοδοσία πρόσβασης/ εκχώρησης καναλιού (Slotted Aloha) Physical channel bundling LLC Μετάδοση LLC πλαισίων (Τεμαχισμός και επανένωση τους) BEC=Backward Error Correction (Με επιλεκτική αναμετάδοση των εσφαλμένων πακέτων-χρήση του SREJ-ARQ) Οργάνωση φυσικού καναλιού=TDMA/FDMA RLC RLC MAC MAC Εκχώρηση φυσικού καναλιού Κωδικοποίηση καναλιού Διαμόρφωση GMSK GSM RF GSM RF Um MS BSS

Περιεχόμενα Εισαγωγή Αρχιτεκτονική GPRS Στοίβα Πρωτοκόλλων GPRS Μετάδοση Μεταπομπή (Handover) GPRS ράδιο-επαφή

Μοντέλο Αναφοράς GPRS Data Network TE TE Um Gi PDN Gi Το GPRS μπορεί να μοντελοποιηθεί ως ενα δίκτυο δεδομένων που συνδέεται με κινητές (GSM) συσκευές μεσω της διεπαφή Um και με άλλου τύπου τερματικές συσκευές (ΤΕ) ή άλλα δίκτυα δεδομένων (PDNs) μέσω της Gi. Um Gi Gi Διεπαφή GPRS με Εξωτερικά δίκτυα TE Τερματική Συσκευή Um GSM Ραδιο-διεπαφή

Χαρακτηριστικά Υπηρεσιών Τύπος Υπηρεσίας QoS Ασφάλεια Περιαγωγή (Roaming) Χρέωση GPRS MS Classes Τα profiles των συνδρομητών αποθηκεύονται στην HLR

Υπηρεσίες Συνδρομητών PtP Connectionless Network Service ( PtP -CLNS) GPRS Data Network PDN • datagram type service • Supports application Gi Um based on IP PtP Connection Orientated Network Service ( PtP -CONS) CONP = standard OSI connection oriented network protocol defined in ISO 8208. GPRS Data Network PDN • connection orientated virtual circuit Um • Supports application Gi based on CONP

QoS Profile Profile Συνδρομητή Throughput Reliability Classes class Delay Class mean transfer delay (sec) 95% delay (sec) 1 < 0,5 < 1,5 < 2 < 7 2 < 5 < 25 < 15 < 75 3 < 50 < 250 < 375 4 ( Best Effort) Reliability Lost SDU Duplicate Out of Corrupt Classes Probability SDU S e quence SDU class Pro b ability SDU pro b ability • Peak Throughput Pro b ability class 1 (8kpbs) 1 10 -9 10 -9 10 -9 10 -9 to 9 (2Mbps) 2 10 -4 10 -5 10 -5 10 -6 3 10 -2 10 -5 10 -5 10 -2 • Mean Throughput class 1 (best effort), Profile Συνδρομητή class 2 ( ? 0.22 bps ) to 19 ( ? 111 kbps ) Service Ένας χρήστης με την εγγραφή του στο δίκτυο μπορεί να πάρει ένα συγκεκριμένο QoS profile για τις υπηρεσίες που πρόκειται να χρησιμοποιήσει, το οποίο καθορίζεται από 4 ειδών παραμέτρους Precedence • high • normal • low unspecified unspeci- unspecified unspe- fied cified Minimum Requirement SDU size : 128 octets 1024 octets

Υπηρεσίες Ασφαλείας Ταυτοποίηση MS (Authentication) Έλεγχος Πρόσβασης (Access Control) Απόκρυψη πληροφοριών εγγραφής του συνδρομητή Μη μετάδοση της ταυτότητας του συνδρομητή πληροφοριών χρήστη= που σημαίνει ότι τα στοιχεία που αφορούν ένα δεδομένο χρήστη-profile χρήστη- (αποθηκεύονται στην HLR) δεν είναι διαθέσιμα μέσα από το δίκτυο. Το ίδιο ισχύει και για την ταυτότητα του χρήστη.

Πληροφορίες χρέωσης Πληροφορίες χρέωσης κρατούνται στα GSNs Χρέωση για PtP υπηρεσίες: Ογκοχρέωση: χρήση ράδιο-πόρων Όγκος πληροφορίας που μεταδόθηκε και λήφθηκε QoS που χρησιμοποιήθηκε Χρονοχρέωση διάρκεια χρήση των πόρων του δικτύου

GPRS MS classes class A class B class C Ταυτόχρονη σύνδεση και χρήση GSM & GPRS υπηρεσιών Ταυτόχρονη σύνδεση στο GSM & GPRS δίκτυο αλλά χρήση των υπηρεσιών ενός κάθε φορά δικτύου Προεπιλογή σύνδεση σε GSM ή GPRS δίκτυο κατά την ενεργοποίηση της συσκευής

Περιεχόμενα Εισαγωγή Αρχιτεκτονική GPRS Στοίβα Πρωτοκόλλων GPRS Μετάδοση Δεδομένων Μεταπομπή (Handover) GPRS ράδιο-επαφή

Ταυτότητες περιοχής ραδιοκάλυψης Στο GSM ο εντοπισμός της θέσης ενός κινητικού χρήστη γίνεται σε 2 επίπεδα: Σε επίπεδο Location Area (LA). Η LA ταυτοποιείται από ένα κωδικό (LAC).Προκειμένου να καταστεί αυτή η ταυτοποίηση μοναδική παγκοσμίως χρησιμοποιείται ως prefix ο συνδυασμός MCC και MNC Σε επίπεδο κυψέλης (CI) Αντίστοιχα στο GPRS η ταυτοποίηση ακολουθεί το ίδιο μοτίβο με την LA να αντικαθίσταται από την RA (RAC) CGI MCC MNC LAC CI Cell Global = Mobile Country Mobile Network Location Area Cell Identity Code Code Code Identity RAI RAC Routing = LAI Routeing Area Identifier Local Area Identifier Area Code

Ταυτότητες Συνδρομητή GPRS δικτύου Network layer Service Ταυτότητες Συνδρομητή: Access Point Identifier • IMSI (International Mobile PDP διεύθυνση Subscriber Identity) (εφαρμογή) MCC MNC MSIN (NSAPI) • P-TMSI (Packet TMSI) SNDCP GSN Number TLLI SGSN Temporary Logical NSAPI Link Identity identifies Αναγνωρίζει Μοναδικά ένα TID PDP HLR Logical Link Tunnel context Identifier (IMSI + NSAPI) GGSN GSN Access Point Name Addresses = (IP addresses)

Χρήση Υπηρεσιών GPRS Για την χρήση υπηρεσιών GPRS: Ενεργοποίηση ΜΜ Context GPRS Attach procedure Ενεργοποίηση PDP Context PDP Context Activation procedure Για την διακοπή χρήσης GPRS υπηρεσιών: Απενεργοποίηση PDP Context PDP Context Deactivation procedure Απενεργοποίηση MM Context GPRS Detach procedure Σύνδεση στο δίκτυο GPRS=με το που ανοίγει το κινητό

MM Context Πληροφορίες θέσης για το MS Αποθηκεύεται στο MS και στον SGSN Ενεργοποιείται με την σύνδεση του MS στο δίκτυο (διαδικασία GPRS attach) Απενεργοποιείται με την αποσύνδεση του MS από το δίκτυο (διαδικασία GPRS detach) Περιλαμβάνει 3 δυνατές καταστάσεις (IDLE, STANDBY και READY)

Παράδειγμα MM Context (SGSN) Field Description IMSI IMSI is the main reference key. MM State Mobility management state, IDLE, STANDBY, or READY. P-TMSI Packet Temporary Mobile Subscriber Identity. IMEI International Mobile Equipment Identity Routing Area Area Current routing area Cell Identity Current cell in READY state, last known cell in STANDBY or IDLE state Cell Identity Age Time elapsed since the last LLC PDU was received from the MS at the SGSN. VLR Number The VLR number of the MSC /VLR currently serving this MS. New SGSN Address The IP address of the new SGSN where buffered and not sent N- PDUs should be forwarded to . Authentication Triplets Triplets Authentication and ciphering parameters. Kc Currently used ciphering key. CKSN Ciphering key sequence number of Kc . Ciphering algorithm . Selected ciphering algorithm. Radio Access Classmark MS radio access capabilities. SGSN Classmark MS network capabilities. DRX Parameters Discontinuous reception parameters. Στο MS αποθηκεύεται ένα υποσύνολο αυτών των στοιχείων MNRG Indicates whether activity from the MS shall be reported to the HLR. NGAF Indicates whether activity from the MS shall be reported to the MSC /VLR. PPF Indicates whether paging for GPRS and non-GPRS services can be initiated. MSISDN The basic MSISDN of the MS. SMS Parameters SMS-related parameters, e.g., operator-determined barring. Recovery Indicates if HLR or VLR is performing database recovery. Radio Priority SMS The RLC/MAC radio priority level for uplink SMS transmission.

MM states IDLE GPRS Attach Εκπνοή STANBY timer ή Cancel Location ή READY STANDBY Εκπνοή STANBY timer ή Cancel Location ή GPRS Detach Μετάδοση λήψη πακέτου Εκπνοή READY timer αναγκαστικά (κατ’ απαίτηση του MS ή του SGSN) λόγω μη ικανοποιητικής λειτουργίας του RLC GPRS Attach IDLE=O MS δεν είναι συνδεδεμένος στο GPRS δίκτυο. STANDBY= MM State έχει εγκαθιδρυθεί .RA Update μόνο. Ο χρήστης μπορεί μπορεί πλέον να ενεργοποιήσει PDP Context ή να απενεργοποιήσει εάν έχει ήδη ενεργοποιημένη κάποια. READY= Το MS μεταδίδει δεδομένα. Εντοπισμός σε επίπεδο κυψέλης. Επικοινωνία εφικτή για οποιαδήποτε υπηρεσία

Διαδικασία σύνδεσης (GPRS Attach) new old MSC / MS HLR SGSN SGSN VLR Attach Request Identification Request Identification Response Identity Request Identity Response Authentication Security functions Location Update Cancel Location Ack Insert Subscriber Data Update Location Ack Μόνο o MS μπορεί να εκκινήσει την διαδικασία GPRS attach Location Updating Request Location Updating Accept Attach Accept Attach Complete TMSI Reallocation Complete

Διαδικασία Αποσύνδεσης (GPRS Detach) SGSN GGSN MSC / MS VLR Detach Request Delete PDP Context Request Delete PDP Context Response IMSI Detach Indication GPRS Detach Indication Μπορεί να εκκινηθεί τόσο από τον MS, τον SGSN ή την HLR (π.χ. σε περίπτωση διαγραφής του συνδρομητή) IMSI Detach Indication (Εάν είναι IMSI attached) Detach Accept

PDP Context Χαρακτηριστικά επικοινωνίας με κάποιο εξωτερικό δίκτυο Πολλαπλά ανά MS Ενεργοποιείται με την διαδικασία PDP Context Activation (εκχώρηση PDP διεύθυνσης) Απενεργοποιείται με διαδικασία PDP Context Deactivation Περιλαμβάνει 2 δυνατές καταστάσεις (INACTIVE, ACTIVE) Ένα MS μπορεί να ενεργοποιήσει πολλαπλά PDP Contexts ταυτόχρονα  πολλαπλές PDP διευθύνσεις. Στην περίπτωση αυτή χαρακτηρίζεται ως multi-homed. Συνήθως ένα PDP Context αντιπροσωπεύει την σύνδεση σε ένα δίκτυο (π.χ. IP ή Χ.25)

Παράδειγμα PDP Context (SGSN) Field Description MM Context Description Each MM Context contains zero or more of the following PDP contexts PDP Context Identifier Index of the PDP context. PDP Type PDP type, e.g., X.25 or IP. PDP Address PDP address, e.g., an X.121 address. NSAPI Network layer Service Access Point Identifier. TI Transaction Identifier. PDP State Packet data protocol state, INACTIVE or ACTIVE. Access Point Name The APN requested by the MS. GGSN Address in Use The IP address of the GGSN currently used by the activated PDP context. VPLMN Address Address Allowed Specifies whether the MS is allowed to use the APN in the domain of the HPLMN only, or additionally the APN in the domain of the VPLMN. QoS Profile Subscribed Subscribed The quality of service profile subscribed. QoS Profile Requested The quality of service profile requested. QoS Profile Negotiated The quality of service profile negotiated. Radio Priority The RLC/MAC radio priority level for uplink user data transmission. SND GTP sequence number of the next downlink N-PDU to be sent to the MS. SNU GTP sequence number of the next uplink N-PDU to be sent to the GGSN. Charging Id Charging identifier, identifies charging records generated by SGSN and GGSN. Reordering Required Specifies whether the SGSN shall reorder N- PDUs before delivering the N- PDUs to the MS.

PDP States INACTIVE PDP Context Activation Deactivation ACTIVE

Διαδικασία ενεργοποίησης PDP Context Activate PDP Context Request - NSAPI PDP Διεύθυνση PDP Type QoS Access Point Name PDP Configuration Options Παράμετροι αίτησης: - Έλεγχος αποδεκτών παραμέτρων προσδιορισμός GGSN σύνδεσης εκχώρηση TID - Περιορισμός QoS αν χρειάζεται - PDP Type - PDP Διεύθυνση - Access Point Name - TID - Selection Mode - QoS - PDP Configuration Options Create PDP Context Request MS SGSN GGSN - εκχώρηση PDP Address δυναμικά αν χρειάζεται - προσδιορισμός εξωτερικού PDN σύνδεσης - διαχείριση PDP Configuration Options - Περιορισμός QoS αν χρειάζεται Security Functions Activate PDP Context Accept - TID - PDP Διεύθυνση - NSAPI - διαπραγματευμένο QoS - Radio Priority Level - PDP Configuration Options Παράμετροι απάντησης: - TID - PDP Διεύθυνση - Bearer Protocol (TCP or UDP) - Reordering required - PDP Configuration Options - QoS διαπραγματευμένο -αιτία Create PDP Context Response - προσθήκη NSAPI, PDP Διεύθυνσης, και διεύθυνσης GGSN στο PDP Context - προσδιορισμός Radio Priority Level

Διαδικασία ενεργοποίησης PDP Context (Network Requested) MS SGSN HLR GGSN PDP PDU Send Routing Info for GPRS Send Routing Info for GPRS Ack PDU Notification Request PDU Notification Response Request PDP Context Activation 5. PDP Context Activation Procedure

Διαδικασία απενεργοποίησης PDP Context SGSN GGSN MS Deactivate PDP Context Request Security Functions Delete PDP Context Request Delete PDP Context Response Η διαδικασία απενεργοποίησης του PDP Context μπορεί να εκκινηθεί από τον MS ή τον GGSN Deactivate PDP Context Accept

Ροή δεδομένων στο GPRS Downlink Uplink GTP[SGSN-IP-Address, TID, IP packet] SNDCP[TLLI, NSAPI, IP packet] PDN GGSN SGSN MS IP packet(dst=1.2.3.4, src=6.7.8.9, data) IP packet IP address -> PDP Context-> TID+SGSN TID->PDP Context-> TLLI, NSAPI, QoS, (cell) Uplink GTP[GGSN-IP-Address, TID, IP packet] IP address -> PDP Context -> TLLI+NSAPI PDN GGSN SGSN MS IP packet TLLI + NSAPI -> PDP context -> TID + GGSN IP packet(dst=1.2.3.4, src=6.7.8.9, data) SNDCP[TLLI, NSAPI, IP packet] TID -> PDP Context

Περιεχόμενα Εισαγωγή Αρχιτεκτονική GPRS Στοίβα Πρωτοκόλλων GPRS Μετάδοση Δεδομένων Μεταπομπή (Handover) GPRS ράδιο-επαφή

Κατάτμηση περιοχής ραδιοκάλυψης CGI MCC MNC LAC CI Cell Global = Mobile Country Mobile Network Location Area Cell Identity Code Code Code Identity RAI RAC Routing = LAI Routeing Area Identifier Local Area Identifier Area Code

Μεταπομπές (Handovers) στο GPRS Πότε συμβαίνουν: Αλλαγή Κυψέλης (cell update) Αλλαγή Routeing Area (RA update) Ίδιο SGSN (Intra SGSN RA update) Αλλαγή SGSN (Inter SGSN RA update) Ταυτόχρονη αλλαγή Location Area (LA) και Routeing Area (RA) (Combined LA/RA update) Combined Intra-SGSN RA/LA Update Combined Inter-SGSN RA/LA Update

Cell update RA 2 RA 1 Μετακίνηση Next LLC frame (with new Cell ID) SGSN

Intra SGSN RA update RA 2 RA 1 Μετακίνηση 2.RA Update Ack 1.RA Update

Inter SGSN RA update RA 2 RA 1 Μετακίνηση 1.RA Update 15.RA Update Ack 3.Νέος SGSN= SGSN 2 5.Δημιουργία Context 2.SGSN Context Request 9.Update Location SGSN 2 SGSN 1 13. Subscriber data Ack 12. Subscriber data 14. Update Location Ack 4.SGSN Context Response Πακέτα δεδομένων 11.Cancel Location Ack 10.Cancel Location 6.PDP Context Update 8.PDP Context Update Ack Πακέτα δεδομένων H L R GGSN 7.SGSN= SGSN 2

Combined Intra-SGSN RA/LA Update Σηματοδοσία GSM LA 2 LA 1 Σηματοδοσία GPRS RA 2 RA 1 Μετακίνηση 11.RA\LA UpdateAck 1.RA\LA Update 3. SGSN=SGSN 1 V L R 2 2. LA Update V L R 1 10. LA Update SGSN 1 8. Subscriber data Ack MSC 2 7. Subscriber data MSC 1 4. Update LA 9. Update LA Ack H L R 6.Cancel Location Ack 5.Cancel Location

Combined Inter-SGSN RA/LA Update V L R 2 RA 2 16.SGSN= SGSN 2 RA 1 MSC 2 19. LA Update Ack Μετακίνηση 15.LA Update 20.RA Update Ack 1.RA/LA Update 3.Νέος SGSN= SGSN 2 17.Inter-MSC LA Update (πιθανώς) 5.Δημιουργία Context 2.SGSN Context SGSN 2 SGSN 1 9.Update Location 13. Subscriber data Ack 4.SGSN Context 12. Subscriber data 14. Update Location Ack 8.PDP Context Update Ack H L R Πακέτα δεδομένων μετά το βήμα 7 Πακέτα δεδομένων πριν το βήμα 7 V L R 1 18.Cancel Location 6.PDP Context Update GGSN 7.SGSN= SGSN 2 MSC 1 10.Cancel Location 11.Cancel Location Ack

Περιεχόμενα Εισαγωγή Αρχιτεκτονική GPRS Στοίβα Πρωτοκόλλων GPRS Μετάδοση Δεδομένων Μεταπομπή (Handover) GPRS ράδιο-επαφή

Φυσικά Χαρακτηριστικά Τεχνική προσπέλασης: FDMA/TDMA Τεχνική Διαμόρφωσης: Gaussian Modulation Shift Keying(GMSK) GMSK=παραλλαγή του FSK αλλά πολύ πιο efficient

Χαρακτηριστικά Χρήσης/Διαχείρισης εκχώρηση πόρων (καναλιών): Δυναμική: Το ίδιο φυσικό κανάλι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για υποστήριξη circuit-switched υπηρεσιών (GSM) ή packet-switched υπηρεσιών (GPRS)ανάλογα με τις τρέχουσες ανάγκες Στατική: Τα φυσικά κανάλια σε μια κυψέλη είναι εξαρχής εκχωρημένα για GPRS ή GSM χρήση Μη συμμετρική χρήση των πόρων (uplink/downlink) Ταυτόχρονη χρήση των ίδιων φυσικών πόρων από πολλούς χρήστες Ταυτόχρονη χρησιμοποίηση πολλών φυσικών καναλιών από τον ίδιο χρήστη (έως 8) Η ταυτόχρονη χρησιμοποίηση 8 καναλιών/χρήστη δεν έχει υλοποιηθεί ακόμα. Οι τρέχουσες υλοποιήσεις του GPRS υποστηρίζουν μέχρι 4 κανάλια/χρήστη

Λογικά Κανάλια στο GSM FCCH BCH SCH DL BCCH DL PCH UP RACH Signalling Frequency correction BCH SCH Frame synchronisation + BSIC DL Broadcast of cell information, BCCH e.g. channel combination DL PCH Paging mobiles UP RACH Requesting dedicated channel Signalling CCCH and Control DL AGCH Allocating dedicated/traffic CH DL NCH N otifying MSs (for VGCS & VBC) Signalling between MS and BTS SDCCH e.g. Authentication, SMS, LUP DCCH SACCH Measurements, TA, PC, ... DL & UP Extra signalling within FACCH 26 TDMA Multiframe TCH/F full rate traffic channel Traffic DL & UP TCH/H half rate traffic channel

Πρόσθετα Λογικά Κανάλια στο GPRS DL Broadcast of packet data PBCCH specific information DL Paging MSs for packet data PPCH and circuit switched services UP PRACH MS initiates uplink transfer Signalling PCCCH and Control DL PAGCH Resource assignment to an MS DL PNCH N otifying PtM Packet Transfer PDTCH Packet Data Transfer; ( multislot ) Packet PTCH Traffic Channels DL & UP Signalling: resource allocation, PACCH acknowledgements, PC, TA, etc.