Смекни!
smekni.com

Цифровая система подвижной радиосвязи стандарта GPRS (стр. 11 из 16)

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 USFростояния канала, указывающий возможность использования МС следующего радиоблока мультикадра данного физического кана­ка для передачи в восходящем канале. При этом использование тогофлага зависит от того, перелается ли в данном PDCHлогический 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 PDCHотсутствует РСССН, то 23 = 8 возможных значений TJSFрезервируют 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.

Обработкапакетныхданныхнафизическомуровне

Обработка информации на физическом уровне осуществляется какрешение 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 PDTCHРАССН РВССН РРСН PNCHPTCCH/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 пакетаформируется 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 GPRSпредставлены в табл. 15.3.

Радиочастотный подуровень подсети GPRSне 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 кприемопередающим трактам подсети GPRS.

15.7 Шифрование в сети GPRS

Главным отличием обеспечения информационной безопасностив сети GPRSот традиционной сети GSMявляется то, что наряду со стандартным алгоритмом шифрования существует возможность выбора соответствующих алгоритмов из широкого списка. Специализированная группа экспертов SAGE (ETSISecurityAlgorithmsGroupofExperts) 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 GSMшифрованию под­вергается информация между МС и БС для одного логического канала. Шифрование же в GPRSпроизводится 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 GPRSномер временного кадра не известен (а этот номер лежит в основе традиционного шифрования в GSM), тоза 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 INPUTустанавливается случай­ным образом и увеличивается на единицу для каждого нового I-кадра. Если же используются UI-кадры, переносящие как або­нентские пакеты, так и сигнализацию, значение INPUTпред­ставляет 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 GPRSс использованием введен­ных параметров поясняет рис. 15.16. На передающей стороне вхо­дящие в OUTPUTбиты складываются по модулю 2 с битами ис­ходного сообщения PLAINTEXT, что в результате дает зашифро­ванное сообщение CIPHEREDTEXT. 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.

2.Какие характеристики определяются параметром QoS?

3.Опишите процедуру получения сетью адреса определенного узла.

4. Перечислите основные интерфейсы сети GPRSи поясните их на­значение.

5. Какие логические каналы, предназначенные для пакетной переда­чи данных, организованы в сети GSM/GPRS?

6. Каковы функции МАС-протокола GPRS?

7. Перечислите и кратко опишите протоколы передачи данных по Gn-нтерфейсу.

8. Раскройте структуру GTP-пакета.

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

10. Для чего используется флаг установки соединения?

11. Опишите процедуру преобразования пакетных данных на LLC-уровне.

12. Чем отличаются принципы шифрования в GPRSи в традицион­ной GSM?

Глава 16

УСЛУГИИКАЧЕСТВООБСЛУЖИВАНИЯВСЕТИGPRS

16.1. Услугииихбезопасность

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 GPRSпредлагается широкий спектр услуг, характеризуемых раз­личным качеством обслуживания и стоимостью.

В GPRSвозможен 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 ConnectionNetworkService), либо с ориентированным соединением (РТР ConnectionOrientedNetworkService).

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.

Технология GPRSунаследовала от традиционной GSMстан­дартные функции безопасности:

• аутентификация пользователя;

• идентификация мобильного оборудования;

• конфиденциальность пользователя;

• шифрование данных.

В GPRSаутентификация пользователя и идентификация мо­бильного оборудования производятся в ОУ аналогично тому, как это делается в ЦКПС/ГР.

Конфиденциальность пользователя осуществляется путем на­значения для конкретной МС ее сетевого псевдонима, т.е. вре­менного идентификатора при пакетной передаче (P-TMSI— PacketTemporaryMobileSubscriberIdentity), который выполняет ту же роль, что обычный временный идентификатор (TMSI) в тради­ционной GSM. Этот идентификатор выделяется ОУ, сообщается МС в зашифрованном виде и используется только в рамках одной области маршрутизации. Его размер составляет 32 бит, причем два старших разряда устанавливаются равными единице, что ука­зывает на использование GPRS.