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EL SISTEMA GPRS

ÍNDICE

• INTRODUCCIÓN

• EL SISTEMA GPRS

• INTERFAZ AIRE DEL SISTEMA GPRS

• GESTIÓN DE SESIÓN

• GESTIÓN DE MOVILIDAD

ÍNDICE

• INTRODUCCIÓN

• EL SISTEMA GPRS

• INTERFAZ AIRE DEL SISTEMA GPRS

• GESTIÓN DE SESIÓN

• GESTIÓN DE MOVILIDAD

• Establecido por el ETSI(European Telecommunications Standards Institute)

• GSM Fase 1 --- 1992

• GSM Fase 2 --- 1996

• GPRS inicio en 1994 y salió a la luz pública a finales de 1997

EVOLUCIÓN HISTORICA

GPRS = GSM + ‘SGSN’ + ‘GGSN’

• Enfocado al envio de Datos• Emplea conmutación de paquetes• Aprovecha la infraestructura GSM existente con

nuevos nodos• Reserva flexible de canales radio según necesidades y

número de usuarios• Envio de pequeños (500-1000 octetos) paquetes a

ráfagas (intermitentes)• Trato independiente de paquetes

CARACTERÍSTICAS GPRS (1)

• Mayor velocidad que GSM• Conexión permanente• Facturación por volumen de datos • Cada elemento de red sabe como encaminar cada

paquete• Cuatro niveles de codificación radio• Transmisión PTP y PTM• Utilización de hasta 8 timeslots en el Interfaz aire

CARACTERÍSTICAS GPRS (2)

TIPOS DE TERMINALESClase A: Datos y Voz simultáneamente

Clase B: Datos y Voz alternativamente

Clase C: Datos o Voz separadamente

SERVICIOS SOPORTADOS• WWW• FTP• Telnet• Chat• E-mail• Image• Audio• Video• GPS(Global Positioning System)

ÍNDICE

• INTRODUCCIÓN

• EL SISTEMA GPRS

• INTERFAZ AIRE DEL SISTEMA GPRS

• GESTIÓN DE SESIÓN

• GESTIÓN DE MOVILIDAD

GPRS

Arquitectura GPRS

Arquitectura GPRS

• Importantes cambios en la red:• Nuevos elementos : SGSN y GGSN• Actualización de SW a nivel de BTS (Estación de

Transmisión)• Nuevo Hardware en el controlador de estación

(BSC). PCU (Unidad de Control de paquetes) que es la encargada de manejar la comunicación de paquetes

• Backbone basado en IP

SGSN (Serving GPRS Support Node) (1)

• Encaminamiento y transferencia de paquetes de datos

• Salida de datos de tarifación• Entidad responsable de la comunicación

entre la red GPRS y los usuarios GPRS de su área de servicio.

• Seguridad en el acceso radio: cifrado y autenticación.

SGSN (Serving GPRS Support Node) (2)

• Gestión de la movilidad (almacena el “VLR” de GPRS, el perfil del usuario visitante IMSI International Mobile Subscriber Identity, y el contexto PDP).

• Gestión del enlace lógico con una MS.• Comunicación con nodos GSM (MSC, HLR,

BSC, SMS-C).

GGSN( Gateway GPRS Support Node) (1)

• Pasarela hacia redes externas, ej. IP, X.25.

• Traducir los paquetes que recibe desde el SGSN al formato de la red externa. – Puede traducir formatos, protocolos de

señalización y direcciones para permitir comunicación entre redes diversas.

– Traducir las direcciones IP enla direccion del movil destino

GGSN( Gateway GPRS Support Node) (2)

• Puede también proporcionar asignación dinámica de direcciones IP.

• Funciones de seguridad hacia redes externas.

• Llevar a cabo la tarifación

Interfaces RED GPRS

Interfaces GPRS

• Interfaz Gn

– Se encarga de la transmisión de información entre el SGSN y el GGSN.

– Opera el GTP (GPRS Tunnel Protocol), que usa el mecanismo de "tunneling" entre los GPRS Support Nodes en la red backbone GPRS, también se trabaja con los protocolos TCP/UDP e IP.

• Interfaz Gi

– Comunica a la red GPRS con las redes exteriores.

• Interfaz Gb

– Se establece todo el dialogo con el terminal movil

• Interfaz Gs

– Se utiliza entre el MSC/Registro de Lugares Visitantes (RLV) y el SGSN para coordinar el envío de señales para terminales móviles capaces de manejar datos por conmutación de circuitos y por paquetes.

Protocolo GPRS

• Es un protocolo de nivel 3.

• Soporta el intercambio de PDU entre el móvil y el nodo que estan conectados

PCU

• Son tramas que se utilizan como transporte de datos como de control

• Contiene los siguientes campos:– Identificador del protocolo GPRS

• Sirve para diferenciar los burst de gprs y gsm

– identificador del protocolo de los PDU (identificador de PDP)

– mensaje GPRS

Mensajes de Control

• petición de log-on (LOG-ON REQUEST) • respuesta a una petición de log-on (LOG-ON

RESPONSE) • activación del modo de transmisión cifrado (SET

GPRS CIPHERING MODE) • petición de actualización de las informaciones de routing

(ROUTING UPDATE REQUEST)

Mensajes de Control

• respuesta a una petición de actualización de las informaciones de routing (ROUTING UPDATE RESPONSE)

• petición de actualización del indicador de routing area (área de encaminamiento) (GPRS RA UPDATE REQUEST)

• respuesta a una petición de actualización del indicador de routing area (GPRS RA UPDATE RESPONSE)

BTS

BSC

SGSN

SGSNGGSN

SGSN

Red GPRS intra PLMN

Red GPRS intra PLMN

Red GPRS inter PLMN

Red de paquetes (ej. Internet)

BTS

BSC

PLMN1PLMN2

RouterHost

LAN

Pasarelas

MS

GGSN

Transmisión

Transmisión

El concepto clave que guía la transmisión:

• tunneling,

• Actualización de tablas de enrutamiento

• Asignación de una dirección IP al móvil

Transmisión

• SGSN-S encapsula los paquetes transmitidos por el MS y los encamina a GGSN-S.

• Basándose en la dirección de destinación, los paquetes, se encaminan al GGSN-D a través de la red.

• GGSN-D chequea el paquete y determinan el SGSN-D y la información relevante tunneling

• Cada paquete después se encapsula y se remite al SGSN-D, que lo entrega al móvil de la destinación

PILA DE PROTOCOLOS

Aplicación

IP / X.25

SNDCP

LLC

RLC

MAC

GSM RF

IP / X.25

GTP

UDP / TCP

IP

L2

L1GSM RF L1bis

MACNetwork Service

RLC BSSGPrelay

L1bis L1

Network Service

L2

IP

UDP / TCP

LLC

BSSGP

GTPSNDCPrelay

Um Gb Gn GiMS BSS SGSN GGSN

PILA DE PROTOCOLOS• SNDCP : Subnetwork Dependent Convergence Protocol. Es el

encargado de transferir los paquetes entre los SGSN y MS. Las funciones que desempeña:– Multiplexación de diversas conexiones de la capa red en na conexión logica

virtual de la capa LLC– Compresión y descompresión de los datos e información redundante de

cabecera

• LLC asegura la transferencia confiable de datos del usuario • (BSSGP) se encarga del enrutado y lo relativo a la información de

QoS entre BSS y SGSN.• RLC/MAC permite una eficiente multiplexación multiusuario en

los canales de paquetes de datos compartidos.

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• EL SISTEMA GPRS

• INTERFAZ AIRE DEL SISTEMA GPRS

• GESTIÓN DE SESIÓN

• GESTIÓN DE MOVILIDAD

Grupo Nombre Dirección Función

PBCCH PBCCH Bajada Broadcast

PCCCH PRACH Subida Random access

PPCH Bajada Paging (búsqueda)

PAGCH Bajada Access grant

PNCH Bajada Multicast

PTCH PDTCH Ambas Datos

PACCH Ambas Control

PTCCH Ambas Time Advance

CANALES LÓGICOS

Indicadores:• TFI (Temporary Flow Identy). Permite el multiplexado downlink.

• TBF (Temporary Block Flow). Permite identificar una o varias tramas LLC pertenecientes a un mismo usuario.

• USF (Uplink State Flag). Permite el multiplexado uplink

MULTIPLEXADO DE CANALES LÓGICOS

MULTIPLEXADO DE CANALES LÓGICOS

ESTRUCTURA DE BLOQUES RADIO

CODIFICACIÓN

FLUJO DE DATOS

PROCEDIMIENTO DE CODIFICACIÓN

TRANSFERENCIA DE DATOS UPLINK (SUBIDA)

Grupo Nombre Dirección Función

PBCCH PBCCH Bajada Broadcast

PCCCH PRACH Subida Random access

PPCH Bajada Paging (búsqueda)

PAGCH Bajada Access grant

PNCH Bajada Multicast

PTCH PDTCH Ambas Datos

PACCH Ambas Control

PTCCH Ambas Time Advance

TRANSFERENCIA DE DATOS DOWNLINK (BAJADA)

Grupo Nombre Dirección Función

PBCCH PBCCH Bajada Broadcast

PCCCH PRACH Subida Random access

PPCH Bajada Paging (búsqueda)

PAGCH Bajada Access grant

PNCH Bajada Multicast

PTCH PDTCH Ambas Datos

PACCH Ambas Control

PTCCH Ambas Time Advance

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• INTRODUCCIÓN

• EL SISTEMA GPRS

• INTERFAZ AIRE DEL SISTEMA GPRS

• GESTIÓN DE SESIÓN

• GESTIÓN DE MOVILIDAD

CONCEPTO DE SESION

Asignación al usuario de una direcciónPDP para que se pueda

conectar a las redes de datos externas.

NODOS QUE INTERVIENEN

• SGSN, GGSN, HLR (Home Location Register),

Home Location Register (HLR)• Nodo de la red GPRS donde se almacenan de

forma permanente los datos de la subscripción:

– Información de la localización a nivel del SGSN del usuario GPRS

– Estado de los usuarios

– Información de suscripción:• Calidad

• Direcciones asignadas de forma fija

• Permisos de itinerancia

ACTIVACIÓN CONTEXTO PDP

CALIDAD DE SERVICIO QoS

• El usuario solicita un perfil QoS al activar su dirección IP, pero la red lo puede modificar:

– Prioridad– Retardo– Fiabilidad– Velocidad de pico– Velocidad media.

• Direccionamiento IP dinámico:– Tipo PDP: IPv4

– Dirección PDP: *.*.*.*

– Perfil QoS:• Prioridad: Media

• Retardo: 0,5s

• Fiabilidad:

• GTP sin AKN, LLC con ACK+protegido, RLC con ACK

• Velocidad media: 0 kbps

• Velocidad de pico: 20 kbps

– Dirección GGSN: Valladolid.es.MNC40.MCC358.gprs

EJEMPLO DE CONTEXTO PDP

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• INTRODUCCIÓN

• EL SISTEMA GPRS

• INTERFAZ AIRE DEL SISTEMA GPRS

• GESTIÓN DE SESIÓN

• GESTIÓN DE MOVILIDAD

Mantener a todos los elementos de la red GPRS al corriente de la

localización del móvil

OBJETIVO

ESTADO DEL TERMINAL

ESTADO DEL TERMINALESTADO: nos describe:

• la funcionalidad del móvil

• información almacenada en el contexto MM

REPOSO (IDLE):

• La red desconoce la localización del terminal (usuario no registrado).

• El MS solo puede recibir paquetes PTM-M (Point to Multipoint- Multicast)

ESTADO DEL TERMINAL

DISPUESTO (STANDBY)

• El MS en este estado además tiene activado el RA

ACTIVO (READY):

• La red conoce el área en la que se encuentra el terminal

• El MS informa a la red cada vez que cambia de Celda

• Conexión (Attach): identificar el móvil y sus permisos

• Desconexión (Detach): abandonar el sistema

• Actualización de la Localización (Location Update):

seguir la situación/estado de cada estación móvil dentro y fuera de la red del operador al que se está suscrito, EN FORMA ÓPTIMA.

• Actualización del área de encaminamiento (Routing Area, RA)

• Actualización de celda

FUNCIONES DE MOVILIDAD

MS selecciona nueva celda servidora:• Si misma RA y terminal ‘READY’ Cell Update

• Si diferente RA RA Update

ACTUALIZACIÓN DE CELDA

ACTUALIZACIÓN RA