GPRS-kernenetværk - GPRS core network

Den GPRS-kernenetværket er den centrale del af General Packet Radio Service (GPRS), der tillader 2G , 3G og WCDMA mobilnet til sende- IP -pakker til eksterne netværk såsom internettet . GPRS-systemet er en integreret del af GSM- netværksskiftesubsystemet .

Netværket leverer mobilitetsstyring , sessionstyring og transport til Internet Protocol-pakketjenester i GSM- og WCDMA-netværk. Kernenettet yder også support til andre funktioner såsom fakturering og lovlig aflytning . Det blev også på et tidspunkt foreslået at understøtte pakke-radiotjenester i det amerikanske D-AMPS TDMA- system, men i praksis er alle disse netværk blevet konverteret til GSM, så denne mulighed er blevet irrelevant.

PRS-modul er et åbent standarddrevet system. Standardiseringsorganet er 3GPP .

GPRS tunnelprotokol (GTP)

GPRS Tunneling Protocol er den definerende IP- baserede protokol for GPRS-kernenetværket. Primært er det protokollen, der gør det muligt for slutbrugere af et GSM- eller WCDMA-netværk at bevæge sig fra sted til sted, mens de fortsætter med at oprette forbindelse til Internettet som om fra et sted på Gateway GPRS-supportknudepunktet (GGSN) . Det gør det ved at føre abonnentens data fra abonnentens nuværende GPRS-supportknude (SGSN) til GGSN, som håndterer abonnentsessionen. Tre former for GTP bruges af GPRS-kernenetværket.

GTP-U

til overførsel af brugerdata i adskilte tunneler for hver PDP-kontekst (Packet Data Protocol)

GTP-C

af kontrolårsager, herunder:

opsætning og sletning af PDP-sammenhænge
verifikation af GSN-tilgængelighed
opdateringer; f.eks. når abonnenter flytter fra et SGSN til et andet.

GTP ': til overførsel af opladningsdata til Charging Gateway-funktionen.

GPRS support noder (GSN)

Et GSN er et netværksnode, der understøtter brugen af GPRS i GSM-kernenettet. Alle GSN'er skal have et Gn- interface og understøtte GPRS-tunnelprotokollen. Der er to nøglevarianter af GSN, nemlig Gateway og Serving GPRS support node.

Gateway GPRS support node (GGSN)

Gateway GPRS support node (GGSN) er en af to komponenter i GPRS PS domænet. GGSN håndterer sammen med SGSN pakkeoverførsler mellem GPRS-netværket og eksterne pakkeomskiftede netværk, såsom Internettet eller et X.25- netværk.

Fra et eksternt netværks synspunkt er GGSN en router til et "subnetværk", fordi GGSN 'skjuler' GPRS-infrastrukturen fra det eksterne netværk. Når GGSN modtager data adresseret til en bestemt bruger, kontrollerer den, om brugeren er aktiv. Hvis det er tilfældet, videresender GGSN dataene til SGSN, der betjener den mobile bruger, men hvis den mobile bruger er inaktiv, kasseres dataene. I den anden retning dirigeres mobile-oprettede pakker til det rigtige netværk af GGSN.

GGSN er det forankringspunkt, der muliggør mobiliteten af brugerterminalen i GPRS / UMTS- netværket. I det væsentlige udfører den rollen i GPRS svarende til hjemmeagenten i Mobile IP . Det opretholder routing, der er nødvendig for at tunnelere protokoldataenhederne (PDU'er) til SGSN, der betjener en bestemt mobilstation (MS).

GGSN konverterer GPRS-pakker, der kommer fra SGSN, til det relevante pakkeformatprotokol (PDP) -format (f.eks. IP eller X.25) og sender dem ud på det tilsvarende pakkedatanetværk. I den anden retning konverteres PDP-adresser på indgående datapakker til destinationsbrugerens GSM-adresse. De omklædte pakker sendes til det ansvarlige SGSN. Til dette formål gemmer GGSN brugerens aktuelle SGSN-adresse og hans eller hendes profil i sit placeringsregister. GGSN er ansvarlig for tildeling af IP-adresse og er standardrouter til det tilsluttede brugerudstyr (UE). GGSN udfører også godkendelses- og opladningsfunktioner.

Andre funktioner inkluderer abonnentscreening, IP-pooladministration og adressekortlægning , QoS og PDP-konteksthåndhævelse.

Med LTE- scenarie flyttes GGSN-funktionaliteten til SAE- gateway (med SGSN-funktionalitet, der fungerer i MME ).

Serving GPRS support node (SGSN)

Serving GPRS Support Node (SGSN) er den node, der betjener MS / UE . SGSN understøtter GPRS og / eller UMTS . SGSN holder styr på placeringen af en individuel MS / UE og udfører sikkerhedsfunktioner og adgangskontrol. SGSN er forbundet til GERAN- basestationssystemet via Gb- eller Iu-grænsefladen og / eller til UTRAN via Iu-grænsefladen. Et SGSN er ansvarligt for levering af datapakker fra og til mobilstationer inden for sit geografiske tjenesteområde. Dens opgaver inkluderer pakke-routing og -overførsel, mobilitetsstyring (vedhæft / løsn og lokaliseringsstyring), logisk linkadministration og godkendelses- og opladningsfunktioner. SGSN's placeringsregister gemmer placeringsoplysninger (f.eks. Nuværende celle, nuværende VLR ) og brugerprofiler (f.eks. IMSI , adresse (r), der bruges i pakkedatanetværket) for alle GPRS-brugere, der er registreret hos det.

Almindelige SGSN-funktioner

Detunnel GTP-pakker fra GGSN (downlink)
Tunnel IP-pakker mod GGSN (uplink)
Udfør mobilitetsstyring, når en standbytilstandsmobil flytter fra et routingområde til et andet routingområde
Fakturering af en bruger i henhold til de anvendte data.
Procedure for identitetskontrol af mobilt udstyr (Gf / S13 '-grænseflader).
SMS GMSC'er og SMS IWMSC'er understøtter SMS-transmission via SGSN.
Offline-opladningssystemet (OFCS) indsamler opladningsposter fra SGSN'er.
SGSN indeholder mekanismer til at undgå og håndtere overbelastningssituationer.
SGSN kommunikerer med andre SGSN (er) og / eller MME (r) ( Mobility Management Entity ) (Gn / S16 / S3-grænseflader)

GSM / EDGE-specifikke SGSN-funktioner

Forbedrede datahastigheder for GSM Evolution (EDGE) specifikke SGSN-funktioner og egenskaber er:

Maksimal datahastighed på ca. 60 kbit / s (150 kbit / s for EDGE) pr. Abonnent
Tilslut via frame-relæ eller IP til pakkestyringsenheden ved hjælp af Gb-protokolstakken
Accepter uplink-data for at danne IP-pakker
Krypter data om downlink, dekrypter data for up-link
Udfør mobilitetsstyring til niveauet for en celle for tilsluttede mobiltelefoner

WCDMA-specifikke SGSN-funktioner

Bær op til cirka 42 Mbit / s trafiknedlink og 5,8 Mbit / s trafikoplink (HSPA +)
Tunnel / detunnel downlink / uplink-pakker mod radionetværkscontrolleren (RNC)

Adgangspunkt

Et adgangspunkt er:

Et IP-netværk, som et mobilsæt kan tilsluttes
Et sæt indstillinger, der bruges til den forbindelse
En særlig mulighed i et sæt indstillinger i en mobiltelefon

Når en GPRS-mobiltelefon opretter en PDP-kontekst, vælges adgangspunktet. På dette tidspunkt bestemmes et adgangspunktnavn (APN)

Eksempel: aricenttechnologies.mnc012.mcc345.gprs

Eksempel: geocell

Eksempel: internet

Eksempel: hcl.cisco.ggsn

Dette adgangspunkt bruges derefter i en DNS- forespørgsel til et privat DNS-netværk. Denne proces (kaldet APN-opløsning) giver endelig IP-adressen til GGSN, som skal tjene adgangspunktet. På dette tidspunkt kan en PDP-kontekst aktiveres.

PDP-kontekst

Pakkedataprotokol (PDP; f.eks. IP, X.25, FrameRelay) -kontekst er en datastruktur til stede på både den serverende GPRS-supportknude (SGSN) og gateway-GPRS-supportknudepunktet (GGSN), som indeholder abonnentens sessionsinformation, når abonnenten har en aktiv session. Når en mobil vil bruge GPRS, skal den først vedhæfte og derefter aktivere en PDP-kontekst . Dette tildeler en PDP-kontekstdatastruktur i SGSN, som abonnenten i øjeblikket besøger, og GGSN, der betjener abonnentens adgangspunkt. De registrerede data inkluderer

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

Referencepunkter og grænseflader

Inden for GPRS-kernenetværksstandarderne er der et antal grænseflader og referencepunkter (logiske forbindelsespunkter, som sandsynligvis deler en fælles fysisk forbindelse med andre referencepunkter). Nogle af disse navne kan ses i netværksstrukturdiagrammet på denne side.

Grænseflader i GPRS-netværket

Ga: Interfacet betjener CDR'erne (regnskabsoptegnelser), der er skrevet i GSN og sendt til opladningsgatewayen (CG). Denne grænseflade bruger en GTP-baseret protokol med ændringer, der understøtter CDR'er (kaldet GTP ' og GTP prime ).
Gb: Grænseflade mellem basestationsundersystemet og SGSN transmitteringsprotokollen kan være Frame Relay eller IP.
Iu: Grænseflade mellem radionetværkscontrolleren og SGSN. Interfacet udveksler signalering og nyttelast.
Gc: Interface mellem GGSN og HLR, så GGSN kan få placeringsoplysningerne for en mobilstation . For at undgå implementering af MAP / SS7 i GGSN er denne grænseflade valgfri. Når de ikke er til stede, forhører GGSN-ruterne til HLR via en SGSN .
Gd: Grænseflade mellem SGSN og SMS Gateway. Kan bruge MAP1, MAP2 eller MAP3.
Ge: Grænsefladen mellem SGSN og servicekontrolpunktet (SCP); bruger CAP- protokollen.
Gf: Grænsefladen mellem SGSN og Equipment Identity Register (EIR), der bruges til at kontrollere mobilens udstyrs identitetsnummer (IMEI) i forhold til en liste over rapporterede stjålne mobiltelefoner.
Gi: IP-baseret grænseflade mellem GGSN og et offentligt datanetværk (PDN) enten direkte til internettet eller via en WAP-gateway .
Gmb: Grænsefladen mellem GGSN og Broadcast-Multicast Service Center (BM-SC), der bruges til at kontrollere MBMS-bærere.
Gn: IP-baseret grænseflade mellem SGSN og andre SGSN'er og (interne) GGSN'er. DNS deler også denne grænseflade. Bruger GTP-protokollen.
Gp: IP-baseret grænseflade mellem interne SGSN og eksterne GGSN'er. Mellem SGSN og den eksterne GGSN er der grænseportewayen (som i det væsentlige er en firewall ). Bruger også GTP-protokollen.
Gr: Grænseflade mellem SGSN og HLR. Beskeder gennem denne grænseflade bruger MAP3-protokollen.
Gs: Grænseflade mellem SGSN og MSC (VLR). Bruger BSSAP + -protokollen. Denne grænseflade tillader personsøgning og stationstilgængelighed, når den udfører dataoverførsel. Når stationen er tilsluttet GPRS-netværket, holder SGSN styr på, hvilket rutningsområde (RA) stationen er knyttet til. En RA er en del af et større lokalitetsområde (LA). Når en station søges, bruges denne information til at spare netværksressourcer. Når stationen udfører en PDP-kontekst, har SGSN den nøjagtige BTS, som stationen bruger.
Gx: Online-politikgrænsefladen mellem GGSN og opladningsregler-funktionen (CRF). Det bruges til levering af servicedatastrøm baseret på afgiftsregler. Bruger diameterprotokollen.
Gy: Online opladningsgrænsefladen mellem GGSN og online opladningssystemet (OCS). Bruger diameterprotokollen ( DCCA-applikation ).
Gz: Off-line ( CDR- baseret) opladningsgrænseflade mellem GGSN og opladningssystemet bruger GTP '.
Lg: Grænsefladen mellem SGSN og Gateway Mobile Location Center ( GMLC ), der bruges til placeringsbaserede tjenester.
S3: Denne grænseflade er defineret mellem SGSN og MME, og den bruges til at udveksle bruger- og bærerinformation i intersystem-mobilitetsprocedurer. Denne grænseflade implementeres ved hjælp af eGTP-C .
S4: Denne grænseflade er defineret mellem SGSN og SGW (Serving Gateway). Udtrykket "S4-SGSN" henviser til en Release-8 SGSN, der har mindst et sæt S4 / S3 / S16-grænseflader aktiveret.
S6d: Grænsefladen mellem SGSN og Home Subscriber Server (HSS). Det er en diameterbaseret grænseflade, der bruges til at overføre abonnements- og godkendelsesdata for brugeren til HSS til godkendelse og godkendelse af brugeradgang.
S13 ': Denne grænseflade er defineret mellem SGSN og EIR (Equipment Identity Register). S13 '-grænsefladen gælder kun for S4-baseret SGSN. Interfacet er baseret på diameterprotokol.
S16: Denne grænseflade er defineret mellem to SGSN'er og bruger udelukkende GTPv2-C.

Languages

In other projects