Rede principal GPRS - GPRS core network

A rede principal GPRS é a parte central do serviço geral de pacotes de rádio (GPRS), que permite que redes móveis 2G , 3G e WCDMA transmitam pacotes IP para redes externas, como a Internet . O sistema GPRS é parte integrante do subsistema de comutação de rede GSM .

A rede fornece gerenciamento de mobilidade , gerenciamento de sessão e transporte para serviços de pacote de protocolo da Internet em redes GSM e WCDMA. A rede central também oferece suporte para outras funções, como cobrança e interceptação legal . Também foi proposto, em um estágio, oferecer suporte a serviços de pacote de rádio no sistema TDMA D-AMPS dos EUA , no entanto, na prática, todas essas redes foram convertidas para GSM, de modo que essa opção se tornou irrelevante.

O módulo PRS é um sistema orientado por padrões abertos. O órgão de padronização é o 3GPP .

Protocolo de tunelamento GPRS (GTP)

O protocolo de encapsulamento GPRS é o protocolo de definição baseado em IP da rede central GPRS. Principalmente, é o protocolo que permite que os usuários finais de uma rede GSM ou WCDMA se movam de um lugar para outro enquanto continuam a se conectar à Internet como se estivessem em um local no nó de suporte GPRS do Gateway (GGSN) . Ele faz isso transportando os dados do assinante do nó de suporte GPRS (SGSN) que serve atualmente ao assinante para o GGSN que está lidando com a sessão do assinante. Três formas de GTP são usadas pela rede principal GPRS.

GTP-U
para transferência de dados do usuário em túneis separados para cada contexto de protocolo de dados de pacote (PDP)
GTP-C
por razões de controle, incluindo:
  • configuração e exclusão de contextos PDP;
  • verificação da acessibilidade do GSN;
  • atualizações; por exemplo, à medida que os assinantes mudam de um SGSN para outro.
GTP '
para transferência de dados de carregamento para a função de gateway de carregamento.

Nós de suporte GPRS (GSN)

Um GSN é um nó de rede que suporta o uso de GPRS na rede principal GSM. Todos os GSNs devem ter uma interface Gn e suportar o protocolo de tunelamento GPRS. Existem duas variantes principais do GSN, nomeadamente Gateway e Serving GPRS support node.

Nó de suporte GPRS do gateway (GGSN)

O nó de suporte GPRS do gateway (GGSN) é um dos dois componentes do domínio GPRS PS. O GGSN juntamente com o SGSN tratam das transmissões de pacotes entre a rede GPRS e redes externas de comutação de pacotes, como a Internet ou uma rede X.25 .

Do ponto de vista de uma rede externa, o GGSN é um router para uma “sub-rede”, porque o GGSN 'esconde' a infra-estrutura GPRS da rede externa. Quando o GGSN recebe dados endereçados a um usuário específico, ele verifica se o usuário está ativo. Se for o caso, o GGSN encaminha os dados para o SGSN que atende o usuário móvel, mas se o usuário móvel estiver inativo, os dados são descartados. Na outra direção, os pacotes originados em dispositivos móveis são roteados para a rede certa pelo GGSN.

O GGSN é o ponto de ancoragem que possibilita a mobilidade do terminal de usuário nas redes GPRS / UMTS . Em essência, ele desempenha a função em GPRS equivalente ao agente doméstico em IP Móvel . Ele mantém o roteamento necessário para tunelar as unidades de dados de protocolo (PDUs) para o SGSN que atende uma determinada estação móvel (MS).

O GGSN converte os pacotes GPRS vindos do SGSN no formato de protocolo de dados em pacotes (PDP) apropriado (por exemplo, IP ou X.25) e os envia na rede de dados em pacotes correspondente. Na outra direção, os endereços PDP dos pacotes de dados recebidos são convertidos no endereço GSM do usuário de destino. Os pacotes readdressed são enviados ao SGSN responsável. Para o efeito, o GGSN armazena o endereço SGSN atual do utilizador e o seu perfil no seu registo de localização. O GGSN é responsável pela atribuição do endereço IP e é o roteador padrão para o equipamento do usuário conectado (UE). O GGSN também executa funções de autenticação e cobrança.

Outras funções incluem triagem de assinantes, gerenciamento de pool de IP e mapeamento de endereços , QoS e aplicação de contexto de PDP.

Com o cenário LTE , a funcionalidade GGSN muda para o gateway SAE (com a funcionalidade SGSN funcionando no MME ).

Servindo nó de suporte GPRS (SGSN)

O Serving GPRS Support Node (SGSN) é o nó que está servindo a MS / UE . O SGSN suporta GPRS e / ou UMTS . O SGSN rastreia a localização de um MS / UE individual e executa funções de segurança e controle de acesso. O SGSN é conectado ao sistema de estação base GERAN por meio da interface Gb ou Iu e / ou à UTRAN por meio da interface Iu. Um SGSN é responsável pela entrega de pacotes de dados de e para as estações móveis dentro de sua área de serviço geográfica. Suas tarefas incluem roteamento e transferência de pacotes, gerenciamento de mobilidade (anexar / desconectar e gerenciamento de localização), gerenciamento de link lógico e funções de autenticação e cobrança. O registro de localização do SGSN armazena informações de localização (por exemplo, célula atual, VLR atual ) e perfis de usuário (por exemplo, IMSI , endereço (s) usado (s) na rede de dados por pacote) de todos os usuários GPRS registrados nele.

Funções comuns do SGSN

  • Desembarque de pacotes GTP do GGSN (downlink)
  • Pacotes de túnel IP em direção ao GGSN (uplink)
  • Realize o gerenciamento de mobilidade quando um celular em modo de espera muda de uma área de roteamento para outra área de roteamento
  • Faturar um usuário de acordo com os dados usados.
  • Procedimento de verificação de identidade de equipamento móvel (interfaces Gf / S13 ').
  • Os GMSCs SMS e os IWMSCs SMS suportam a transmissão de SMS através do SGSN.
  • O Offline Charging System (OFCS) coleta registros de cobrança de SGSNs.
  • O SGSN contém mecanismos para evitar e lidar com situações de sobrecarga.
  • O SGSN se comunica com outro (s) SGSN (s) e / ou MME (s) ( Mobility Management Entity ) (interfaces Gn / S16 / S3)

Funções SGSN específicas para GSM / EDGE

As taxas de dados aprimoradas para funções e características SGSN específicas da evolução GSM (EDGE) são:

  • Taxa máxima de dados de aprox. 60 kbit / s (150 kbit / s para EDGE) por assinante
  • Conecte-se via frame relay ou IP à unidade de controle de pacotes usando a pilha de protocolo Gb
  • Aceita dados de uplink para formar pacotes IP
  • Criptografar dados de link descendente, descriptografar dados de link ascendente
  • Realize o gerenciamento de mobilidade no nível de uma célula para celulares no modo conectado

Funções SGSN específicas de WCDMA

  • Transportar até cerca de 42 Mbit / s de downlink de tráfego e 5,8 Mbit / s de uplink de tráfego (HSPA +)
  • Pacotes de downlink / uplink de túnel / desmonte em direção ao controlador de rede de rádio (RNC)

Ponto de acesso

Um ponto de acesso é:

  • Uma rede IP à qual um aparelho móvel pode ser conectado
  • Um conjunto de configurações que são usadas para essa conexão
  • Uma opção específica em um conjunto de configurações em um telefone celular

Quando um telefone móvel GPRS configura um contexto PDP, o ponto de acesso é selecionado. Neste ponto, um nome de ponto de acesso (APN) é determinado

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

Esse ponto de acesso é então usado em uma consulta DNS para uma rede DNS privada. Este processo (denominado resolução APN) finalmente fornece o endereço IP do GGSN que deve servir ao ponto de acesso. Neste ponto, um contexto PDP pode ser ativado.

Contexto PDP

O contexto do protocolo de pacote de dados (PDP; por exemplo, IP, X.25, FrameRelay) é uma estrutura de dados presente no nó de suporte GPRS (SGSN) e no nó de suporte GPRS de gateway (GGSN) que contém as informações da sessão do assinante quando o o assinante tem uma sessão ativa. Quando uma unidade móvel deseja usar GPRS, ela deve primeiro conectar e, em seguida, ativar um contexto PDP . Isso aloca uma estrutura de dados de contexto PDP no SGSN que o assinante está atualmente visitando e no GGSN servindo o ponto de acesso do assinante. Os dados registrados incluem

  • Endereço IP do assinante
  • IMSI do assinante
  • ID do terminal do túnel do assinante (TEID) no GGSN
  • ID do ponto final do túnel do assinante (TEID) no SGSN

Pontos de referência e interfaces

Nos padrões da rede central GPRS, há várias interfaces e pontos de referência (pontos lógicos de conexão que provavelmente compartilham uma conexão física comum com outros pontos de referência). Alguns desses nomes podem ser vistos no diagrama de estrutura de rede desta página.

Interfaces na rede GPRS

Ga
A interface atende aos CDRs (registros contábeis) que são gravados no GSN e enviados ao gateway de cobrança (CG). Essa interface usa um protocolo baseado em GTP, com modificações que suportam CDRs (chamados de GTP ' e GTP prime ).
Gb
Interface entre o subsistema da estação base e o SGSN, o protocolo de transmissão pode ser Frame Relay ou IP.
Iu
Interface entre o Controlador de Rede de Rádio e o SGSN. A interface troca sinalização e carga útil.
Gc
Interface entre o GGSN e o HLR para que o GGSN possa obter os detalhes de localização de uma estação móvel . Para evitar a implementação de MAP / SS7 no GGSN, esta interface é opcional. Quando não está presente, o GGSN encaminha consultas ao HLR por meio de um SGSN .
D'us
Interface entre o SGSN e o SMS Gateway. Pode usar MAP1, MAP2 ou MAP3.
Ge
A interface entre o SGSN e o ponto de controle de serviço (SCP); usa o protocolo CAP .
Gf
A interface entre o SGSN e o Equipment Identity Register (EIR), usada para verificar o número de identidade do equipamento móvel (IMEI) em relação a uma lista de telefones móveis roubados relatados.
Gi
Interface baseada em IP entre o GGSN e uma rede de dados pública (PDN) diretamente para a Internet ou através de um gateway WAP .
Gmb
A interface entre o GGSN e o Broadcast-Multicast Service Center (BM-SC), usado para controlar portadores MBMS.
Gn
Interface baseada em IP entre SGSN e outros SGSNs e GGSNs (internos). O DNS também compartilha essa interface. Usa o protocolo GTP.
Gp
Interface baseada em IP entre SGSN interno e GGSNs externos. Entre o SGSN e o GGSN externo, existe o gateway de fronteira (que é essencialmente um firewall ). Também usa o protocolo GTP.
Gr
Interface entre o SGSN e o HLR. As mensagens que passam por essa interface usam o protocolo MAP3.
Gs
Interface entre o SGSN e o MSC (VLR). Usa o protocolo BSSAP + . Essa interface permite paginação e disponibilidade da estação ao realizar a transferência de dados. Quando a estação está conectada à rede GPRS, o SGSN mantém registro de qual área de roteamento (RA) a estação está conectada. Um RA é parte de uma área de localização maior (LA). Quando uma estação é paginada, essas informações são usadas para conservar os recursos da rede. Quando a estação executa um contexto PDP, o SGSN tem o BTS exato que a estação está usando.
Gx
A interface de política on-line entre o GGSN e a função de regras de cobrança (CRF). Ele é usado para provisionar o fluxo de dados do serviço com base nas regras de cobrança. Usa o protocolo de diâmetro.
Gy
A interface de carregamento online entre o GGSN e o sistema de carregamento online (OCS). Usa o protocolo de diâmetro ( aplicativo DCCA ).
Gz
A interface de carregamento off-line ( baseada em CDR ) entre o GGSN e o sistema de carregamento usa GTP '.
Lg
A interface entre o SGSN e o Gateway Mobile Location Center ( GMLC ), usada para serviços baseados em localização.
S3
Esta interface é definida entre o SGSN e o MME e é utilizada para a troca de informações do usuário e do portador em procedimentos de mobilidade entre sistemas. Esta interface é implementada usando eGTP-C .
S4
Esta interface é definida entre o SGSN e o SGW (Serving Gateway). O termo "S4-SGSN" refere-se a um Release-8 SGSN que possui pelo menos um conjunto de interfaces S4 / S3 / S16 habilitadas.
S6d
A interface entre o SGSN e o Home Subscriber Server (HSS). É uma interface baseada em diameter , que é usada para transferir dados de assinatura e autenticação do usuário para HSS para autenticar e autorizar o acesso do usuário.
S13 '
Esta interface é definida entre o SGSN e o EIR (Equipment Identity Register). A interface S13 'se aplica apenas ao SGSN baseado em S4. A interface é baseada no protocolo de diameter.
S16
Esta interface é definida entre dois SGSNs e usa exclusivamente GTPv2-C.

Veja também

Referências

links externos

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