Цифровая система подвижной радиосвязи стандарта GPRS (стр. 11 )

МАС-заголовок всегда состоит из 8 бит и разбит на несколько полей, назначение которых определяется направлением передачи. Так, в нисходящем канале первые 3 бит определяют флаг USF ростояния канала, указывающий возможность использования МС следующего радиоблока мультикадра данного физического кана­ка для передачи в восходящем канале. При этом использование того флага зависит от того, перелается ли в данном PDCH логический канал общего управления пакетной передачей (РСССН). Если это так, то значение USF =111 указывает, что следующий блок может быть использован для доступа в сеть любой МС по­средством логического канала случайного доступа (PRACH). Если же в PDCH отсутствует РСССН, то 23 = 8 возможных значений TJSF резервируют следующий радиоблок для работы одной из МС в восходящем канале.

В PLC-заголовке в восходящем канале помимо другой инфор­мации содержатся временный идентификатор логического канала rTLLI), идентификатор временного потока (TFI) и порядковый номер PLC/MAC-пакета в этом потоке. Напомним, что наличие ^нумерации пакетов позволяет запрашивать повторную передачу ошибочно принятых пакетов.

Обработка пакетных данных на физическом уровне

Обработка информации на физическом уровне осуществляется как решение следующих основных задач:

• помехоустойчивое канальное кодирование, позволяющее вы­являть и исправлять искаженные блоки, а при невозможности их исправления — информировать об этом RLC-уровень;

перемежение бит в пределах передачи одного блока; мультиплексирование, заключающееся в создании пачек спе­циального вида и формировании из этих пачек кадров и мульти-кадров для передачи по радиоканалу.

Параметр	Схема кодирования
CS1	CS2	CS3	CS4
Логические каналы	PDTCH РАССН РВССН РРСН PNCH PTCCH/D	PDTCH	PDTCH	PDTCH
RLC-пакет данных	Число байт	22	32	38	52
Число дополни­тельных бит	0	7	3	7
Размер МАС-заголовка, бит	8	8	8	8
Размер блока на входе кодера, бит	184	271	315	431
Блочное предкодирование	Не использу­ется	(6,3)	(6,3)	(12,3)
Размер блока на входе блочного кодера, бит	184	274	318	440
Число проверочных бит	40	16	16	16
Размер блока на выходе блочного кодера, бит	228	284	338	456
Сверточный код	(2, 1, 5)	(2, 1, 5)	(2, 1, 5)	Не исполь­зуется
Размер блока на выходе сверточного кодера, бит	456	558	676	456
Число выкалываемых бит	0	132	220	0
Размер блока на выходе канального кодера	456	456	456	456
Перемежение	4 блока по 114 бит
Вид пакета передачи по радиоканалу	Нормальная пачка 148 бит
Скорость передачи данных, Кбит/с	9,05	13,4	15,6	21,4

В процессе канального кодирования из каждого RLC/MAC пакета формируется блок физических данных, размер которого при любой схеме кодирования составляет 456 бит. Далее такой блок подвергают перемежению, в результате чего возникает четыре бло­ка по 114 бит в каждом, и их передают по радиоинтерфейсу. Возможные параметры различных схем кодирования при GPRS представлены в табл. 15.3.

Радиочастотный подуровень подсети GPRS не отличается от традиционной сети GSM, т. е. в нем используются сигналы с тем же видом гауссовской частотной модуляции и минимальным сдвигом частоты, а также с такими же временными и спектральными характеристиками.

Соответственно аналогичные требования предъявляются и к приемопередающим трактам подсети GPRS.

15.7 Шифрование в сети GPRS

Главным отличием обеспечения информационной безопасности в сети GPRS от традиционной сети GSM является то, что наряду со стандартным алгоритмом шифрования существует возможность  выбора соответствующих алгоритмов из широкого списка. Специализированная группа экспертов SAGE (ETSI Security Algorithms Group of Experts) разработала принципы шифрования при пакетной передаче данных. Эти алгоритмы предоставляются  производителям аппаратуры и сетевым  операторам на основе лицензии при условии конфиденциальности. Как известно, в традиционной сети GSM шифрованию под­вергается информация между МС и БС для одного логического канала. Шифрование же в GPRS производится между ОУ и МС на уровне LLC, а БС в процессах шифрования никак не участвует. Кроме того, шифрование производится независимо в восходя­щем и нисходящем направлениях с использованием различных  ключей шифрования.

Поскольку при GPRS номер временного кадра не известен (а этот  номер лежит в основе традиционного шифрования в GSM), то за его аналог берется номер LLC-пакета. Следовательно, ис­ходя из объема LLC-пакета шифрованию подвергаются данные объемом до 1 600 байт (в отличие от 114 бит в традиционной GSM).

Стандартный алгоритм использует симметричную схему шифрования, а основными параметрами при этом являются следующие: • ключ шифрования Кс длиной 64 бит. Как и при традиционной GSM, его генерирует МС в процессе аутентификации, и он совпадает с значением Кс, полученным ОУ от ДР в составе триплетов;

INPUT — параметр, имеющий длину 32 бит и зависящий от типа LLC-пакетов. В случае использования 1-кадров, переносящих абонентские пакеты, значение INPUT устанавливается случай­ным образом и увеличивается на единицу для каждого нового I-кадра. Если же используются UI-кадры, переносящие как або­нентские пакеты, так и сигнализацию, значение INPUT пред­ставляет собой неповторяющееся 32-битовое число, определяе­мое из LLC-заголовка; DIRECTION — однобитовый параметр, определяющий на­правление передачи; OUTPUT — строка, содержащая зашифрованные данные. Ее минимальная длина составляет 3 байт, а максимальная — 1600 байт, что соответствует максимально возможной длине по­лезной части LLC-пакета, включая 3 байт проверочных символов FCS. При этом заголовок LLC-пакета не шифруется.

Принцип шифрования при GPRS с использованием введен­ных параметров поясняет рис. 15.16. На передающей стороне вхо­дящие в OUTPUT биты складываются по модулю 2 с битами ис­ходного сообщения PLAIN TEXT, что в результате дает зашифро­ванное сообщение CIPHERED TEXT. Соответственно для восста­новления исходного сообщения на приемной стороне биты за­шифрованного сообщения складываются по модулю 2 с битами строки OUTPUT. Для повышения эффективности процесса шиф­рования предусмотрена возможность генерирования на выходе алгоритма пакетов, содержащих требуемое число байт. Обычно используются или короткие (25 ...50 байт), или длинные (500... 1000 байт) пакеты.

Контрольные вопросы

  1. Перечислите основные функциональные узлы сети GPRS и укажи­те их аналоги в традиционной GSM.

Какие характеристики определяются параметром QoS? Опишите процедуру получения сетью адреса определенного узла. Перечислите основные интерфейсы сети GPRS и поясните их на­значение. Какие логические каналы, предназначенные для пакетной переда­чи данных, организованы в сети GSM/GPRS? Каковы функции МАС-протокола GPRS?
Перечислите и кратко опишите протоколы передачи данных по Gn-нтерфейсу. Раскройте структуру GTP-пакета.

9.        В чем заключаются сходство и различие иерархической кадровой
структуры GPRS и традиционной GSM?

Для чего используется флаг установки соединения? Опишите процедуру преобразования пакетных данных на LLC-уровне. Чем отличаются принципы шифрования в GPRS и в традицион­ной GSM?

Глава 16

УСЛУГИ И КАЧЕСТВО ОБСЛУЖИВАНИЯ В СЕТИ GPRS

16.1. Услуги и их безопасность

В отличие от традиционной GSM, где по существу предостав­ляется единственная услуга коммутации абонентских каналов с качеством, не зависящим от желания абонента, различные при­ложения, которые могут использовать передачу данных через сеть GPRS, предъявляют заметно отличающиеся требования к таким параметрам, как вероятность ошибки, задержка сообщения, сто­имость, конфиденциальность и др. Исходя из этого абонентам GPRS предлагается широкий спектр услуг, характеризуемых раз­личным качеством обслуживания и стоимостью.

В GPRS возможен режим «сквозной» (end-to-end) передачи данных, определяющий два класса услуг: передачу данных между двумя абонентами (РТР — Point-To-Point) и передачу данных от одного абонента нескольким (РТМ — Point-To-Multipoint).

Связь между двумя абонентами, один из которых является пе­редающим, а другой — принимающим, может быть осуществлена либо без соединения (РТР Connection Network Service), либо с ориентированным соединением (РТР Connection Oriented Network Service).

В первом случае передающий абонент посылает одиночные па­кеты данных, каждый из которых не имеет никакого отношения к предыдущему и последующему. Поддержка такого способа осуще­ствляется Интернет-протоколом.

Во втором случае между пакетами данных устанавливается не­которая логическая связь, а передача этих пакетов происходит достоверным способом. Поддержка связи с ориентированным со­единением осуществляется на основе протокола Х.25. Заметим, что далеко не все производители телекоммуникационного обору­дования внедряют данную технологию в свои продукты.