Red central GPRS - GPRS core network

La red central GPRS es la parte central del servicio general de radio por paquetes (GPRS) que permite que las redes móviles 2G , 3G y WCDMA transmitan paquetes IP a redes externas como Internet . El sistema GPRS es una parte integrada del subsistema de conmutación de red GSM .

La red proporciona gestión de movilidad , gestión de sesiones y transporte para servicios de paquetes de protocolo de Internet en redes GSM y WCDMA. La red central también proporciona soporte para otras funciones como facturación e interceptación legal . También se propuso, en una etapa, admitir servicios de radio por paquetes en el sistema D-AMPS TDMA de EE. UU. , Sin embargo, en la práctica, todas estas redes se han convertido a GSM, por lo que esta opción se ha vuelto irrelevante.

El módulo PRS es un sistema impulsado por estándares abiertos. El organismo de normalización es el 3GPP .

Protocolo de túnel GPRS (GTP)

El protocolo de túnel GPRS es el protocolo basado en IP que define la red central de GPRS. Principalmente, es el protocolo que permite a los usuarios finales de una red GSM o WCDMA moverse de un lugar a otro mientras continúan conectándose a Internet como desde una ubicación en el nodo de soporte Gateway GPRS (GGSN) . Lo hace transportando los datos del suscriptor desde el nodo de soporte de GPRS de servicio actual del suscriptor (SGSN) al GGSN que está manejando la sesión del suscriptor. La red central de GPRS utiliza tres formas de GTP.

GTP-U

para la transferencia de datos de usuario en túneles separados para cada contexto de Protocolo de datos de paquetes (PDP)

GTP-C

por razones de control que incluyen:

configuración y eliminación de contextos PDP;
verificación de la accesibilidad GSN;
actualizaciones; por ejemplo, cuando los suscriptores se mueven de un SGSN a otro.

GTP ': para la transferencia de datos de carga a la función de puerta de enlace de carga.

Nodos de soporte GPRS (GSN)

Un GSN es un nodo de red que admite el uso de GPRS en la red central GSM. Todos los GSN deben tener una interfaz Gn y admitir el protocolo de túnel GPRS. Hay dos variantes clave del GSN, a saber, el nodo de soporte Gateway y Serving GPRS.

Nodo de soporte Gateway GPRS (GGSN)

El nodo de soporte de la puerta de enlace GPRS (GGSN) es uno de los dos componentes del dominio PS de GPRS. El GGSN junto con el SGSN manejan las transmisiones de paquetes entre la red GPRS y las redes externas de conmutación de paquetes, como Internet o una red X.25 .

Desde el punto de vista de una red externa, el GGSN es un enrutador a una "subred", porque el GGSN 'oculta' la infraestructura GPRS de la red externa. Cuando el GGSN recibe datos dirigidos a un usuario específico, comprueba si el usuario está activo. Si es así, el GGSN reenvía los datos al SGSN que atiende al usuario móvil, pero si el usuario móvil está inactivo, los datos se descartan. En la otra dirección, los paquetes originados en dispositivos móviles son enrutados a la red correcta por el GGSN.

El GGSN es el punto de anclaje que permite la movilidad del terminal de usuario en las redes GPRS / UMTS . En esencia, desempeña el papel en GPRS equivalente al agente doméstico en IP móvil . Mantiene el enrutamiento necesario para tunelizar las unidades de datos de protocolo (PDU) al SGSN que da servicio a una estación móvil (MS) en particular.

El GGSN convierte los paquetes GPRS provenientes del SGSN en el formato de protocolo de paquetes de datos (PDP) apropiado (por ejemplo, IP o X.25) y los envía a la red de paquetes de datos correspondiente. En la otra dirección, las direcciones PDP de los paquetes de datos entrantes se convierten en la dirección GSM del usuario de destino. Los paquetes redirigidos se envían al SGSN responsable. Para ello, el GGSN almacena la dirección SGSN actual del usuario y su perfil en su registro de ubicación. El GGSN es responsable de la asignación de direcciones IP y es el enrutador predeterminado para el equipo de usuario conectado (UE). El GGSN también realiza funciones de autenticación y cobro.

Otras funciones incluyen la selección de suscriptores, la gestión de grupos de IP y el mapeo de direcciones , la aplicación de contexto de QoS y PDP.

Con el escenario LTE, la funcionalidad GGSN se traslada a la puerta de enlace SAE (con la funcionalidad SGSN funcionando en MME ).

Nodo de soporte de servicio GPRS (SGSN)

El nodo de soporte de servicio GPRS (SGSN) es el nodo que sirve al MS / UE . El SGSN admite GPRS y / o UMTS . El SGSN realiza un seguimiento de la ubicación de un MS / UE individual y realiza funciones de seguridad y control de acceso. El SGSN está conectado al sistema de la estación base GERAN a través de la interfaz Gb o Iu y / o a la UTRAN a través de la interfaz Iu. Un SGSN es responsable de la entrega de paquetes de datos desde y hacia las estaciones móviles dentro de su área geográfica de servicio. Sus tareas incluyen enrutamiento y transferencia de paquetes, administración de movilidad (adjuntar / desconectar y administración de ubicación), administración de enlaces lógicos y funciones de autenticación y carga. El registro de ubicación del SGSN almacena información de ubicación (por ejemplo, celda actual, VLR actual ) y perfiles de usuario (por ejemplo, IMSI , direcciones utilizadas en la red de datos por paquetes) de todos los usuarios de GPRS registrados con él.

Funciones comunes de SGSN

Detunnel GTP paquetes del GGSN (enlace descendente)
Paquetes IP de túnel hacia el GGSN (enlace ascendente)
Llevar a cabo la gestión de la movilidad cuando un móvil en modo de espera se mueve de un área de enrutamiento a otra área de enrutamiento
Facturar a un usuario según los datos utilizados.
Procedimiento de verificación de identidad de equipos móviles (interfaces Gf / S13 ').
Los SMS GMSC y los SMS IWMSC admiten la transmisión de SMS a través del SGSN.
El sistema de carga fuera de línea (OFCS) recopila los registros de carga de los SGSN.
El SGSN contiene mecanismos para evitar y manejar situaciones de sobrecarga.
El SGSN se comunica con otros SGSN y / o MME ( Entidad de gestión de movilidad ) (interfaces Gn / S16 / S3)

Funciones SGSN específicas de GSM / EDGE

Velocidades de datos mejoradas para GSM Evolution (EDGE) Las funciones y características específicas de SGSN son:

Velocidad máxima de datos de aprox. 60 kbit / s (150 kbit / s para EDGE) por abonado
Conéctese a través de Frame Relay o IP a la unidad de control de paquetes utilizando la pila de protocolos Gb
Acepta datos de enlace ascendente para formar paquetes IP
Cifre los datos del enlace descendente, descifre los datos del enlace ascendente
Llevar a cabo la gestión de la movilidad a nivel de celda para móviles en modo conectado

Funciones SGSN específicas de WCDMA

Lleva hasta 42 Mbit / s de tráfico de enlace descendente y 5,8 Mbit / s de tráfico de enlace ascendente (HSPA +)
Paquetes de enlace descendente / ascendente de túnel / desvío hacia el controlador de red de radio (RNC)

Punto de acceso

Un punto de acceso es:

Una red IP a la que se puede conectar un teléfono móvil
Un conjunto de configuraciones que se utilizan para esa conexión
Una opción particular en un conjunto de configuraciones en un teléfono móvil.

Cuando un teléfono móvil GPRS configura un contexto PDP, se selecciona el punto de acceso. En este punto se determina un nombre de punto de acceso (APN)

Ejemplo: aricenttechnologies.mnc012.mcc345.gprs

Ejemplo: geocelda

Ejemplo: internet

Ejemplo: hcl.cisco.ggsn

Este punto de acceso se utiliza luego en una consulta de DNS a una red DNS privada. Este proceso (llamado resolución APN) finalmente da la dirección IP del GGSN que debería servir al punto de acceso. En este punto, se puede activar un contexto PDP.

Contexto de PDP

El contexto del protocolo de paquetes de datos (PDP; por ejemplo, IP, X.25, FrameRelay) es una estructura de datos presente tanto en el nodo de soporte de GPRS de servicio (SGSN) como en el nodo de soporte de GPRS de la puerta de enlace (GGSN) que contiene la información de sesión del suscriptor cuando el el suscriptor tiene una sesión activa. Cuando un móvil quiere usar GPRS, primero debe adjuntar y luego activar un contexto PDP . Esto asigna una estructura de datos de contexto PDP en el SGSN que el abonado está visitando actualmente y el GGSN que atiende el punto de acceso del abonado. Los datos registrados incluyen

Dirección IP del suscriptor
IMSI del suscriptor
ID de punto final de túnel del suscriptor (TEID) en el GGSN
ID de punto final de túnel del suscriptor (TEID) en el SGSN

Puntos de referencia e interfaces

Dentro de los estándares de la red central GPRS hay una serie de interfaces y puntos de referencia (puntos lógicos de conexión que probablemente comparten una conexión física común con otros puntos de referencia). Algunos de estos nombres se pueden ver en el diagrama de estructura de red de esta página.

Interfaces en la red GPRS

Georgia: La interfaz sirve los CDR (registros contables) que se escriben en el GSN y se envían a la pasarela de carga (CG). Esta interfaz utiliza un protocolo basado en GTP, con modificaciones que admiten CDR (llamado GTP ' y GTP prime ).
GB: Interfaz entre el subsistema de la estación base y el SGSN, el protocolo de transmisión podría ser Frame Relay o IP.
Iu: Interfaz entre el controlador de red de radio y el SGSN. La interfaz intercambia señalización y carga útil.
Gc: Interfaz entre GGSN y HLR para que GGSN pueda obtener los detalles de ubicación de una estación móvil . Para evitar implementar MAP / SS7 en el GGSN, esta interfaz es opcional. Cuando no está presente, las rutas GGSN preguntan al HLR a través de un SGSN .
Di-s: Interfaz entre SGSN y SMS Gateway. Puede utilizar MAP1, MAP2 o MAP3.
Ge: La interfaz entre el SGSN y el punto de control de servicio (SCP); utiliza el protocolo CAP .
Gf: La interfaz entre el SGSN y el Registro de identidad del equipo (EIR), que se utiliza para verificar el número de identidad del equipo (IMEI) del móvil con una lista de teléfonos móviles robados denunciados.
Soldado americano: Interfaz basada en IP entre el GGSN y una red pública de datos (PDN), ya sea directamente a Internet oa través de una puerta de enlace WAP .
GmbH: La interfaz entre el GGSN y el Centro de servicios de difusión y multidifusión (BM-SC), que se utiliza para controlar los portadores de MBMS.
GN: Interfaz basada en IP entre SGSN y otros SGSN y GGSN (internos). DNS también comparte esta interfaz. Utiliza el protocolo GTP.
Gp: Interfaz basada en IP entre SGSN internos y GGSN externos. Entre el SGSN y el GGSN externo, existe la puerta de enlace fronteriza (que es esencialmente un cortafuegos ). También utiliza el protocolo GTP.
Gramo: Interfaz entre el SGSN y el HLR. Los mensajes que pasan por esta interfaz utilizan el protocolo MAP3.
Gs: Interfaz entre el SGSN y el MSC (VLR). Utiliza el protocolo BSSAP + . Esta interfaz permite la búsqueda y la disponibilidad de la estación cuando realiza la transferencia de datos. Cuando la estación está conectada a la red GPRS, el SGSN realiza un seguimiento de a qué área de enrutamiento (RA) está conectada la estación. Un RA es parte de un área de ubicación más grande (LA). Cuando se busca una estación, esta información se utiliza para conservar los recursos de la red. Cuando la estación realiza un contexto de PDP, el SGSN tiene el BTS exacto que está usando la estación.
Gx: La interfaz de políticas en línea entre el GGSN y la función de reglas de facturación (CRF). Se utiliza para aprovisionar el flujo de datos del servicio en función de las reglas de facturación. Utiliza el protocolo de diámetro.
Gy: La interfaz de carga en línea entre el GGSN y el sistema de carga en línea (OCS). Utiliza el protocolo de diámetro ( aplicación DCCA ).
Gz: La interfaz de carga fuera de línea ( basada en CDR ) entre el GGSN y el sistema de carga utiliza GTP '.
LG: La interfaz entre el SGSN y el Gateway Mobile Location Center ( GMLC ), que se utiliza para los servicios basados en la ubicación.
S3: Esta interfaz se define entre el SGSN y la MME y se utiliza para intercambiar información de usuario y portadora en los procedimientos de movilidad entre sistemas. Esta interfaz se implementa mediante eGTP-C .
S4: Esta interfaz se define entre el SGSN y el SGW (Serving Gateway). El término "S4-SGSN" se refiere a un SGSN Release-8 que tiene al menos un conjunto de interfaces S4 / S3 / S16 habilitadas.
S6d: La interfaz entre SGSN y Home Subscriber Server (HSS). Es una interfaz basada en Diameter que se utiliza para transferir datos de suscripción y autenticación del usuario a HSS para autenticar y autorizar el acceso del usuario.
T13 ': Esta interfaz se define entre el SGSN y el EIR (registro de identidad del equipo). La interfaz S13 'se aplica solo al SGSN basado en S4. La interfaz se basa en el protocolo Diameter.
T16: Esta interfaz se define entre dos SGSN y utiliza exclusivamente GTPv2-C.

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