20272

ОБОРУДОВАНИЕ GPRS. Сервисный узел поддержки услуг GPRS (SGSN)

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Структурная схема SGSN В структуру SGSN входят: UNIX серверы блок маршрутизации интерфейсные модули интерфейсов на базе ОКС № 7 Gr Gd Gf Gs модули Gb интерфейса. UNIX серверы выполняют основные функции SGSN такие как управление мобильностью управление сессиями тарификация функции протокола GTP и др.Основные функции SGSN разделяются на две плоскости рис.

Русский

2013-07-25

1.58 MB

25 чел.

ЛЕКЦИЯ 9

ОБОРУДОВАНИЕ GPRS (ЧАСТЬ 2)

Сервисный узел поддержки услуг GPRS (SGSN)

Архитектура SGSN представлена на рис. 14.

Рис. 14. Структурная схема SGSN

В структуру SGSN входят: UNIX серверы, блок маршрутизации, интерфейсные модули интерфейсов на базе ОКС № 7 (Gr, Gd, Gf, Gs), модули Gb интерфейса.

UNIX серверы выполняют основные функции SGSN такие как управление мобильностью, управление сессиями, тарификация, функции протокола GTP и др. Остальные блоки выполняют транспортные функции в направлении сетевых элементов GPRS:

в направлении сети ОКС № 7 — интерфейсные модули ОКС № 7;

в направлении GPRS IP-магистральной сети — блок маршрутизации;

в направлении BSS — модули Gb интерфейса — блоки GPU.
Основные функции
SGSN разделяются на две плоскости (рис. 15):

управления, включающую все функции, связанные с формированием и обработкой
управляющей информации;

пользователя, включающую все функции, связанные с обработкой пользовательской
информации.

Обе указанные плоскости могут быть разделены на два уровня: радиосети; транспортный уровень.

На рис. 15 представлено распределение основных блоков SGSN по указанным плос
костям и уровням.

UNIX серверы обеспечивают:

пакетную обработку верхних уровней (протоколы LLC, SNDCP), передача пользовательских пакетов, обеспечение протокола GTP;

функции передачи сетевого уровня и протокол BSSGP;

поддержку протоколов плоскости управления (MAP, TCAP, CAMEL, BSSAP и др.) и
связанных с ними функций: управление сессиями, управление мобильностью, тарификация,
prepaid и др.;

функции ОКС№ 7;

функции управления и технического обслуживания (О&М).

Рис. 11.15. Разделение между уровнями

В состав SGSN входит два сервера DS10, так называемые пилот-серверы (pilot servers), которые выполняют базовые системные функции, и определенное количество «непилот»-серверов (nonpilot servers) с заданным количеством процессоров. Производительность SGSN определяется числом процессоров, один процессор обеспечивает обработку 25000 активных абонентов (PDP-контекстов), в станцию 14 DS10 может быть установлено до 6 процессоров.

Характеристиками, определяющими производительность SGSN являются:

максимальное количество динамических ММ-контекстов. ММ-тсонтекст соответствует одной мобильной станции, подключенной к сети GPRS (с неактивным или активным PDP контекстом);

максимальное количество PDP-контекстов;

пиковая скорость коммутируемого цифрового потока.

В табл. 1 представлены эти характеристики для основных конфигураций SGSN.

Таблица 1. Производительность SGSN

Характеристика

Конфигурация SGSN

шгурация

SGSN

Е

F

G

Максимальное количество ММ-контекстов

100000

200000

300000

Максимальное количество PDP-контекстов

100000

200000

300000

Пиковая скорость коммутируемого цифрового потока, Мбит/с

50

100

150

Блок маршрутизации включает в себя 2 или 3 стандартных маршрутизаторов Cisco 7206 NPE400.

Блоки GPU обеспечивают Gb интерфейс с MFS на основе протокола Frame Relay. На рис. 16 проиллюстрирована логическая структура Gb интерфейса, в нее входит:

Е1 - канал;

базовые каналы Frame Relay (Frame Relay Bearer Channel — ВС);

виртуальные каналы Frame Relay (Frame Relay Virtual Camels — PVC);

сетевые виртуальные каналы (Network Service Virtual Channels — NS-VC);

объект сетевого уровня (Network Service Entity — NSE);

виртуальный канал протокола BSSGP (BSSGP Virtual ChannelBVC);

область маршрутизации (Routing AreasRA) и отдельные соты (Cells).

Рис. 16. Логическая структура Gb интерфейса

Емкость Gb интерфейса на уровне Frame Relay зависит от числа блоков GPU. В один статив SGSN может быть установлено до 8 блоков GPU. Характеристики PCU:

максимальное количество Е1 портов на один PCU — 16;

максимальное число виртуальных FR каналов (PVC) на один PCU — 512.

Каждый GPU обеспечивает до 16 портов Е1. Таким образом отдельный SGSN может обеспечить до 128 портов Е1.

Емкость Gb интерфейса на уровнях NS и BSSGP определяется емкостью Gb интерфейса на уровне Frame Relay, а также объемом памяти и производительностью процессоров серверов DS10. Число NS-VC равно числу виртуальных каналов Frame Relay PVC, число сот соответствует числу BVC, число NSE соответствует числу контроллеров базовых станций BSC.

Максимальная емкость Gb интерфейса для различных конфигураций SGSN представлена в табл. 2.

Таблица 2. Максимальные значения хайактеоистик Gh интерфейса

Характеристика

Конфигурация SGSN

Е

F

G

Число блоков GPU

6

7

8

Число BSC (NSE)

512

1024

1536

Число областей маршрутизации (RA)

2048

2048

2048

Число Е1 каналов

96

112

128

Число ВС

720

840

960

Число PVC (NS-VC)

3072

3584

4096

Число сот

16000

32000

48000

Конструктивно SGSN в зависимости от конфигурации компонуется в два или три статива (рис. 17).

Рис. 17. Компоновка SGSN

При этом в зависимости от требуемой производительности возможны три конфигурации: Е, F, G. Первый статив содержит одну полку интерфейсов ОКС № 7, одну полку блоков GPU, два коммутатора Ethernet, два сервера DS10. Второй статив включает от 2 до 6 серверов DS10, два коммутатора Ethernet, 2-3 блока маршрутизации. Третий статив может содержать до шести серверов DS10, два коммутатора Ethernet, до 3 маршрутизаторов GGSN (в случае, если SGSN и GGSN совмещаются в одном блоке).

Шлюзовый узел поддержки услуг GPRS (GGSN)

Шлюзовый узел поддержки услуг GPRS GGSN обеспечивает сопряжение опорной сети GPRS с внешними сетями. Так же как и SGSN в решении Alcatel, GGSN основан на стандартном маршрутизаторе Cisco 7206NPE400. Аналогично SGSN производительность GGSN характеризуют следующие параметры:

максимальное количество PDP контекстов;

максимальное число активных PDP контекстов, поддерживаемых GGSN;

пиковая скорость коммутации.

Указанные характеристики представлены в табл. 3.

Таблица 3. Параметры производительности

Характеристики

Cisco 7206NPE400

Максимальное количество PDP контекстов

180000

Пиковая скорость коммутации

40000 пакетов/с; 80 Мбит/с

GGSN обеспечивает выделение IP-адресов для опорной сети GPRS (адреса SGSN) и для мобильных станций. Для мобильных станций обеспечивается возможность назначения статических и динамических IP-адресов. Alcatel GGSN одновременно поддерживает следующие схемы распределения динамических IP-адресов:

распределение IP-адресов GGSN из локального адресного пула;

запрос GGSN адресов от внешнего DHCP сервера;

запрос GGSN адресов от внешнего RADIUS сервера.

При динамическом распределении адрес мобильной станции назначается в процессе активации PDP контекста. Выбор используемого протокола (RADIUS, DHCP) зависит от точки доступа (APNAccess Point Name).

Функциональность GGSN обеспечивает возможность организации удаленного доступа с мобильных терминалов к сетям передачи данных. При этом поддерживается два режима передачи по GPRS опорной сети: прозрачный и непрозрачный.

Прозрачный доступ не включает дополнительную авторизацию абонентов (при этом выполняется только стандартная GSM аутентификация). Типичный прозрачный доступ проиллюстрирован на рис. 18.

Рис. 18. Режим прозрачного удаленного доступа

Непрозрачный режим доступа в Intranet/Internet предполагает авторизацию абонента. При этом используются PAP/CHAP (Password Authentication Protocol/Challenge Handshake Authentication Protocol) сообщения, формируемые мобильным терминалом и входящие в сообщения активации GTP PDP-контекста для построения RADIUS-запроса к RADIUS-серверу. Пример организации непрозрачного режима доступа изображен на рис. 19. Здесь представлена конфигурация, где GPRS абонент подключается к IP сети, используя компьютер и мобильный телефон (Mobile Terminal). В непрозрачном режиме доступа GGSN включается в аутентификацию абонента. GGSN выделяет из сообщения запроса создания PDP-контекста аутентификационную информацию и использует ее для прокси аутентификации в соответствии с RADIUS-протоколом.

В GPRS обеспечивается возможность доступа на основе протокола РРР (Point to Point Protocol). Структура доступа представлена на рис. 20.

Рис. 19. Режим непрозрачного удаленного доступа

Рис. 20. Режим РРР удаленного доступа

РРР сервер устанавливается в сети корпоративной сети Intranet или в сети интернет-провайдера ISP (Internet Service Provider). GGSN передает РРР кадры в направлении RAS. Протокол РРР включает в себя фазу установления канала (Link Establishment Phase), фазу аутентификации (используя протокол PAP, CHAP или другой протокол) и фазы установления сети (Network Establishment Phase).

Важной функцией GGSN является поддержка виртуальных частных сетей VPN. На рис. 21 представлены функции GGSN по маршрутизации и передаче информации.

Рис. 21. Организация VPN доступа

Как видно из рис. 21, пользовательские данные передаются из SGSN с помощью GTP туннелей. После этого каждый пользовательский пакет (IP пакет или РРР кадр) может быть направлен маршрутизатором GGSN прямо к одному из физических портов, либо направлены в туннель 3 уровня (например: GRE, Ipsec), либо в туннель 2 уровня (например L2TP).

Alcatel GGSN поддерживает два типа VPN доступа:

VPN доступ, инициированный клиентом. Удаленный абонент устанавливает защи
щенный
IP туннель через PLMN к сети ISP или корпоративной сети;

VPN доступ, инициированный сетью. В этом случае туннель порождается GGSN и
терминируется в соответствующую сеть.

GGSN поддерживает VPN услуги на Gi интерфейсе на основе следующих технологий: Frame Relay; незащищенные GPE туннели (GPEGeneric Routing Encapsulation); ATM; MPLS (Multiprotocol Label Switching — мульпротокольная меточная коммутация); защищенные IPSec туннели.

В зависимости от выбранной топологии сети GGSN может быть реализован в виде:

отдельно установленного оборудования, подключаемого к SGSN через базовую IP сеть GPRS;

совмещенного территориально с SGSN;

- интегрированного с SGSN в едином оборудовании.

На рис. 22 представлен внешний вид отдельного GGSN.

Для начального внедрения услуг GPRS при относительно небольшом трафике Alcatel разработано компактное комбинированное решение — комбинированное устройство SGSN/GGSN (конфигурация Ес), внешний вид которого представлен на рис. 23.

Комбинированное устройство SGSN/GGSN обеспечивает обработку до 100000 PDP контекстов и обеспечивает полноценную функциональность GPRS.

Рис. 22. Внешний вид GGSN

Рис. 23. Комбинированный узел SGSN/GGSN (конфигурация Ес)

1.3. Биллинговый шлюз (Charging Gateway)

Использование в GPRS принципа пакетной коммутации открывает дополнительные возможности для внедрения новых принципов тарификации. Для решения задач сопряжения оборудования GPRS с существующей биллинговой системой оператора сотовой связи в структуру сети GPRS (рис. 11) введен биллинговый шлюз (Charging Gateway), основанный на продукте Alcatel — А1338 GPRS CDR (Call Data Record Collector product). Биллинговый шлюз собирает записи параметров вызова CDR (Call Detail Records), формируемые GGSN и SGSN, обрабатывает их и направляет в биллинговую систему.

В GPRS сети GGSN обеспечивает формирование одного типа CDR, так называемые GCDR. Этот вид CDR используется при роуминге мобильных абонентов.

SGSN формирует три вида CDR:

  •  M_CDR — отражает использование услуг, связанных с мобильностью, он может использоваться оператором для определения различных зон тарификации;
  •  SCDR — отражает использование радиоинтерфейса, он используется для определения объема данных, переданных между мобильной станцией и сетью;
  •  SMS_CDR — характеризует переданные по GPRS каналу SMS сообщения.

Шлюз тарификации осуществляет предварительную обработку CDR и обеспечивает оператору возможность применять широкий спектр тарифных планов: prepaid, postpaid, основанных на объеме переданной информации, времени занятия канала и других.

2.  Оборудование GPRS производства Ericsson

Обобщенная   структура   сети   GPRS   на   базе   оборудования   Ericsson   представлена  на рис. 24. 

Рис. 24. Обобщенная структура сети GPRS на базе оборудования Ericsson

В решении Ericsson контроллеры пакетов PCU интегрированы в контроллеры базовых станций BSC. Оборудование базовой сети GPRS аналогично оборудованию Alcatel. Компания Ericsson обеспечивает возможность гибкого конфигурирования SGSN и GGSN в зависимости от емкости и конфигурации сети GPRS. В настоящее время на сетях российских операторов наибольшее распространение получило решение Ericsson: платформа CGSN, объединяющая сервисный и шлюзовый узлы поддержки услуг GPRS SGSN/GGSN. Базовые характеристики платформы CGSN представлены в табл. 4.

Таблица 4. Характеристики CGSN

Характеристики

Максимальные значения

Число одновременно подключенных абонентов (ММ-контекстов)

80 000

Число PDP-контекстов

80 000

Пропускная способность

10 000 пакетов/с; 24 Мбит/с

Рис. 11.10. Структура статива MFS


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28546. О возможности реализации абсолютной секретности в постановке Шеннона 58.5 KB
  А это в свою очередь может повлиять на выбор противником своих действий и таким образом совершенной секретности не получится. Следовательно приведенное определение неизбежным образом следует из нашего интуитивного представления о совершенной секретности. Для совершенной секретности системы величины PEM и PM должны быть равны для всех E и M.
28548. Режим ECB 31 KB
  ECBрежим идеален для небольшого количества данных например для шифрования ключа сессии. Режим шифрования Электронная Кодовая Книга ECB Под режимом шифрования здесь понимается такой алгоритм применения блочного шифра который при отправке сообщения позволяет преобразовывать открытый текст в шифротекст а после передачи этого шифротекста по открытому каналу позволяет однозначно восстановить первоначальный открытый текст. Как видно из определения сам блочный шифр теперь является лишь частью другого алгоритма алгоритма режима шифрования....
28549. Режим CBC 39 KB
  Дешифрование в режиме СВС Для получения первого блока зашифрованного сообщения используется инициализационный вектор IV для которого выполняется операция XOR с первым блоком незашифрованного сообщения. В режиме CBC при зашифровании каждая итерация алгоритма зависит от результата предыдущей итерации поэтому зашифрование сообщения не поддаётся расспараллеливанию. Однако расшифрование когда весь шифротекст уже получен можно выполнять параллельно и независимо для всех блоков сообщения см. Это дает значительный выигрыш во времени при...
28550. Режим CFB 66.5 KB
  Как и в режиме CBC здесь используется операция XOR для предыдущего блока зашифрованного текста и следующего блока незашифрованного текста. Таким образом любой блок зашифрованного текста является функцией от всего предыдущего незашифрованного текста. Для левых J битов выхода алгоритма выполняется операция XOR с первыми J битами незашифрованного текста Р1 для получения первого блока зашифрованного текста С1. При дешифровании используется аналогичная схема за исключением того что для блока получаемого зашифрованного текста выполняется...
28551. Режим шифрования с обратной связью по выходу (OFB) 52.55 KB
  Разница заключается в том что выход алгоритма в режиме OFB подается обратно в регистр тогда как в режиме CFB в регистр подается результат применения операции XOR к незашифрованному блоку и результату алгоритма см. Шифрование в режиме OFB Основное преимущество режима OFB состоит в том что если при передаче произошла ошибка то она не распространяется на следующие зашифрованные блоки и тем самым сохраняется возможность дешифрования последующих блоков. Дешифрование в режиме OFB Недостаток режима OFB заключается в том что он более уязвим к...
28552. Симметричные методы шифрования DES 63.46 KB
  Функция перестановки одна и та же для каждого раунда но подключи Ki для каждого раунда получаются разные вследствие повторяющегося сдвига битов ключа. Последовательность преобразований отдельного раунда Теперь рассмотрим последовательность преобразований используемую на каждом раунде. Создание подключей Ключ для отдельного раунда Ki состоит из 48 битов. На каждом раунде Ci и Di независимо циклически сдвигаются влево на 1 или 2 бита в зависимости от номера раунда.
28553. Примеры современных шифров проблема последнего блока DES 26.44 KB
  Альтернативой DES можно считать тройной DES IDEA а также алгоритм Rijndael принятый в качестве нового стандарта на алгоритмы симметричного шифрования. Также без ответа пока остается вопрос возможен ли криптоанализ с использованием существующих характеристик алгоритма DES. Алгоритм тройной DES В настоящее время основным недостатком DES считается маленькая длина ключа поэтому уже давно начали разрабатываться различные альтернативы этому алгоритму шифрования.
28554. Распределение ключей. Использование базовых ключей 13.15 KB
  Он заключается в доставке абоненту сети связи не полного комплекта ключей для связи со всеми другими абонентами а некоторой универсальной заготовки уникальной для каждого абонента по которой он может вычислить необходимый ему ключ. Пусть в сети связи действуют N абонентов занумеруем их от 0 до N1 и поставим каждому абоненту уникальный открытый идентификатор Yi из некоторого множества Y открытый в смысле общеизвестный. Генерация ключей для абонентов сети связи заключается в выработке N секретных ключей Xi из некоторого множества X....