GPRS - Routing dati

L'instradamento dei dati o l'instradamento di pacchetti di dati avanti e indietro da un utente mobile, è uno dei requisiti pivot nella rete GPRS. Il requisito può essere suddiviso in due aree:

  • Instradamento dei pacchetti di dati
  • Gestione della mobilità.

Routing dei pacchetti di dati

I ruoli importanti di GGSN implicano la sinergia con la rete dati esterna. Il GGSN aggiorna la directory della posizione utilizzando le informazioni di instradamento fornite dagli SGSN sulla posizione di un MS. Instrada il pacchetto del protocollo di rete dati esterna incapsulato sul backbone GPRS all'SGSN che attualmente serve il MS. Inoltre, decapsula e inoltra i pacchetti della rete dati esterna alla rete dati appropriata e raccoglie i dati di ricarica che vengono inoltrati a un gateway di ricarica (CG).

Esistono tre importanti schemi di instradamento:

  • Mobile-originated message - Questo percorso inizia nel dispositivo mobile GPRS e termina nell'host.

  • Network-initiated message when the MS is in its home network - Questo percorso inizia nell'host e termina nel dispositivo mobile GPRS.

  • Network-initiated message when the MS roams to another GPRS network - Questo percorso inizia dall'host della rete visitata e termina al dispositivo mobile GPRS.

La rete GPRS incapsula tutti i protocolli della rete di dati nel proprio protocollo di incapsulamento chiamato protocollo di tunneling GPRS (GTP). Il GTP garantisce la sicurezza nella rete backbone e semplifica il meccanismo di instradamento e la consegna dei dati sulla rete GPRS.

Gestione della mobilità

Il funzionamento del GPRS è in parte indipendente dalla rete GSM. Tuttavia, alcune procedure condividono gli elementi di rete con le attuali funzioni GSM per aumentare l'efficienza e per fare un uso ottimale delle risorse GSM libere (come le fasce orarie non allocate).

Un MS può trovarsi in uno dei tre stati seguenti nel sistema GPRS. Il modello a tre stati è unico per la radio a pacchetti. GSM utilizza un modello a due stati o inattivo o attivo.

Stato attivo

I dati vengono trasmessi tra un MS e la rete GPRS solo quando il MS è nello stato attivo. Nello stato attivo, l'SGSN conosce la posizione della cella dell'MS.

La trasmissione di pacchetti a un MS attivo viene avviata dal paging di pacchetti per notificare alla MS un pacchetto di dati in arrivo. La trasmissione dei dati procede immediatamente dopo la paginazione del pacchetto attraverso il canale indicato dal messaggio di paging. Lo scopo del messaggio di paging è semplificare il processo di ricezione dei pacchetti. L'MS ascolta solo i messaggi di paging invece di tutti i pacchetti di dati nei canali di downlink. Ciò riduce notevolmente l'utilizzo della batteria.

Quando una MS ha un pacchetto da trasmettere, deve accedere al canale di uplink (cioè, il canale alla rete dati a pacchetto in cui risiedono i servizi). Il canale di uplink è condiviso da un certo numero di Stati membri e il suo utilizzo è assegnato da un BSS. Lo Stato membro richiede l'utilizzo del canale in un messaggio di accesso casuale. Il BSS assegna un canale inutilizzato alla MS e invia un messaggio di concessione di accesso in risposta al messaggio di accesso casuale.

Stato di standby

Nello stato di standby, è nota solo l'area di instradamento dell'MS. (L'area di instradamento può essere costituita da una o più celle all'interno di un'area di localizzazione GSM).

Quando l'SGSN invia un pacchetto a un MS che si trova nello stato di standby, il MS deve essere chiamato. Poiché l'SGSN conosce l'area di instradamento dell'MS, un messaggio di paging a pacchetto viene inviato all'area di instradamento. Alla ricezione del messaggio di paginazione del pacchetto, la MS trasmette la sua posizione della cella all'SGSN per stabilire lo stato attivo.

Stato di inattività

Nello stato inattivo, il sistema operativo MS non dispone di un contesto GPRS logico attivato o di indirizzi PSPDN (Packet-Switched Public Data Network) allocati. In questo stato, l'MS può ricevere solo quei messaggi multicast che possono essere ricevuti da qualsiasi MS GPRS. Poiché l'infrastruttura di rete GPRS non conosce l'ubicazione dell'MS, non è possibile inviare messaggi all'MS da reti di dati esterne.

Aggiornamenti del percorso

Quando uno Stato membro che si trova in uno stato attivo o in standby si sposta da un'area di instradamento a un'altra all'interno dell'area di servizio di un SGSN, deve eseguire un aggiornamento di instradamento. Le informazioni sull'area di instradamento nell'SGSN vengono aggiornate e il successo della procedura è indicato nel messaggio di risposta.

Quando un MS attivo entra in una nuova cella, viene richiamata una procedura di aggiornamento del routing basata su cella. Lo Stato membro invia un breve messaggio contenente l'identità dello Stato membro e la sua nuova posizione attraverso i canali GPRS al suo attuale SGSN. Questa procedura viene utilizzata solo quando l'MS è nello stato attivo.

L'aggiornamento del routing inter-SGSN è l'aggiornamento del routing più complicato. Lo Stato membro cambia da un'area SGSN a un'altra e deve stabilire una nuova connessione con un nuovo SGSN. Ciò significa creare un nuovo contesto di collegamento logico tra lo Stato membro e il nuovo SGSN e informare il GGSN sulla nuova posizione dello Stato membro.