GPRS kjernenettverk - GPRS core network

Den GPRS-kjernenettverket er den sentrale delen av General Packet Radio Service (GPRS), som gjør det mulig 2G , 3G og WCDMA- mobilnett for å overføre IP -pakker til eksterne nettverk slik som Internett . GPRS-systemet er en integrert del av GSM- nettverksdelsystemet .

Nettverket tilbyr mobilitetsstyring , øktadministrasjon og transport for internettprotokollpakketjenester i GSM- og WCDMA-nettverk. Kjernenettverket gir også støtte for andre funksjoner som fakturering og lovlig avlytting . Det ble også på et tidspunkt foreslått å støtte pakkeradiotjenester i det amerikanske D-AMPS TDMA- systemet, men i praksis har alle disse nettverkene blitt konvertert til GSM, så dette alternativet har blitt irrelevant.

PRS-modulen er et åpent standarddrevet system. Standardiseringsorganet er 3GPP .

GPRS tunnelprotokoll (GTP)

GPRS Tunneling Protocol er den definerende IP- baserte protokollen til GPRS-kjernenettverket. Primært er det protokollen som gjør det mulig for sluttbrukere av et GSM- eller WCDMA-nettverk å bevege seg fra sted til sted mens de fortsetter å koble til Internett som om det er fra et sted ved Gateway GPRS-støtteknutepunkt (GGSN) . Det gjør dette ved å føre abonnentens data fra abonnentens nåværende serverende GPRS-støtteknutepunkt (SGSN) til GGSN som håndterer abonnentens økt. Tre former for GTP brukes av GPRS-kjernenettverket.

GTP-U

for overføring av brukerdata i atskilte tunneler for hver Packet Data Protocol (PDP) kontekst

GTP-C

av kontrollårsaker, inkludert:

oppsett og sletting av PDP-sammenhenger;
verifisering av GSN-rekkevidde;
oppdateringer; f.eks. når abonnenter beveger seg fra ett SGSN til et annet.

GTP ': for overføring av ladedata til Charging Gateway-funksjonen.

GPRS-støtteknuter (GSN)

En GSN er en nettverksnode som støtter bruken av GPRS i GSM-kjernenettverket. Alle GSN-er bør ha et Gn- grensesnitt og støtte GPRS-tunnelprotokollen. Det er to viktige varianter av GSN, nemlig Gateway og Serving GPRS support node.

Gateway GPRS support node (GGSN)

Gateway GPRS support node (GGSN) er en av to komponenter i GPRS PS-domenet. GGSN håndterer sammen med SGSN pakkesendinger mellom GPRS-nettverket og eksterne pakkeskiftede nettverk, for eksempel Internett eller et X.25- nettverk.

Fra et eksternt nettverks synspunkt er GGSN en ruter til et "sub-nettverk", fordi GGSN 'skjuler' GPRS-infrastrukturen fra det eksterne nettverket. Når GGSN mottar data adressert til en bestemt bruker, kontrollerer den om brukeren er aktiv. Hvis det er, videresender GGSN dataene til SGSN som betjener mobilbrukeren, men hvis mobilbrukeren er inaktiv, blir dataene forkastet. I den andre retningen blir mobilpakker sendt til riktig nettverk av GGSN.

GGSN er forankringspunktet som muliggjør mobiliteten til brukerterminalen i GPRS / UMTS- nettverkene. I hovedsak utfører den rollen i GPRS som tilsvarer hjemmeagenten i Mobile IP . Den opprettholder ruting som er nødvendig for å tunnelere protokolldataenhetene (PDUene) til SGSN som betjener en bestemt mobilstasjon (MS).

GGSN konverterer GPRS-pakkene som kommer fra SGSN til det passende pakkedataprotokollformatet (PDP) (f.eks. IP eller X.25) og sender dem ut på det tilsvarende pakkedatanettverket. I den andre retningen blir PDP-adressene til innkommende datapakker konvertert til GSM-adressen til destinasjonsbrukeren. De omskrevne pakkene sendes til ansvarlig SGSN. For dette formål lagrer GGSN brukerens nåværende SGSN-adresse og hans eller hennes profil i stedsregisteret. GGSN er ansvarlig for tildeling av IP-adresse og er standardruter for tilkoblet brukerutstyr (UE). GGSN utfører også autentiserings- og ladefunksjoner.

Andre funksjoner inkluderer abonnements screening, IP pool management og adressekartlegging , QoS og PDP konteksthåndhevelse.

Med LTE- scenario flyttes GGSN-funksjonaliteten til SAE- gateway (med SGSN-funksjonalitet som fungerer i MME ).

Serverer GPRS-støtteknutepunkt (SGSN)

Serving GPRS Support Node (SGSN) er noden som betjener MS / UE . SGSN støtter GPRS og / eller UMTS . SGSN holder rede på plasseringen til en enkelt MS / UE og utfører sikkerhetsfunksjoner og tilgangskontroll. SGSN er koblet til GERAN- basestasjonssystemet via Gb- eller Iu-grensesnittet og / eller til UTRAN gjennom Iu-grensesnittet. Et SGSN er ansvarlig for levering av datapakker fra og til mobilstasjonene innenfor sitt geografiske tjenesteområde. Oppgavene inkluderer ruting og overføring av pakker, mobilitetsstyring (tilknytning / løsrivelse og stedsadministrasjon), logisk koblingsadministrasjon og autentiserings- og ladefunksjoner. Stedsregisteret til SGSN lagrer posisjonsinformasjon (f.eks. Nåværende celle, nåværende VLR ) og brukerprofiler (f.eks. IMSI , adresse (r) som brukes i pakkedatanettverket) til alle GPRS-brukere som er registrert hos den.

Vanlige SGSN-funksjoner

Detunnel GTP-pakker fra GGSN (nedlink)
Tunnel IP-pakker mot GGSN (uplink)
Utfør mobilitetsstyring når en standby-modus mobil beveger seg fra et rutingsområde til et annet rutingsområde
Fakturering av en bruker i henhold til dataene som er brukt.
Prosedyre for identitetskontroll av mobilt utstyr (Gf / S13 'grensesnitt).
SMS GMSC og SMS IWMSC støtter SMS-overføring via SGSN.
Offline Charging System (OFCS) samler ladeposter fra SGSN-er.
SGSN inneholder mekanismer for å unngå og håndtere overbelastningssituasjoner.
SGSN kommuniserer med andre SGSN (er) og / eller MME (er) ( Mobility Management Enhet ) (Gn / S16 / S3 grensesnitt)

GSM / EDGE-spesifikke SGSN-funksjoner

Forbedrede datahastigheter for GSM Evolution (EDGE) spesifikke SGSN-funksjoner og egenskaper er:

Maksimal datahastighet på ca. 60 kbit / s (150 kbit / s for EDGE) per abonnent
Koble via rammelé eller IP til pakkestyringsenheten ved hjelp av Gb-protokollstakken
Godta opplinkingsdata for å danne IP-pakker
Krypter nedlink-data, dekrypter opp-link-data
Utfør mobilitetsstyring til nivået på en celle for mobiler med tilkoblet modus

WCDMA-spesifikke SGSN-funksjoner

Bære opptil 42 Mbit / s trafikknedlink og 5,8 Mbit / s trafikkopplinking (HSPA +)
Tunnel / detunnel nedlink / uplink-pakker mot radionettverkskontrolleren (RNC)

Tilgangspunkt

Et tilgangspunkt er:

Et IP-nettverk som et mobilsett kan kobles til
Et sett med innstillinger som brukes for den tilkoblingen
Et spesielt alternativ i et sett med innstillinger i en mobiltelefon

Når en GPRS-mobiltelefon setter opp en PDP-kontekst, velges tilgangspunktet. På dette tidspunktet blir et tilgangspunktnavn (APN) bestemt

Eksempel: aricenttechnologies.mnc012.mcc345.gprs

Eksempel: geocell

Eksempel: internett

Eksempel: hcl.cisco.ggsn

Dette tilgangspunktet blir deretter brukt i et DNS- spørsmål til et privat DNS-nettverk. Denne prosessen (kalt APN-oppløsning) gir til slutt IP-adressen til GGSN som skal tjene tilgangspunktet. På dette punktet kan en PDP-kontekst aktiveres.

PDP-kontekst

Pakkedataprotokollen (PDP, f.eks. IP, X.25, FrameRelay) -kontekst er en datastruktur tilstede både på den serverende GPRS- støtteknoden (SGSN) og gateway-GPRS-støtteknuten (GGSN) som inneholder abonnentens sesjonsinformasjon når abonnenten har en aktiv økt. Når en mobil vil bruke GPRS, må den først legge ved og deretter aktivere en PDP-kontekst . Dette tildeler en PDP-kontekstdatastruktur i SGSN som abonnenten besøker for øyeblikket og GGSN som betjener abonnentens tilgangspunkt. Dataene som er registrert inkluderer

Abonnentens IP-adresse
Abonnentens IMSI
Abonnentens Tunnel Endpoint ID (TEID) på GGSN
Abonnentens Tunnel Endpoint ID (TEID) på SGSN

Referansepunkter og grensesnitt

Innenfor GPRS-kjernnettverksstandardene er det en rekke grensesnitt og referansepunkter (logiske tilkoblingspunkter som sannsynligvis deler en felles fysisk forbindelse med andre referansepunkter). Noen av disse navnene kan sees i nettverksstrukturdiagrammet på denne siden.

Grensesnitt i GPRS-nettverket

Ga: Grensesnittet betjener CDRene (regnskapsposter) som er skrevet i GSN og sendt til ladingsporten (CG). Dette grensesnittet bruker en GTP-basert protokoll, med modifikasjoner som støtter CDR (Called GTP ' og GTP prime ).
Gb: Grensesnitt mellom basestasjonens undersystem og SGSN, overføringsprotokollen kan være Frame Relay eller IP.
Iu: Grensesnitt mellom radionettverkskontrolleren og SGSN. Grensesnittet utveksler signalering og nyttelast.
Gc: Grensesnitt mellom GGSN og HLR slik at GGSN kan få lokasjonsdetaljene til en mobilstasjon . For å unngå implementering av MAP / SS7 i GGSN, er dette grensesnittet valgfritt. Når den ikke er tilstede, spør GGSN-rutene til HLR via en SGSN .
Gd: Grensesnitt mellom SGSN og SMS Gateway. Kan bruke MAP1, MAP2 eller MAP3.
Ge: Grensesnittet mellom SGSN og servicekontrollpunktet (SCP); bruker CAP- protokollen.
Gf: Grensesnittet mellom SGSN og Equipment Identity Register (EIR), brukt til å sjekke mobilens utstyrsidentitetsnummer (IMEI) mot en liste over rapporterte stjålne mobiltelefoner.
Gi: IP-basert grensesnitt mellom GGSN og et offentlig datanettverk (PDN) enten direkte til Internett eller via en WAP-gateway .
Gmb: Grensesnittet mellom GGSN og Broadcast-Multicast Service Center (BM-SC), brukt til å kontrollere MBMS-bærere.
Gn: IP-basert grensesnitt mellom SGSN og andre SGSN og (interne) GGSN. DNS deler også dette grensesnittet. Bruker GTP-protokollen.
Gp: IP-basert grensesnitt mellom interne SGSN og eksterne GGSN. Mellom SGSN og den eksterne GGSN er det grenseportalen (som egentlig er en brannmur ). Bruker også GTP-protokollen.
Gr: Grensesnitt mellom SGSN og HLR. Meldinger som går gjennom dette grensesnittet bruker MAP3-protokollen.
Gs: Grensesnitt mellom SGSN og MSC (VLR). Bruker BSSAP + -protokollen. Dette grensesnittet tillater personsøk og tilgjengelighet av stasjoner når det utfører dataoverføring. Når stasjonen er koblet til GPRS-nettverket, holder SGSN oversikt over hvilket rutingsområde (RA) stasjonen er koblet til. En RA er en del av et større lokasjonsområde (LA). Når en stasjon sides, brukes denne informasjonen til å spare nettverksressurser. Når stasjonen utfører en PDP-kontekst, har SGSN den nøyaktige BTS-stasjonen bruker.
Gx: Online policy-grensesnittet mellom GGSN og funksjonen for lading av regler (CRF). Den brukes til å levere dataflyt basert på avgiftsregler. Bruker diameterprotokollen.
Gy: Online ladegrensesnittet mellom GGSN og det elektroniske ladesystemet (OCS). Bruker diameterprotokollen ( DCCA-applikasjon ).
Gz: Det frakoblede ( CDR- baserte) ladegrensesnittet mellom GGSN og lade-systemet bruker GTP '.
Lg: Grensesnittet mellom SGSN og Gateway Mobile Location Center ( GMLC ), brukt til stedsbaserte tjenester.
S3: Dette grensesnittet er definert mellom SGSN og MME, og det brukes til å utveksle bruker- og bærerinformasjon i mobilitetsprosedyrer mellom systemene. Dette grensesnittet er implementert ved hjelp av eGTP-C .
S4: Dette grensesnittet er definert mellom SGSN og SGW (Serving Gateway). Uttrykket "S4-SGSN" refererer til en Release-8 SGSN som har minst ett sett med S4 / S3 / S16-grensesnitt aktivert.
S6d: Grensesnittet mellom SGSN og Home Subscriber Server (HSS). Det er et diameterbasert grensesnitt som brukes til å overføre abonnements- og autentiseringsdata til brukeren til HSS for å autentisere og autorisere brukertilgang.
S13 ': Dette grensesnittet er definert mellom SGSN og EIR (Equipment Identity Register). S13 '-grensesnittet gjelder bare for S4-basert SGSN. Grensesnittet er basert på Diameter-protokollen.
S16: Dette grensesnittet er definert mellom to SGSN og bruker utelukkende GTPv2-C.

Languages

In other projects