Rete principale GPRS - GPRS core network

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La rete principale GPRS è la parte centrale del servizio radio a pacchetto generale (GPRS) che consente alle reti mobili 2G , 3G e WCDMA di trasmettere pacchetti IP a reti esterne come Internet . Il sistema GPRS è una parte integrante del sottosistema di commutazione della rete GSM .

La rete fornisce la gestione della mobilità , la gestione delle sessioni e il trasporto per i servizi di pacchetti del protocollo Internet nelle reti GSM e WCDMA. La rete centrale fornisce anche supporto per altre funzioni come la fatturazione e l' intercettazione legale . È stato anche proposto, in una fase, di supportare i servizi radio a pacchetto nel sistema TDMA D-AMPS statunitense , tuttavia, in pratica, tutte queste reti sono state convertite in GSM, quindi questa opzione è diventata irrilevante.

Il modulo PRS è un sistema basato su standard aperti. L'ente di standardizzazione è il 3GPP .

Protocollo di tunneling GPRS (GTP)

Il protocollo GPRS Tunneling è il protocollo basato su IP che definisce la rete principale GPRS. Principalmente è il protocollo che consente agli utenti finali di una rete GSM o WCDMA di spostarsi da un luogo all'altro pur continuando a connettersi a Internet come se provenissero da una posizione nel nodo di supporto GPRS del gateway (GGSN) . Lo fa trasportando i dati dell'abbonato dall'attuale nodo di supporto GPRS (SGSN) dell'abbonato al GGSN che gestisce la sessione dell'abbonato. Tre forme di GTP vengono utilizzate dalla rete principale GPRS.

GTP-U
per il trasferimento dei dati utente in tunnel separati per ogni contesto PDP (Packet Data Protocol)
GTP-C
per motivi di controllo, tra cui:
  • configurazione e cancellazione di contesti PDP;
  • verifica della raggiungibilità GSN;
  • aggiornamenti; ad esempio, quando gli abbonati si spostano da un SGSN a un altro.
GTP "
per il trasferimento dei dati di ricarica alla funzione Charging Gateway.

Nodi di supporto GPRS (GSN)

Un GSN è un nodo di rete che supporta l'uso del GPRS nella rete principale GSM. Tutti i GSN dovrebbero avere un'interfaccia Gn e supportare il protocollo di tunneling GPRS. Esistono due varianti chiave del GSN, ovvero il nodo di supporto Gateway e Serving GPRS.

Nodo di supporto GPRS gateway (GGSN)

Il nodo di supporto GPRS del gateway (GGSN) è uno dei due componenti del dominio GPRS PS. Il GGSN insieme all'SGSN gestiscono le trasmissioni di pacchetti tra la rete GPRS e le reti esterne a commutazione di pacchetto, come Internet o una rete X.25 .

Dal punto di vista di una rete esterna, il GGSN è un router per una "sottorete", perché il GGSN "nasconde" l'infrastruttura GPRS dalla rete esterna. Quando il GGSN riceve i dati indirizzati a un utente specifico, controlla se l'utente è attivo. Se lo è, il GGSN inoltra i dati all'SGSN che serve l'utente mobile, ma se l'utente mobile è inattivo, i dati vengono scartati. Nella direzione opposta, i pacchetti originati da dispositivi mobili vengono instradati alla rete corretta dal GGSN.

Il GGSN è il punto di ancoraggio che consente la mobilità del terminale utente nelle reti GPRS / UMTS . In sostanza, svolge il ruolo in GPRS equivalente all'home agent in Mobile IP . Mantiene l'instradamento necessario per eseguire il tunneling delle unità di dati del protocollo (PDU) all'SGSN che serve una particolare stazione mobile (MS).

Il GGSN converte i pacchetti GPRS provenienti dall'SGSN nel formato PDP (packet data protocol) appropriato (ad esempio, IP o X.25) e li invia sulla rete dati a pacchetto corrispondente. Nella direzione opposta, gli indirizzi PDP dei pacchetti di dati in arrivo vengono convertiti nell'indirizzo GSM dell'utente di destinazione. I pacchetti reindirizzati vengono inviati all'SGSN responsabile. A tal fine, il GGSN memorizza l'indirizzo SGSN corrente dell'utente e il suo profilo nel suo registro di posizione. Il GGSN è responsabile dell'assegnazione dell'indirizzo IP ed è il router predefinito per l'apparecchiatura utente collegata (UE). Il GGSN svolge anche funzioni di autenticazione e ricarica.

Altre funzioni includono lo screening degli abbonati, la gestione del pool IP e la mappatura degli indirizzi , la QoS e l'applicazione del contesto PDP.

Con lo scenario LTE la funzionalità GGSN si sposta sul gateway SAE (con la funzionalità SGSN che funziona in MME ).

Serve nodo di supporto GPRS (SGSN)

Il Serving GPRS Support Node (SGSN) è il nodo che serve la MS / UE . L'SGSN supporta GPRS e / o UMTS . L'SGSN tiene traccia della posizione di un singolo MS / UE ed esegue funzioni di sicurezza e controllo degli accessi. L'SGSN è collegato al sistema della stazione base GERAN tramite l'interfaccia Gb o Iu e / o all'UTRAN tramite l'interfaccia Iu. Un SGSN è responsabile della consegna dei pacchetti di dati da e verso le stazioni mobili all'interno della sua area geografica di servizio. I suoi compiti includono instradamento e trasferimento dei pacchetti, gestione della mobilità (collegamento / scollegamento e gestione della posizione), gestione dei collegamenti logici e funzioni di autenticazione e addebito. Il registro di posizione dell'SGSN memorizza le informazioni sulla posizione (ad esempio, cella corrente, VLR corrente ) e profili utente (ad esempio, IMSI , indirizzo / i utilizzato / i nella rete dati a pacchetto) di tutti gli utenti GPRS registrati con esso.

Funzioni SGSN comuni

  • Scollegare i pacchetti GTP dal GGSN (downlink)
  • Pacchetti IP del tunnel verso il GGSN (uplink)
  • Eseguire la gestione della mobilità quando un cellulare in modalità standby si sposta da un'area di instradamento a un'altra area di instradamento
  • Fatturazione di un utente in base ai dati utilizzati.
  • Procedura di controllo dell'identità delle apparecchiature mobili (interfacce Gf / S13).
  • Gli SMS GMSC e gli SMS IWMSC supportano la trasmissione di SMS tramite SGSN.
  • Il sistema di ricarica offline (OFCS) raccoglie i record di addebito dagli SGSN.
  • L'SGSN contiene meccanismi per evitare e gestire situazioni di sovraccarico.
  • L'SGSN comunica con altri SGSN e / o MME ( entità di gestione della mobilità ) (interfacce Gn / S16 / S3)

Funzioni SGSN specifiche GSM / EDGE

Le funzioni e le caratteristiche SGSN specifiche per GSM Evolution (EDGE) sono:

  • Velocità dati massima di ca. 60 kbit / s (150 kbit / s per EDGE) per abbonato
  • Collegarsi tramite frame relay o IP all'unità di controllo del pacchetto utilizzando lo stack di protocollo Gb
  • Accetta i dati di uplink per formare pacchetti IP
  • Crittografa i dati di down-link, decrittografa i dati di up-link
  • Esegui la gestione della mobilità al livello di una cella per cellulari in modalità connessa

Funzioni SGSN specifiche per WCDMA

  • Trasporta fino a circa 42 Mbit / s di traffico in downlink e 5,8 Mbit / s in uplink (HSPA +)
  • Pacchetti di downlink / uplink tunnel / detunnel verso il controller di rete radio (RNC)

Punto di accesso

Un punto di accesso è:

  • Una rete IP a cui è possibile connettere un telefono cellulare
  • Un insieme di impostazioni utilizzate per quella connessione
  • Un'opzione particolare in una serie di impostazioni in un telefono cellulare

Quando un telefono cellulare GPRS configura un contesto PDP, viene selezionato il punto di accesso. A questo punto viene determinato un Access Point Name (APN)

Esempio: aricenttechnologies.mnc012.mcc345.gprs
Esempio: geocell
Esempio: internet
Esempio: hcl.cisco.ggsn

Questo punto di accesso viene quindi utilizzato in una query DNS su una rete DNS privata. Questo processo (chiamato risoluzione APN) fornisce infine l'indirizzo IP del GGSN che dovrebbe servire il punto di accesso. A questo punto è possibile attivare un contesto PDP.

Contesto PDP

Il contesto del protocollo dati a pacchetto (PDP; ad esempio, IP, X.25, FrameRelay) è una struttura dati presente sia sul nodo di supporto GPRS di servizio (SGSN) che sul nodo di supporto GPRS del gateway (GGSN) che contiene le informazioni di sessione dell'abbonato quando il l'abbonato ha una sessione attiva. Quando un cellulare desidera utilizzare GPRS, deve prima collegare e quindi attivare un contesto PDP . Ciò alloca una struttura dati di contesto PDP nell'SGSN che l'abbonato sta attualmente visitando e nel GGSN che serve il punto di accesso dell'abbonato. I dati registrati includono

  • Indirizzo IP dell'abbonato
  • Abbonato IMSI
  • ID endpoint tunnel dell'abbonato (TEID) al GGSN
  • Tunnel Endpoint ID (TEID) dell'abbonato all'SGSN

Punti di riferimento e interfacce

All'interno degli standard di rete GPRS ci sono una serie di interfacce e punti di riferimento (punti logici di connessione che probabilmente condividono una connessione fisica comune con altri punti di riferimento). Alcuni di questi nomi possono essere visualizzati nel diagramma della struttura di rete in questa pagina.

Interfacce nella rete GPRS

Ga
L'interfaccia serve i CDR (registrazioni contabili) che vengono scritti nel GSN e inviati al gateway di ricarica (CG). Questa interfaccia utilizza un protocollo basato su GTP, con modifiche che supportano i CDR (chiamati GTP ' e GTP prime ).
Gb
Interfaccia tra il sottosistema della stazione base e l'SGSN il protocollo di trasmissione potrebbe essere Frame Relay o IP.
Iu
Interfaccia tra il controller di rete radio e l'SGSN. L'interfaccia scambia segnalazione e carico utile.
Gc
Interfaccia tra GGSN e HLR in modo che il GGSN possa ottenere i dettagli sulla posizione di una stazione mobile . Per evitare di implementare MAP / SS7 nel GGSN, questa interfaccia è opzionale. Quando non è presente, il GGSN indirizza le richieste all'HLR tramite un SGSN .
Gd
Interfaccia tra SGSN e SMS Gateway. Può usare MAP1, MAP2 o MAP3.
Ge
L'interfaccia tra l'SGSN e il punto di controllo del servizio (SCP); utilizza il protocollo CAP .
Gf
L'interfaccia tra l'SGSN e l'EIR (Equipment Identity Register), utilizzata per verificare il numero di identificazione dell'apparecchiatura (IMEI) del cellulare rispetto a un elenco di telefoni cellulari rubati segnalati.
Gi
Interfaccia basata su IP tra il GGSN e una rete dati pubblica (PDN) direttamente a Internet o tramite un gateway WAP .
Gmb
L'interfaccia tra il GGSN e il Broadcast-Multicast Service Center (BM-SC), utilizzata per il controllo delle portanti MBMS.
GN
Interfaccia basata su IP tra SGSN e altri SGSN e GGSN (interni). Anche il DNS condivide questa interfaccia. Utilizza il protocollo GTP.
Gp
Interfaccia basata su IP tra SGSN interno e GGSN esterno. Tra l'SGSN e il GGSN esterno c'è il gateway di confine (che è essenzialmente un firewall ). Utilizza anche il protocollo GTP.
Gr
Interfaccia tra SGSN e HLR. I messaggi che passano attraverso questa interfaccia utilizzano il protocollo MAP3.
Gs
Interfaccia tra SGSN e MSC (VLR). Utilizza il protocollo BSSAP + . Questa interfaccia consente il cercapersone e la disponibilità della stazione quando esegue il trasferimento dei dati. Quando la stazione è collegata alla rete GPRS, l'SGSN tiene traccia di quale area di instradamento (RA) è collegata alla stazione. Un RA è una parte di un'area di ubicazione più ampia (LA). Quando una stazione viene cercata, queste informazioni vengono utilizzate per conservare le risorse di rete. Quando la stazione esegue un contesto PDP, l'SGSN ha l'esatto BTS utilizzato dalla stazione.
Gx
L'interfaccia politica in linea tra il GGSN e la funzione regole di tariffazione (CRF). Viene utilizzato per il provisioning del flusso di dati del servizio in base alle regole di addebito. Utilizza il protocollo del diametro.
Gy
L'interfaccia di ricarica in linea tra il GGSN e il sistema di ricarica in linea (OCS). Utilizza il protocollo del diametro ( applicazione DCCA ).
Gz
L' interfaccia di ricarica off-line ( basata su CDR ) tra il GGSN e il sistema di ricarica utilizza GTP '.
Lg
L'interfaccia tra SGSN e Gateway Mobile Location Center ( GMLC ), utilizzata per i servizi basati sulla posizione.
S3
Questa interfaccia è definita tra SGSN e MME e viene utilizzata per lo scambio di informazioni sull'utente e sul portatore nelle procedure di mobilità inter-sistema. Questa interfaccia è implementata utilizzando eGTP-C .
S4
Questa interfaccia è definita tra SGSN e SGW (Serving Gateway). Il termine "S4-SGSN" si riferisce a un SGSN versione 8 che ha almeno un set di interfacce S4 / S3 / S16 abilitate.
S6d
L'interfaccia tra SGSN e Home Subscriber Server (HSS). È un'interfaccia basata su Diameter che viene utilizzata per trasferire i dati di sottoscrizione e autenticazione dell'utente a HSS per l'autenticazione e l'autorizzazione dell'accesso dell'utente.
S13 '
Questa interfaccia è definita tra SGSN e EIR (Equipment Identity Register). L'interfaccia S13 si applica solo all'SGSN basato su S4. L'interfaccia è basata sul protocollo Diameter.
S16
Questa interfaccia è definita tra due SGSN e utilizza esclusivamente GTPv2-C.

Guarda anche

Riferimenti

link esterno

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