Rețeaua de bază GPRS - GPRS core network

Rețeaua de bază GPRS este partea centrală a serviciului general de pachete radio (GPRS) care permite rețelelor mobile 2G , 3G și WCDMA să transmită pachete IP către rețele externe, cum ar fi Internetul . Sistemul GPRS este o parte integrată a subsistemului de comutare a rețelei GSM .

Rețeaua oferă gestionarea mobilității , gestionarea sesiunilor și transportul serviciilor de pachete de protocol Internet în rețelele GSM și WCDMA. Rețeaua de bază oferă, de asemenea, suport pentru alte funcții, cum ar fi facturarea și interceptarea legală . De asemenea, s-a propus, la un moment dat, să sprijine serviciile radio pachete în sistemul DMA AM-TDMA din SUA , cu toate acestea, în practică, toate aceste rețele au fost convertite în GSM, deci această opțiune a devenit irelevantă.

Modulul PRS este un sistem deschis bazat pe standarde. Organismul de standardizare este 3GPP .

Protocolul de tunelare GPRS (GTP)

GPRS Protocol de tunel este definirea IP pe bază de protocol al rețelei de bază GPRS. În primul rând este protocolul care permite utilizatorilor finali ai unei rețele GSM sau WCDMA să se deplaseze dintr-un loc în altul în timp ce continuă să se conecteze la Internet, ca și cum ar fi dintr-o locație la nodul de suport Gateway GPRS (GGSN) . Face acest lucru transportând datele abonatului de la nodul de asistență GPRS (SGSN) actual al abonatului către GGSN care gestionează sesiunea abonatului. Trei forme de GTP sunt utilizate de rețeaua de bază GPRS.

GTP-U

pentru transferul datelor utilizatorilor în tuneluri separate pentru fiecare context PDP (Packet Data Protocol)

GTP-C

din motive de control, inclusiv:

configurarea și ștergerea contextelor PDP;
verificarea accesibilității GSN;
actualizări; de exemplu, pe măsură ce abonații trec de la un SGSN la altul.

GTP ': pentru transferul datelor de încărcare la funcția Gateway de încărcare.

Noduri de asistență GPRS (GSN)

Un GSN este un nod de rețea care acceptă utilizarea GPRS în rețeaua de bază GSM. Toate GSN-urile ar trebui să aibă o interfață Gn și să accepte protocolul de tunelare GPRS. Există două variante cheie ale GSN, și anume Gateway și Serving GPRS support nod.

Gateway GPRS support node (GGSN)

Nodul de suport GPRS gateway (GGSN) este una dintre cele două componente ale domeniului GPRS PS. GGSN împreună cu SGSN gestionează transmisiile de pachete între rețeaua GPRS și rețelele externe comutate de pachete, cum ar fi Internetul sau o rețea X.25 .

Din punctul de vedere al unei rețele externe, GGSN este un router către o „subrețea”, deoarece GGSN „ascunde” infrastructura GPRS de la rețeaua externă. Când GGSN primește date adresate unui anumit utilizator, verifică dacă utilizatorul este activ. Dacă este, GGSN transmite datele către SGSN care deservește utilizatorul mobil, dar dacă utilizatorul mobil este inactiv, datele sunt aruncate. În cealaltă direcție, pachetele de origine mobilă sunt direcționate către rețeaua potrivită de către GGSN.

GGSN este punctul de ancorare care permite mobilitatea terminalului utilizatorului în rețelele GPRS / UMTS . În esență, îndeplinește rolul în GPRS echivalent cu agentul de acasă în IP mobil . Menține rutarea necesară tunelării unităților de date de protocol (PDU-uri) către SGSN care deservește o anumită stație mobilă (MS).

GGSN convertește pachetele GPRS provenite de la SGSN în formatul de protocol de date de pachete (PDP) adecvat (de exemplu, IP sau X.25) și le trimite în rețeaua de date de pachete corespunzătoare. În cealaltă direcție, adresele PDP ale pachetelor de date primite sunt convertite la adresa GSM a utilizatorului de destinație. Pachetele readresate sunt trimise către SGSN responsabil. În acest scop, GGSN stochează adresa SGSN curentă a utilizatorului și profilul acestuia în registrul său de locație. GGSN este responsabil pentru atribuirea adresei IP și este routerul implicit pentru echipamentul utilizatorului conectat (UE). GGSN îndeplinește, de asemenea, funcții de autentificare și încărcare.

Alte funcții includ screening-ul abonaților, gestionarea pool- ului IP și maparea adreselor , QoS și aplicarea contextului PDP.

Cu scenariul LTE , funcționalitatea GGSN se mută la gateway-ul SAE (cu funcționalitatea SGSN care funcționează în MME ).

Servirea nodului de asistență GPRS (SGSN)

Nodul de asistență GPRS Serving (SGSN) este nodul care deservește MS / UE . SGSN acceptă GPRS și / sau UMTS . SGSN ține evidența locației unui MS / UE individual și efectuează funcții de securitate și control de acces. SGSN este conectat la sistemul stației de bază GERAN prin interfața Gb sau Iu și / sau la UTRAN prin interfața Iu. Un SGSN este responsabil pentru livrarea pachetelor de date de la și către stațiile mobile din aria sa de servicii geografice. Sarcinile sale includ rutare și transfer de pachete, gestionarea mobilității (atașare / detașare și gestionarea locației), gestionarea legăturilor logice și funcții de autentificare și încărcare. Registrul de locație al SGSN stochează informații despre locație (de exemplu, celula curentă, VLR curent ) și profiluri de utilizator (de exemplu, IMSI , adresa (adresele) utilizate în rețeaua de date de pachete) a tuturor utilizatorilor GPRS înregistrați la aceasta.

Funcții comune SGSN

Detunnel pachete GTP din GGSN (downlink)
Pachete IP tunel către GGSN (uplink)
Efectuați gestionarea mobilității atunci când un telefon în modul de așteptare se deplasează dintr-o zonă de rutare în altă zonă de rutare
Facturarea unui utilizator în funcție de datele utilizate.
Procedura de verificare a identității echipamentelor mobile (interfețe Gf / S13 ').
SMS-urile GMSC și IWMSC-urile SMS acceptă transmiterea SMS-urilor prin SGSN.
Sistemul de încărcare offline (OFCS) colectează înregistrările de încărcare de la SGSN-uri.
SGSN conține mecanisme pentru evitarea și gestionarea situațiilor de suprasarcină.
SGSN comunică cu alte SGSN și / sau MME ( entitate de gestionare a mobilității ) (interfețe Gn / S16 / S3)

Funcții SGSN specifice GSM / EDGE

Rata de date îmbunătățită pentru funcțiile și caracteristicile SGSN specifice GSM Evolution (EDGE) sunt:

Rata maximă de date de aprox. 60 kbit / s (150 kbit / s pentru EDGE) per abonat
Conectați-vă prin releu de cadre sau IP la unitatea de control a pachetelor utilizând stiva de protocol Gb
Acceptați datele legăturilor ascendente pentru a forma pachete IP
Criptați datele de legătură în jos, decriptați datele de legătură în sus
Efectuați gestionarea mobilității la nivelul unei celule pentru telefoanele mobile conectate

Funcții SGSN specifice WCDMA

Transportați până la aproximativ 42 Mbit / s legătură descendentă de trafic și 5,8 Mbit / s legătură ascendentă de trafic (HSPA +)
Pachete de legătură descendentă / legătură ascendentă tunel / detunel către controlerul de rețea radio (RNC)

Punct de acces

Un punct de acces este:

O rețea IP la care poate fi conectat un set mobil
Un set de setări care sunt utilizate pentru acea conexiune
O opțiune specială într-un set de setări ale unui telefon mobil

Când un telefon mobil GPRS configurează un context PDP, este selectat punctul de acces. În acest moment se determină un nume de punct de acces (APN)

Exemplu: aricenttechnologies.mnc012.mcc345.gprs

Exemplu: geocelula

Exemplu: internet

Exemplu: hcl.cisco.ggsn

Acest punct de acces este apoi utilizat într-o interogare DNS către o rețea DNS privată. Acest proces (numit rezoluție APN) oferă în cele din urmă adresa IP a GGSN, care ar trebui să servească punctul de acces. În acest moment poate fi activat un context PDP.

Context PDP

Protocolul de date de pachete (PDP; de exemplu, IP, X.25, FrameRelay) context este o structură de date prezentă atât pe nodul de suport GPRS de servire (SGSN), cât și pe gateway-ul GPRS suport nod (GGSN) care conține informații despre sesiunea abonatului atunci când abonatul are o sesiune activă. Când un telefon mobil dorește să utilizeze GPRS, acesta trebuie mai întâi să atașeze și apoi să activeze un context PDP . Aceasta alocă o structură de date de context PDP în SGSN pe care abonatul o vizitează în prezent și GGSN care deservește punctul de acces al abonatului. Datele înregistrate includ

Adresa IP a abonatului
IMSI al abonatului
ID-ul punctului final al tunelului abonatului (TEID) la GGSN
ID-ul punctului final al tunelului abonatului (TEID) la SGSN

Puncte de referință și interfețe

În cadrul standardelor de bază ale rețelei GPRS există o serie de interfețe și puncte de referință (puncte logice de conexiune care probabil împărtășesc o conexiune fizică comună cu alte puncte de referință). Unele dintre aceste nume pot fi văzute în diagrama structurii rețelei de pe această pagină.

Interfețe în rețeaua GPRS

Ga: Interfața servește CDR-urile (înregistrări contabile) care sunt scrise în GSN și trimise la gateway-ul de încărcare (CG). Această interfață folosește un protocol bazat pe GTP, cu modificări care acceptă CDR-uri (numite GTP ' și GTP prime ).
Gb: Interfața dintre subsistemul stației de bază și SGSN, protocolul de transmisie ar putea fi Frame Relay sau IP.
Iu: Interfață între controlerul de rețea radio și SGSN. Interfața schimbă semnalizarea și sarcina utilă.
Gc: Interfață între GGSN și HLR, astfel încât GGSN să poată obține detaliile locației unei stații mobile . Pentru a evita implementarea MAP / SS7 în GGSN, această interfață este opțională. Când nu sunt prezente, rutele GGSN solicită HLR prin intermediul unui SGSN .
Doamne: Interfață între SGSN și SMS Gateway. Poate folosi MAP1, MAP2 sau MAP3.
GE: Interfața dintre SGSN și punctul de control al serviciului (SCP); folosește protocolul CAP .
Gf: Interfața dintre SGSN și Registrul de identitate a echipamentelor (EIR), utilizată pentru verificarea numărului de identitate a echipamentului mobil (IMEI) în comparație cu o listă de telefoane mobile raportate furate.
Gi: Interfață bazată pe IP între GGSN și o rețea publică de date (PDN) fie direct către Internet, fie printr-un gateway WAP .
Gmb: Interfața dintre GGSN și Centrul de servicii Broadcast-Multicast (BM-SC), utilizat pentru controlul purtătorilor MBMS.
Gn: Interfață bazată pe IP între SGSN și alte SGSN și GGSN (interne). DNS partajează, de asemenea, această interfață. Folosește protocolul GTP.
Gp: Interfață bazată pe IP între SGSN intern și GGSN externe. Între SGSN și GGSN extern, există gateway-ul de frontieră (care este în esență un firewall ). Folosește și protocolul GTP.
Gr: Interfață între SGSN și HLR. Mesajele care trec prin această interfață utilizează protocolul MAP3.
Gs: Interfață între SGSN și MSC (VLR). Folosește protocolul BSSAP + . Această interfață permite paginarea și disponibilitatea stațiilor atunci când efectuează transferul de date. Când stația este atașată la rețeaua GPRS, SGSN ține evidența zonei de rutare (RA) la care este atașată stația. Un RA este o parte a unei zone de amplasare mai mari (LA). Când o stație este paginată, aceste informații sunt utilizate pentru a conserva resursele de rețea. Când stația efectuează un context PDP, SGSN are exact BTS-ul pe care îl utilizează stația.
Gx: Interfața politicii on-line între GGSN și funcția de reguli de tarifare (CRF). Este utilizat pentru furnizarea fluxului de date al serviciului pe baza regulilor de tarifare. Folosește protocolul de diametru.
Gy: Interfața de încărcare on-line între GGSN și sistemul de încărcare online (OCS). Folosește protocolul de diametru ( aplicația DCCA ).
Gz: Interfața de încărcare off-line ( bazată pe CDR ) între GGSN și sistemul de încărcare folosește GTP '.
Lg: Interfața dintre SGSN și Gateway Mobile Location Center ( GMLC ), utilizată pentru servicii bazate pe locație.
S3: Această interfață este definită între SGSN și MME și este utilizată pentru schimbul de informații despre utilizatori și purtători în procedurile de mobilitate inter-sistem. Această interfață este implementată utilizând eGTP-C .
S4: Această interfață este definită între SGSN și SGW (Serving Gateway). Termenul „S4-SGSN” se referă la un SGSN Release-8 care are cel puțin un set de interfețe S4 / S3 / S16 activate.
S6d: Interfața dintre SGSN și Home Subscriber Server (HSS). Este o interfață bazată pe diametru care este utilizată pentru transferul datelor de abonament și autentificare ale utilizatorului către HSS pentru autentificarea și autorizarea accesului utilizatorului.
S13 ': Această interfață este definită între SGSN și EIR (Equipment Identity Register). Interfața S13 'se aplică numai SGSN bazat pe S4. Interfața se bazează pe protocolul Diameter.
S16: Această interfață este definită între două SGSN-uri și utilizează exclusiv GTPv2-C.

Languages

In other projects