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GPRS. Ejemplo de Red de Conmutación de Paquetes. GPRS. INDICE 1.- Introducción a la Red GPRS 2.- Descripción de los elementos de la Red GPRS 3.- Subsistema Radio 4.- Interfaces GPRS y protocolos asociados 5.- Procedimientos en GPRS 6.- Servicios sobre GPRS 7.- Evolución de GPRS: UMTS. - PowerPoint PPT Presentation
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GPRS
Ejemplo de Red de Conmutación de Paquetes
2
GPRS
INDICE1.- Introducción a la Red GPRS
2.- Descripción de los elementos de la Red GPRS
3.- Subsistema Radio
4.- Interfaces GPRS y protocolos asociados
5.- Procedimientos en GPRS
6.- Servicios sobre GPRS
7.- Evolución de GPRS: UMTS
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GPRS
Introducción a la Red GPRSGPRS: General Packet Radio Service
La situación actual en el mercado de las comunicaciones móviles, donde la explotación de los servicios de voz ha llegado casi a su techo y la penetración en los mercados supera el 80%, ha provocado el nacimiento de redes donde la transmisión de datos sea el nuevo objetivo.
Con los servicios de datos ofrecidos en GSM, se detectaron ciertas carencias que impidieron su despegue sobre la red 2G:
Baja velocidad de Transmisión. 9.6 Kbps La conexión requería un alto tiempo de conexión. Facturación basada en tiempo de conexión, independientemente del tráfico generado.
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GPRS
Con este panorama nació la Red GPRS, que se fundamenta en una red de conmutación de paquetes superpuesta a la actual red GSM, que permite las siguientes mejoras:
Conexión y transporte de alta velocidad (en el pdf de concepts vienen datos) Conexión permanente: “Always on” Facturación basada en cantidad de tráfico transmitido, calidades de servicio, etc.
Para los operadores, se consigue un mejor aprovechamiento del espectro radioeléctrico, pues el enlace radio, solo se utiliza cuando se están recibiendo o transmitiendo datos. Esto implica que varios usuarios pueden compartir el mismo radiocanal, con el consiguiente aumento de eficiencia, y con un bajo coste en implantación en Red a nivel Radio (PCUs en las BSCs).
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GPRS
Con el Sistema GPRS, el usuario podrá acceder a redes públicas y privadas de datos, utilizando protocolos estándar (IP, X25), pudiendo navegar por Internet, descargar su correo, visitar su intranet, hacer ftp, etc, con las ventajas de la movilidad que le proporciona su teléfono movil.
Aspectos de servicio
Desde el punto de vista del servicio, GPRS, proporciona en su fase 1, un solo servicio portador de transmisión de paquetes punto a punto (PTP, Point to Point), con dos posibles opciones:
PTP No orientado a conexión (CNLS Connectionless Network Service): consiste en el envío de paquetes desde su origen a su destino, de forma independiente, a través de la red. Equivale al modo datagrama de transmisión por línea. En el ramo radio del servicio, se realiza la transferencia con acuse de recibo para proporcionar la entrega fiable. Con este servicio, GPRS soporta protocolos IP.
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GPRS
PTP Orientado a Conexión (CONS Connection Oriented Network Service): Permite intercambiar múltiples paquetes entre un usuario y un destino. Se entiende entonces que hay entre ambos una relación que puede durar desde segundos hasta horas. Es necesario previamente al intercambio de datos establecer una conexión virtual. Con este tipo de servicios, GPRS, soporta por ejemplo, X25
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GPRS
Descripción de los elementos de la Red GPRS
El mayor peso de los cambios necesarios para incorporar la estructura GPRS a la Red GSM, se soporta sobre el subsistema del Núcleo de Red. Si bien,la pare de acceso, BTS y BSC, los cambios son menores, en el core surgen nuevos nodos que realizarán y soportarán las nuevas funcionalidades ofrecidas por GPRS.En la figura adjunta, se muestran los nodos adicionales que no existían en la Red GSM:
SGSN: Serving GPRS Support Node GGSN: Gateway GPRS Support Node CG: Charging Gateway BG: Border Gateway DNS: Domain Name System
MSC
BTS
BSC
Internet
GGSN
SGSN HLR
SS7
DNS
CG
Intranets
BG
Red de Transporte Inter PLMN
GPRS IP Backbone
SMS-GMSC SMS-IWMSC
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GPRS
Figura 1: Núcleo de red GPRS
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GPRS
Todos estos elementos están interconectados mediante redes de transporte IP. Hay dos tipos de red de transporte en un sistema GPRS:
La red de transporte Intra-PLMN, que permite la comunicación a los SGSNs y GGSNs de un operador. Dependiendo de la ubicación de los GGSNs puede ser LAN (ambos nodos localizados en el mismo site –interconexión basada en switchs-) o remotamene, mediante una red de transporte (ATM por ejemplo) basada en IP.
Red de transporte Inter-PLMN permite la intercomunicación de los SGSNs de un operador co los GGSNs de otros operador (Roaming). Red IP que puede estar soportada sobre Internet, en forma de red privada empleando líneas alquiladas, o en la red de un operador de transporte denominado GRX (GPRS Roaming eXchange)
Opcionalmente, y dependiendo de cada operador, se disponen de servidores DHCP y RADIUS para gestión de los pools de IPs y autenticación de usuarios.
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GPRS
SGSN Serving GPRS Support NodeNodo encargado (junto con el GGSN) de realizar la conmutación de paquetes en la red GPRS. Está conectado a la BSC por medio del interfaz Gb y constituye para el terminal móvil el punto de acceso al servicio de la red GPRS.
FUNCIONES Retransmisión de datos entre el movil (MS) y el GGSN (en los dos sentidos) Gestión del registro y la movilidad de los MS Paging (Aviso). Procedimiento para que el MS pase de estado Reposo a Activo, y
así poder llevar a cabo el intercambio de datos. Recogida de información para facturación (CDRs) y envío al CG. Conversión de IP (red transporte) a SNDCP y LLC empleados entre el SGSN y el
MS. En SNDCP y LLC maneja el cifrado y compresión de datos.
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GPRS
Debido a la criticidad de estos nodos, la mayoría de suministradores ofertan redundancia 2N o N+1.
La capacidad de los mismos, depende del suministrador, pero sirva como ejemplo, estos datos:
Hasta 16 unidades de procesamiento paquetes (PAPUs) (redundancia N+1).
120.000 usuarios attached, con dos contextos PDP activos, en las primeras versiones del SGSN a. Actualmente, suporta hasta 50.000 usuarios por PAPU.
Hasta 48 Mbps de capacidad de conmutación, en primeras versiones.
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GGSN Gateway GPRS Support NodeSu misión principal es la conexión del terminal móvil a redes de datos externas
para el acceso a sus servicios y aplicaciones basadas en IP: Internet, intranet
Desde el punto de vista de las redes externas, se comporta como un router conectado a una sTubred. Oculta la infraestructura de red GPRS al resto de redes.
FUNCIONES Transferencia de datos de usuario y señalización hacia el backbone GPRS Interconexión con Redes Externas Recogida de información para facturación (CDRs) Contiene información de encaminamiento de los usuarios conectados (attached)
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GPRS
Recepción de datos de usuario desde redes externas (intranet, Internet) y envió al SGSN que controla el móvil, mediante el protocolo de túnel GTP (GPRS Tunneling Protocol)
Recepción de paquetes de datos desde el SGSN o BG, eliminación de cabeceras GTP y encaminamiento de los datos de usuario hacia la intranet o Internet.
Recepción de datos de señalización desde la red de transporte y configuración de la operación correspondiente.
Recogida de datos sobre la sesión: APN (Access Pont Name), volumen de datos, tiempo de vida del contexto, uso de IPs estaticas/dinámicas para la generación de CDRs.
Garantizar la privacidad y seguridad para la red de transporte y el terminal. Actúa como un gateway entre redes externas y la red de transporte GRPS
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GPRS
Asignación de IPs a los terminales, estáticas o dinámicas. Proporcionar los servicios básicos de acceso para el ISP, y en caso de que
exista, al plano de servicios. En el traspaso inter-SGSN, dialoga con los SGSNs implicados con el fín
de mantener actualizada la información concerniente al contexto activo.
REDUNDANCIA Y CAPACIDAD
Al igual que el SGSN, depende de cada suministrador. Algunos ejemplos: Redundancia N+1. En caso de fallo, se utiliza un GGSN de reserva. Primeras versiones, con capacidad de transferencia de datos de 16 Mbps. Primeras versiones, con capacidad de 50.000 contextos PDP activos.
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GPRS
BG (Border GATEWAY)El Border Gateway representa la puerta de conexión con otras PLMNs y posibilita el intercambio de datos de forma segura a través de la red de transporte Inter-PLMN, en lugar de hacerlo a través de Internet. Un BG es un router que maneja algún protocolo de routing a través de la interfaz Gp. Normalmente se utiliza BGP (Border Gateway Protocol).
Suele tener implementada la función de Firewall.
CG (Charging Gateway).Recoge los CDRs generados en los SGSNs y GGSNs, los consolida y pre-procesa antes de pasarlos al sistema de facturación (Billing System).
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GPRS
DNSLleva a cabo la traducción de nombres lógicos de los nodos de red a direcciones físicas.
Interviene en la activación de contextos PDP, proporcionando al SGSN la dirección del GGSN por el que acceder al servicio.
En los cambios de Routing Area (RA), proporciona la dirección del SGSN al que pertenece la RA antigua.
FirewallComo en otras redes, realiza una barrera segura entre dos redes. Muy importante en este tipo de redes, ya que los usuarios tiene IPs pertenecientes al operador, y sin un bastionado y segmentación correcta, podrían tener acceso a los Nodos de la Red (GSNs).
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GPRS
Subsistema Radio en GPRS En GPRS, se utilizan los mismos recursos de la interfaz radio que para la
transmisión en modo circuito de GSM, siendo posible la misma mezcla de canales GPRS con canales GSM en una misma célula e inclusoenuna misma portadora.
Los canales GPRS pueden asignarse dinámicamente en los intervalos libres de los canales en modo circuito, con lo que se consigue un uso eficiente del espectro.
El GPRS utiliza los mismos canales físicos que el GSM pero de una forma más eficiente, ya que un mismo canal GPRS puede compartirse por varios usuarios.
Un canal GPRS sólo se asigna cuando se transmiten o reciben paquetes. En GSM: los canales se asignan de forma permanente al usuario durante toda la
llamada Mínima inversión e impacto en las BSS de GSM: solamente actualización
Software y módulo HW PCU (Packet Control Unit).
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GPRS
BSCPCU SGSN
A bis
Gb
SGSN
SGSN
BSC
BSC
PCU
PCU
Gb
BTSBSC site GSN site
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GPRS
El standard permite la colocación de la PCU en estas tres posiciones. La mayoría de los fabricantes la colocan en la BSS.
PCU: Responsable del manejo MAC y RLC en el interfaz aire y de BSSGP y Network Service (NS) en el interfaz Gb
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GPRS
GSM RF
SGSNBSS/PCUMSGb
GSM RF
RLC
MAC
Um
LLC
RLC
MACPhys.Link
Phys.Link
BSSGP
LLC
SNDCP
BSSGP
SNDCP
IP/X.25
Application
LLC Relay
Subsistema Radio en GPRS
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GPRS
SNDCP Segmentación Compresión de datos Compresión de cabeceras TCP/IP Encriptación
LLC Mantenimiento del Contexto entre el movil y la Red Retransmisión de tramas no reconocidas Detección de tramas corruptas
RLC Radio Link Control Transferencia de las unidades de datos LLC-PDU entre la capa LLC y
la capa MAC
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GPRS
Segmentación y reconstrucción de las unidades de datos LLC-PDUs en los bloques de datos RLC
Procedimientos de control de errores, permitiendo la retransmisión selectiva de las palabras código que no puedan ser corregidas.
Control del orden en que son transmitidos los bloques de datos RLC Transmisión de mensajes de control teniendo en cuenta las
condiciones del canal radio. MAC Medium Acces Control
Multiplexación de datos y señalización de control. Arbitra la compartición del canal radio entre los moviles Resolución de colisiones en el acceso para llamadas originadas en los
moviles. Asigna los canales de radio a los moviles
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GPRS
FH
GSM RF
RLC
MAC
LLC
SNDCP
IP/X.25
ApplicationPaquete IP
Unidad SNDCP Unidad SNDCP
Unidad SNDCP FCS
BH Info field BCS BH Info field BCS
0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8
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GPRS
Esquemas de codificación de canalEn GPRS, se han definido 4 esquemas de codificación de canal:
Son tasas para un canal. Usando 8, con CS-4, podría llegarse a la tasa de 171.2 kbps
Esquema Tasa (Kbps)
CS-1 9.05
CS-2 13.4
CS-3 15.6
CS-4 21.4
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GPRS
Canales Lógicos en el interfaz AireEl canal físico dedicado al tráfico de GPRS es el PDCH, Packet Data
Channel. Varios canales lógicos con distintas funciones son mapeados en cada PDCH.
Solo descendente Solo descendente Solo descendente
PDCH
PCCCH PDTCHPBCCH PACCH
PPCH PAGCHPRACH PNCH
Canal físico
Canales lógicos
Solo descendente
Solo ascendente
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GPRS
PCCH (Packet Common Control Channel) consiste en un conjunto de
canales lógicos utilizados para la señalización de control: PRACH (Packet Random Access Channel) utilizado por el movil para
iniciar la transferencia de datos o señalización en el enlace asacendente.
PPCH (Packet Pagin Channel) usado para la búsqueda del móvil antes de iniciar una transferencia de datos descendente.
PAGCH (Packet Access Grant Channel) es utilizado en la fase de establecimiento para asignar recursos a un móvil antes de la transferencia de datos.
PNCH (Packet Notificación Channel) es usado para enviar las notificaciones de multidifusión a un grupo antes de comenzar la transferenciade datos
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GPRS
PBCCH (Packet Broadcast Control Channel) difunde la información del sistema específica.
PDTCH (Packet Data Traffic Channel) es el canal utilizado para la transferncia de datos.
PACCH (Packet Associated Control Channel) transporta información de señalización relativa a un móvil determinado e incluye, por ejemplo, reconocimientos, información de control de potencia, asignación de recursos, etc.
PTCCH/U (Packet Timing Advance Control Channel/ uplink) es usado para transmitir ráfagas aleatorias para el ajuste del “Timing Advance”
PTCCH/D (Packet Timing Advance Control Channel / downlink) transmite información del “Timing Advance” para actualizar varios móviles. Un PTCCH/D esta pareado con varios PTCCH/U
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GPRS
Combinaciones de PDCHs permitidas PBCCH PCCCH (con PCCCH=PPCH+PRACH+PAGCH+PNCH) PBCCH PCCCH PDTCH PACCH PTCCH PCCCH PDTCH PACCH PTCCH PDTCH PACCH PTCCH
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GPRS
Interfaces GPRS y protocolos asociadosLa introducción de nuevos nodos de núcleo de red para soportar las funcionalidades de GPRS, así como la necesidad de comunicación con los nodos integrantes del núcleo de GSM provocan la aparición de nuevas interfaces protocolos.
En la figura 2, se muestra la arquitectura lógica de la Red GPRS, indicando las distintas interfaces.
Las nuevas interfaces que aparece entre nodos GPRS son Gb, Gn y Gp. Con nodos GSM, aparecen Gr, Gs, Gd, Gc y Gf. Notar, que el operador no tiene por que implementar todas (p.e, Gs, Gd, Gc y Gf).
Con las redes externas aparecen Gi y Gp.
Una implementación típica (que incluya Roaming) tendría: Gb, Gn, Gi, Gp, y Gr.
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GPRS
Arquitectura lógica Red GPRS
BSS
MSC/VLR
SMS-C
SGSN GGSN
HLR
SMS-GMSCSMS-IWMSC
SGSNGGSN EIR
PDN
Other PLMNSignalling & Data Interface
GsGs GrGr
GpGpGnGn
GnGn GiGi
GfGf
GbGbUmUm
GdGd
GcGcAA
EE CC
DD
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GPRS
Plano de transmisión: estructura de protocolos por capas Transferencia de información de usuario+información de control de
transferencia (control de flujo, detección/corrección errores)
MS BSS SGSN GGSNUm GbGSM RF L1bis
Network Service
BSSGPRLC
MAC
Relay
L1
L2
GTP
IP
UDP/TCP
L1bis
LLC
Network Service
SNDCP
BSSGP
Relay
GSM RF
LLC
RLC
MAC
SNDCP
IP/X.25Applicac.
L1
UDP/TCP
L2
GTP
IP/X.25
IP
GiGn
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GPRS
GPRS Tunnelling Protocol (GTP)Encapsula los datos de usuario y los de señalización entre los GSNs
Transmission Control Protocol (TCP)- Lleva las PDUs GTP cuando se necesita enlace de datos fiable
- Control de flujo y protección ante perdida y corrupción de PDUs GTP
User Datagram Protocol (UDP)- Lleva las PDUs GTP cuando no se precisa enlace de datos fiable
- Protección ante corrupción de PDUs GTP
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GPRS
Internet Protocol (IP)- Protocolo del Backbone de GPRS
- Encaminamiento de datos de usuario y control de señalzación
Subnetwork Dependent Convergence Protocol (SNDCP)
- Funciones de mapeo y compresión entre el nivel de red y capas inferiores
- Segmentación, reensamblado y multiplexación
Logical Link Control (LLC)- Enlace lógico fiable (cifrado)
- Independiente de niveles inferiores de radio
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GPRS
Relay- BSS: retransmisión de las PDUs LLC entre Um y Gb
- SGSN: retransmisión de las PDUs PDP entre Gb y Gn
Base Station System GPRS Protocol (BSSGP)- Lleva información realacionada con el encaminamiento y QoS entre BSS y
SGSN.
- No realiza corrección de errores
Network Service- Transporta PDUs BSSGp
- Basado en conexión Frame Relay entre BSS y SGSN
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GPRS
RLC/MAC- Radio Link Control: enlace fiable. Depende de la solución radio implantada
- Medium Access Control. Control de acceso a los procedimientos de seañalización para el canal radio
GSM RF:
- Igual que el definido para GSM
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GPRS
Interfaz Gb Interfaz entre la BSS y el SGSN Sobre él, se realizan el intercambio de datos de usuario y de
información de señalización. No existe diferencia a nivel de pila de protocolos entre estos dos planos. Las diferencias entre ambos se encuentra por encima de la pila que este subsistema maneja.
No hay recursos físicos dedicados a señalización. Diferencia con respecto al interfaz A (BSS-MSC):
información de múltiples usuarios puede ir multiplexada sobre el mismo recurso físico
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GPRS
Network Service (NS): proporciona un servicio de red a capas superiores, apoyandose en el nivel inferior de la pila, Frame Relay.
El transporte está basado en Frame Relay El enlace se soporta por uno o varios NS-VL (Network
Service-Virtual Link), que son identificados por NS-VLI (NS-Virtual Link Identifier), pudiendo un mismo enlace físico transportar varios NS-VC
Correspondencias: Enlace Físico es el bearer channel de FR NS-VC es el PVC (Permanent Virtual Connectión) NS-VLI: asociación entre el DLCI (Data Link Connection Identifier)
y el identificador de Bearer Channel
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GPRS
Funciones del NS Transmisión de unidades de datos suministradas por el nivel
superior de protocolo extremo a extremo: PCU-SGSN Reparto de carga entre los diferentes NS-VC disponibles Gestión de los NS-VC: gestión de indisponibilidades, función
de test, recuperacion, etc
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GPRS
BSSGPBase Station System GPRS Protocol: Basandose en el transporte de sus PDUs
(Packet Data Unit), por medio del nivel NS, tiene como funciones principales:
Down Link: suministra información a la BSS del SGSN relacionada con el interfaz radio: capacidades de acceso radio para el movil (MS Radio Access Capability), el perfil de QoS, tiempo de vida de una PDU, etc.
Up-Link: proporciona información al SGSN del interfaz Radio, proveniente del nivel RLC/MAC: perfil de QoS utilizado, etc
Funciones de Gestión y Control a ambos extremos: BSS, SGSN Control de Flujo entre SGSN y BSS Manejo de los avisos a terminales moviles desde el SGSN al BSS Permite la transferencia de datos sin confirmación entre BSS y SGSN
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GPRS
LLCProporciona un enlace lógico para el terminal móvil y el SGSN al que está
conectado. Proporciona procedimientos para: Transferir PDUs del nivel superior, que dependiendo del plano, datos de
usuario o señalización, pueden ser GMM/SM (señalización) o SNDCP (usuario).
Control de la secuencia de los mensajes Detectar errores de transmisión y formato Recuperación de errores Notificación de errores irrecuperables Control de flujo Cifrado
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GPRS
Un enlace lógico se identifica por un DLCI (Data Link Connection Identifier), que está compuesto por: SAPI (Service Access Point Identifier) y TLLI (Temporary Logical Link Identity).
SAPI: utilizado para identificar los puntos en los que el LLC está suministrando servicios a los protocolos de nivel superior: GMM, SM y SNDCP. Se transporta en las cabeceras de la trama LLC
TLLI: identifica un terminal móvil y no figura en las tramas LLC, sino en la información correspondiente a los niveles BSSGP y RLC/MAC(Radio Link Control/ Medium Access Control).
Trama LLC: cabecera con dos campos, información (1 octeto) y control (máx 36 octetos); datos (140-1520 octetos) y campo final de comprobación (3 octetos).
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GPRS
Por encima del nivel LLC: plano de señalización o datos de usuario
Plano de señalización: Protocolo GMM/SM GPRS Mobility Management and Session Management). Los procedimientos de este protocolo soportan la gestión de la movilidad (GPRS attach, GPRSdetach, security, routeing area update, location update) y la gestión de la sesión (PDP context activation, and PDP context deactivation).
Plano de datos de usuario: SNDCP. Por encima de este nivel pueden encontrarse diferente protocolos a nivel de red. En la practica: IP.
43
GPRS
SNDCPSu función es soportar transparentemente diferentes niveles de Red (IP, X25) de manera que la utilización de uno o de otro por parte del usuario no
implique cambios en los niveles inferiores de GPRS.Funciones: Segmentación de unidades de datos del protocolo superior en
unidades LLC y reesemblado de las mismas. Objeto: asegurar que las unidades de datos del nivel de red no sobrepasan las longitudes máximas permitidas a nivel LLC
Multiplexación de diferentes sesiones del mismo usuario Compresión y descompresión de datos de usuario.
Negociadas entre móvil-SGSN.
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GPRS
Compresión y descompresión de información de control del protocolo de red (por ejemplo, cabecera TCP/IP).
Por encima de SNDCP, en el plano de datos de usuario, se encuentran los protocolos propios de la aplicación que esté utilizando el usuario, y son transportados transparentemente hacia Gi, por ejemplo, HTML.
45
GPRS
Interfaz Gn y Gp Interfaz Gn: Permite la comunicación del SGSN con otros
GSNs (GGSNs/SGSNs) del backgone Intra-PLMN Interfaz Gp: igual función que el Gn pero Inter-PLMN (otros
operadores) El canal físico puede tener distintas configuraciones:
Ethernet, ATM, etc
46
GPRS
Plano de Señalización
El plano de señalización, está relacionado con funciones de gestión de la movilidad: attach GPRS, updates, contextos, etc
Protocolo GTP: Gestión de Tuneles. Para el transporte de los mensajes de señalización GTP entre GSNs se
utiliza UDP sobre IP
Gn, Gp GSN
L1
IP
UDP
GTP
L2
GSN
L1
IP
UDP
GTP
L2
47
GPRS
Plano de usuario
Se utilizan túneles para el transporte de datos: mensajes GTP marcados como datos.
T-PDUs: paquetes de datos de usuario
Gn, GpGSN
L1
IP
TCP/UDP
GTP
L2
usuario
L1
IP
TCP/UDP
GTP
L2
usuario
GSN
48
GPRS
Cabecera GTP
Bits
8 7 6 5 4 3 2 1
Version PT Spare 111 SNN
Message Type
Length
Sequence Number
Flow Label
SNDCP N-PDU LLC Number
Spare ‘1 1 1 1 1 1 1 1’
TID
Octetos
1
2
3-4
5-6
7-8
9
10-11-12
13-20
49
GPRS
Versión: 0 si el bit PT (Protocol Type) es 1 (indicando mensaje GTP) para indicar la primera versión de GTP
PT (Protocol Type): indica si el mensaje es GTP (‘1’) o GPT (‘0’), para la transferencia de CDRs al CG
Reservado: 111 reservado para uso futuro SNN: indica si el número de N-PDU SNDCP está incluido o no Tipo de mensaje: tipo de mensaje GTP Longitud: la del mensaje GTP (G-PDU), en octectos, excluida la
cabecera GTP Numero de secuencia: identidad de la transacción para mensajes de
señalización y un número de secuencia incremental para T-PDUs Etiqueta de flujo: identifica el flujo GTP
50
GPRS
Número de N-PDU SNDCP: para coordinar la transmisión de datos entre el terminal y el SGSN durante el procedimiento de actualización de Routeing Area Inter-SGSN
TID: Identificador de túnel que señala los contextos PDP y MM
En el campo tipo de mensaje se distingue entre el plano de señalización y el de usuario.
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GPRS
Interfaz Gr Interfaz entre el SGSN y el HLR Función: dar acceso a la información de usuario que se encuentra
almacenada en el HLR. Interfaz MAP estándar. Emplea enlaces físicos SS7
GrSGSN
L1
MTP3
SCCP
TCAP
MTP2
MAP
L1
MTP3
SCCP
TCAP
MTP2
MAP
HLR
52
GPRS
and Management FTAM o X.25
datos fiables como File Transfer
velocidad utilizando protocolos de
de la red IP GPRSde comunicaciones de alta
Información de facturación recopilada a travésInformación recopilada a travésTrafico de tarificación
Transporte mediante IPTransporte mediante X.25Tráfico de gestión
Transporte mediante IP a través de BG y FirewallGSMCInterfaz Gp
Transporte de información mediante IPNo existe en GSMInterfaces Gn, Gi
Asignación de TS en función de la demandaAsignación fija de TS
Frame RelayTDMInterfaces Gb, A
de datos GPRS
Prioridad frente a comunicaciones
Asignación de TS en función de la demandaAsignación fija de TS
TDMTDMInterfaz Abis
y transmisión
Separacion de protocolos en 2 planos: señalizaciónde señalización
de datos de usuario.para información de usuario y
Nuevos protocolos para transporte fiableProtocolos en un único planoProtocolos
asignados y el tipo de codificación
De 9.50 Kbits/s a 150 Kbit/s en funcion de los TS9,6 Kbits/sAncho de banda de datos
Fax y SMS
Apliaciones IP como e-mail, navegación webTelefonía de alta calidadServicios
Conmutación de PaquetesConmtación de CircuitosTécnicas de conmutacion
GPRSGSMDiferencias
and Management FTAM o X.25
datos fiables como File Transfer
velocidad utilizando protocolos de
de la red IP GPRSde comunicaciones de alta
Información de facturación recopilada a travésInformación recopilada a travésTrafico de tarificación
Transporte mediante IPTransporte mediante X.25Tráfico de gestión
Transporte mediante IP a través de BG y FirewallGSMCInterfaz Gp
Transporte de información mediante IPNo existe en GSMInterfaces Gn, Gi
Asignación de TS en función de la demandaAsignación fija de TS
Frame RelayTDMInterfaces Gb, A
de datos GPRS
Prioridad frente a comunicaciones
Asignación de TS en función de la demandaAsignación fija de TS
TDMTDMInterfaz Abis
y transmisión
Separacion de protocolos en 2 planos: señalizaciónde señalización
de datos de usuario.para información de usuario y
Nuevos protocolos para transporte fiableProtocolos en un único planoProtocolos
asignados y el tipo de codificación
De 9.50 Kbits/s a 150 Kbit/s en funcion de los TS9,6 Kbits/sAncho de banda de datos
Fax y SMS
Apliaciones IP como e-mail, navegación webTelefonía de alta calidadServicios
Conmutación de PaquetesConmtación de CircuitosTécnicas de conmutacion
GPRSGSMDiferencias
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GPRS
Procedimientos principales en GPRS Gestión de la movilidad
Diagrama de estados de movilidad
PDU transmission
Implicit Detachor
Cancel Location
GPRS Attach
READY timer expiryorForce to STANDBY
GPRS Detach GPRS Attach
PDU reception
GPRS Detachor
Cancel Location
MM State Model of MS MM State Model of SGSN
IDLE
READY
STANDBY
IDLE
READY
STANDBY
READY timer expiryorForce to STANDBYorAbnormal RLC condition
54
GPRS
Idle: Movil desenganchado de la Red Standby: Se hace el attach y se crea el contexto MM Ready: El móvil esta transmitiendo o recibiendo datos de
señalización. La localización del movil es a nivel de celda.
55
GPRS
Procedimientos de Gestión de la MovilidadEs necesario un procedimiento para que un móvil pueda registrarse en la red
GPRS; para la actualización de la posición según se va desplazando, será necesario otro procedimiento diferente, y así con cada una de las diferentes situación.
En este aparatado veremos algunos de los principales procedimientos. Attach: Procedimiento necesario para que el movil quede registrado
como enganchado a la red. Es iniciado desde el movil. Detach: necesario para la desconexión del movil de la red GPRS. Purge: permiete al SGSN informar al HLR de que ha borrado
contextos MM y PDP de un terminal que se ha desconectado de la red (detach)
Seguridad: proteger frente a usos no autorizados (autentificación y validación), proporciona confidencialidad a la identidad y datos de usuario.
56
GPRS
Gestión de la localización: Actualización de celda, actulización del Routeing Area, etc
Gestión de abonado: Añadir o modificar datos de la suscripción GPRS en el SGSN o Borrar datos de abonado en SGSN
57
GPRS
Contexto PDPAntes de que un movil GPRS pueda llevar a cabo un intercambio de datos es
necesario que se establezca un contexto PDP (Protocolo de Datos de Paquetes) con el GGSN correspondiente, de forma que luego los datos puedan ser encaminados.
Un contexto PDP permite transferir las PDUs de una dirección PDP entre el movil y el GGSN.
Tienen información de encaminamiento y de QoS: Dirección PDP (IPv4, IPv6, X.121 (X.25)) Acces Point Name (APN): Referencia al GGSN a utilizar QoS solicitada Opciones de configuración
58
GPRS
Estados de un contexto Activo Inactivo
Deactivate PDP Contextor
MM state change to IDLE
Activate PDPContext
INACTIVE
ACTIVE
59
GPRS
Activación de un contexto PDP desde el movila) Activate PDP Context Request
b) Security Functions
c) Create PDP context request
d) Create PDP context response
e) Activate PDP Context Accept
dc
e
ba
60
GPRS
Servicios sobre GPRSEl conjunto de servicios soportados por GPRS se corresponde con el universo de
los servicios de datos en modo paquete. Por su importancia en la sociedad actual destacan los servicios construidos sobre la base del protocolo IP, es decir, los asociados con la red universal de datos: Internet.
También, está cobrando mayor importancia, el acceso intranets corporativas mediante GPRS.
Principalmente, los servicios ofrecidos, destacar por: Movilidad Tiempo bajo de establecimiento Always-on Facturación en base a trafico, no a tiempo de llamada Nº de Time Slots asignados según servicio
61
GPRS
Destacan los servicios de SMS MMS WAP Internet Acceso a correo Acceso intranets corporativas Etc.
62
GPRS
af
b
e
dDesde SMSCcA SMSC
Envío (recepción) SMS
63
GPRS
Servidor de correo
a
b
c
64
GPRS
ISP
e
a
b
c) Consulta DNS
d) Carga pagina google
INTERNET
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GPRS
Evolución de GPRS: UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) Enfoque general de UMTS:
Núcleo de Red: Enfoque evolucionario. Posibilidad de aprovechar parte de la infraestructura de GPRS, para migrar de forma paulatina hacia una redes basadas en IP.
Interfaz Radio: Enfoque Revolucionario. Nueva tecnología CDMA, no compatible, ni permite la reutilización de la red GSM.
Servicios: Enfoque Abierto. Evitando la especificación excesiva de los servicios y facilidades para que los operadores puedan diferenciarse entre si.
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GPRS
UMTS. Arquitectura Multiservicio
AccesoAcceso Acceso
Servidores
Backbone Network
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GPRS
Núcleo de Red. Planos Servicios: Servidores de Servicios y Aplicaciones (IP) Control: Gestiona la conmutación (Señalización y Control) Conmutación: Gestiona la conmutación entre las redes de acceso
Servicios y Aplicaciones
Control
MSC SGSN HLR GGSNGMSC
Conmutación
MGW InternetIntranets
EDGEWCDMA
Plano deServicios
GSM
PlanodeTransporte
MGW
PSTNISDN
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GPRS
Arquitectura del Core.
GSNsExternos
U-MSCU-MSC
Servidores de Aplicaciones
OMCsOMCs
OperatorIntranet
GPRS/UMTSIntranet
PSTNPSTN
RAN
RNC
Nodo B Nodo B
RNC
ATMRAN
RNCRNC
Nodo BNodo B Nodo BNodo B
RNCRNC
ATMATM
U-HLRU-HLR
U-GMSCU-GMSC
PDNPDN
U-SGSNU-SGSN U-GGSNU-GGSN
PrepagoLocalización
WAPMExE
PrepagoLocalización
WAPMExE
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GPRS
Media Gateway: Codificación/Decodificación, conversión de protocolos, cancelación
de eco, Anuncios, tono de envío/recepción, llamadas,.. Manejador de conexiones en conmutación de circuitos. Manejador de conexiones en conmutación de paquetes Acceso al backbone ATM Contiene un router ip en tiempo real Controlado por MSC y GSN servers a través de Gateway Control
Protocol.
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GPRS
MSC Server Gestiona y controla los servicios de comunicación en CS. Controla el MGW, la movilidad y la autentificación Conecta con Servicios de Red Inteligente Sirve además como interfaz de SMS Integrado junto con VLR.
SGSN Server Maneja las funciones de control relativas a los servicios de
comunicación PS. Gestiona los recursos asociados al MGW Administra la sesión, movilidad, autentificación y tarificación.
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GPRS
Acceso Radio UMTS Técnicas de espectro ensanchado. WCDMA: CDMA de Banda Ancha
Chip rate: 3,84 Mchip/s Control rápido de potencia, 1500 Hz Traspaso con continuida Modos FDD y TDD Asíncrono en FDD y síncrono en TDD Modulación BPSK dual en ascendente y QPSK en descendente
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GPRS
Acceso Radio. Arquitectura
RNS = Radio Network Subsystem
RNC
RNS
RNC
Núcleo de red o Core Network
Node B Node B Node B Node B
Iu Iu
Iur
Iub IubIub Iub
UTRAN
U U
UE = User EquipmentO
Terminal móvil
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GPRS
Banda de frecuencia: 2GHz Modo FDD, 12 portadoras por sentido
Enlace ascendente 1920-1980 MHz Enlace descendente 2110-2170 MHz
Modo TDD, 12 portadoras bidireccionales 4 portadoras 1900-1920 MHz 3 portadoras 2010-2025 MHz
España, 4 licencias: TME, Vodafone, Amena y Xfera
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