شبكة GPRS الأساسية

الموسوعة الحرة

تُعدّ الشبكة الأساسية لخدمة GPRS الجزء المركزي من خدمة الراديو العامة للحزم (GPRS)، والتي تُمكّن شبكات الجيل الثاني والثالث وشبكات WCDMA من إرسال حزم بروتوكول الإنترنت (IP) أو حزم X.25 إلى شبكات خارجية مثل الإنترنت . ويُعتبر نظام GPRS جزءًا لا يتجزأ من النظام الفرعي لتحويل شبكة GSM .

توفر الشبكة إدارة التنقل ، وإدارة الجلسات ، ونقل خدمات حزم بروتوكول الإنترنت في شبكات GSM وWCDMA. كما تدعم الشبكة الأساسية وظائف أخرى مثل الفوترة والاعتراض القانوني . وقد اقتُرح في مرحلة ما دعم خدمات راديو الحزم في نظام D-AMPS TDMA الأمريكي ، إلا أنه عمليًا، تم تحويل جميع هذه الشبكات إلى GSM، ما جعل هذا الخيار غير ذي صلة.

وحدة PRS هي نظام مفتوح يعتمد على المعايير. وهيئة التقييس هي 3GPP .

بروتوكول نفق GPRS (GTP)

بروتوكول نفق GPRS هو البروتوكول الأساسي القائم على بروتوكول الإنترنت (IP) لشبكة GPRS الأساسية. وهو البروتوكول الذي يسمح لمستخدمي شبكة GSM أو WCDMA بالتنقل بين المواقع مع الحفاظ على اتصالهم بالإنترنت كما لو كانوا في موقع واحد عند عقدة دعم بوابة GPRS (GGSN) . ويتم ذلك عن طريق نقل بيانات المشترك من عقدة دعم GPRS الحالية (SGSN) إلى عقدة GGSN التي تتولى إدارة جلسة المشترك. وتستخدم شبكة GPRS الأساسية ثلاثة أنواع من بروتوكول نفق GPRS.

GTP-U
لنقل بيانات المستخدم في أنفاق منفصلة لكل سياق من سياقات بروتوكول بيانات الحزمة (PDP)
GTP-C
لأسباب تتعلق بالرقابة، بما في ذلك:
  • إعداد وحذف سياقات PDP؛
  • التحقق من إمكانية الوصول إلى شبكة GSN؛
  • التحديثات؛ على سبيل المثال، عندما ينتقل المشتركون من شبكة دعم خدمة عامة (SGSN) إلى أخرى.
جي تي بي (تُنطق "جي تي بي برايم")
لنقل بيانات الشحن إلى وظيفة بوابة الشحن.

عقد دعم GPRS (GSN)

عقدة دعم خدمة GPRS (GSN) هي عقدة شبكية تدعم استخدام GPRS في الشبكة الأساسية لشبكة GSM. يجب أن تحتوي جميع عقد GSN على واجهة Gn وأن تدعم بروتوكول نفق GPRS. يوجد نوعان رئيسيان من عقد GSN، وهما عقدة دعم بوابة GPRS وعقدة دعم خدمة GPRS.

عقدة دعم بوابة GPRS (GGSN)

تُعدّ عقدة دعم بوابة GPRS (GGSN) [ 1 ] أحد مكوني نطاق GPRS PS. وتتولى GGSN، إلى جانب SGSN، معالجة عمليات نقل الحزم بين شبكة GPRS وشبكات تبديل الحزم الخارجية ، مثل الإنترنت أو شبكة X.25 .

من وجهة نظر الشبكة الخارجية، يُعدّ GGSN بمثابة موجّه إلى "شبكة فرعية"، لأنه يُخفي بنية GPRS التحتية عن الشبكة الخارجية. عندما يستقبل GGSN بيانات مُوجّهة إلى مُستخدم مُحدّد، يتحقق من حالة اتصاله. إذا كان مُتصلاً، يُعيد GGSN توجيه البيانات إلى SGSN الذي يخدم المستخدم المتنقل، أما إذا كان غير مُتصل، فتُتجاهل البيانات. في الاتجاه المُعاكس، يُوجّه GGSN الحزم الصادرة من الهاتف المحمول إلى الشبكة الصحيحة.

يُعدّ GGSN نقطة ارتكاز تُمكّن من تنقل محطة المستخدم في شبكات GPRS/ UMTS . وهو في جوهره يؤدي دورًا في GPRS يُعادل دور الوكيل الرئيسي في بروتوكول الإنترنت المتنقل (Mobile IP) . ويتولى مسؤولية التوجيه اللازم لنقل وحدات بيانات البروتوكول (PDUs) إلى SGSN الذي يخدم محطة متنقلة معينة (MS).

يقوم GGSN بتحويل حزم بيانات GPRS الواردة من SGSN إلى تنسيق بروتوكول بيانات الحزمة (PDP) المناسب (مثل IP أو X.25) ويرسلها عبر شبكة بيانات الحزمة المقابلة. في الاتجاه المعاكس، تُحوّل عناوين PDP لحزم البيانات الواردة إلى عنوان GSM الخاص بالمستخدم المُستهدف. تُرسل الحزم المُعاد توجيهها إلى SGSN المسؤول. لهذا الغرض، يخزن GGSN عنوان SGSN الحالي للمستخدم وملفه الشخصي في سجل الموقع الخاص به. يتولى GGSN مسؤولية تخصيص عناوين IP، وهو الموجّه الافتراضي لمعدات المستخدم المتصلة (UE). كما يقوم GGSN بوظائف المصادقة والفوترة.

وتشمل الوظائف الأخرى فحص المشتركين، وإدارة مجموعات عناوين IP وتعيين العناوين ، وفرض جودة الخدمة وسياق PDP.

في سيناريو LTE ، تنتقل وظيفة GGSN إلى بوابة SAE (مع عمل وظيفة SGSN في MME ).

عقدة دعم خدمة GPRS (SGSN)

عقدة دعم خدمة GPRS (SGSN) [ 1 ] هي العقدة التي تخدم جهاز الهاتف المحمول / المستخدم . تدعم SGSN تقنيتي GPRS و/أو UMTS . [ 2 ] تتولى SGSN مهمة تتبع موقع كل جهاز هاتف محمول / مستخدم ، وتؤدي وظائف الأمان والتحكم في الوصول. تتصل SGSN بنظام محطة قاعدة GERAN عبر واجهة Gb أو Iu، و/أو بنظام UTRAN عبر واجهة Iu. [ 3 ] تتولى SGSN مسؤولية توصيل حزم البيانات من وإلى محطات الهاتف المحمول ضمن نطاق خدمتها الجغرافية. تشمل مهامها توجيه الحزم ونقلها، وإدارة التنقل (الاتصال/الفصل وإدارة الموقع)، وإدارة الروابط المنطقية، ووظائف المصادقة والفوترة. يسجل سجل موقع SGSN معلومات الموقع (مثل الخلية الحالية، و VLR الحالي ) وملفات تعريف المستخدمين (مثل IMSI ، والعناوين المستخدمة في شبكة بيانات الحزم) لجميع مستخدمي GPRS المسجلين لديها.

وظائف SGSN الشائعة

  • فك نفق حزم GTP من GGSN (الوصلة الهابطة)
  • توجيه حزم بروتوكول الإنترنت (IP) عبر النفق نحو GGSN (الوصلة الصاعدة)
  • قم بتنفيذ إدارة التنقل عندما ينتقل جهاز محمول في وضع الاستعداد من منطقة توجيه إلى منطقة توجيه أخرى
  • محاسبة المستخدم بناءً على البيانات المستخدمة.
  • إجراء التحقق من هوية المعدات المتنقلة (واجهات Gf/S13).
  • تدعم مراكز خدمة الرسائل القصيرة عبر الشبكة (SMS GMSCs) ومراكز خدمة الرسائل القصيرة عبر الشبكة الداخلية (SMS IWMSCs) إرسال الرسائل القصيرة عبر شبكة دعم خدمة الرسائل القصيرة (SGSN). [ 4 ]
  • يقوم نظام الشحن غير المتصل بالإنترنت (OFCS) بجمع سجلات الشحن من SGSNs. [ 3 ]
  • تحتوي شبكة دعم نظم المعلومات الحكومية (SGSN) على آليات لتجنب حالات التحميل الزائد والتعامل معها. [ 5 ]
  • تتواصل SGSN مع SGSN أخرى و/أو MME ( كيان إدارة التنقل ) (واجهات Gn/S16/S3)

وظائف SGSN الخاصة بـ GSM/EDGE

تتضمن وظائف وخصائص SGSN الخاصة بتقنية EDGE ( معدلات البيانات المحسّنة لتطور GSM ) ما يلي:

  • أقصى معدل بيانات يبلغ حوالي 60  كيلوبت/ثانية (150  كيلوبت/ثانية لشبكة EDGE) لكل مشترك
  • قم بالاتصال بوحدة التحكم في الحزم عبر Frame Relay أو IP باستخدام حزمة بروتوكولات Gb
  • قبول بيانات الوصلة الصاعدة لتشكيل حزم IP
  • تشفير بيانات التنزيل، وفك تشفير بيانات الرفع
  • تنفيذ إدارة التنقل على مستوى الخلية للأجهزة المحمولة المتصلة بالإنترنت

وظائف SGSN الخاصة بتقنية WCDMA

  • ينقل ما يصل إلى حوالي 42  ميجابت/ثانية من حركة البيانات في اتجاه التنزيل و 5.8  ميجابت/ثانية من حركة البيانات في اتجاه الرفع (HSPA+).
  • توجيه حزم البيانات الهابطة/الصاعدة عبر النفق/فك النفق باتجاه وحدة التحكم في الشبكة اللاسلكية (RNC)

نقطة وصول

نقطة الوصول هي:

  • شبكة بروتوكول الإنترنت التي يمكن توصيل جهاز محمول بها
  • مجموعة من الإعدادات المستخدمة لهذا الاتصال
  • خيار معين ضمن مجموعة إعدادات في الهاتف المحمول

عندما يقوم هاتف محمول بتقنية GPRS بإنشاء سياق PDP، يتم تحديد نقطة الوصول. عند هذه النقطة، يتم تحديد اسم نقطة الوصول (APN).

مثال: aricenttechnologies.mnc012.mcc345.gprs
مثال: الخلية الجغرافية
مثال: الإنترنت
مثال: hcl.cisco.ggsn

تُستخدم نقطة الوصول هذه في استعلام نظام أسماء النطاقات (DNS) لشبكة DNS خاصة. تُعطي هذه العملية (المسماة تحليل اسم نقطة الوصول) عنوان IP الخاص بخادم GGSN الذي يُفترض أن يخدم نقطة الوصول. عند هذه النقطة، يُمكن تفعيل سياق PDP.

سياق خطة تطوير المنتج

سياق بروتوكول بيانات الحزمة (PDP؛ مثل IP، X.25، FrameRelay) هو بنية بيانات موجودة في كل من عقدة دعم GPRS الخادمة (SGSN) وعقدة دعم GPRS البوابة (GGSN)، ويحتوي على معلومات جلسة المشترك عندما تكون لديه جلسة نشطة. عندما يرغب جهاز جوال في استخدام GPRS، يجب عليه أولاً الاتصال بسياق PDP ثم تفعيله . يؤدي هذا إلى تخصيص بنية بيانات سياق PDP في SGSN التي يزورها المشترك حاليًا وفي GGSN التي تخدم نقطة وصول المشترك. تتضمن البيانات المسجلة ما يلي:

  • عنوان IP الخاص بالمشترك
  • رقم تعريف المشترك الدولي (IMSI)
  • معرّف نقطة نهاية نفق المشترك (TEID) في GGSN
  • معرّف نقطة نهاية نفق المشترك (TEID) في SGSN

نقاط مرجعية وواجهات

تتضمن معايير الشبكة الأساسية لتقنية GPRS عددًا من الواجهات ونقاط الربط (نقاط اتصال منطقية تشترك على الأرجح في اتصال مادي مشترك مع نقاط ربط أخرى). يمكن الاطلاع على بعض هذه الأسماء في مخطط بنية الشبكة في هذه الصفحة.

واجهات في شبكة GPRS

جا
تُستخدم هذه الواجهة لتخزين سجلات المكالمات (CDRs) المكتوبة في عقدة خدمة الشبكة (GSN) والمُرسلة إلى بوابة الفوترة (CG). وتعتمد هذه الواجهة على بروتوكول GTP، مع تعديلات تدعم سجلات المكالمات (يُطلق عليها GTP' و GTP prime ).
جي بي
الواجهة بين النظام الفرعي للمحطة الأساسية و SGSN، ويمكن أن يكون بروتوكول الإرسال Frame Relay أو IP.
إيو
واجهة بين وحدة التحكم في الشبكة اللاسلكية و SGSN. تقوم هذه الواجهة بتبادل الإشارات والحمولة.
جي سي
واجهة بين GGSN و HLR لتمكين GGSN من الحصول على تفاصيل موقع المحطة المتنقلة . هذه الواجهة اختيارية لتجنب تطبيق MAP/SS7 في GGSN. في حال عدم وجودها، يقوم GGSN بتوجيه الاستعلامات إلى HLR عبر SGSN .
الله
واجهة بين SGSN وبوابة الرسائل النصية القصيرة. يمكن استخدام MAP1 أو MAP2 أو MAP3.
جي
الواجهة بين SGSN ونقطة التحكم في الخدمة (SCP)؛ تستخدم بروتوكول CAP .
صديقة
الواجهة بين SGSN وسجل هوية المعدات (EIR)، المستخدمة للتحقق من رقم هوية معدات الهاتف المحمول ( IMEI ) مقابل قائمة الهواتف المحمولة المسروقة المبلغ عنها.
جي
واجهة قائمة على بروتوكول الإنترنت بين GGSN وشبكة بيانات عامة (PDN) إما مباشرة إلى الإنترنت أو من خلال بوابة WAP .
شركة جي إم بي
الواجهة بين GGSN ومركز خدمة البث المتعدد (BM-SC)، المستخدمة للتحكم في حوامل MBMS.
صباح الخير
واجهة قائمة على بروتوكول الإنترنت بين SGSN وSGSNs الأخرى وGGSNs (الداخلية). يستخدم نظام أسماء النطاقات (DNS) هذه الواجهة أيضًا. يستخدم بروتوكول GTP.
مجموعة
واجهة قائمة على بروتوكول الإنترنت بين عقدة دعم خدمة البوابات الداخلية (SGSN) وعقدة دعم خدمة البوابات الخارجية (GGSN). يوجد بين عقدة دعم خدمة البوابات الداخلية وعقدة دعم خدمة البوابات الخارجية بوابة حدودية (وهي في الأساس جدار حماية ). تستخدم هذه الواجهة أيضًا بروتوكول GTP.
غر
واجهة بين SGSN و HLR. تستخدم الرسائل التي تمر عبر هذه الواجهة بروتوكول MAP3.
جي إس
واجهة بين SGSN وMSC (VLR). تستخدم بروتوكول BSSAP+ . تتيح هذه الواجهة إمكانية استدعاء المحطات والتحقق من توافرها أثناء نقل البيانات. عند اتصال المحطة بشبكة GPRS، يتتبع SGSN منطقة التوجيه (RA) التي تتصل بها. منطقة التوجيه هي جزء من منطقة موقع أكبر (LA). عند استدعاء محطة، تُستخدم هذه المعلومات لترشيد موارد الشبكة. عند تنفيذ المحطة لسياق PDP، يكون لدى SGSN معلومات دقيقة عن محطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS) التي تستخدمها المحطة.
Gx
واجهة السياسات الإلكترونية بين GGSN ووظيفة قواعد الفوترة (CRF). تُستخدم لتوفير تدفق بيانات الخدمة بناءً على قواعد الفوترة. وتستخدم بروتوكول Diameter.
جي
واجهة الشحن عبر الإنترنت بين GGSN ونظام الشحن عبر الإنترنت (OCS). تستخدم بروتوكول Diameter ( تطبيق DCCA ).
جاز
تستخدم واجهة الشحن غير المتصلة بالإنترنت ( القائمة على CDR ) بين GGSN ونظام الشحن بروتوكول GTP.
كبير
الواجهة بين SGSN ومركز تحديد موقع الهاتف المحمول للبوابة ( GMLC )، المستخدمة للخدمات القائمة على الموقع.
S3
تُعرَّف هذه الواجهة بين شبكة دعم خدمات الحزم (SGSN) ووحدة إدارة التنقل (MME)، وتُستخدم لتبادل معلومات المستخدم وحامل البيانات في إجراءات التنقل بين الأنظمة. تُنفَّذ هذه الواجهة باستخدام بروتوكول eGTP-C .
S4
تُعرَّف هذه الواجهة بين SGSN و SGW (بوابة الخدمة). ويشير مصطلح "S4-SGSN" إلى SGSN الإصدار 8 الذي يحتوي على مجموعة واحدة على الأقل من واجهات S4/S3/S16 مُفعَّلة. [ 6 ]
S6d
الواجهة بين SGSN وخادم المشترك المنزلي (HSS). وهي واجهة تعتمد على بروتوكول Diameter تُستخدم لنقل بيانات الاشتراك والمصادقة الخاصة بالمستخدم إلى HSS لمصادقة المستخدم وتفويض وصوله.
S13
تُعرَّف هذه الواجهة بين SGSN وEIR (سجل هوية المعدات). وتُطبَّق واجهة S13 فقط على SGSN القائم على S4. [ 7 ] وتعتمد هذه الواجهة على بروتوكول Diameter.
S16
يتم تعريف هذه الواجهة بين اثنين من SGSNs وتستخدم حصريًا GTPv2-C. [ 8 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 "3GPP TS 23.002 V12.5.0 (2014-10)" (ملف PDF) . المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات. أكتوبر 2014. ص  29. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أكتوبر 2019 .
  2. ^ الجيل الثالث TS 23.060 الإصدار 3.1.0، ص.23
  3. 1 2 3GPP TS 23.060 V14.3.0 (2017-03)، ص 23
  4. ↑ 3GPP TS 23.060 V14.3.0 (2017-03)، ص 24
  5. ↑ 3GPP TS 23.060 V14.3.0 (2017-03)، ص 35
  6. ↑ 3GPP TS 29.303 الإصدار 10.1.0 الإصدار 10، صفحة 7
  7. ↑ SAE وحزمة النواة المتطورة: قيادة ثورة النطاق العريض المتنقل، ص 365
  8. ↑ SAE وحزمة النواة المتطورة: قيادة ثورة النطاق العريض المتنقل، ص 237-238

المرجع الرئيسي