Základní síť GPRS - GPRS core network

GPRS páteřní síť je centrální část rádiového provozu obecně paketů (GPRS), která umožňuje 2G , 3G a WCDMA mobilní sítě pro přenos IP paketů do externích sítí, jako je internet . Systém GPRS je integrovanou součástí subsystému přepínání sítě GSM .

Síť poskytuje řízení mobility , řízení relací a dopravu pro paketové služby Internet Protocol v GSM a WCDMA sítě. Základní síť také poskytuje podporu pro další funkce, jako je fakturace a zákonné odposlechy . Rovněž bylo v jedné fázi navrženo podporovat paketové rádiové služby v americkém systému D-AMPS TDMA , avšak v praxi byly všechny tyto sítě převedeny na GSM, takže tato možnost se stala irelevantní.

Modul PRS je systém založený na otevřených standardech. Standardizačním orgánem je 3GPP .

GPRS tunelovací protokol (GTP)

GPRS Tunneling Protocol je definování IP na bázi protokolu o GPRS páteřní sítě. Jedná se především o protokol, který umožňuje koncovým uživatelům sítě GSM nebo WCDMA pohybovat se z místa na místo a přitom se i nadále připojovat k Internetu, jako by z jednoho místa v uzlu podpory GPRS brány (GGSN) . Dělá to tak, že přenáší data předplatitele z aktuálního obslužného uzlu GPRS (SGSN) předplatitele do GGSN, který zpracovává relaci předplatitele. Jádrová síť GPRS používá tři formy GTP.

GTP-U

pro přenos uživatelských dat v oddělených tunelech pro každý kontext Packet Data Protocol (PDP)

GTP-C

z kontrolních důvodů včetně:

nastavení a mazání kontextů PDP;
ověření dosažitelnosti GSN;
aktualizace; např. když se předplatitelé přesunou z jednoho SGSN do druhého.

GTP ': pro přenos dat o nabíjení do funkce Charging Gateway.

Uzly podpory GPRS (GSN)

GSN je síťový uzel, který podporuje použití GPRS v základní síti GSM. Všechny GSN by měly mít rozhraní Gn a podporovat tunelový protokol GPRS. Existují dvě klíčové varianty GSN, jmenovitě Gateway a Serving GPRS support node.

Uzel podpory GPRS brány (GGSN)

Uzel podpory GPRS brány (GGSN) je jednou ze dvou složek domény GPRS PS. GGSN společně s SGSN zpracovává paketové přenosy mezi sítí GPRS a externími paketově přepínanými sítěmi, jako je internet nebo síť X.25 .

Z pohledu externí sítě je GGSN směrovačem do „podsítě“, protože GGSN „skrývá“ infrastrukturu GPRS z externí sítě. Když GGSN přijímá data adresovaná určitému uživateli, kontroluje, zda je uživatel aktivní. Pokud ano, GGSN předá data SGSN sloužící mobilnímu uživateli, ale pokud je mobilní uživatel neaktivní, data se zahodí. V opačném směru jsou pakety pocházející z mobilu směrovány do správné sítě pomocí GGSN.

GGSN je kotevní bod, který umožňuje mobilitu uživatelského terminálu v sítích GPRS / UMTS . V podstatě plní roli v GPRS ekvivalentní domácímu agentovi v Mobile IP . Udržuje směrování nutné k tunelování datových jednotek protokolu (PDU) na SGSN, který obsluhuje konkrétní mobilní stanici (MS).

GGSN převádí pakety GPRS přicházející z SGSN do příslušného formátu protokolu paketových dat (PDP) (např. IP nebo X.25) a odesílá je do odpovídající datové sítě paketů. V opačném směru jsou PDP adresy příchozích datových paketů převedeny na adresu GSM cílového uživatele. Pakety se změněnou adresou se odešlou odpovědnému SGSN. Za tímto účelem GGSN ukládá aktuální adresu SGSN uživatele a jeho profil do svého registru umístění. GGSN je zodpovědný za přidělování IP adres a je výchozím routerem pro připojené uživatelské zařízení (UE). GGSN také provádí funkce ověřování a nabíjení.

Mezi další funkce patří prověřování předplatitelů, správa fondu IP a mapování adres , vynucování kontextu QoS a PDP.

Ve scénáři LTE se funkce GGSN přesune na bránu SAE (s funkcí SGSN fungující v MME ).

Poskytující uzel podpory GPRS (SGSN)

Serving GPRS Support Node (SGSN) je uzel, který obsluhuje MS / UE . SGSN podporuje GPRS a / nebo UMTS . SGSN sleduje polohu jednotlivých MS / UE a provádí bezpečnostní funkce a řízení přístupu. SGSN je připojen k systému základnové stanice GERAN přes rozhraní Gb nebo Iu a / nebo k UTRAN přes rozhraní Iu. SGSN je odpovědná za dodávku datových paketů za do mobilních stanic v rámci své geografické oblasti služeb. Mezi jeho úkoly patří směrování a přenos paketů, správa mobility (připojení / odpojení a správa polohy), správa logických odkazů a funkce ověřování a nabíjení. Registr umístění SGSN ukládá informace o poloze (např. Aktuální buňka, aktuální VLR ) a uživatelské profily (např. IMSI , adresy použité v paketové datové síti) všech uživatelů GPRS s ním registrovaných.

Běžné funkce SGSN

Detunnel GTP pakety z GGSN (downlink)
Tunelové IP pakety směrem k GGSN (uplink)
Proveďte správu mobility, když se mobilní telefon v pohotovostním režimu přesune z jedné směrované oblasti do druhé směrované oblasti
Fakturace uživatele podle použitých údajů.
Postup kontroly identity mobilního zařízení (rozhraní Gf / S13 ').
SMS GMSC a SMS IWMSC podporují přenos SMS prostřednictvím SGSN.
Offline Charging System (OFCS) shromažďuje záznamy o poplatcích od SGSN.
SGSN obsahuje mechanismy pro předcházení a řešení situací přetížení.
SGSN komunikuje s jinými SGSN a / nebo MME ( Mobility Management Entity ) (rozhraní Gn / S16 / S3)

Specifické funkce SGSN pro GSM / EDGE

Vylepšené datové rychlosti pro funkce a vlastnosti SGSN specifické pro GSM Evolution (EDGE) jsou:

Maximální přenosová rychlost cca. 60 kbit / s (150 kbit / s pro EDGE) na předplatitele
Připojte se přes rámové relé nebo IP k řídicí jednotce paketů pomocí zásobníku protokolu Gb
Přijměte uplinková data a vytvořte pakety IP
Šifrovat data down-link, dešifrovat data up-link
U mobilních telefonů s připojeným režimem proveďte správu mobility na úroveň buňky

Funkce SGSN specifické pro WCDMA

Proveďte downlink provozu s rychlostí přibližně 42 Mbit / s a uplinkem s přenosem 5,8 Mbit / s (HSPA +)
Tunelové / detunnelové downlinkové / uplinkové pakety směrem k řadiči rádiové sítě (RNC)

Přístupový bod

Přístupový bod je:

Síť IP, ke které lze připojit mobilní sadu
Sada nastavení, která se používají pro dané připojení
Zvláštní možnost v sadě nastavení v mobilním telefonu

Když mobilní telefon GPRS nastaví kontext PDP, je vybrán přístupový bod. V tomto okamžiku je určen název přístupového bodu (APN)

Příklad: aricenttechnologies.mnc012.mcc345.gprs

Příklad: geocell

Příklad: internet

Příklad: hcl.cisco.ggsn

Tento přístupový bod se poté použije v dotazu DNS na soukromou síť DNS. Tento proces (nazývaný rozlišení APN) nakonec dává IP adresu GGSN, která by měla sloužit přístupovému bodu. V tomto okamžiku lze aktivovat kontext PDP.

Kontext PDP

Kontext paketového datového protokolu (PDP; např. IP, X.25, FrameRelay) je datová struktura přítomná jak na obslužném uzlu podpory GPRS (SGSN), tak na uzlu podpory GPRS brány (GGSN), který obsahuje informace o relaci účastníka, když účastník má aktivní relaci. Pokud chce mobilní telefon používat GPRS, musí nejprve připojit a poté aktivovat kontext PDP . To přiděluje strukturu dat PDP kontextu v SGSN, kterou předplatitel aktuálně navštěvuje, a GGSN obsluhující přístupový bod předplatitele. Zaznamenaná data zahrnují

IP adresa účastníka
IMSI předplatitele
ID koncového bodu účastnického tunelu (TEID) na GGSN
ID koncového bodu účastnického tunelu (TEID) na SGSN

Referenční body a rozhraní

V rámci standardů základní sítě GPRS existuje řada rozhraní a referenčních bodů (logické body připojení, které pravděpodobně sdílejí společné fyzické spojení s jinými referenčními body). Některé z těchto jmen lze vidět ve schématu struktury sítě na této stránce.

Rozhraní v síti GPRS

Ga: Rozhraní slouží k záznamům CDR (účetní záznamy), které jsou zapsány do GSN a odeslány do nabíjecí brány (CG). Toto rozhraní používá protokol založený na GTP s úpravami, které podporují CDR (Called GTP ' and GTP prime ).
GB: Rozhraní mezi subsystémem základnové stanice a SGSN přenosovým protokolem může být Frame Relay nebo IP.
Tj: Rozhraní mezi radičem bezdrátové sítě a SGSN. Rozhraní si vyměňuje signalizaci a užitečné zatížení.
Gc: Rozhraní mezi GGSN a HLR, takže GGSN může získat podrobnosti o poloze mobilní stanice . Aby se zabránilo implementaci MAP / SS7 v GGSN, je toto rozhraní volitelné. Pokud není k dispozici, trasy GGSN se zeptají na HLR prostřednictvím SGSN .
Gd: Rozhraní mezi SGSN a SMS bránou. Lze použít MAP1, MAP2 nebo MAP3.
Ge: Rozhraní mezi SGSN a servisním kontrolním bodem (SCP); používá protokol CAP .
Gf: Rozhraní mezi SGSN a registrem identity zařízení (EIR), které se používá ke kontrole identifikačního čísla zařízení (IMEI) proti seznamu nahlášených odcizených mobilních telefonů.
Gi: IP rozhraní mezi GGSN a veřejnou datovou sítí (PDN) buď přímo do Internetu, nebo přes WAP bránu .
Gmb: Rozhraní mezi GGSN a Broadcast-Multicast Service Center (BM-SC), které se používá pro ovládání nositelů MBMS.
Gn: IP rozhraní mezi SGSN a jinými SGSN a (interními) GGSN. DNS také sdílí toto rozhraní. Používá protokol GTP.
Gp: IP rozhraní mezi interními SGSN a externími GGSN. Mezi SGSN a externím GGSN je hraniční brána (což je v podstatě firewall ). Používá také protokol GTP.
GR: Rozhraní mezi SGSN a HLR. Zprávy procházející tímto rozhraním používají protokol MAP3.
Gs: Rozhraní mezi SGSN a MSC (VLR). Používá protokol BSSAP + . Toto rozhraní umožňuje stránkování a dostupnost stanice při přenosu dat. Když je stanice připojena k síti GPRS, SGSN sleduje, ke které směrovací oblasti (RA) je stanice připojena. RA je součástí větší lokalizační oblasti (LA). Když je stránka stránkována, tyto informace se používají k ochraně síťových prostředků. Když stanice provádí kontext PDP, má SGSN přesnou BTS, kterou stanice používá.
Gx: Online rozhraní zásad mezi GGSN a funkcí pravidel účtování (CRF). Používá se pro zajišťování toku dat služby na základě pravidel zpoplatnění. Používá protokol o průměru.
Gy: On-line nabíjecí rozhraní mezi GGSN a online nabíjecím systémem (OCS). Používá protokol průměru ( aplikace DCCA ).
Gz: Offline (na základě CDR ) nabíjecí rozhraní mezi GGSN a nabíjecím systémem používá GTP '.
Lg: Rozhraní mezi SGSN a Gateway Mobile Location Center ( GMLC ), používané pro služby založené na poloze.
S3: Toto rozhraní je definováno mezi SGSN a MME a slouží k výměně informací o uživateli a nositeli v postupech mezi systémy. Toto rozhraní je implementováno pomocí eGTP-C .
S4: Toto rozhraní je definováno mezi SGSN a SGW (Serving Gateway). Pojem „S4-SGSN“ označuje SGSN verze 8, která má povolenou alespoň jednu sadu rozhraní S4 / S3 / S16.
S6d: Rozhraní mezi SGSN a Home Subscriber Server (HSS). Jedná se o rozhraní založené na průměru, které se používá k přenosu dat předplatného a autentizace uživatele do HSS pro autentizaci a autorizaci přístupu uživatele.
S13 ': Toto rozhraní je definováno mezi SGSN a EIR (Equipment Identity Register). Rozhraní S13 'se vztahuje pouze na SGSN založené na S4. Rozhraní je založeno na protokolu o průměru.
S16: Toto rozhraní je definováno mezi dvěma SGSN a používá výhradně GTPv2-C.

Languages

In other projects