GPRS 코어 네트워크

GPRS core network

GPRS 코어 네트워크는 2G, 3G, WCDMA 모바일 네트워크가 IP 패킷을 인터넷과 같은 외부 네트워크로 전송할 수 있도록 하는 일반 패킷 무선 서비스(GPRS)의 중심 부분이다. GPRS 시스템은 GSM 네트워크 스위칭 서브시스템의 통합 부분이다.

네트워크는 GSM과 WCDMA 네트워크에서 인터넷 프로토콜 패킷 서비스를 위한 이동성 관리, 세션 관리 및 전송을 제공한다. 핵심 네트워크는 또한 과금이나 합법적인 가로채기와 같은 다른 기능들에 대한 지원을 제공한다. 또한 한 단계에서 미국 D-AMPS TDMA 시스템에서 패킷 무선 서비스를 지원하기 위해 제안되었지만, 실제로는 이러한 모든 네트워크가 GSM으로 변환되어 이 옵션은 무관하게 되었다.

PRS 모듈은 개방형 표준 구동 시스템이다. 표준화 기구는 3GPP이다.

GPRS 튜닝 프로토콜(GTP)

주요기사 : GPRS 터널링 프로토콜

GPRS Tunnelling Protocol은 GPRS 코어 네트워크의 IP 기반 프로토콜이다. 주로 GSM 또는 WCDMA 네트워크의 최종 사용자가 GGSN(Gateway GPRS 지원 노드)의 한 위치에서 인터넷 접속을 계속하는 동안 이동하도록 허용하는 프로토콜이다. 그것은 가입자의 현재 서비스 중인 GPRS 지원 노드(SGSN)에서 가입자의 세션을 처리하는 GGSN으로 가입자의 데이터를 운반함으로써 이를 수행한다. GPRS 코어 네트워크에 의해 세 가지 형태의 GTP가 사용된다.

GTP-U
각 PDP(Packet Data Protocol) 컨텍스트에 대해 분리된 터널에서 사용자 데이터 전송
GTP-C
다음을 포함하는 제어상의 이유:
  • PDP 컨텍스트 설정 및 삭제
  • GSN 도달성 검증.
  • 업데이트(예: 구독자가 한 SGSN에서 다른 SGSN으로 이동함에 따라).
GTP'
충전 데이터를 충전 게이트웨이 기능으로 전송하는 경우.

GPRS 지원 노드(GSN)

GSN은 GSM 코어 네트워크에서 GPRS 사용을 지원하는 네트워크 노드다. 모든 GSN에는 Gn 인터페이스가 있어야 하며 GPRS 터널링 프로토콜을 지원해야 한다. GSN에는 게이트웨이와 서비스형 GPRS 지원 노드라는 두 가지 주요 모델이 있다.

게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGSN)

게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGSN)[1]는 GPRS PS 도메인의 두 가지 구성 요소 중 하나이다. GGSN은 SGSN과 함께 GPRS 네트워크와 인터넷 또는 X.25 네트워크와 같은 외부 패킷 교환 네트워크 사이의 패킷 전송을 처리한다.

외부 네트워크의 관점에서, GGSN은 "하위 네트워크"에 대한 라우터로서, GGSN은 외부 네트워크로부터 GPRS 인프라를 '히딩'하기 때문이다. GGSN은 특정 사용자에게 주소가 지정된 데이터를 수신할 때 사용자가 활성 상태인지 여부를 확인한다. 그렇다면 GGSN은 모바일 사용자를 서비스하는 SGSN에 데이터를 전달하지만, 모바일 사용자가 비활성일 경우 데이터는 폐기된다. 다른 방향에서, 모바일 기반 패킷은 GGSN에 의해 오른쪽 네트워크로 라우팅된다.

GGSN은 GPRS/UMTS 네트워크에서 사용자 단말의 이동성을 가능하게 하는 앵커 포인트다. 본질적으로 모바일 IP에서 홈 에이전트와 동등한 GPRS에서의 역할을 수행한다. 특정 이동국(MS)을 서비스하는 SGSN에 PDU(프로토콜 데이터 단위)를 터널링하는 데 필요한 라우팅을 유지한다.

GGSN은 SGSN에서 오는 GPRS 패킷을 적절한 패킷 데이터 프로토콜(PDP) 형식(예: IP 또는 X.25)으로 변환하여 해당 패킷 데이터 네트워크로 송신한다. 다른 방향에서, 수신 데이터 패킷의 PDP 주소는 대상 사용자의 GSM 주소로 변환된다. Readdressed 패킷은 담당 SGSN으로 전송된다. 이를 위해 GGSN은 사용자의 현재 SGSN 주소와 사용자의 프로필을 위치 레지스터에 저장한다. GGSN은 IP 주소 할당을 담당하며, 연결된 사용자 장비(UE)의 기본 라우터다. GGSN은 인증과 충전 기능도 수행한다.

그 밖의 기능으로는 가입자 선별, IP 풀 관리 및 주소 매핑, QoS 및 PDP 컨텍스트 시행 등이 있다.

LTE 시나리오에서 GGSN 기능은 SAE 게이트웨이로 이동한다(MME에서 작동하는 SGSN 기능 포함).

서비스형 GPRS 지원 노드(SGSN)

서비스형 GPRS 지원 노드(SGSN)[1]는 MS/UE를 서비스하는 노드다. SGSN은 GPRS 및/또는 UMTS를 지원한다.[2] SGSN은 개별 MS/UE의 위치를 추적하고 보안 기능과 접근 제어를 수행한다. SGSN은 Gb 또는 Iu 인터페이스를 통해 GERAN 기지국 시스템에 연결되고/또는 Iu 인터페이스를 통해 UTRAN에 연결된다.[3] SGSN은 지리적 서비스 지역 내의 이동국으로부터 데이터 패킷을 전송하는 책임을 진다. 그것의 업무는 패킷 라우팅과 전송, 이동성 관리(첨부/상세 및 위치 관리), 논리적 링크 관리, 인증과 충전 기능 등이다. SGSN의 위치 레지스터는 SGSN에 등록된 모든 GPRS 사용자의 위치 정보(예: 현재 셀, 현재 VLR)와 사용자 프로필(예: 패킷 데이터 네트워크에 사용되는 IMSI, 주소)을 저장한다.

공통 SGSN 기능

  • GGSN에서 GTP 패킷 분리(다운링크)
  • IP 패킷을 GGSN(업링크) 방향으로 터널링
  • 대기 모드 모바일이 한 라우팅 영역에서 다른 라우팅 영역으로 이동할 때 이동성 관리 수행
  • 사용된 데이터에 따라 사용자에게 청구하기.
  • 이동 장비 ID 확인 절차(GF/S13' 인터페이스)
  • SMS GMSC와 SMS IWMSC는 SGSN을 통한 SMS 전송을 지원한다.[4]
  • 오프라인 충전 시스템(OFCS)은 SGSN으로부터 충전 기록을 수집한다.[3]
  • SGSN은 과부하 상황을 방지하고 처리하기 위한 메커니즘을 포함하고 있다. [5]
  • SGSN은 다른 SGSN 및/또는 MME(이동성 관리 엔티티)와 통신한다(Gn/S16/S3 인터페이스).

GSM/EGDEG 특정 SGSN 기능

GSM Evolution(Edge)별 SGSN 기능 및 특성은 다음과 같다.

  • 가입자당 최대 데이터 전송 속도 약 60kbit/s(EDGE의 경우 150kbit/s)
  • Gb 프로토콜 스택을 사용하여 프레임 릴레이 또는 IP를 통해 패킷 제어 장치에 연결
  • 업링크 데이터를 승인하여 IP 패킷 구성
  • 다운링크 데이터 암호화, 업링크 데이터 해독
  • 커넥티드 모드 모바일용 셀 레벨까지 모빌리티 관리 수행

WCDMA별 SGSN 기능

  • 최대 42Mbit/s 트래픽 다운링크 및 5.8Mbit/s 트래픽 업링크(HSPA+) 수행
  • RNC(Radio Network Controller)로 향하는 터널/디테일 다운링크/업링크 패킷

액세스 포인트

주요 기사: 액세스 지점 이름

액세스 지점은 다음과 같다.

  • 모바일 세트를 연결할 수 있는 IP 네트워크
  • 해당 연결에 사용되는 설정 집합
  • 휴대 전화의 설정 집합에 있는 특정 옵션

GPRS 휴대 전화가 PDP 컨텍스트를 설정할 때, 액세스 포인트가 선택된다. 이때 액세스 포인트 이름(APN)이 결정된다.

예: Aricenttechnology.mnc012.mcc345.gprs
예제: 지셀
예: 인터넷
예: hcl.cisco.ggsn

이 액세스 지점은 개인 DNS 네트워크에 대한 DNS 쿼리에 사용된다. 이 프로세스(APN 해상도라고 함)는 액세스 포인트를 제공해야 하는 GGSN의 IP 주소를 최종적으로 제공한다. 이 시점에서 PDP 컨텍스트를 활성화할 수 있다.

PDP 컨텍스트

패킷 데이터 프로토콜(PDP, 예를 들어 IP, X.25, 프레임릴레이) 컨텍스트는 서비스형 GPRS 지원 노드(SGSN)와 게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGGSN) 모두에 존재하는 데이터 구조로 가입자가 활성 세션을 가질 때 가입자의 세션 정보를 포함하고 있다. 모바일이 GPRS를 사용하려면 먼저 PDP 컨텍스트를 첨부한 다음 활성화해야 한다. 이것은 가입자가 현재 방문하고 있는 SGSN과 가입자의 접속 지점을 서비스하는 GGSN의 PDP 컨텍스트 데이터 구조를 할당한다. 기록된 데이터에는 다음이 포함된다.

  • 가입자의 IP 주소
  • 가입자의 IMSI
  • GGSN에서 구독자의 TEID(Tunnel Endpoint ID)
  • SGSN에서 구독자의 TEID(Tunnel Endpoint ID)

참조점 및 인터페이스

GPRS 핵심 네트워크 표준에는 여러 인터페이스와 참조점(아마도 다른 참조점과 공통적인 물리적 연결을 공유하는 논리적 연결점)이 있다. 이러한 이름 중 일부는 이 페이지의 네트워크 구조 다이어그램에서 볼 수 있다.

GPRS 네트워크의 인터페이스

가
인터페이스는 GSN에 기록되어 충전 게이트웨이(CG)로 전송되는 CDR(계정 기록)을 서비스한다. 이 인터페이스는 GTP 기반 프로토콜을 사용하며, CDR(Clair GTP's and GTP prime)을 지원하는 수정이 있다.
GB
기지국 서브시스템과 SGSN 사이의 인터페이스는 송신 프로토콜이 프레임 릴레이 또는 IP가 될 수 있다.
아이유
무선 네트워크 컨트롤러와 SGSN 사이의 인터페이스 인터페이스는 신호와 페이로드를 교환한다.
gc
GGSN이 모바일 스테이션의 위치 세부 정보를 얻을 수 있도록 GGSN과 HLR 사이의 인터페이스. GGSN에서 MAP/SS7 구현을 방지하기 위해 이 인터페이스는 선택 사항이다. 존재하지 않을 경우, GGSN 노선은 SGSN을 통해 HLR에 문의한다.
Gd
SGSN과 SMS 게이트웨이 사이의 인터페이스. MAP1, MAP2 또는 MAP3을 사용할 수 있다.
Ge
SGSN과 서비스 제어 지점(SCP) 사이의 인터페이스; CAP 프로토콜을 사용한다.
Gf
도난 신고된 휴대 전화 목록과 비교하여 모바일 장치 ID 번호(IMEI)를 확인하는 데 사용되는 SGSN과 EIR(Equipment Identity Register) 간의 인터페이스.
GI
GGSN과 PDN 사이의 IP 기반 인터페이스는 인터넷에 직접 연결하거나 WAP 게이트웨이를 통해 연결된다.
Gmb
MBMS 베어러를 제어하는 데 사용되는 GGSN과 방송 멀티캐스트 서비스 센터(BM-SC) 사이의 인터페이스.
GN
SGSN과 다른 SGSN과 (내부) GGSN 사이의 IP 기반 인터페이스도 이 인터페이스를 공유한다. DNS도 이 인터페이스를 공유한다. GTP 프로토콜을 사용한다.
GP
내부 SGSN과 외부 GGSN 사이의 IP 기반 인터페이스. SGSN과 외부 GGSN 사이에는 경계 게이트웨이(기본적으로 방화벽)가 있다. 또한 GTP 프로토콜을 사용한다.
GR
SGSN과 HLR 사이의 인터페이스. 이 인터페이스를 통과하는 메시지는 MAP3 프로토콜을 사용한다.
gs
SGSN과 MSC(VLR) 사이의 인터페이스. BSSAP+ 프로토콜을 사용한다. 이 인터페이스는 데이터 전송을 수행할 때 페이징 및 스테이션 가용성을 허용한다. 스테이션이 GPRS 네트워크에 연결되었을 때, SGSN은 스테이션이 어느 라우팅 영역(RA)에 부착되어 있는지 추적한다. RA는 더 큰 위치 영역(LA)의 일부다. 방송국이 호출될 때 이 정보는 네트워크 자원을 보존하는 데 사용된다. 스테이션이 PDP 컨텍스트를 수행하면, SGSN은 스테이션이 사용하고 있는 정확한 BTS를 갖게 된다.
Gx
GGSN과 충전 규칙 기능(CRF) 사이의 온라인 정책 인터페이스. 충전 규칙에 근거한 서비스 데이터 흐름을 프로비저닝하는 데 사용된다. 직경 프로토콜을 사용한다.
GY
GGSN과 온라인 충전 시스템(OCS) 사이의 온라인 충전 인터페이스. 직경 프로토콜(DCA 응용 프로그램)을 사용한다.
Gz
GGSN과 충전 시스템 사이의 오프라인(CDR 기반) 충전 인터페이스는 GTP를 사용한다.
LG
위치 기반 서비스에 사용되는 SGSN과 GMLC(Gateway Mobile Location Center) 간의 인터페이스.
S3
이 인터페이스는 SGSN과 MME 사이에 정의되며, 시스템간 이동성 절차에서 사용자와 베어러 정보를 교환하는 데 사용된다. 이 인터페이스는 eGTP-C를 사용하여 구현된다.
S4
이 인터페이스는 SGSN과 SGW(Service Gateway) 사이에 정의된다. "S4-SGSN"이란 S4/S3/S16 인터페이스 세트가 하나 이상 활성화된 릴리스-8 SGSN을 말한다.[6]
S6d
SGSN과 HSS(Home Subscriber Server) 간의 인터페이스. 사용자의 구독 및 인증 데이터를 HSS에 전송하여 사용자 액세스를 인증하고 인증하는 데 사용되는 Diameter 기반 인터페이스다.
S13'
이 인터페이스는 SGSN과 EIR(장비 ID 레지스터) 사이에 정의된다. S13' 인터페이스는 S4 기반 SGSN에만 적용된다.[7] 인터페이스는 Diameter 프로토콜을 기반으로 한다.
S16
이 인터페이스는 두 개의 SGSN 사이에 정의되며 GTPv2-C만을 사용한다.[8]

참고 항목

참조

  1. ^ a b "3GPP TS 23.002 V12.5.0 (2014-10)" (PDF). ETSI. October 2014. p. 29. Retrieved 17 October 2019.
  2. ^ 3G TS 23.060 버전 3.1.0, 페이지 23
  3. ^ a b 3GPP TS 23.060 V14.3.0(2017-03), 페이지 23
  4. ^ 3GPP TS 23.060 V14.3.0(2017-03), 페이지 24
  5. ^ 3GPP TS 23.060 V14.3.0(2017-03), 페이지 35
  6. ^ 3GPP TS 29.303 버전 10.1.0 릴리스 10, 페이지 7
  7. ^ SAE와 진화된 패킷 코어: 모바일 광대역 혁명을 주도하다, 페이지 365
  8. ^ SAE와 진화된 패킷 코어: 모바일 광대역 혁명을 주도하다, 페이지 237-238

외부 링크

주 참조