GPRS-kärnnätverk - GPRS core network

Den GPRS-kärnnätverk är den centrala delen av den allmänna paketradiotjänst (GPRS), som tillåter 2G , 3G och WCDMA mobilnät till sändar IP paket till externa nät, såsom Internet . GPRS-systemet är en integrerad del av GSM- nätverkets växlingsundersystem .

Nätverket tillhandahåller mobilitetshantering , sessionshantering och transport för Internetprotokollpakettjänster i GSM- och WCDMA-nätverk. Kärnnätverket ger också stöd för andra funktioner som fakturering och laglig avlyssning . Det föreslogs också, i ett skede, att stödja paketradiotjänster i det amerikanska D-AMPS TDMA- systemet, men i praktiken har alla dessa nätverk omvandlats till GSM så att detta alternativ har blivit irrelevant.

PRS-modulen är ett öppet standardiserat system. Standardiseringsorganet är 3GPP .

GPRS tunnelprotokoll (GTP)

GPRS Tunneling Protocol är det definierande IP- baserade protokollet för GPRS-kärnnätverket. Det är främst protokollet som gör det möjligt för slutanvändare av ett GSM- eller WCDMA-nätverk att flytta från plats till plats medan de fortsätter att ansluta till Internet som från en plats vid Gateway GPRS-supportnoden (GGSN) . Det gör detta genom att bära abonnentens data från abonnentens nuvarande betjänande GPRS-stödnod (SGSN) till GGSN som hanterar abonnentens session. Tre former av GTP används av GPRS-kärnnätverket.

GTP-U

för överföring av användardata i separata tunnlar för varje PDP-sammanhang (Packet Data Protocol)

GTP-C

av kontrollskäl inklusive:

installation och radering av PDP-sammanhang;
verifiering av GSN-nåbarhet;
uppdateringar; t.ex. när abonnenter flyttar från ett SGSN till ett annat.

GTP ': för överföring av laddningsdata till Charging Gateway-funktionen.

GPRS-supportnoder (GSN)

Ett GSN är en nätverksnod som stöder användningen av GPRS i GSM-kärnnätet. Alla GSN-enheter ska ha ett Gn- gränssnitt och stödja GPRS-tunnelprotokollet. Det finns två viktiga varianter av GSN, nämligen Gateway och Serving GPRS support node.

Gateway GPRS-stödnod (GGSN)

Gateway GPRS support node (GGSN) är en av två komponenter i GPRS PS-domänen. GGSN hanterar tillsammans med SGSN paketöverföringar mellan GPRS-nätverket och externa paketkopplade nätverk, såsom Internet eller ett X.25- nätverk.

Ur ett externt nätverks synvinkel är GGSN en router till ett "undernätverk", eftersom GGSN "döljer" GPRS-infrastrukturen från det externa nätverket. När GGSN tar emot data adresserad till en specifik användare kontrollerar den om användaren är aktiv. Om så är fallet vidarebefordrar GGSN data till SGSN som betjänar mobilanvändaren, men om mobilanvändaren är inaktiv kastas informationen bort. I andra riktningen dirigeras mobilpaket till rätt nätverk av GGSN.

GGSN är förankringspunkten som möjliggör mobilitet för användarterminalen i GPRS / UMTS- nätverk. I grund och botten utför den rollen i GPRS motsvarande hemagenten i Mobile IP . Det upprätthåller dirigering som är nödvändig för att tunnla protokolldataenheterna (PDU: er) till SGSN som betjänar en viss mobilstation (MS).

GGSN omvandlar GPRS-paketen som kommer från SGSN till lämpligt paketdataprotokoll (PDP) -format (t.ex. IP eller X.25) och skickar dem till motsvarande paketdatanätverk. I den andra riktningen omvandlas PDP-adresser för inkommande datapaket till destinationsanvändarens GSM-adress. De omklädda paketen skickas till det ansvariga SGSN. För detta ändamål lagrar GGSN användarens aktuella SGSN-adress och hans eller hennes profil i sitt platsregister. GGSN ansvarar för tilldelning av IP-adress och är standardrouter för den anslutna användarutrustningen (UE). GGSN utför också autentiserings- och laddningsfunktioner.

Andra funktioner inkluderar screening av abonnenter, hantering av IP-pool och adressmappning , QoS och PDP-kontexthantering.

Med LTE- scenariot flyttas GGSN-funktionaliteten till SAE- gateway (med SGSN-funktionalitet som fungerar i MME ).

Serving GPRS support node (SGSN)

Serving GPRS Support Node (SGSN) är den nod som betjänar MS / UE . SGSN stöder GPRS och / eller UMTS . SGSN håller reda på platsen för en enskild MS / UE och utför säkerhetsfunktioner och åtkomstkontroll. SGSN är ansluten till GERAN- basstationssystemet via Gb- eller Iu-gränssnittet och / eller till UTRAN via Iu-gränssnittet. Ett SGSN ansvarar för leverans av datapaket från och till mobilstationerna inom sitt geografiska serviceområde. Dess uppgifter inkluderar paketdirigering och överföring, mobilitetshantering (bifoga / lossa och platshantering), logisk länkhantering och autentiserings- och laddningsfunktioner. SGSN: s platsregister lagrar platsinformation (t.ex. aktuell cell, aktuell VLR ) och användarprofiler (t.ex. IMSI , adress (er) som används i paketdatanätverket) för alla GPRS-användare som är registrerade hos det.

Vanliga SGSN-funktioner

Detunnel GTP-paket från GGSN (nedlänk)
Tunnel IP-paket mot GGSN (upplänk)
Genomför mobilitetshantering när en standby-mobil flyttar från ett routningsområde till ett annat routingområde
Fakturera en användare enligt data som används.
Procedur för identitetskontroll av mobil utrustning (Gf / S13-gränssnitt).
SMS GMSC och SMS IWMSC stöder SMS-överföring via SGSN.
Offline Charging System (OFCS) samlar laddningsregister från SGSN.
SGSN innehåller mekanismer för att undvika och hantera överbelastningssituationer.
SGSN kommunicerar med andra SGSN (s) och / eller MME (s) ( Mobility Management Entity ) (Gn / S16 / S3-gränssnitt)

GSM / EDGE-specifika SGSN-funktioner

Förbättrade datahastigheter för GSM Evolution (EDGE) -specifika SGSN-funktioner och egenskaper är:

Maximal datahastighet på ca. 60 kbit / s (150 kbit / s för EDGE) per abonnent
Anslut via ramrelä eller IP till paketstyrenheten med hjälp av Gb-protokollstacken
Acceptera upplänksdata för att bilda IP-paket
Kryptera nedlänksdata, dekryptera upplänksdata
Genomför mobilitetshantering till en cellnivå för mobiler med anslutet läge

WCDMA-specifika SGSN-funktioner

Bär upp till cirka 42 Mbit / s trafiknedlänk och 5,8 Mbit / s trafikupplänkning (HSPA +)
Tunnel / detunnel-nedlänks- / upplänkspaket mot radionätverksstyrenheten (RNC)

Åtkomstpunkt

En åtkomstpunkt är:

Ett IP-nätverk som en mobiluppsättning kan anslutas till
En uppsättning inställningar som används för den anslutningen
Ett särskilt alternativ i en uppsättning inställningar i en mobiltelefon

När en GPRS-mobiltelefon ställer in en PDP-kontext väljs åtkomstpunkten. Vid denna punkt bestäms ett Access Point Name (APN)

Exempel: aricenttechnologies.mnc012.mcc345.gprs

Exempel: geocell

Exempel: internet

Exempel: hcl.cisco.ggsn

Den här åtkomstpunkten används sedan i en DNS- fråga till ett privat DNS-nätverk. Denna process (kallad APN-upplösning) ger slutligen IP-adressen till GGSN som ska tjäna åtkomstpunkten. Vid denna tidpunkt kan ett PDP-sammanhang aktiveras.

PDP-sammanhang

Paketdataprotokollet (PDP, t.ex. IP, X.25, FrameRelay) är en datastruktur som finns på både den betjänande GPRS-stödnoden (SGSN) och gateway-GPRS-stödnoden (GGSN) som innehåller abonnentens sessionsinformation när abonnenten har en aktiv session. När en mobil vill använda GPRS måste den först bifoga och sedan aktivera ett PDP-sammanhang . Detta allokerar en PDP-kontextdatastruktur i SGSN som abonnenten för närvarande besöker och GGSN som betjänar abonnentens åtkomstpunkt. De registrerade uppgifterna inkluderar

Abonnentens IP-adress
Abonnentens IMSI
Abonnentens Tunnel Endpoint ID (TEID) vid GGSN
Abonnentens Tunnel Endpoint ID (TEID) vid SGSN

Referenspunkter och gränssnitt

Inom GPRS-kärnnätverksstandarderna finns det ett antal gränssnitt och referenspunkter (logiska anslutningspunkter som antagligen delar en gemensam fysisk anslutning med andra referenspunkter). Några av dessa namn kan ses i nätverksstrukturdiagrammet på denna sida.

Gränssnitt i GPRS-nätverket

Ga: Gränssnittet betjänar CDR (bokföringsposter) som är skrivna i GSN och skickas till laddningsgatewayen (CG). Detta gränssnitt använder ett GTP-baserat protokoll, med modifieringar som stöder CDR (Called GTP ' och GTP prime ).
Gb: Gränssnitt mellan basstationsundersystemet och SGSN överföringsprotokollet kan vara Frame Relay eller IP.
Iu: Gränssnitt mellan radionätverkskontrollen och SGSN. Gränssnittet utbyter signalering och nyttolast.
Gc: Gränssnitt mellan GGSN och HLR så att GGSN kan få platsinformation för en mobilstation . För att undvika att implementera MAP / SS7 i GGSN är detta gränssnitt valfritt. När den inte finns, frågar GGSN-rutterna till HLR via en SGSN .
Gd: Gränssnitt mellan SGSN och SMS Gateway. Kan använda MAP1, MAP2 eller MAP3.
Ge: Gränssnittet mellan SGSN och servicekontrollpunkten (SCP); använder CAP- protokollet.
Gf: Gränssnittet mellan SGSN och Equipment Identity Register (EIR), som används för att kontrollera mobilens utrustningens identitetsnummer (IMEI) mot en lista över rapporterade stulna mobiltelefoner.
Gi: IP-baserat gränssnitt mellan GGSN och ett offentligt datanätverk (PDN) antingen direkt till Internet eller via en WAP-gateway .
Gmb: Gränssnittet mellan GGSN och Broadcast-Multicast Service Center (BM-SC), som används för att styra MBMS-bärare.
Gn: IP-baserat gränssnitt mellan SGSN och andra SGSN och (interna) GGSN. DNS delar också detta gränssnitt. Använder GTP-protokollet.
Gp: IP-baserat gränssnitt mellan interna SGSN och externa GGSN. Mellan SGSN och den externa GGSN finns gränsgatewayen (som i huvudsak är en brandvägg ). Använder också GTP-protokollet.
Gr: Gränssnitt mellan SGSN och HLR. Meddelanden som går genom detta gränssnitt använder MAP3-protokollet.
Gs: Gränssnitt mellan SGSN och MSC (VLR). Använder BSSAP + -protokollet. Detta gränssnitt tillåter personsökning och stationstillgänglighet när det utför dataöverföring. När stationen är ansluten till GPRS-nätverket håller SGSN reda på vilket routningsområde (RA) stationen är ansluten till. En RA är en del av ett större platsområde (LA). När en station sänds används denna information för att spara nätverksresurser. När stationen utför ett PDP-sammanhang har SGSN den exakta BTS som stationen använder.
Gx: Online policygränssnittet mellan GGSN och laddningsreglerfunktionen (CRF). Den används för tillhandahållande av dataflöde baserat på avgiftsregler. Använder diameterprotokollet.
Gy: Online laddningsgränssnittet mellan GGSN och online laddningssystemet (OCS). Använder diameterprotokollet ( DCCA-applikation ).
Gz: Det offline ( CDR- baserade) laddningsgränssnittet mellan GGSN och laddningssystemet använder GTP '.
Lg: Gränssnittet mellan SGSN och Gateway Mobile Location Center ( GMLC ), som används för platsbaserade tjänster.
S3: Detta gränssnitt definieras mellan SGSN och MME och det används för att utbyta information om användare och bärare i mobilitetsprocedurer mellan system. Detta gränssnitt implementeras med eGTP-C .
S4: Detta gränssnitt definieras mellan SGSN och SGW (Serving Gateway). Termen "S4-SGSN" hänvisar till en Release-8 SGSN som har minst en uppsättning S4 / S3 / S16-gränssnitt aktiverade.
S6d: Gränssnittet mellan SGSN och Home Subscriber Server (HSS). Det är ett diameterbaserat gränssnitt som används för att överföra prenumerations- och autentiseringsdata för användaren till HSS för autentisering och auktorisering av användaråtkomst.
S13 ': Detta gränssnitt definieras mellan SGSN och EIR (Equipment Identity Register). S13-gränssnittet gäller endast för S4-baserade SGSN. Gränssnittet är baserat på Diameter-protokollet.
S16: Detta gränssnitt definieras mellan två SGSN och använder exklusivt GTPv2-C.

Languages

In other projects