Általános szerkezet GPRS rendszer - studopediya
Mivel a GPRS szolgáltatás épül a meglévő hálózat a GSM, nem igényel radikális korszerűsítése a meglévő hálózati infrastruktúrát. Ami az új jellemzők és interfész változások alapvetően a külső hálózatok, akkor valójában ezek kiterjesztése a meglévő GSM hálózaton. Röviden írja az általánosított szerkezetét és működését a GPRS hálózat alapvető elemei.
A strukturális szinten GPRS rendszer osztható 2 tömegrész (10.5 ábra.): Bázisállomás-alrendszer és a támogató GPRS hálózaton (GPRS Core Network). A bázisállomás alrendszer magában foglalja az összes vezérlők és a bázisállomások a GSM-rendszer, amely támogatja a csomagkapcsolt adatátvitelt a szoftver és hardver szinten. GPRS maghálózat tartalmaz egy teljesen új hálózati elemek feldolgozására adatcsomagok és kommunikálni az adatátviteli hálózatok, elsősorban az interneten keresztül.
Ábra. 10.5. Általános szerkezet GPRS rendszer
A fő eleme a hálózat egy csomagkapcsolt SGSN (Serving GPRS Support Node) - Service GPRS Support Node. Ez hálózati elem feltételezi a funkciók az összes csomag információ feldolgozására és átalakítására GSM keretek által használt formátumok TCP / IP protokoll a globális hálózat internet.
A második fontos eleme a hálózat egy GPRS gateway GPRS -GGSN (Gateway GPRS Support Node) támogató csomópont. Ez biztosítja a kapcsolatot a GPRS csomagkapcsolt adatátviteli hálózatok :. Internet, Intranet, X.25 stb GGSN tartalmazza az összes szükséges információt a hálózatokhoz, ahol a GPRS előfizetők hozzáférhetnek, valamint a kapcsolat paramétereit.
Amellett, hogy ezek az elemek, GPRS Core tartalmazhat más elemeket: DNS (domain név szerver), Töltés Gateway (átjáró kommunikáció a számlázási rendszer), Border Gatewaj (Border Gateway) és egyéb kiegészítő elemeket.
Mint korábban említettük, amikor létrehoz egy GPRS hálózaton bonyolult funkció BSC \ BTS. BSC tartalmaz egy további blokk PCU (Packet Control Unit), a BTS szerepel az új jeladó CCU (Channel Codec Unit). Ebben az esetben a BSC:
- Ez biztosítja csatornák előfizetőinek a csomagkapcsolt hálózati szerint a szükséges QoS;
- Ez biztosítja fragmentáció és szerelési keretek átvitel rádiócsatornák;
- Ez garantálja a minőséget a rádión keresztül.
PCU Packet vezérlő forgalmazása bejövő csomagokat az interfészek BTS PCU BSC és a bázisállomások felelős adatforgalmat küld közvetlenül a BSC az SGSN. HLR további információkat tartalmaz tag, amely GPRS szolgáltatások (alap PDP-context).
A GPRS-rendszerben, a jó skálázhatóság - megjelenésével az új előfizetők, az üzemeltető számának növelése SGSN és a növekedés teljes forgalom - új GGSN rendszer. Belül az adatátvitel transzparens támogatja a GPRS-hálózaton (a SGSN és GGSN) egy speciális úgynevezett alagút protokoll a GTP (GPRS Alagút Protocol). GTP tunneling protokoll működik a szabványos IP-protokollt az átlátszó módban, azaz a felhasználók és alkalmazott problémák „nem tudom”, hogy létezik ez a protokoll.
Hosszú távon (ha a rendszer célozza a mobil internet) is hozzáadhat egy speciális internetes oldal támogatása - IGSN (Internet GPRS Support Node).
GPRS technológia alkalmazása a GSM hálózaton keresztül, hogy dinamikusan és önállóan terjeszthető GSM rádiós erőforrások szükséges. Ha egy sejt egyidejűleg csatlakozó GSM GPRS egyszerre sok felhasználót, és nem képes támogatni a forgalom, GPRS bázisállomás fogja használni a rádiós erőforrás GSM szomszédos cellákat. Így GPRS felhasználók által kiszolgált számos GSM cellák ugyanabban az időben, amikor a szükség úgy kívánja.
Kezeléséhez a szolgáltatás és a GPRS-rendszer vezérlés reagál OMC-R / G (üzemeltetési és karbantartási központ - Rádió / GSN - központ és karbantartása rádió / GPRS csomópont 10.5 ábra nem jelenik meg.), Amely kapcsolódik a rendszer és a személyzet.
Mint már említettük, a regisztráció, vagy inkább a „attachment”, hogy a hálózat (csatolja GPRS) a felhasználók részt vesz a SGSN. Amikor a felhasználó a GPRS hívás a mobil állomás kérést küld (csatolása kérelem), hogy hozzáférjen a hálózathoz, amely számos paraméter. Ezt a kérést az az SGSN, amely együttműködik más csomópontok SGSN vagy a GGSN csomópontok, ha szükség van hozzáférni a külső hálózat egy másik fajta (IP vagy X.25).
A kommunikáció során, MS lehet a különböző államokban. Kapcsolódó a GPRS előfizetői adatait tároljuk a HLR, SGSN, GGSN, MSC / VLR, és az MS (a részlegesen a SIM-kártya). Minden vonatkozó adatokat az előfizető lehet két csoportra oszthatók az adatok: az előfizető mobilitással kapcsolatos; meghatározó csomagkapcsolt adatátviteli képességeket.
Az első csoportba tartozó adatokat nevezzük mobilitás menedzsment kontextus (Mobile Management (MM-Context)). MM összefüggésben van tárolva az MS és az SGSN, és, amint azt az alábbiakban bemutatjuk, lehet egy három állapot: IDLE, készenléti, és a READY [3,26,78,80,97,100].
A második csoport a adatok nevezzük adatcsomag összefüggésben protokollok vagy PDP-kontextus (PDP-context). C. 10.4 profilján belül az ülésen megvizsgálta a tartalmát a PDP-kontextusban. Amint az alábbi ábrán látható, az egyes előfizetők PDP-kontextus lehet két különböző állapotban: inaktív vagy aktív.
Egy előfizetőnek lehet több különböző előfizetések a GPRS szolgáltatást, és ennek megfelelően az adatokat e lesznek tárolva több PDP-kontextusban. PDP azonos hierarchikus szinten, mint az alapvető szolgáltatások (Basic Services - BS) csatornaváltás. Kiegészítő szolgáltatások (kiegészítő szolgáltatások - SS) lehet aktiválni szintjén alapvető szolgáltatások (SS1) és a szinten előfizetés PDP (SS2).
IDLE - tétlen, szabad mód. Az üresjárati állapotban párt nem csatlakozik a GPRS és MM eljárásokat nem lehet végrehajtani. A hálózat nem rendelkezik megbízható információt a helyét az MS, és nem biztosítják szállítási csomagokat. Ami a MS hálózat nem érhető el. Bármilyen MM összefüggésben az előfizető az SGSN-nek nincs jelen. Az egyetlen információ az előfizető, amely egy hálózat - egy adat előfizetés HLR. Személyhívó MS, valamint adatokat cseréljen MS nem lehetséges.
Az állami IDLE MS figyeli a sugárzott csatorna PBCCH (vagy BCCH PBCCH ha rendelkezésre áll), így a rendszer adatait, a hálózati és a GPRS cellakiválasztás, hanem tetteik nem tájékoztatta a hálózatot.
Annak megállapítása érdekében, MM kontextusban az MS és az SGSN MS végre kell hajtania a GPRS kapcsolódási eljárást. A sikeres befejezése után a eljárás, van egy átmenet a READY állapotba az MS és az SGSN oldalán.
STANDBY készenléti üzemmódba. A készülék regisztrálva (mellékelve) a GPRS-rendszer, de hosszú ideig (meghatározva a timer) nem működik az adatátvitel. Hely STANDBY-előfizetők ismert belül RA (Routing Area - routing terület). RA kisebb, mint LA GSM (Minden LA van osztva több RA, de mégis, RA nagyobb, mint egy tipikus sejt, és áll több elemi-sejt). Terület RA szükséges egy kereső felhasználó GPRS rendszer hálózati, a keresés hordoz SGSN. Az állam STANDBY előfizető csatlakozik a GPRS. Az MS és SGSN beállítva MM kontextusban, amely eleve hasonló kapcsolatot-a vonalkapcsolt hálózatokra.
MS broadcast PBCCH (vagy BCCH) csatorna rendszer információ és a személyhívó-csatorna RRSN (vagy PCH). Személyhívó vagy jelző információ lehet fogni. Az is lehetséges, hogy a vétel a paging vonalkapcsolt szolgáltatások révén az SGSN. Azonban a vételi és az adatcsomagok továbbítását állapotban STANDBY lehetetlen.
MS figyeli a RA, a kiválasztási és reselektsiyu GPRS sejtek. Amikor belép egy új RA MS végez MM RA frissítése tájékoztatásának szabályait az SGSN a változás helyét. Változás a sejt ugyanazon RA, a mobil állomás nem tájékoztatja a SGSN. Ezért az állam a STANDBY információt a helyét MS SGSN MM összefüggésben áll RAI. SGSN tárolja ezt az információt, és arra használja, hogy lapozás MS.
MS készenléti állapotban megvan az a képessége, hogy aktiválja vagy deaktiválja a PDP-kontextusban. PDP-context előtt aktiválni kell, hogy adására vagy vételére ez PDP-kontextusban.
Ha az SGSN van adatok vagy jelzés információt az MS, található, a készenléti állapotban van, akkor küld egy személyhívó (paging-kérés), hogy az RA, ahol az MS található. Válaszul a MS személyhívó, MM állam az MS változik READY, és SGSN - kézhezvételét követően a válasz. Az adatok hiányában a helyet MS paging kérést küld. Továbbá, az MM állapota megváltozik, a READY MS és abban az esetben, ahol az MS adatokat küld, vagy jelzési információt. Ennek megfelelően az állam a SGSN változik READY, ha az adatok fogják venni SGSN.
Hogy megy az állam IDLE MS kezdeményez GPRS-leválasztás eljárást. Co maga részéről SGSN végezhet implicit eljárás (implicit) GPRS leválasztását az előfizető váltja időzítő (Mobile Elérhető Timer), ha a beállított időn belül nappal, és nem csomag hívásokat továbbítani mindkét irányban. Így MM összefüggésben átadásra kerül az állam szabad, majd eltávolítjuk (lásd. 1. függelék).
READY - üzemkész állapotban. Az előfizetői terminál regisztrálva van a rendszerben, kiemelte csatorna erőforrás és ő aktív használatban.
Ha az előfizető a Készenléti üzemmódban az SGSN csomópont ismeri álláspontját pontossággal egy cellába. A keresés párt készül egy adott sejtben, és nem a routing RA.
Vegyünk például egy mobil állomás csatlakozás folyamatát, a GPRS-hálózaton. Ábra. 10.6 és ábra. 10.7 illusztrációk GPRS-tulajdonítanak eljárások és GPRS-lekapcsolást [101].
Ábra. 10.6. Az eljárás továbblép a GPRS-kapcsolat módja
Ábra. 10.7. Az eljárás továbblép a GPRS kikapcsolt állapotban
1. Miután megkapta a csatlakozási kérés az SGSN kér információt a felhasználó profilját a HLR csomópont és ellenőrzi az adatbázisban jelenlétében hitelesítése az előfizetői adatokat. Az ilyen információk hiányában SGSN küld egy kérést HLR, amely választ ad vissza, amely:
- egy véletlen számot (hitelesítés RAND) hossza 128 bit, használt algoritmusok A3 és A8 generálására a titkosító kulcs és az előfizetői hitelesítés;
- 32 bites előfizető hitelesítő kulcsot, amely alapján generált egyedi kulcs birtokában mind a mobil állomás és a HLR;
- Az adatok titkosító kulcs is kapunk alapján egyedi előfizetői kulcsot.
2. Ez a véletlen számot továbbítjuk a mobil állomás, amely az annak alapján generál egy titkosító kulcsot, és kulcsával. Mivel az egyes kulcsokat tárolt HLR és a mobil állomás azonos, akkor a titkosítási kulcsok és a hitelesítés is ugyanaz, és ez tény jogosultsági kérelem szerint az előfizető fizetett GPRS-szolgáltatások.
3. Miután az előfizető azonosítására berendezés azonosító végezzük, ami küld SGSN azonosító IMEI. Az SGSN ellenőrzi a berendezést az EIR nyilvántartásban.
4. Miután a hitelesítés és az előfizetői berendezések fordul előfizető helymeghatározó eljárás az RA / LA (a regiszterek HLR és VLR), amely után a befejezése a csatlakozás eljárási mobil állomás a GPRS hálózatra.
Ha a mobil állomás nem tudta átadni a hitelesítés, az SGSN küld neki üzenetet csatolása Elutasítás ( «tulajdonítanak elutasították").
Ha a mobil készülék ki van kapcsolva, vagy lefedetlen GPRS, ero összefüggésben van kapcsolva, és az eszköz csatlakozik a hálózatra.
- Inaktív állapot (inaktív).
- AKTÍV állapotban (aktív állapot).
Eljárás aktiválására PDP-kontextus a következő [79, 80, 91,101].
1. A mobil terminál egy kérelem aktiválása PDP-kontextus az SGSN.
5. GGSN generál válaszul létrehozását PDP-kontextusban.
6. között az SGSN és GGSN csomópontok létrehozott virtuális összeköttetés (GTP-alagútban).
9. Aktiválja összefüggésben követ MS a hálózatról. Miután a MS-kontextus-aktiváláskor kommunikálni egy megfelelő hálózati.
Az átmenet a aktív és az inaktív állapotban is előfordulhat két esetben. Az első esetben fordul elő, ha az MS deaktiválja a megfelelő PDP-kontextusban, a második eset akkor következik be, amikor a GPRS-leválasztás, vagy után a készenléti állapotot időzítő eljárást. Inaktív állapotban feltételezi, hogy minden aktív PDP-kontextusban.
Abban az esetben GPRS-roaming előfizető, a következő eljárással kapcsolatban az útvonal adatait. Két lehetséges forgatókönyv. SGSN mindkét esetben használják a vendég (VSGSN - nézett SGSN) egy GGSN lehet ispoliolzovatsya vagy vendég (VGGSN - nézett GGSN), vagy otthon (HGGSN - Home GGSN). Az utóbbi esetben, a hazai és a vendég szereplők kell GPRS-gerinc (InterPLMN GPRS gerinc- - GPRS-line különböző mobilhálózatok) forgalmat bonyolítani a mobil előfizető és HGGSN. Ezen kívül szükség van a BG (Border Gateway - Border Gateway) mindkét oldalán annak érdekében, hogy megvédjék hálózatok a külső támadások ellen.