Шлюзовой узел поддержки GPRS (GGSN)

GGSN обеспечивает интерфейс в направлении внешней IP сети с пакетной передачей данных. GGSN обеспечивает функции доступа для внешних устройств, таких, как маршрутизаторы ISP и серверы RADIUS, обеспечивающие функции безопасности. С точки зрения внешней сети IP GGSN действует как маршрутизатор для адресов IPвсех абонентов, обслуживаемых сетью GPRS. Направление пакетов к нужному SGSN и преобразование протоколов также обеспечивается узлом GGSN.GGSNвыполняет следующие функции всоставе сети GPRS:

- подключение к сети IP.GGSNподдерживает соединения с внешними сетями IP с помощью сервера доступа. Сервер доступа использует сервер RADIUS для авторизации пользователей и сервер DHCP для динамического назначения IP адресов;

- обеспечение безопасности передачи данных по протоколу IP.Эта функция обеспечивает безопасную передачу на всех интерфейсах с протоколом IP. Эта функция необходима при подключении абонентов GPRS к их собственной корпоративной сети (VPN). Функции безопасности протокола IP позволяют шифровать все передаваемые данные. Это является защитой от нелегального доступа и обеспечивает гарантии конфиденциальности передачи пакетов данных, целостность данных и аутентификацию источника данных. Механизмы обеспечения безопасности основываются на фильтрации, аутентификации и шифровании на уровне IP.Для обеспечения более высокой степени безопасности при передаче по базовой сети IP эта функция интегрируется в маршрутизатор как в SGSN, так и в GGSN (а также в шлюзовые устройства, действующие на границах сетей). для этого решения используется заголовок аутентификации IP v4 IPSEC, использующий алгоритм MD5 и инкапсулированную нагрузку для обеспечения безопасности (ESP), в которой используется режим цепочечного блочного шифрования американского стандарта шифрования данных (DES-CBC). Система также готова к введению новых алгоритмов шифрования (например, асимметричного протокола аутентификации с ключами общего пользования и т.д.);

- маршрутизация. Функции маршрутизации аналогичны функциям SGSN;

- управление сеансами.GGSN поддерживает процедуры управления сеансами (то есть активизацию, деактивизацию и модификацию PDP контекста);

- поддержка функции начисления оплаты.GGSNтакже генерирует CDR для каждой обслуживаемой MS. CDR содержит регистрационный файл с отметкой времени для процедур управления сеансами в случае применения режима начисления оплаты, основанного на учете времени и файл с учетом объема переданной информации.

Каналы в GPRS

Для поддержки GPRS в соте должны быть назначены группы каналов для соединений с коммутацией пакетов (PS).

Физические каналы, назначенные для GPRS, называются каналами пакетной передачи данных, или PDCH. Если таймслот используется для передачи пакетных данных, то он входит в общий ресурс пакетных каналов (PSD - Packet Switch Domain). Если таймслот используется для коммутации каналов, то он входит в CSD (Circuit Switch Domain). В соте каналы PDCH будут сосуществовать с каналами обслуживания трафика для CS. Ответственным за назначение каналов PDCH является блок управления пакетной передачей PCU (Packet Control Unit). Один и тот же канал PDCH могут совместно использовать несколько пользователей GPRS. Транзакция по передаче/приему пакетов называется TBF - Temporary Block Flow. MS может располагать одновременно двумя TBF, один из их которых используется в направлении uplink, а другой - в направлении downlink. Каждый TBF определяется номером, который называется TFI - Temporary Flow Identity. При назначении TBF для MS резервируется один или несколько PDCH. В GPRS существует возможность объединять несколько PDCH, это объединение называется PSET и может использоваться одной или несколькими MS. В PDCH могут быть объединены несколько таймслотов (пока до 4-х) на одной частоте. До резервирования канала система должна убедиться в том, что в PSD есть один или несколько свободных каналов PDCH.

Логические каналы GPRS используются для передачи различных типов информации. В системе GSM определено свыше 10 типов логических каналов (рисунок 5.3). Так, например, пейджинговый канал РСН используется для передачи вызывного сообщения, а по широковещательному каналу управления ВССН передается информация о системе. Для GPRS определена новая совокупность логических каналов. Большинство из них имеют наименования, аналогичные и соответствующие наименованиям каналов в GSM. Наличие в сокращенном наименовании логического канала буквы «Р», означающей «Packet» и стоящей перед всеми остальными буквами, указывает на то, что это канал

Рисунок 5.3 – Логические каналы GPRS

GPRS. Так, например, пейджинговый канал в GPRS обозначается как РРСН - Packet Paging Channel.

Новым логическим каналом системы GPRS является канал РТССН (Packet Timing advance Control Channel). Это канал передачи информации о ТА (Timing Advance) – упреждение во времени начала передачи сигнала, он необходим для регулировки этого параметра. В системе GSM информация, относящаяся к этому параметру, передается по каналу SACCH.

РВССН (Packet Broadcast Control Channel) так же, как и канал ВССН в GSM, является широковещательным каналом управления и используется в информационной системе пакетной передачи данных. Если оператор не назначает в системе каналы РВССН, информация о параметрах сети GPRS передается через ВССН.

РРСН (Packet Paging Channel) - это канал пейджинга, и используется он только в направлении downlink для передачи вызывного сигнала к MS до начала передачи пакетов. РРСН может быть использован как для установления соединения с коммутацией пакетов, так и для соединения с коммутацией каналов. Использование канала РРСН для режима с коммутацией каналов возможно только для терминалов GPRS классов А и В в сети, с режимом работы I (NOM=1).

PRACH (Packet Random Access Channel) используется только в направлении uplink. PRACH используется MS для инициализации передачи в направлении uplink для передачи данных или сигнализации.

PAGCH (Packet Access Granted Channel) используется только в направлении downlink в фазе установления соединения для передачи информации о назначении ресурса. Передается в MS до начала передачи пакетов.

PNCH (Packet Notification Channel) используется только в направлении downlink для передачи информации в широковещательном режиме (РТМ-М - Point-to-Мultipoint -Multicast) к группе MS до передачи пакета РТМ-М. Для мониторинга канала PNCH должен быть назначен режим DRX. Услуги DRX не специфицированы для GPRS фазы 1.

РАССН (Packet Associated Control Channel) переносит информацию сигнализации во время сеанса пакетной передачи для конкретной MS. Информация сигнализации включает в себя указания для управления выходной мощностью терминала. По каналу РАССН передаются также сообщения о назначении или переназначении ресурса. Этот канал использует ресурсы совместно с каналами PDTCH, назначенными MS. Кроме того, по этому каналу может быть передано пейджинговое сообщение в сторону MS, находящейся в состоянии соединения с коммутацией пакетов, о том, что данная MS вызывается для установления соединения, например с коммутацией каналов.

PTCCH/U (Packet Timing advance Control Channel) используется только в направлении uplink для передачи Access Burst, чтобы оценить временную задержку доставки информации от MS, находящейся в режиме передачи пакетов.

PTCCH/D (Packet Timing advance Control Channel) используется только в направлении downlink для передачи информации об обновлении значения ТА для нескольких MS. Один PTCCH/D используется совместно с несколькими PTCCH/U.

PDTCH (Packet Data Traffic Channel). По этому каналу передаются пакеты данных. Если система работает в режиме РТМ-М, то он временно назначается для одной MS из группы. Если система работает в мультислотовом режиме, одна MS может параллельно использовать несколько каналов PDTCH для одного сеанса передачи пакетов. Все трафиковые каналы передачи пакетов являются двунаправленными, при этом различают PDTCH/U для направления передачи uplink, и PDTCH/D для направления передачи downlink.