インサイドアウトのGPRS。 パート3

この記事では、モバイルオペレーターのパケットネットワークの構造と主な機能要素について詳しく説明します。これは、前の2つの記事（ 内部からのGPRS）で開始しました。 内部からの パート1とGPRS。 パート2 本日の記事では、PSコアネットワークネットワーク要素の主要なインターフェイスと、これらのインターフェイスで使用されるパンクチャスタックについて説明します。

イントロ

パケットネットワークの主要なGSN要素の標準的な接続スキームは、通常PSコアネットワークに関する多くのチュートリアルとコースで描かれていますが、次のようなものです。









まず、上図に示されているすべてのインターフェイスがエンドユーザーにパケットサービスを提供するために必要なわけではないことを明確にしたいと思います。それらの一部はオプションです。 これらのインターフェイスはPSコアネットワークのコアネットワーク要素に追加機能を追加しますが、他のインターフェイスはパケットネットワークを構築するための基盤であり、いずれの場合でも実装されます。



また、一部のインターフェイスはシグナリング情報の送信のみを目的としているため、SS7モデルスタックに基づいて実装され、 PCM 、IP、 ATMなどのさまざまなテクノロジーがそれらのトランスポートとして機能することも覚えておく必要があります（下図を参照）。









原則として、現在、パケットネットワークのすべてのインターフェイスでIPベースの通信チャネルに切り替える傾向があります。これは、経済的な利点、高い普及率、海外のネットワークのTCP / IP「性質」、 SGシステムおよびIMSシステムと同様の一般的な移行に関連していますバッチ技術に基づいています。



2G / 3Gネットワ​​ークのアーキテクチャ向けのパケットネットワークのすべてのインターフェイスとプロトコルスタックの全体像を把握するために、 Tektronixのインターフェイススキームに注目します。









このスキームに基づいて、GSN要素のインターフェイスについて詳しく知ります。

GBインターフェイス

このインターフェイスを使用して、ベースステーションコントローラはSGSNに直接接続されます。 さらに、実際には、基地局コントローラ（BSC）のチャネルは、加入者のパケットデータを処理する特別なボード（ PCU [パケットコントロールユニット]）で編成されています。 インターフェイスは、SGSNへのフレームリレー （FR）接続にユーザーデータが「パック」されるPCMライン（ E1ストリーム）を介したかなり一般的なスキームと、IPなどのパケットテクノロジーのいずれかに直接実装できます。



このインターフェイスの一般的なプロトコルスタックを次の図に示します。









すでに述べたように、最近、ネットワークインターフェイスを実装するために、より費用効果が高く安価なオプションに切り替える傾向があるため、ベースステーションコントローラーとSGSNの両方を製造する多くのベンダーは、IPトランスポートに基づいてGbインターフェイスを実装する機能を提供しています。 .e。 -Gb over IP。



同時に、「純粋な」形式でGbインターフェースが2Gアーキテクチャーのみに実装されていることを忘れないでください。 SGSNとベースステーションコントローラー-BSC間のインターフェースを実装し、3G（UMTS）の場合、つまり SGSNとRNC （en）コントローラー間のインターフェースを実装するために、Iu-PSインターフェースが使用され、その内部にシグナリング（制御）プレーン-制御プレーン（GTP-Cプロトコルに基づく）と加入者データ転送プレーン-ユーザープレーンの分離があります（ GTP-Uプロトコルに基づく）。



Iu-PSインターフェイスのプロトコルスタックを次の図に示します。









ちなみに、Gbインターフェースでは、コントロールプレーンとデータ転送プレーンが分離されていますが、Iu-PSインターフェースほど顕著ではありません。 データプレーンを次の図に示します。









Gbインターフェイスのコントロールプレーンを次の図に示します。

Grインターフェース

SGSNとHLR間のインターフェイス。これは、オペレーターのパケットネットワークに非常に必要です。 加入者の認証と承認の手順がGPRS接続中、またはIMSIとGPRSの組み合わせ接続手順中に通過するのは、彼を通してです。 このインターフェースは「純粋な」信号です。 サービス情報の送信のみを目的としており、SS7モデルに基づいており、MAPは上位レベルのメインプロトコルとして使用され（右の図を参照）、正確には、特別なバージョンはMAP-Hです。

Gdインターフェイス

これは、SGSNとSMS-GMSCの間のインターフェースです。 ショートメッセージを送信するためのセンターであり、オプションおよびオプションですが、パケットチャネルを介してショートメッセージを送信するための追加機能をパケットネットワークに導入します。 このインターフェイスのプロトコルスタックは、Grインターフェイスのスタック（SGSNとHLRの間）と同じです。 すべて同じ手順がSS7 MAPプロトコルに使用されます（Grインターフェイスのプロトコルスタック図を参照）。



パケットネットワーク（SMS over GPRS）を介してSMSを送信するためのサービスについては、記事-SMSの代替パスで詳細に検討されています。 オペレータは、このインターフェイスと、パケットネットワーク自体を介してメッセージを送信するためのサービスを実装することを望んでいないことを自分で追加できます。

GFインターフェース

ネットワーク要素データベースにあるオペレーターのIMEIコードデータベース（グレー、ブラック、ホワイトリスト）を照会することにより、加入者のIMEIコードを使用してモバイル端末を使用する正当性を検証できるSGSNとEIR間の別のオプションインターフェイスEIR。 プロトコルスタックはGr、Gdインターフェイスに似ています-MAPプロトコルが使用され（Grインターフェイスの図を参照）、正確にはMAP-Eバージョンです。



中央の国際データベースを使用する場合、または国が独自の内部IMEIコードデータベースを持っている必要がある場合、IMEIコード検証を使用する有効性は大幅に向上します。 そのため、多くのオペレーターは、 IMSI / MSISDNとIMEIの値のペアを照合するためのプラットフォームとして、要素のEIRプラットフォーム（IMEIコードをチェックする要求が行われます）を使用します。 加入者がSIMカードを変更するか、別のデバイスに挿入すると、「思いやりのある」多くの場合煩わしいMMS /インターネット/ WAP /などの設定を自動的に受け取ります。

Gsインターフェース

SGSNとMSCスイッチ間のもう1つのオプションのインターフェース。アクティブなGPRS / EDGEセッション中に受信機能とCS（サーキットサービス）サービスを実行する可能性を導入します。 これは非常に便利なインターフェースです 加入者は、アクティブなGPRS / EDGEセッション中の可用性について心配することなく、より快適に感じることができます。 私自身の経験から言えば、残念ながら、事業者のネットワークが異なるベンダーの機器で構築されている場合、スイッチ（ MSC ）とSGSNの両側のインターフェースを組み合わせることができない場合があるため、同じ事業者のネットワークでもGsインターフェースと、これが不可能な領域を実装できます。



アクティブなGPRS / EDGEセッション中に電話をかけたり受けたりするための追加情報については、電話を妨げるものではなくGPRSの記事に読者を送ります 。

Geインターフェース

加入者との決済取引のために請求データを転送するためのインターフェースは、SGSNと請求プラットフォーム-SCPの間に実装されます。 メインプロトコルとして、CAPモデルSS7アプリケーションが使用されます（Grインターフェイスの図を参照）。



ここで、少し余談をして、パッケージサービスを使用するための、加入者とオペレーターとの相互決済のプロセスについて説明します。 まず、2つのタイプのサブスクライバーがあることを覚えておいてください。

• 前払い-前払いサービスの加入者
• 後払い-契約者

プリペイド加入者の場合、請求はリアルタイムで実行されます。 Geインターフェイスを介してSGSNからPDPコンテキストを上げる（およびアクティブにする前に）とき、CAPプラットフォームを介してINプラットフォーム（ SCP ）にリクエストが行われます-請求プラットフォーム、加入者の残高の現在の残高について、そして（必要な残高がある場合）アカウント）特定の時間間隔（オペレーターによって設定されたタイマー）で、プリペイドサービス加入者のアクティブなPDPセッションの継続の可能性に対して繰り返し要求が行われます。



後払い加入者の場合、つまり 契約加入者の場合、請求データの収集は主にSGSN自体で行われます（ただし、GGSNでデータを収集する請求システムもあります）。 SGSNでは、各加入者に対して、いわゆる その後、tftp / ftpプロトコルを介して請求システムに転送され、加入者アカウントが計算されるCDRファイル。ただし、後払いの加入者向けのオンライン請求システムもありますが、オペレーターからはあまり配信されていません。ウクライナのオペレーター。



したがって、これら2つのタイプのサブスクライバーの主な違いは、プリペイドのいわゆる オンライン請求、および後払い-オフライン請求。

GAインターフェース

実際、完全な実装のインターフェースはオプションになりました。 多くの事業者はプリペイド加入者にGeインターフェースを使用し、契約加入者のCDRファイルはSGSN自体で生成されますが、それにもかかわらず、Gaインターフェースを使用して、GGSNに請求計算を実装することが可能です。 真の実装では、このインターフェイスはSGSNまたはGGSNをCG [Charging Gateway]に接続し、ほとんどの実装では、GTP`プロトコルをトップレベルとして使用するパケットインターフェイス（TCP / IP）です（下図を参照）。







ところで、ネットワークが1つのベンダーの機器で構築されている場合、つまり SGSN / GGSNおよびCGは1つのベンダーによって提供され、Gaインターフェイスはベンダーの独自開発に基づいて「完全に」使用できます。 オペレーターに対して閉じられます。

Gn、gpインターフェイス

SGSNとGGSNの接続を実装するために必要な2つの非常に類似したインターフェース。 これらの2つのネットワーク要素が同じPLMN （en）にある場合、Gnは何を使用し、要素が異なるPLMNにある場合はGpを使用します。 加入者は、ローミングでGPRS / EDGEサービスを使用します。



インターフェイスでは2種類のGTPプロトコルが使用されます。

• GTP-U-ユーザーデータの転送用
• GTP-C-サービス情報の送信用*

*-たとえば、PDPコンテキストをアクティブ化する場合、SGSNはGTP-Cプロトコルのみを使用してPDPコンテキストアクティブ化要求をGGSNに送信します。

ところで、加入者がローミングしている場合でも、つまりGpインターフェイスは必ずしも必要ではありません。 複数の追加条件が満たされている場合、このインターフェースの使用を拒否することができます（記事「 高価なGPRSローミング 」を参照）。

Giインターフェース

パケットネットワークの最も単純であると同時に最も重要なインターフェイスの1つ。 オペレーターが外部のインターネット/イントラネットネットワークにアクセスできるのは彼を通してです。 基本的に、インターフェイスは完全にパケット（IP）であり、多くの場合、モバイルオペレーターのルーターへのギガビットリンクで構成されます。





PSコアネットワークのモバイルオペレーターのGSN要素の主要なインターフェイスのリストを以下に示します。



小さなヘルパー：



ATM-非同期転送モード

BSC-基地局コントローラー

BSS-基地局サブシステム

EIR-機器識別登録

GGSN-ゲートウェイGPRSサポートノード

GPRS-一般パケット無線サービス

GTP -GPRSトンネリングプロトコル

HLR-ホームロケーションレジスタ

IMEI-国際モバイル機器アイデンティティ

IMSI-国際モバイル加入者識別

MS-モバイルステーション

MSC-モバイルスイッチングセンター

MSISDN-モバイル加入者統合サービスデジタルネットワーク番号

MT-モバイル端末

PCM-パルス符号変調

PDN-パケットデータネットワーク

PDP-パケットデータプロトコル

PDU-パケットデータユニット

PLMN-パブリックランドモバイルネットワーク

PS-パケット交換

RNC-無線ネットワークコントローラー

SGSN-サービングGPRSサポートノード

UMTS-ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム

VLR-ビジターロケーションレジスタ