Статья навеяна вопросами о возможности совершать/принимать голосовые сервисы во время открытой GPRS/EDGE сессии, а также негодованием по этому поводу, выраженному в статье о проблемах с неким «овальным» оператором в России :)
Дабы развеять некоторые TyMaHные моменты, мы с Вами рассмотрим технические предпосылки, необходимые для реализации возможности принимать/совершать голосовые вызовы при активной GPRS/EDGE сессии.


Итак, что же нам необходимо для того, чтобы во время активной сессии пакетной передачи данных, мы могли принимать/совершать звонки или отправлять/принимать SMS. А нужно, собственно не так уж и много, а конкретнее:

• наличие G_s интерфейса между SGSN'ом и MSC/VLR'ом
• поддержка контроллером базовых станций (BSC) Network Operation Mode [NOM] I
• наличие мобильного терминала определенного класса, позволяющего одновременное использование двух сервисов (голоса и пакетной передачи данных)

G_s interface

Итак, первое требование, это наличие пока неизвестного нам G_s интерфейса. Это интерфейс между такими сетевыми элементами, как SGSN и MSC/VLR. Интерфейс является опциональным, т.е. не обязательным в общей архитектуре сети GPRS/EDGE и фактически позволяет производить следующие процедуры:

• CS paging
• IMSI attach for a GPRS attached MS*
• GPRS attach for an IMSI attached MS
• IMSI detach
• GPRS detach
• Combined RA/LA update
• Non-GPRS alert
• MS information enquiry
• MM information
• Reset (MSC/VLR <-> SGSN).
• MM information
• Tunnelling for non-GSM signalling
• MM information
• Location Information retrieval through the CAMEL Any Time
  Interrogation (ATI) operation (SCP<-> HLR <-> MSC/VLR <-> SGSN)
  

  * — когда абонент запрашивает только голосовые услуги при GPRS Attach’e
  (см. статью GPRS изнутри. Часть 2)

Для нас самыми важными процедурами из этого списка будут, процедуры пейджинга (CS paging), процедуры обновления местоположения абонента (Combined RA/LA update), а также комбинированного аттача абонента в сети оператора (IMSI attach for a GPRS attached MS, GPRS attach for an IMSI attached MS) которые позволят нам подключиться к подсети голосовых услуг (CS Core Network), а также «найти» абонента непосредственно перед звонком.

Если проводить аналогию с установлением «стандартного» голосового соединения и голосового соединения через SGSN, то можно обнаружить много схожих моментов. Например, сравнительная диаграмма процедуры пейджинга через MSC и SGSN, представлена ниже:



Как видим, процедуры довольно схожи, разница лишь в том, что SGSN выступает в качестве промежуточного звена, позволяющего «общаться» между собой терминалу абонента (MS) и коммутатору (MSC/VLR). Возможность быть транспортным звеном, SGSN'у предоставляет специальный стек протоколов или если говорить в терминологии Общеканальной Сигнализации (ОКС№7/SS7), то более приемлемым название будет подсистема пользователя [Application Part].

Для того, чтобы понять некоторые моменты использования именно такой подсистемы, давайте взглянем на структуру предоставления доступа из радиоподсети в базовую (Core Network) подсеть оператора для нескольких поколений архитектур.

Protocol stack

На схеме ниже, представлено несколько вариантов доступа из радиоподсети различных мобильных технологий к базовой подсети оператора.

UMA/GAN(en)
Наиболее типичное применнение технологии UMA/GAN, является использование мобильного терминала, который позволяет «переключаться» между режимами использования беспроводных LAN и WAN сетей. В качестве LAN используется сеть, основанная на т.н. нелецензированных технологиях стандарта 802.11, а WAN сети обычно, представлены архитектурами GPRS/EDGE/UMTS. При этом, пока терминал абонента будет находиться в зоне покрытия беспроводной LAN сети, то он будет подключен к ней через защищенное соединение, а если качество сигнала падает, то терминал «перейдет» на архитектуру GPRS/EDGE/UMTS. Для архитектуры UMA/GAN вместо понятия базовой станции (BTS), используется понятие GANC [GAN Controller], который физически очень схож с точкой доступа Wi-Fi. Этот контроллер имеет прямое подключение к контроллеру базовых станций в архитектуре GPRS/EDGE.

Хочу обратить Ваше внимание, но то, какая подсистема используется для подключения коммутатора (MSC) к контроллеру базовых станций (BSC) – это подсистема BSSAP(en) [Base Station System Application Part] на интерфейсе А. Довольно похожая подсистема используется между SGSN'ом и MSC/VLR'ом — BSSAP+ на интерфейсе G_s, т.е. использование этой подсистемы позволяет SGSN'у «прикинуться» контроллером базовых станций (BSC) для коммутатора (MSC/VLR) и соответственно дает возможность осуществлять/принимать голосовые сервисы для абонента через SGSN.

Указанная выше подсистема (BSSAP+) базируется на нижележащих уровнях стека SS7 и вместе с остальными подсистемами в общей схеме ОКС№7/SS7 представлена на рисунке справа.

Network Operation Mode

Параметр NOM настраивается на стороне контроллера базовых станций (BSC) и в основном определяет как будет проходить процедуры пейджинга по абоненту — через «стандартные» каналы GSM, либо будут задейтсвованы пейджинговые каналы пакетной подсети.

Существует несколько основных Network Operation Modes:

• NOM I
  В этом режиме сигнализация для packet- и circuit-switched данных абонента может быть осуществлена как через GSM paging канал PCH [Paging CHannel], так и через GPRS paging канал — PPCH [Packet Paging CHannel]. Это предоставляет возможность одновременное использование голосовых сервисов вместе с пакетной передачей данных. При этом если используемый PPCH, то сигнализация обязательно проходит через SGSN к MSC/VLR через G_s интерфейс, который также используется для GSM/GPRS attach процедур и Location Updates процедур.
  В случае если голосовой подсети необходимо будет осуществить процедуру пейджинга в то время, когда у абонента открыта GPRS/EDGE сессия, то мобильный терминал будет оповещен через PACCH [Packet Associated Control CHannel] канал, к которому подсеть с коммутацией каналов (circuit-switched) не имеет доступа.
  Если же GPRS/EDGE сессия не активирована, то пейджинг пройдет через «стандартный» GSM PCH или PPCH канал. NOM I — это единственный режим, где может быть задействован G_s интерфейс.
• NOM II
  Это самый простой из трех режимов, предполагается, что нет прямой сигнальной связи между packet- и circuit-switched подсетями оператора и поэтому PPCH канал не может быть использован. В этом случае абонент не сможет принять/совершить звонок при активной GPRS/EDGE сессии.
• NOM III
  В этом режиме, предполагается, что G_s интерфейс не активирован и, соответственно circuit-switched пейджинг должен осуществляться через PCH канал. Также в этом режиме доступен общий канал управления GPRS — PCCCH [Packet Common Control CHannel], вместе со своими подканалами: PPCH, PRACH [Packet Random Access CHannel], и PAGCH [Packet Aссess Grant CHannel], а значит весь пейджинг по пакетной части будет осуществлен через «собственные» каналы GPRS.
  Этот режим может быть предпочтителен перед режимом NOM II, в некоторых случаях, для снижения нагрузки на PCH GSM канал.

Для уведомления терминалов абонентов, какой из GPRS режимов в данный момент применен на сети оператора, используется широковещательный GSM канал BCCH [Broadcast Common Control Channel].

Узнать какой режим в данный момент использует оператор, можно с помощью специальных приложений, например — Netmonitor'a.

Mobile Terminal Class

Вторым важным моментом, позволяющим нам совершать/принимать голосовые сервисы, является класс терминала. Ниже представлены основные классы мобильных терминалов.

• Class А
  В классе «А» есть возможность передачи голосового трафика во время приема/передачи данных по GPRS.
• Class B
  Мобильный телефон с GPRS класса «В» может автоматически переключать GPRS и GSM сервисы, т.е. при включенном GPRS соединении при входящих или исходящих SMS — связь временно прерывается, после окончания звонка – GPRS соединение автоматически возобновляется. Также происходит с входящими и исходящими звонками.
• Class C
  Невозможно использовать одновременно GSM и GPRS сервис, т.е. при активной GPRS сессии, например, если вы подключены к сети Интернете невозможно принимать звонки или послать SMS.

Большинство аппаратов находящихся сейчас в обращении у пользователей, является «представителями» класса B и соответственно, без G_s интерфейса не смогут принимать/совершать голосовые сервисы. В данной ситуации абонент, пытающийся к Вам дозвониться, получит в ответ «Абонент находится вне зоны действия сети...», и пока Вы не оборвете GPRS/EDGE сессию, Вы будете вне зоны для голосовых сервисов (в том числе и SMS).

Summary

Итак, что же мы выяснили из этой статьи… Для одновременной работы голосовых сервисов и пакетной передачи данных, должны соблюдаться несколько условий:

1. аппарат абонента должен быть не ниже класса В, т.к. класс С не позволит Вам одновременно использовать голосовые сервисы и пакетную передачу
2. оператор должен использовать режим NOM I на контроллерах базовых станций
3. на стороне оператора должен быть настроен G_s интерфейс*, позволяющий предоставить Вам возможность совершать/принимать голосовые сервисы
   

   *- может сложиться такая ситуация (конечно, чисто гипотетически :), когда не все оборудование оператора поддерживает возможность реализовать G_s интерфейс. Например, не все коммутаторы (MSC/VLR) оператора в виду разных вендоров, либо в виду разных версий ПО (либо в виду использования устаревшего железа) могут предоставить связь между SGSN'ом и MSC/VLR'ом, а Вы ненароком окажетесь на границе зоны обслуживания разных коммутаторов, то с одной стороны к Вам смогут дозвониться при активной GPRS/EDGE сессии, а с другой (где нет возможности организовать G_s интерфейс) — нет.

При несоблюдении этих условий, дозвониться (отправить SMS/установить CSD коммуникацию) к абоненту, у которого открыта GPRS/EDGE сессия, не представляется возможным.

Небольшой помощник:

AP — Access Point
BSC — Base Station Controller
BSSAP — Base Station System Application Part
BSSGP — Base Station System GPRS Protocol
BTS — Base Transceiver Station
CAMEL — Customized Applications for Mobile Enhanced Logic
CAP — CAMEL Application Part
CS — Circuit Switched
eUTRAN/E-UTRA — Evolved UTRAN
GAN — Generic Access Network
GANC — GAN Controller
GERAN — GSM EDGE Radio Access Network
LA — Location Area
MAP — Mobile Application Part
MM — Mobility Management
MS — Mobile Station
RA — Routing Area
RANAP — Radio Access Network Application Part
RNS — Radio Network Controller
SCCP — Signalling Connection Control Part
SCP — Service Control Point
TCAP — Transaction Capabilities Application Part
UMA — Unlicensed Mobile Access
UTRAN — UMTS Terrestrial Radio Access Network

Ссылки по теме (en):

• TS 29.016 — Gs interface network service specification
• TS 29.018 — Gs interface layer 3 specification