Интерфейсы и протоколы, используемые в системе пакетной передачи данных
В системе GPRS взаимодействуют два различных стека протоколов, которые кардинально отличаются друг от друга как по составу, так и по общему назначению. С одной стороны стоит стек протоколов, используемый для передачи оцифрованной голосовой информации в системе GSM. Данный стек протоколов обеспечивает надёжную и безопасную передачу данных, при этом на один голосовой канал отводится полоса в 16 Кбит/с без учёта служебной информации, а с учётом использования высоконадёжного помехоустойчивого кодирования и шифрования с использованием специального алгоритма А5, на полезную информацию остаётся всего 9,6 Кбит/с. Этой полосы пропускания вполне достаточно, чтобы осуществлять надёжную передачу голоса с использованием стандартного размера кадров (поскольку голос оцифровывается порциями по 20 мсек), но совершенно недостаточно для передачи больших объёмов цифровой информации, файлов и изображений, поскольку определяющей характеристикой данного стека протоколов является слово «НАДЁЖНОСТЬ». Этот стек не предусматривает широкого использование на его вершине протоколов прикладного уровня, что делает реализацию стандартных сервисов (HTTP, FTP, FTAM, TELNET, SMTP) достаточно затруднённой. Данный стек представлен на схеме в колонке подсистемы базовых станций (Base Station Subsystem).
По другую сторону стоит намного более распространённый я привычный стек протоколов, широко используемый в глобальной сети Internet. Этот стек строится на основе общеизвестных протоколов TCP/IP. Как известно, данный стек протоколов не обеспечивает гарантированного качества сервиса, то есть нельзя со 100-процентной уверенностью утверждать, что данные, переданные с использованием данного стека достигнут точки назначения в конкретное обозначенное посылающим время. Служебная информация, в основном предназначена для идентификации полезных данных, а также для обнаружения ошибок передачи, но не для их коррекции. Частичная коррекция ошибок предусмотрена, но в целом её возможности нельзя сравнить с коррекцией в стеке протоколов GSM. Но одним из неоспоримых преимуществ данного стека является то, что он позволяет достигать высоких скоростей передачи информации, которые ограничены в основном протоколами нижних уровней OSI.
Функции преобразования стеков протоколов в системе GPRS выполняет пакетный коммутатор - SGSN. На схеме представлена карта преобразования стеков протоколов:
A
pplication
I
P/X.25
SNDCP
Relay
sndcp GTP
GTP
Urn Gb Gn Gi
MS BSS SGSN GGSN
Как видно из схемы, система GPRS предоставляет полностью прозрачное основание для любых протоколов верхнего уровня. В качестве протоколов уровня приложений могут использоваться: HTTP, WAP, FTAM, FTP, SMTP и другие распротранённые протоколы уровня приложений.
В стеке IP-протоколов важное место занимает протокол GTP (GPRS Tunneling Protocol). Данный протокол является уникальным для системы GPRS и осуществляет туннелирование пользовательских дейтаграмм сквозь ядро системы до мобильного терминала, тем самым не позволяя конечным пользователям получать доступ к внутренним ЕР - ресурсам системы. В дополнение к этому он обеспечивает дополнительное шифрование информации для повышения безопасности соединения. Данный протокол также получил название "IP over IP" основной принцип которого заключается в том, что дата-граммы пользователей рассматриваются системой не как структурированные данные, содержащие служебную информацию, а как сплошной массив полезной информации, при этом не происходит вычленение и обработка служебной информации, что предотвращает возможность влияния пользовательских данных на функционирование системы. При этом датаграмма упаковывается в еще один IP-пакет
Среди наиболее важных интерфейсов, организованных между элементами системы GPRS, можно выделить следующие:
Gn - интерфейс, связывающий все элементы ядра GPRS. Данный интерфейс использует протоколы UDP/IP для обеспечения сетевого и транспортного уровней, и протокол GTP для обеспечения безопасного туннелирования информации пользователей при их передаче между элементами системы.
Gb - интерфейс, организованный между пакетным коммутатором и системой базовых станций, который использует ещё один уникальный протокол BSSGP (BSS GPRS Protocol) для транспорта информации пользователей.
Ga - интерфейс, практически полностью повторяющий интерфейс Gn, который имеет одно единственное отличие: в нём используется протокол GTP' (GTP Enchanced) имеющий ещё более высокую степень безопасности передачи. Данный интерфейс используется для связи пакетного коммутатора и шлюза с тарификационным шлюзом. Gi - данный интерфейс является полностью стандартным и основывается на обычном стеке UDP/IP, используемым повсеместно в сети Internet.