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EL SISTEMA GPRS
ÍNDICE
• INTRODUCCIÓN
• EL SISTEMA GPRS
• INTERFAZ AIRE DEL SISTEMA GPRS
• GESTIÓN DE SESIÓN
• GESTIÓN DE MOVILIDAD
ÍNDICE
• INTRODUCCIÓN
• EL SISTEMA GPRS
• INTERFAZ AIRE DEL SISTEMA GPRS
• GESTIÓN DE SESIÓN
• GESTIÓN DE MOVILIDAD
• Establecido por el ETSI(European Telecommunications Standards Institute)
• GSM Fase 1 --- 1992
• GSM Fase 2 --- 1996
• GPRS inicio en 1994 y salió a la luz pública a finales de 1997
EVOLUCIÓN HISTORICA
GPRS = GSM + ‘SGSN’ + ‘GGSN’
• Enfocado al envio de Datos• Emplea conmutación de paquetes• Aprovecha la infraestructura GSM existente con
nuevos nodos• Reserva flexible de canales radio según necesidades y
número de usuarios• Envio de pequeños (500-1000 octetos) paquetes a
ráfagas (intermitentes)• Trato independiente de paquetes
CARACTERÍSTICAS GPRS (1)
• Mayor velocidad que GSM• Conexión permanente• Facturación por volumen de datos • Cada elemento de red sabe como encaminar cada
paquete• Cuatro niveles de codificación radio• Transmisión PTP y PTM• Utilización de hasta 8 timeslots en el Interfaz aire
CARACTERÍSTICAS GPRS (2)
TIPOS DE TERMINALESClase A: Datos y Voz simultáneamente
Clase B: Datos y Voz alternativamente
Clase C: Datos o Voz separadamente
SERVICIOS SOPORTADOS• WWW• FTP• Telnet• Chat• E-mail• Image• Audio• Video• GPS(Global Positioning System)
ÍNDICE
• INTRODUCCIÓN
• EL SISTEMA GPRS
• INTERFAZ AIRE DEL SISTEMA GPRS
• GESTIÓN DE SESIÓN
• GESTIÓN DE MOVILIDAD
GPRS
Arquitectura GPRS
Arquitectura GPRS
• Importantes cambios en la red:• Nuevos elementos : SGSN y GGSN• Actualización de SW a nivel de BTS (Estación de
Transmisión)• Nuevo Hardware en el controlador de estación
(BSC). PCU (Unidad de Control de paquetes) que es la encargada de manejar la comunicación de paquetes
• Backbone basado en IP
SGSN (Serving GPRS Support Node) (1)
• Encaminamiento y transferencia de paquetes de datos
• Salida de datos de tarifación• Entidad responsable de la comunicación
entre la red GPRS y los usuarios GPRS de su área de servicio.
• Seguridad en el acceso radio: cifrado y autenticación.
SGSN (Serving GPRS Support Node) (2)
• Gestión de la movilidad (almacena el “VLR” de GPRS, el perfil del usuario visitante IMSI International Mobile Subscriber Identity, y el contexto PDP).
• Gestión del enlace lógico con una MS.• Comunicación con nodos GSM (MSC, HLR,
BSC, SMS-C).
GGSN( Gateway GPRS Support Node) (1)
• Pasarela hacia redes externas, ej. IP, X.25.
• Traducir los paquetes que recibe desde el SGSN al formato de la red externa. – Puede traducir formatos, protocolos de
señalización y direcciones para permitir comunicación entre redes diversas.
– Traducir las direcciones IP enla direccion del movil destino
GGSN( Gateway GPRS Support Node) (2)
• Puede también proporcionar asignación dinámica de direcciones IP.
• Funciones de seguridad hacia redes externas.
• Llevar a cabo la tarifación
Interfaces RED GPRS
Interfaces GPRS
• Interfaz Gn
– Se encarga de la transmisión de información entre el SGSN y el GGSN.
– Opera el GTP (GPRS Tunnel Protocol), que usa el mecanismo de "tunneling" entre los GPRS Support Nodes en la red backbone GPRS, también se trabaja con los protocolos TCP/UDP e IP.
• Interfaz Gi
– Comunica a la red GPRS con las redes exteriores.
• Interfaz Gb
– Se establece todo el dialogo con el terminal movil
• Interfaz Gs
– Se utiliza entre el MSC/Registro de Lugares Visitantes (RLV) y el SGSN para coordinar el envío de señales para terminales móviles capaces de manejar datos por conmutación de circuitos y por paquetes.
Protocolo GPRS
• Es un protocolo de nivel 3.
• Soporta el intercambio de PDU entre el móvil y el nodo que estan conectados
PCU
• Son tramas que se utilizan como transporte de datos como de control
• Contiene los siguientes campos:– Identificador del protocolo GPRS
• Sirve para diferenciar los burst de gprs y gsm
– identificador del protocolo de los PDU (identificador de PDP)
– mensaje GPRS
Mensajes de Control
• petición de log-on (LOG-ON REQUEST) • respuesta a una petición de log-on (LOG-ON
RESPONSE) • activación del modo de transmisión cifrado (SET
GPRS CIPHERING MODE) • petición de actualización de las informaciones de routing
(ROUTING UPDATE REQUEST)
Mensajes de Control
• respuesta a una petición de actualización de las informaciones de routing (ROUTING UPDATE RESPONSE)
• petición de actualización del indicador de routing area (área de encaminamiento) (GPRS RA UPDATE REQUEST)
• respuesta a una petición de actualización del indicador de routing area (GPRS RA UPDATE RESPONSE)
BTS
BSC
SGSN
SGSNGGSN
SGSN
Red GPRS intra PLMN
Red GPRS intra PLMN
Red GPRS inter PLMN
Red de paquetes (ej. Internet)
BTS
BSC
PLMN1PLMN2
RouterHost
LAN
Pasarelas
MS
GGSN
Transmisión
Transmisión
El concepto clave que guía la transmisión:
• tunneling,
• Actualización de tablas de enrutamiento
• Asignación de una dirección IP al móvil
Transmisión
• SGSN-S encapsula los paquetes transmitidos por el MS y los encamina a GGSN-S.
• Basándose en la dirección de destinación, los paquetes, se encaminan al GGSN-D a través de la red.
• GGSN-D chequea el paquete y determinan el SGSN-D y la información relevante tunneling
• Cada paquete después se encapsula y se remite al SGSN-D, que lo entrega al móvil de la destinación
PILA DE PROTOCOLOS
Aplicación
IP / X.25
SNDCP
LLC
RLC
MAC
GSM RF
IP / X.25
GTP
UDP / TCP
IP
L2
L1GSM RF L1bis
MACNetwork Service
RLC BSSGPrelay
L1bis L1
Network Service
L2
IP
UDP / TCP
LLC
BSSGP
GTPSNDCPrelay
Um Gb Gn GiMS BSS SGSN GGSN
PILA DE PROTOCOLOS• SNDCP : Subnetwork Dependent Convergence Protocol. Es el
encargado de transferir los paquetes entre los SGSN y MS. Las funciones que desempeña:– Multiplexación de diversas conexiones de la capa red en na conexión logica
virtual de la capa LLC– Compresión y descompresión de los datos e información redundante de
cabecera
• LLC asegura la transferencia confiable de datos del usuario • (BSSGP) se encarga del enrutado y lo relativo a la información de
QoS entre BSS y SGSN.• RLC/MAC permite una eficiente multiplexación multiusuario en
los canales de paquetes de datos compartidos.
ÍNDICE
• INTRODUCCIÓN
• EL SISTEMA GPRS
• INTERFAZ AIRE DEL SISTEMA GPRS
• GESTIÓN DE SESIÓN
• GESTIÓN DE MOVILIDAD
Grupo Nombre Dirección Función
PBCCH PBCCH Bajada Broadcast
PCCCH PRACH Subida Random access
PPCH Bajada Paging (búsqueda)
PAGCH Bajada Access grant
PNCH Bajada Multicast
PTCH PDTCH Ambas Datos
PACCH Ambas Control
PTCCH Ambas Time Advance
CANALES LÓGICOS
Indicadores:• TFI (Temporary Flow Identy). Permite el multiplexado downlink.
• TBF (Temporary Block Flow). Permite identificar una o varias tramas LLC pertenecientes a un mismo usuario.
• USF (Uplink State Flag). Permite el multiplexado uplink
MULTIPLEXADO DE CANALES LÓGICOS
MULTIPLEXADO DE CANALES LÓGICOS
ESTRUCTURA DE BLOQUES RADIO
CODIFICACIÓN
FLUJO DE DATOS
PROCEDIMIENTO DE CODIFICACIÓN
TRANSFERENCIA DE DATOS UPLINK (SUBIDA)
Grupo Nombre Dirección Función
PBCCH PBCCH Bajada Broadcast
PCCCH PRACH Subida Random access
PPCH Bajada Paging (búsqueda)
PAGCH Bajada Access grant
PNCH Bajada Multicast
PTCH PDTCH Ambas Datos
PACCH Ambas Control
PTCCH Ambas Time Advance
TRANSFERENCIA DE DATOS DOWNLINK (BAJADA)
Grupo Nombre Dirección Función
PBCCH PBCCH Bajada Broadcast
PCCCH PRACH Subida Random access
PPCH Bajada Paging (búsqueda)
PAGCH Bajada Access grant
PNCH Bajada Multicast
PTCH PDTCH Ambas Datos
PACCH Ambas Control
PTCCH Ambas Time Advance
ÍNDICE
• INTRODUCCIÓN
• EL SISTEMA GPRS
• INTERFAZ AIRE DEL SISTEMA GPRS
• GESTIÓN DE SESIÓN
• GESTIÓN DE MOVILIDAD
CONCEPTO DE SESION
Asignación al usuario de una direcciónPDP para que se pueda
conectar a las redes de datos externas.
NODOS QUE INTERVIENEN
• SGSN, GGSN, HLR (Home Location Register),
Home Location Register (HLR)• Nodo de la red GPRS donde se almacenan de
forma permanente los datos de la subscripción:
– Información de la localización a nivel del SGSN del usuario GPRS
– Estado de los usuarios
– Información de suscripción:• Calidad
• Direcciones asignadas de forma fija
• Permisos de itinerancia
ACTIVACIÓN CONTEXTO PDP
CALIDAD DE SERVICIO QoS
• El usuario solicita un perfil QoS al activar su dirección IP, pero la red lo puede modificar:
– Prioridad– Retardo– Fiabilidad– Velocidad de pico– Velocidad media.
• Direccionamiento IP dinámico:– Tipo PDP: IPv4
– Dirección PDP: *.*.*.*
– Perfil QoS:• Prioridad: Media
• Retardo: 0,5s
• Fiabilidad:
• GTP sin AKN, LLC con ACK+protegido, RLC con ACK
• Velocidad media: 0 kbps
• Velocidad de pico: 20 kbps
– Dirección GGSN: Valladolid.es.MNC40.MCC358.gprs
EJEMPLO DE CONTEXTO PDP
ÍNDICE
• INTRODUCCIÓN
• EL SISTEMA GPRS
• INTERFAZ AIRE DEL SISTEMA GPRS
• GESTIÓN DE SESIÓN
• GESTIÓN DE MOVILIDAD
Mantener a todos los elementos de la red GPRS al corriente de la
localización del móvil
OBJETIVO
ESTADO DEL TERMINAL
ESTADO DEL TERMINALESTADO: nos describe:
• la funcionalidad del móvil
• información almacenada en el contexto MM
REPOSO (IDLE):
• La red desconoce la localización del terminal (usuario no registrado).
• El MS solo puede recibir paquetes PTM-M (Point to Multipoint- Multicast)
ESTADO DEL TERMINAL
DISPUESTO (STANDBY)
• El MS en este estado además tiene activado el RA
ACTIVO (READY):
• La red conoce el área en la que se encuentra el terminal
• El MS informa a la red cada vez que cambia de Celda
• Conexión (Attach): identificar el móvil y sus permisos
• Desconexión (Detach): abandonar el sistema
• Actualización de la Localización (Location Update):
seguir la situación/estado de cada estación móvil dentro y fuera de la red del operador al que se está suscrito, EN FORMA ÓPTIMA.
• Actualización del área de encaminamiento (Routing Area, RA)
• Actualización de celda
FUNCIONES DE MOVILIDAD
MS selecciona nueva celda servidora:• Si misma RA y terminal ‘READY’ Cell Update
• Si diferente RA RA Update
ACTUALIZACIÓN DE CELDA
ACTUALIZACIÓN RA