GPRS
Tipología Punto a Punto
La estación móvil, en el
marco de una comunicación con la tipología PTP, puede adoptar uno de las
siguientes modalidades operativas:
Las transiciones de una modalidad a otra son dirigidas
por la modalidad en uso y por las funciones, que en tal estado, se
utilizan. La transición de modalidad Reposo a modalidad de
Espera prevé el uso de las siguientes funciones:
La transición inversa, de Espera a Reposo, prevé que,
tanto la MS como el nodo GSN a la que está conectada cancelen las
informaciones que caracterizan la conexión lógica MS/GSN y que se
denominarán sintéticamente en el curso del contesto de la conexión.
En Espera se realizan las siguientes funciones:
La transición entre modalidad de Espera y
modalidad Activa prevé que se actualice, en el contexto de la
conexión, la variable que describe el estado de la estación móvil; esta
operación da lugar, como se verá luego, al inicio de un oportuno reloj
que tiene como misión desactivar automáticamente la conexión nada más
que finaliza un período de tiempo preestablecido, cuya duración, de
todos modos, puede ser establecida entre el usuario y la red.
En la modalidad Activa se realizan las siguientes
funciones:
A continuación se ofrece una descripción de las
principales funciones cuyo uso determina las transición de modalidad
especificadas antes.
Transición Reposo/Espera
Esta transición, como ya se ha señalado, puede ser
originada por una solicitud de servicio por parte del móvil, o bien por
efecto de una llamada de datos dirigida al móvil.
En el segundo caso, cuando la HSN recibe un PDU,
se requiere al GPRS register en modo tal que de la dirección de destino
del PDU se pueda retornar al IMSI (International Mobile Subscriber
Identity) correspondiente; a continuación el HSN envía a un
Gateway MSC un mensaje MAP, conteniendo como parámetro el IMSI, con el
que solicita la interrogación del HLR (Home Location Register) para la
recuperación del número de itinerancia del móvil.
Determinado el VMSC (Visited Mobile Switching Center)
en cuya área se encuentra el móvil en modalidad Idle, el Gateway MSC envía
a ese VMSC un mensaje MAP con el IMSI del móvil; recibido el mensaje MAP,
el VMSC inicia el procedimiento de paging (búsqueda) del móvil. El móvil
accede al RACCH (Random Access Channel) para responder al paging y,
recibida en el canal AGCH (Access Grant Channel) la información relativa
al canal SDCCH (Stand alone Dedicated Control Channel) asignado por la BSS
(Base Station Sub-System), envía una solicitud de acceso al servicio GPRS.
La verificación del usuario se realiza basándose en
los parámetros memorizados por el VLR, así como la ejecución del
procedimiento de encriptación de las informaciones de usuario. El modo de transmisión cifrada, en la perspectiva GPRS,
considera por tanto el intercambio de paquetes de contenido informativo
cifrado entre nodo GSN y móvil, mientras que en los servicios GSM la
encriptación sólo se utiliza en el interfaz radio. De todas formas, el
control y la solicitud del procedimiento de encriptación son siempre
funciones de la red.
Una ulterior función del nodo GSN es el de asignar y
comunicar a las estaciones móviles un identificador lógico que lo
distinga dentro del área de localización (location area) gestionada por
el nodo; este identificador se llama TLLI (Temporary Logical Link
Identifier) y se utiliza para diferenciar la conexión de nivel dos entre
el nodo y la estación móvil (el TLLI, de hecho, es uno de los parámetros
del header de los tramos de nivel dos y en base a esto, el móvil es capaz
de recibir paquetes dirigidos a aquel).
Contexto memorizado por el móvil GPRS:
Por tanto, la red conoce la posición de la estación móvil
en Espera con una resolución limitada a una routing area; tal
conocimiento presupone que entre las funciones desempeñadas por un móvil
en Espera se encuentra la de actualización de la posición que se
solicita cada vez que se produce un cambio de una modalidad a otra.
La modalidad Espera
La primera función utilizada en cuanto una estación móvil
GPRS entra en Espera es la de actualización del contexto memorizado bajo
el HSN y en particular por la dirección de red vertebral del nodo
VSN en cuya área se encuentra la estación móvil. Contexto memorizado por el HSN
La función de gestión de la conexión lógica entre
la estación móvil y el nodo VSN permite establecer, mantener y suprimir
la conexión lógica, identificada por el TLLI, que se establece durante
la fase de conexión al servicio y que permite la transmisión a nivel dos
de los tramos entre MS y VSN.
En el primer caso es necesario actualizar el
identificador de RA memorizado en el contexto del único VSN, operación
que se efectúa mediante un mensaje de RA update (con el TLLI y los
identificadores de la vieja y la nueva RA) predefinido en el protocolo
GPRS. El VSN responde con un mensaje en el que se notifica el resultado de
la operación solicitada. Transición Espera/Activo
Esta transición puede producirse por uno de estos dos
motivos:
En el primer caso se transmite un mensaje de paging
(con la TLLI) en la RA cuyo identificador esta memorizado en el contexto
del usuario dentro del VSN; La modalidad Activa
En esta modalidad la estación móvil intercambia
paquetes con el VSN, por lo que viene activada la función de tarificación,
que permite, en función del recuento de los bytes transferidos, a los parámetros
de QOS requeridos y al tipo de servicio solicitado para tarificar la
llamada GPRS (en un servicio CONS, al contrario de un servicio CLNS,
la tarificación se realiza también por la base horaria desde el momento
en que se utilizan por toda la duración de la comunicación de los
recursos lógicos, como los circuitos virtuales). Cuando la estación móvil descubre que la calidad de
señal es mejor en otro canal GPRS, envía al nodo VSN un mensaje
predefinido del protocolo GPRS con el solicita la actualización del
contexto memorizado en él, relativo a la indicación de canal GPRS en el
que está sintonizado el móvil. Tal mensaje contiene el TLLI y la
indicación del nuevo canal GPRS en que está sintonizada la estación móvil. En el segundo caso basta con actualizar el
contexto del usuario bajo el VSN, además de lo memorizado en el móvil.
En el primer caso, por el contrario, el nuevo
VSN, descubierto que la solicitud de update proviene de un usuario que ha
efectuado la conexión al servicio en otro nodo GSN, inicia una serie de
indicaciones totalmente idéntica a la descrita en el caso de Inter. GSN
RA UPDATE, con la única diferencia que en este caso lo que debe ser
actualizado es el identificador de la casilla en la que se encuentra el móvil
y la indicación del canal GPRS al que está sincronizado.
Una función ulterior que se desempeña en la modalidad
Activa es la función de PTA (Packet Terminal Adaption), mediante
la cual es posible adaptar los paquetes generados por el TE, con el fin de
poderlos transmitir por la GPRS PLMN (Public Land Mobile Network),
y los paquetes dirigidos al TE. Tal función es una función de nivel uno
y se realiza por el MT. Con este fin, para permitir, mediante el interfaz
radio, el acceso a la GPRS PLMN a diferentes terminales, es verosímil que
se desarrollen diversos MT, cada uno de los cuales dote de un acceso al TE
mediante un interfaz estándar. Resumiendo, por lo que respecta a las conexiones de
datos a conmutación de paquete, el servicio GPRS del GSM será el primero
que garantice una conexión a paquete end-to-end entre las dos (o más de
dos en el caso de servicios PTM) entidades implicadas en la comunicación.
En el siguiente gráfico se muestra un diagrama de estado que resume las
posibles transiciones en función de cuáles son las funciones necesarias
para gestionar el servicio PTP.
Diagrama de estado de las transiciones
La función de encriptación es una función de nivel uno para los
servicios de conmutación de circuito en el GSM, mientras que para el GPRS
tal función pertenece a un nivel más elevado. Como a continuación se
verá, para transferir los PDU del nodo GSN al móvil se recurre al
encapsulamiento de los paquetes en tramos GPRS, cada uno de los cuales
esta constituido por una cabecera o etiqueta (header) y por un SDU (Service
Data Unit) que no es más que el PDU oportunamente cifrado, si ha
sido seleccionado el modo de transmisión cifrado.
Sobre la base de estas informaciones, tanto el nodo visitado como el móvil
memorizan el contexto de la conexión, de la que ofrecemos un cuadro
resumen:
Entre las informaciones destacables de la modalidad Espera destaca la de
Routing Area (RA). El concepto de routing area es un concepto nuevo y esta
estrechamente relacionado con el GPRS y en particular a la necesidad de
efectuar el paging del móvil GPRS en un tiempo más breve que el característico
del GSM: para reducir este tiempo es necesario enviar los mensajes de
paging por los canales físicos que gestionan el tráfico de paquetes y,
en esta perspectiva, con el fin de reducir la extensión del área en que
se transmiten los mensajes de paging. Con este fin, se vuelve útil la
subdivisión en subáreas de la clásica location area, cada una de las
cuales adopta el nombre de routing area.
De hecho, esta información es básica para poder impulsar de nuevo los
paquetes dirigidos al móvil, los cuales, en base a una valoración de su
dirección PDP, son dirigidos en una primera fase hacia el HSN. El
VSN notifica al HSN, mediante un oportuno mensaje MAP, su dirección
de red vertebral, pero antes de realizar esta asignación determina el HSN
al que está asociado el móvil que ha solicitado el procedimiento de
conexión al servicio GPRS.br> Para realizar esto se pueden seguir
distintos procedimientos. Una primera alternativa es la de determinar el HSN
en modo algorítmico teniendo como acceso a la identidad del usuario móvil
(IMSI); otro método podría ser el de memorizar en la tarjeta SIM
del usuario móvil la identidad del HSN.
Una tercera solución podría ser la de memorizar en el GPRS register la
identidad del HSN del que depende el móvil, poniéndola en relación
con el IMSI.
Determinada la identidad de la HSN, el VSN le envía un mensaje MAP
con los parámetros de su dirección de red vertebral y el IMSI del
usuario móvil GPRS que ha realizado la conexión al servicio.
Recibido ese mensaje, el HSN actualiza el contexto relativo a la
estación móvil sobre la base de las informaciones en él contenidas; las
informaciones memorizadas son en síntesis las siguientes:
La función de gestión de la movilidad de la estación que se encuentra
en Espera permite la actualización de las informaciones necesarias
para su localización.
La estación móvil utiliza este procedimiento una vez que es reconocida,
entre la informaciones transmitidas en producción en la casilla, un
identificador de RA diferente del memorizado por el móvil. Se pueden
verificar dos situaciones:
El segundo caso es un poco más complicado en cuanto debe ser actualizado
también el contexto del HSN, visto que existe el cambio a un área
de competencia de un nuevo GSN. La estación móvil envía al nuevo GSN el
mismo mensaje de RA update, descrito en el anterior caso, y este último,
descubriendo que tal usuario proviene de un área bajo control de otro
GSN, solicita al viejo GSN (mediante un mensaje MAP) el IMSI del usuario
al que esta asociado el TLLI contenido en la solicitud de RA update.
Conocido el IMSI, el nuevo GSN es capaz de determinar el HSN del
que depende el móvil y de enviarle un mensaje MAP (con el IMSI y su
dirección de red vertebral), como señal de actualización del contexto
relativo al usuario.
El HSN actualiza el contexto modificando la dirección de red del
nodo visitado por el usuario y envía al viejo nodo VSN el comando de
cancelación del contexto del usuario memorizado por él.
Otra función desempeñada por el nodo GSN es la de gestionar los relojes
que indican la finalización del intervalo de tiempo en que el usuario se
puede encontrar en Espera.
La estación móvil responde al mensaje notificando al VSN el canal GPRS
en que está sintonizada y este último utiliza esta información para
actualizar el contexto del usuario yendo, además, a variar de Espera a
Activo el identificador de estado operativo de la estación móvil.
En el segundo caso es la estación móvil la que notifica al VSN el cambio
de estado operativo mediante un mensaje predefinido por el protocolo GPRS
(en el que se suministra, además del TLLI, también el canal GPRS al que
está sintonizada la estación).
Los PDU son transferidos entre el VSN y el TE después de ser
encapsulados en tramos GPRS, mediante la función G-Relay.
Los PDU son llevados por el SAP (Service Access Point) relativo al
protocolo al que se refieren, y son elaborados mediante la función
G-Relay que, en base al header del PDU recibido, genera un header
GPRS y por tanto un paquete GPRS (en donde el SDU es el PDU
recibido por el SAP).
Los PDU, antes de ser incluidos como SDU en los paquetes
GPRS, son eventualmente comprimidos y cifrados; los paquetes GPRS
obtenidos así son gestionados por la función PRT (Packet Routing
and Transfer), que es esencialmente una función de nivel dos.
La función G-Relay prevé también la eventual segmentación de
los PDU que tienen dimensiones superiores al espacio previsto por
el campo de datos dentro de una trama GPRS.
Por la otra vertiente de la conexión lógica VSN/MS se toman los
paquetes GPRS del PRT SAP y se realiza una eventual descompresión
y desencriptación de los SDU y, sucesivamente, son transferidos al
SAP oportuno.
Encapsulamiento y transporte de los PDU
La actualización puede estar determinada por el traslado del móvil entre
las casillas de áreas controladas por nodos GSN distintos, o bien de la
misma área.
Por tanto, estarán disponibles MT que garanticen a terminales asincrónicas
el acceso a la GPRS PLMN, mediante un interfaz serial asincrónico estándar
y un PAD (por vez primera el PAD no estará lejano del terminal de datos
asincrónico), y serán disponibles MT que garanticen el acceso a
terminales sincrónicos a través de interfaz serial sincrónico. Este
hecho constituye una gran innovación relativa al acceso al mundo del
paquete de informaciones, que actualmente prevé el acceso a un PAD remoto
(respecto al usuario final) mediante una conexión a conmutación de
circuito, con todas las desventajas que de esto se derivan, sobretodo para
las aplicaciones de usuario de tipo bursty.
No se excluye la posibilidad de que las funcionalidades de la MT sean
integradas en el terminal TE, utilizando interfaces API (Application
Program Interface) para permitir al usuario desarrollar sus aplicaciones.