GPRS-Kernnetz - GPRS core network

Das GPRS-Kernnetz ist der zentrale Teil des allgemeinen Paketfunkdienstes (GPRS), der es 2G- , 3G- und WCDMA- Mobilfunknetzen ermöglicht , IP- Pakete an externe Netze wie das Internet zu übertragen . Das GPRS-System ist ein integrierter Bestandteil des GSM- Netzvermittlungs-Subsystems .

Das Netz stellt Mobilitätsmanagement , Sitzungsmanagement und Transport für Internetprotokoll-Paketdienste in GSM- und WCDMA-Netzen bereit. Das Kernnetz unterstützt auch andere Funktionen wie Billing und Lawful Interception . Es wurde auch einmal vorgeschlagen, Paketfunkdienste im US- D-AMPS-TDMA- System zu unterstützen, jedoch wurden in der Praxis alle diese Netze auf GSM umgestellt, so dass diese Option irrelevant geworden ist.

Das PRS-Modul ist ein auf offenen Standards basierendes System. Das Standardisierungsgremium ist das 3GPP .

GPRS-Tunneling-Protokoll (GTP)

Hauptartikel: GPRS Tunneling Protocol

Das GPRS Tunneling Protocol ist das definierende IP- basierte Protokoll des GPRS-Kernnetzes. In erster Linie ist es das Protokoll, das es Endbenutzern eines GSM- oder WCDMA-Netzwerks ermöglicht, sich von Ort zu Ort zu bewegen, während sie sich weiterhin mit dem Internet verbinden, als ob von einem Ort am Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten (GGSN) aus wären . Er tut dies, indem er die Daten des Teilnehmers vom aktuell bedienenden GPRS-Unterstützungsknoten (SGSN) des Teilnehmers zu dem GGSN überträgt, der die Sitzung des Teilnehmers abwickelt. Drei Formen von GTP werden vom GPRS-Kernnetz verwendet.

GTP-U
zur Übertragung von Nutzdaten in getrennten Tunneln für jeden Packet Data Protocol (PDP)-Kontext
GTP-C
aus Kontrollgründen, einschließlich:
  • Einrichtung und Löschung von PDP-Kontexten;
  • Überprüfung der GSN-Erreichbarkeit;
  • Aktualisierung; zB wenn Teilnehmer von einem SGSN zu einem anderen wechseln.
GTP'
zur Übertragung von Ladedaten an die Charging Gateway Function.

GPRS-Unterstützungsknoten (GSN)

Ein GSN ist ein Netzknoten, der die Nutzung von GPRS im GSM-Kernnetz unterstützt. Alle GSNs sollten über eine Gn- Schnittstelle verfügen und das GPRS-Tunneling-Protokoll unterstützen. Es gibt zwei Hauptvarianten des GSN, nämlich Gateway und Serving GPRS Support Node.

Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten (GGSN)

Der Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten (GGSN) ist eine von zwei Komponenten der GPRS-PS-Domäne. Der GGSN handhabt zusammen mit dem SGSN Paketübertragungen zwischen dem GPRS-Netz und externen paketvermittelten Netzen, wie beispielsweise dem Internet oder einem X.25- Netz.

Aus der Sicht eines externen Netzes ist der GGSN ein Router zu einem "Teilnetz", weil der GGSN die GPRS-Infrastruktur vor dem externen Netz "versteckt". Wenn der GGSN Daten empfängt, die an einen bestimmten Benutzer adressiert sind, prüft er, ob der Benutzer aktiv ist. Wenn dies der Fall ist, leitet der GGSN die Daten an den SGSN weiter, der den Mobilbenutzer bedient, aber wenn der Mobilbenutzer inaktiv ist, werden die Daten verworfen. In der anderen Richtung werden von Mobilgeräten stammende Pakete durch den GGSN an das richtige Netzwerk geroutet.

Der GGSN ist der Ankerpunkt, der die Mobilität des Benutzerendgeräts in den GPRS/ UMTS- Netzen ermöglicht. Im Wesentlichen führt es die Rolle in GPRS aus, die dem Heimatagenten in Mobile IP entspricht . Sie hält das Routing aufrecht, das notwendig ist, um die Protokolldateneinheiten (PDUs) zu dem SGSN zu tunneln, der eine bestimmte Mobilstation (MS) bedient.

Der GGSN wandelt die vom SGSN kommenden GPRS-Pakete in das entsprechende Paketdatenprotokoll (PDP)-Format (zB IP oder X.25) um und sendet sie über das entsprechende Paketdatennetz aus. Umgekehrt werden PDP-Adressen eingehender Datenpakete in die GSM-Adresse des Zielbenutzers umgewandelt. Die umadressierten Pakete werden an den zuständigen SGSN gesendet. Zu diesem Zweck speichert der GGSN die aktuelle SGSN-Adresse des Nutzers und sein Profil in seinem Standortregister. Der GGSN ist für die IP-Adresszuweisung verantwortlich und ist der Standardrouter für das angeschlossene Endgerät (UE). Der GGSN führt auch Authentifizierungs- und Abrechnungsfunktionen durch.

Andere Funktionen umfassen Teilnehmer-Screening, IP-Pool- Management und Adress-Mapping , QoS und PDP-Kontexterzwingung.

Beim LTE- Szenario wechselt die GGSN-Funktionalität zum SAE- Gateway (wobei die SGSN-Funktionalität in MME funktioniert ).

Serving GPRS Support Node (SGSN)

Der Serving GPRS Support Node (SGSN) ist der Knoten, der die MS / UE bedient . Der SGSN unterstützt GPRS und/oder UMTS . Der SGSN verfolgt den Standort einer einzelnen MS / UE und führt Sicherheitsfunktionen und Zugangskontrolle durch. Der SGSN ist mit dem GERAN- Basisstationssystem über die Gb- oder Iu-Schnittstelle und/oder mit dem UTRAN über die Iu-Schnittstelle verbunden. Ein SGSN ist für die Lieferung von Datenpaketen von und zu den Mobilstationen innerhalb seines geografischen Dienstgebiets verantwortlich. Zu seinen Aufgaben gehören Paket-Routing und -Übertragung, Mobilitätsmanagement (Anhängen/Abtrennen und Standortmanagement), logisches Link-Management sowie Authentifizierungs- und Abrechnungsfunktionen. Das Standortregister des SGSN speichert Standortinformationen (z. B. aktuelle Zelle, aktuelles VLR ) und Benutzerprofile (z. B. IMSI , Adresse(n), die im Paketdatennetz verwendet werden) aller bei ihm registrierten GPRS-Benutzer.

Gemeinsame SGSN-Funktionen

  • Detunneln Sie GTP-Pakete vom GGSN (Downlink)
  • Tunneln Sie IP-Pakete zum GGSN (Uplink)
  • Mobilitätsmanagement durchführen, wenn sich ein Mobiltelefon im Standby-Modus von einem Routingbereich in einen anderen Routingbereich bewegt
  • Abrechnung eines Nutzers nach den verwendeten Daten.
  • Identitätsprüfungsverfahren für mobile Geräte (Gf/S13'-Schnittstellen).
  • Die SMS-GMSCs und SMS-IWMSCs unterstützen die SMS-Übertragung über den SGSN.
  • Das Offline Charging System (OFCS) sammelt Gebührenaufzeichnungen von SGSNs.
  • Der SGSN enthält Mechanismen zum Vermeiden und Behandeln von Überlastsituationen.
  • Der SGSN kommuniziert mit anderen SGSN(s) und/oder MME(s) ( Mobility Management Entity ) (Gn/S16/S3-Schnittstellen)

GSM/EDGE-spezifische SGSN-Funktionen

Erhöhte Datenraten für GSM Evolution (EDGE)-spezifische SGSN-Funktionen und -Eigenschaften sind:

  • Maximale Datenrate von ca. 60 kbit/s (150 kbit/s für EDGE) pro Teilnehmer
  • Verbinden Sie sich über Frame Relay oder IP mit der Paketkontrolleinheit über den Gb-Protokollstack
  • Akzeptieren Sie Uplink-Daten, um IP-Pakete zu bilden
  • Downlink-Daten verschlüsseln, Uplink-Daten entschlüsseln
  • Führen Sie ein Mobilitätsmanagement auf Zellenebene für Connected-Mode-Mobiltelefone durch

WCDMA-spezifische SGSN-Funktionen

  • Übertragen Sie bis zu etwa 42 Mbit/s Traffic Downlink und 5,8 Mbit/s Traffic Uplink (HSPA+)
  • Downlink-/Uplink-Pakete zum Radio Network Controller (RNC) tunneln/detunneln

Zugangspunkt

Hauptartikel: Zugangspunktname

Ein Zugangspunkt ist:

  • Ein IP-Netzwerk, mit dem ein Mobiltelefon verbunden werden kann
  • Eine Reihe von Einstellungen, die für diese Verbindung verwendet werden
  • Eine bestimmte Option in einer Reihe von Einstellungen in einem Mobiltelefon

Wenn ein GPRS-Mobiltelefon einen PDP-Kontext einrichtet, wird der Zugangspunkt ausgewählt. An dieser Stelle wird ein Access Point Name (APN) festgelegt

Beispiel: aricenttechnologies.mnc012.mcc345.gprs
Beispiel: Geozelle
Beispiel: Internet
Beispiel: hcl.cisco.ggsn

Dieser Zugangspunkt wird dann in einer DNS- Abfrage an ein privates DNS-Netzwerk verwendet. Dieser Vorgang (APN-Auflösung genannt) ergibt schließlich die IP-Adresse des GGSN, der den Access Point bedienen soll. An dieser Stelle kann ein PDP-Kontext aktiviert werden.

PDP-Kontext

Der Paketdatenprotokoll-(PDP; z. B. IP, X.25, FrameRelay)-Kontext ist eine Datenstruktur, die sowohl auf dem bedienenden GPRS-Unterstützungsknoten (SGSN) als auch auf dem Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten (GGSN) vorhanden ist und die Sitzungsinformationen des Teilnehmers enthält, wenn der Teilnehmer hat eine aktive Sitzung. Wenn ein Mobiltelefon GPRS verwenden möchte, muss es zuerst einen PDP-Kontext anhängen und dann aktivieren . Dies ordnet eine PDP-Kontextdatenstruktur in dem SGSN zu, den der Teilnehmer gerade besucht, und dem GGSN, der den Zugangspunkt des Teilnehmers bedient. Die erfassten Daten umfassen

  • IP-Adresse des Abonnenten
  • IMSI des Abonnenten
  • Tunnel Endpoint ID (TEID) des Teilnehmers beim GGSN
  • Tunnel-Endpunkt-ID (TEID) des Teilnehmers beim SGSN

Referenzpunkte und Schnittstellen

Innerhalb der GPRS-Kernnetzstandards gibt es eine Reihe von Schnittstellen und Referenzpunkten (logische Verbindungspunkte, die wahrscheinlich eine gemeinsame physikalische Verbindung mit anderen Referenzpunkten teilen). Einige dieser Namen sind im Netzstrukturdiagramm auf dieser Seite zu sehen.

Schnittstellen im GPRS-Netz

Ga
Die Schnittstelle bedient die CDRs (Accounting-Records), die in den GSN geschrieben und an das Charging Gateway (CG) gesendet werden. Diese Schnittstelle verwendet ein GTP-basiertes Protokoll mit Modifikationen, die CDRs (Called GTP' und GTP prime ) unterstützen.
GB
Schnittstelle zwischen dem Basisstations-Subsystem und dem SGSN, das Übertragungsprotokoll könnte Frame Relay oder IP sein.
ich
Schnittstelle zwischen dem Radio Network Controller und dem SGSN. Die Schnittstelle tauscht Signalisierung und Nutzlast aus.
Gc
Schnittstelle zwischen dem GGSN und HLR, so dass der GGSN die Standortdetails einer Mobilstation erhalten kann . Um die Implementierung von MAP/SS7 im GGSN zu vermeiden, ist diese Schnittstelle optional. Wenn nicht vorhanden, erkundigt sich der GGSN-Routen beim HLR über einen SGSN .
Gott
Schnittstelle zwischen dem SGSN und dem SMS Gateway. Kann MAP1, MAP2 oder MAP3 verwenden.
Ge
Die Schnittstelle zwischen dem SGSN und dem Service Control Point (SCP); verwendet das CAP- Protokoll.
Gf
Die Schnittstelle zwischen dem SGSN und dem Equipment Identity Register (EIR), die verwendet wird, um die Geräteidentitätsnummer (IMEI) des Mobiltelefons mit einer Liste von gemeldeten gestohlenen Mobiltelefonen zu vergleichen.
Gi
IP-basierte Schnittstelle zwischen dem GGSN und einem öffentlichen Datennetz (PDN) entweder direkt zum Internet oder über ein WAP-Gateway .
Gmb
Die Schnittstelle zwischen dem GGSN und dem Broadcast-Multicast Service Center (BM-SC), die zum Steuern von MBMS-Trägern verwendet wird.
Gn
IP-basierte Schnittstelle zwischen SGSN und anderen SGSNs und (internen) GGSNs. DNS teilt auch diese Schnittstelle. Verwendet das GTP-Protokoll.
Gp
IP-basierte Schnittstelle zwischen internem SGSN und externen GGSNs. Zwischen dem SGSN und dem externen GGSN befindet sich das Grenzgateway (das im Wesentlichen eine Firewall ist ). Verwendet auch das GTP-Protokoll.
GR
Schnittstelle zwischen dem SGSN und dem HLR. Nachrichten, die diese Schnittstelle durchlaufen, verwenden das MAP3-Protokoll.
Gs
Schnittstelle zwischen dem SGSN und dem MSC (VLR). Verwendet das BSSAP+ -Protokoll. Diese Schnittstelle ermöglicht Paging und Stationsverfügbarkeit, wenn sie eine Datenübertragung durchführt. Wenn die Station an das GPRS-Netzwerk angeschlossen ist, verfolgt der SGSN, mit welchem ​​Routing-Bereich (RA) die Station verbunden ist. Eine RA ist ein Teil einer größeren Location Area (LA). Wenn eine Station angerufen wird, werden diese Informationen verwendet, um Netzwerkressourcen zu schonen. Wenn die Station einen PDP-Kontext ausführt, hat der SGSN die genaue BTS, die die Station verwendet.
Gx
Die Online-Richtlinienschnittstelle zwischen dem GGSN und der Gebührenregelfunktion (CRF). Es wird verwendet, um einen Dienstdatenfluss basierend auf Gebührenregeln bereitzustellen. Verwendet das Durchmesserprotokoll.
Gy
Die Online-Ladeschnittstelle zwischen dem GGSN und dem Online-Ladesystem (OCS). Verwendet das Durchmesserprotokoll ( DCCA-Anwendung ).
Gz
Die Offline- ( CDR- basierte) Ladeschnittstelle zwischen dem GGSN und dem Ladesystem verwendet GTP'.
Lg
Die Schnittstelle zwischen dem SGSN und dem Gateway Mobile Location Center ( GMLC ), die für standortbasierte Dienste verwendet wird.
S3
Diese Schnittstelle ist zwischen dem SGSN und der MME definiert und wird verwendet, um Benutzer- und Trägerinformationen in Intersystem-Mobilitätsprozeduren auszutauschen. Diese Schnittstelle wird mit eGTP-C implementiert .
S4
Diese Schnittstelle wird zwischen dem SGSN und dem SGW (Serving Gateway) definiert. Der Begriff "S4-SGSN" bezieht sich auf einen Release-8-SGSN, bei dem mindestens ein Satz von S4/S3/S16-Schnittstellen aktiviert ist.
S6d
Die Schnittstelle zwischen SGSN und Home Subscriber Server (HSS). Es handelt sich um eine auf dem Durchmesser basierende Schnittstelle, die zum Übertragen von Abonnement- und Authentifizierungsdaten des Benutzers an HSS zur Authentifizierung und Autorisierung des Benutzerzugriffs verwendet wird.
S13'
Diese Schnittstelle wird zwischen dem SGSN und dem EIR (Equipment Identity Register) definiert. Die S13'-Schnittstelle gilt nur für den S4-basierten SGSN. Die Schnittstelle basiert auf dem Diameter-Protokoll.
S16
Diese Schnittstelle wird zwischen zwei SGSNs definiert und verwendet ausschließlich GTPv2-C.

Siehe auch

Verweise

Externe Links

Hauptreferenz