GPRS

GPRS



Ejemplo de Red de Conmutación de

Paquetes









1

GPRS



 INDICE

1.- Introducción a la Red GPRS

2.- Descripción de los elementos de la Red GPRS

3.- Subsistema Radio

4.- Interfaces GPRS y protocolos asociados

5.- Procedimientos en GPRS

6.- Servicios sobre GPRS

7.- Evolución de GPRS: UMTS









2

GPRS



 Introducción a la Red GPRS

GPRS: General Packet Radio Service

La situación actual en el mercado de las comunicaciones móviles, donde la

explotación de los servicios de voz ha llegado casi a su techo y la penetración

en los mercados supera el 80%, ha provocado el nacimiento de redes donde la

transmisión de datos sea el nuevo objetivo.

Con los servicios de datos ofrecidos en GSM, se detectaron ciertas carencias

que impidieron su despegue sobre la red 2G:

 Baja velocidad de Transmisión. 9.6 Kbps

 La conexión requería un alto tiempo de conexión.

 Facturación basada en tiempo de conexión, independientemente del tráfico generado.









3

GPRS



Con este panorama nació la Red GPRS, que se fundamenta en una red de

conmutación de paquetes superpuesta a la actual red GSM, que permite las

siguientes mejoras:

 Conexión y transporte de alta velocidad (en el pdf de concepts vienen datos)

 Conexión permanente: “Always on”

 Facturación basada en cantidad de tráfico transmitido, calidades de servicio, etc.





Para los operadores, se consigue un mejor aprovechamiento del espectro

radioeléctrico, pues el enlace radio, solo se utiliza cuando se están recibiendo

o transmitiendo datos. Esto implica que varios usuarios pueden compartir el

mismo radiocanal, con el consiguiente aumento de eficiencia, y con un bajo

coste en implantación en Red a nivel Radio (PCUs en las BSCs).









4

GPRS



Con el Sistema GPRS, el usuario podrá acceder a redes públicas y privadas de

datos, utilizando protocolos estándar (IP, X25), pudiendo navegar por

Internet, descargar su correo, visitar su intranet, hacer ftp, etc, con las ventajas

de la movilidad que le proporciona su teléfono movil.



 Aspectos de servicio

Desde el punto de vista del servicio, GPRS, proporciona en su fase 1, un solo

servicio portador de transmisión de paquetes punto a punto (PTP, Point to

Point), con dos posibles opciones:

 PTP No orientado a conexión (CNLS Connectionless Network Service): consiste

en el envío de paquetes desde su origen a su destino, de forma independiente, a

través de la red. Equivale al modo datagrama de transmisión por línea. En el ramo

radio del servicio, se realiza la transferencia con acuse de recibo para proporcionar

la entrega fiable. Con este servicio, GPRS soporta protocolos IP.





5

GPRS



 PTP Orientado a Conexión (CONS Connection Oriented Network Service):

Permite intercambiar múltiples paquetes entre un usuario y un destino. Se

entiende entonces que hay entre ambos una relación que puede durar desde

segundos hasta horas. Es necesario previamente al intercambio de datos

establecer una conexión virtual. Con este tipo de servicios, GPRS, soporta por

ejemplo, X25









6

GPRS



 Descripción de los elementos de la Red GPRS

El mayor peso de los cambios necesarios para incorporar la estructura GPRS a

la Red GSM, se soporta sobre el subsistema del Núcleo de Red. Si bien,la

pare de acceso, BTS y BSC, los cambios son menores, en el core surgen

nuevos nodos que realizarán y soportarán las nuevas funcionalidades ofrecidas

por GPRS.

En la figura adjunta, se muestran los nodos adicionales que no existían en la

Red GSM:

 SGSN: Serving GPRS Support Node SMS-GMSC



 GGSN: Gateway GPRS Support Node SMS-IWMSC

BTS



 CG: Charging Gateway MSC SS7 BSC

 BG: Border Gateway SGSN

 DNS: Domain Name System HLR DNS



GPRS IP

Backbone CG



BG

GGSN

Red de Transporte

Inter PLMN

Internet Intranets









7

GPRS









Figura 1: Núcleo de red GPRS









8

GPRS



Todos estos elementos están interconectados mediante redes de transporte IP.

Hay dos tipos de red de transporte en un sistema GPRS:

 La red de transporte Intra-PLMN, que permite la comunicación a los SGSNs y

GGSNs de un operador. Dependiendo de la ubicación de los GGSNs puede ser

LAN (ambos nodos localizados en el mismo site –interconexión basada en

switchs-) o remotamene, mediante una red de transporte (ATM por ejemplo)

basada en IP.

 Red de transporte Inter-PLMN permite la intercomunicación de los SGSNs de un

operador co los GGSNs de otros operador (Roaming). Red IP que puede estar

soportada sobre Internet, en forma de red privada empleando líneas alquiladas, o

en la red de un operador de transporte denominado GRX (GPRS Roaming

eXchange)

 Opcionalmente, y dependiendo de cada operador, se disponen de servidores

DHCP y RADIUS para gestión de los pools de IPs y autenticación de usuarios.







9

GPRS



 SGSN Serving GPRS Support Node

Nodo encargado (junto con el GGSN) de realizar la conmutación de paquetes en la red

GPRS. Está conectado a la BSC por medio del interfaz Gb y constituye para el

terminal móvil el punto de acceso al servicio de la red GPRS.

FUNCIONES

 Retransmisión de datos entre el movil (MS) y el GGSN (en los dos sentidos)

 Gestión del registro y la movilidad de los MS

 Paging (Aviso). Procedimiento para que el MS pase de estado Reposo a Activo, y

así poder llevar a cabo el intercambio de datos.

 Recogida de información para facturación (CDRs) y envío al CG.

 Conversión de IP (red transporte) a SNDCP y LLC empleados entre el SGSN y el

MS.

 En SNDCP y LLC maneja el cifrado y compresión de datos.





10

GPRS



Debido a la criticidad de estos nodos, la mayoría de suministradores ofertan

redundancia 2N o N+1.

La capacidad de los mismos, depende del suministrador, pero sirva como

ejemplo, estos datos:



 Hasta 16 unidades de procesamiento paquetes (PAPUs) (redundancia

N+1).

 120.000 usuarios attached, con dos contextos PDP activos, en las primeras

versiones del SGSN a. Actualmente, suporta hasta 50.000 usuarios por

PAPU.

 Hasta 48 Mbps de capacidad de conmutación, en primeras versiones.









11

 GGSN Gateway GPRS Support Node

Su misión principal es la conexión del terminal móvil a redes de datos externas

para el acceso a sus servicios y aplicaciones basadas en IP: Internet, intranet

Desde el punto de vista de las redes externas, se comporta como un router

conectado a una sTubred. Oculta la infraestructura de red GPRS al resto de

redes.



FUNCIONES

 Transferencia de datos de usuario y señalización hacia el backbone GPRS

 Interconexión con Redes Externas

 Recogida de información para facturación (CDRs)

 Contiene información de encaminamiento de los usuarios conectados (attached)







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GPRS



 Recepción de datos de usuario desde redes externas (intranet, Internet) y

envió al SGSN que controla el móvil, mediante el protocolo de túnel GTP

(GPRS Tunneling Protocol)

 Recepción de paquetes de datos desde el SGSN o BG, eliminación de

cabeceras GTP y encaminamiento de los datos de usuario hacia la intranet

o Internet.

 Recepción de datos de señalización desde la red de transporte y

configuración de la operación correspondiente.

 Recogida de datos sobre la sesión: APN (Access Pont Name), volumen de

datos, tiempo de vida del contexto, uso de IPs estaticas/dinámicas para la

generación de CDRs.

 Garantizar la privacidad y seguridad para la red de transporte y el

terminal. Actúa como un gateway entre redes externas y la red de

transporte GRPS



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GPRS



 Asignación de IPs a los terminales, estáticas o dinámicas.

 Proporcionar los servicios básicos de acceso para el ISP, y en caso de que

exista, al plano de servicios.

 En el traspaso inter-SGSN, dialoga con los SGSNs implicados con el fín

de mantener actualizada la información concerniente al contexto activo.



REDUNDANCIA Y CAPACIDAD

Al igual que el SGSN, depende de cada suministrador. Algunos ejemplos:

 Redundancia N+1. En caso de fallo, se utiliza un GGSN de reserva.



 Primeras versiones, con capacidad de transferencia de datos de 16 Mbps.



 Primeras versiones, con capacidad de 50.000 contextos PDP activos.









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GPRS



 BG (Border GATEWAY)

El Border Gateway representa la puerta de conexión con otras PLMNs y

posibilita el intercambio de datos de forma segura a través de la red de

transporte Inter-PLMN, en lugar de hacerlo a través de Internet. Un BG es un

router que maneja algún protocolo de routing a través de la interfaz Gp.

Normalmente se utiliza BGP (Border Gateway Protocol).

Suele tener implementada la función de Firewall.

 CG (Charging Gateway).

Recoge los CDRs generados en los SGSNs y GGSNs, los consolida y pre-

procesa antes de pasarlos al sistema de facturación (Billing System).









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GPRS



 DNS

Lleva a cabo la traducción de nombres lógicos de los nodos de red a

direcciones físicas.

Interviene en la activación de contextos PDP, proporcionando al SGSN la

dirección del GGSN por el que acceder al servicio.

En los cambios de Routing Area (RA), proporciona la dirección del SGSN al

que pertenece la RA antigua.



 Firewall

Como en otras redes, realiza una barrera segura entre dos redes. Muy

importante en este tipo de redes, ya que los usuarios tiene IPs pertenecientes

al operador, y sin un bastionado y segmentación correcta, podrían tener

acceso a los Nodos de la Red (GSNs).



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GPRS



 Subsistema Radio en GPRS

 En GPRS, se utilizan los mismos recursos de la interfaz radio que para la

transmisión en modo circuito de GSM, siendo posible la misma mezcla de canales

GPRS con canales GSM en una misma célula e inclusoenuna misma portadora.

 Los canales GPRS pueden asignarse dinámicamente en los intervalos libres de los

canales en modo circuito, con lo que se consigue un uso eficiente del espectro.

 El GPRS utiliza los mismos canales físicos que el GSM pero de una forma más

eficiente, ya que un mismo canal GPRS puede compartirse por varios usuarios.

 Un canal GPRS sólo se asigna cuando se transmiten o reciben paquetes.

 En GSM: los canales se asignan de forma permanente al usuario durante toda la

llamada

 Mínima inversión e impacto en las BSS de GSM: solamente actualización

Software y módulo HW PCU (Packet Control Unit).







17

GPRS

Gb





PCU BSC SGSN



A bis



BSC PCU SGSN

Gb





BSC PCU SGSN



BSC site GSN site

BTS









18

GPRS



 El standard permite la colocación de la PCU en estas tres posiciones. La

mayoría de los fabricantes la colocan en la BSS.

 PCU: Responsable del manejo MAC y RLC en el interfaz aire y de

BSSGP y Network Service (NS) en el interfaz Gb









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GPRS



Application



IP/X.25



SNDCP SNDCP





LLC LLC Relay LLC



RLC RLC BSSGP BSSGP



MAC MAC

Phys. Phys.

GSM RF GSM RF Link Link



Um Gb

MS BSS/PCU SGSN



Subsistema Radio en GPRS



20

GPRS



 SNDCP

 Segmentación

 Compresión de datos

 Compresión de cabeceras TCP/IP

 Encriptación

 LLC

 Mantenimiento del Contexto entre el movil y la Red

 Retransmisión de tramas no reconocidas

 Detección de tramas corruptas

 RLC Radio Link Control

 Transferencia de las unidades de datos LLC-PDU entre la capa LLC y

la capa MAC



21

GPRS



 Segmentación y reconstrucción de las unidades de datos LLC-PDUs

en los bloques de datos RLC

 Procedimientos de control de errores, permitiendo la retransmisión

selectiva de las palabras código que no puedan ser corregidas.

 Control del orden en que son transmitidos los bloques de datos RLC

 Transmisión de mensajes de control teniendo en cuenta las

condiciones del canal radio.

 MAC Medium Acces Control

 Multiplexación de datos y señalización de control.

 Arbitra la compartición del canal radio entre los moviles

 Resolución de colisiones en el acceso para llamadas originadas en los

moviles.

 Asigna los canales de radio a los moviles



22

GPRS



Application

Paquete IP

IP/X.25



SNDCP

Unidad SNDCP Unidad SNDCP





LLC FH FCS

Unidad SNDCP

RLC



MAC BH Info field BCS BH Info field BCS



GSM RF



0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8









23

GPRS



 Esquemas de codificación de canal

En GPRS, se han definido 4 esquemas de codificación de canal:



Esquema Tasa (Kbps)

CS-1 9.05

CS-2 13.4

CS-3 15.6

CS-4 21.4







Son tasas para un canal. Usando 8, con CS-4, podría llegarse a la tasa de 171.2 kbps









24

GPRS



 Canales Lógicos en el interfaz Aire

El canal físico dedicado al tráfico de GPRS es el PDCH, Packet Data

Channel. Varios canales lógicos con distintas funciones son mapeados en

cada PDCH.

PDCH Canal físico









PBCCH PCCCH PDTCH PACCH



Solo descendente

Canales lógicos



PRACH PPCH PAGCH PNCH



Solo ascendente Solo descendente Solo descendente Solo descendente







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GPRS



 PCCH (Packet Common Control Channel) consiste en un conjunto de

canales lógicos utilizados para la señalización de control:

 PRACH (Packet Random Access Channel) utilizado por el movil para



iniciar la transferencia de datos o señalización en el enlace

asacendente.

 PPCH (Packet Pagin Channel) usado para la búsqueda del móvil antes



de iniciar una transferencia de datos descendente.

 PAGCH (Packet Access Grant Channel) es utilizado en la fase de



establecimiento para asignar recursos a un móvil antes de la

transferencia de datos.

 PNCH (Packet Notificación Channel) es usado para enviar las



notificaciones de multidifusión a un grupo antes de comenzar la

transferenciade datos





26

GPRS



 PBCCH (Packet Broadcast Control Channel) difunde la información del

sistema específica.

 PDTCH (Packet Data Traffic Channel) es el canal utilizado para la

transferncia de datos.

 PACCH (Packet Associated Control Channel) transporta información de

señalización relativa a un móvil determinado e incluye, por ejemplo,

reconocimientos, información de control de potencia, asignación de

recursos, etc.

 PTCCH/U (Packet Timing Advance Control Channel/ uplink) es usado

para transmitir ráfagas aleatorias para el ajuste del “Timing Advance”

 PTCCH/D (Packet Timing Advance Control Channel / downlink)

transmite información del “Timing Advance” para actualizar varios

móviles. Un PTCCH/D esta pareado con varios PTCCH/U





27

GPRS



 Combinaciones de PDCHs permitidas

 PBCCH PCCCH (con PCCCH=PPCH+PRACH+PAGCH+PNCH)

 PBCCH PCCCH PDTCH PACCH PTCCH

 PCCCH PDTCH PACCH PTCCH

 PDTCH PACCH PTCCH









28

GPRS



 Interfaces GPRS y protocolos asociados

La introducción de nuevos nodos de núcleo de red para soportar las

funcionalidades de GPRS, así como la necesidad de comunicación con los

nodos integrantes del núcleo de GSM provocan la aparición de nuevas

interfaces protocolos.

En la figura 2, se muestra la arquitectura lógica de la Red GPRS, indicando

las distintas interfaces.

Las nuevas interfaces que aparece entre nodos GPRS son Gb, Gn y Gp. Con

nodos GSM, aparecen Gr, Gs, Gd, Gc y Gf. Notar, que el operador no tiene

por que implementar todas (p.e, Gs, Gd, Gc y Gf).

Con las redes externas aparecen Gi y Gp.

Una implementación típica (que incluya Roaming) tendría: Gb, Gn, Gi, Gp, y

Gr.



29

GPRS



SMS-GMSC

SMS-C

SMS-IWMSC

E C

Gd

MSC/VLR D HLR



A Gs Gr Gc

Um Gb GnGGSN Gi

BSS SGSN PDN

Gn Gp Gf

SGSN EIR

GGSN

Other PLMN

Signalling & Data Interface









Arquitectura lógica Red GPRS

30

GPRS



 Plano de transmisión: estructura de protocolos por capas

 Transferencia de información de usuario+información de control de

transferencia (control de flujo, detección/corrección errores)

Applicac.

IP/X.25 IP/X.25

Relay

SNDCP SNDCP GTP GTP



LLC LLC UDP/TCP UDP/TCP

Relay



RLC RLC BSSGP BSSGP

IP IP

Network Network L2

MAC MAC Service Service

L2

GSM RF GSM RF L1bis L1bis L1 L1

MS Um BSS Gb SGSN Gn GGSN Gi







31

GPRS



 GPRS Tunnelling Protocol (GTP)

Encapsula los datos de usuario y los de señalización entre los GSNs

 Transmission Control Protocol (TCP)

- Lleva las PDUs GTP cuando se necesita enlace de datos fiable

- Control de flujo y protección ante perdida y corrupción de PDUs GTP

 User Datagram Protocol (UDP)

- Lleva las PDUs GTP cuando no se precisa enlace de datos fiable

- Protección ante corrupción de PDUs GTP









32

GPRS



 Internet Protocol (IP)

- Protocolo del Backbone de GPRS

- Encaminamiento de datos de usuario y control de señalzación

 Subnetwork Dependent Convergence Protocol

(SNDCP)

- Funciones de mapeo y compresión entre el nivel de red y capas inferiores

- Segmentación, reensamblado y multiplexación

 Logical Link Control (LLC)

- Enlace lógico fiable (cifrado)

- Independiente de niveles inferiores de radio







33

GPRS



 Relay

- BSS: retransmisión de las PDUs LLC entre Um y Gb

- SGSN: retransmisión de las PDUs PDP entre Gb y Gn

 Base Station System GPRS Protocol (BSSGP)

- Lleva información realacionada con el encaminamiento y QoS entre BSS y

SGSN.

- No realiza corrección de errores

 Network Service

- Transporta PDUs BSSGp

- Basado en conexión Frame Relay entre BSS y SGSN







34

GPRS



 RLC/MAC

- Radio Link Control: enlace fiable. Depende de la solución radio implantada

- Medium Access Control. Control de acceso a los procedimientos de

seañalización para el canal radio

 GSM RF:

- Igual que el definido para GSM









35

GPRS



 Interfaz Gb

 Interfaz entre la BSS y el SGSN

 Sobre él, se realizan el intercambio de datos de usuario y de

información de señalización. No existe diferencia a nivel de

pila de protocolos entre estos dos planos. Las diferencias

entre ambos se encuentra por encima de la pila que este

subsistema maneja.

 No hay recursos físicos dedicados a señalización.

 Diferencia con respecto al interfaz A (BSS-MSC):

información de múltiples usuarios puede ir multiplexada

sobre el mismo recurso físico



36

GPRS



 Network Service (NS): proporciona un servicio de red a capas

superiores, apoyandose en el nivel inferior de la pila, Frame

Relay.

 El transporte está basado en Frame Relay

 El enlace se soporta por uno o varios NS-VL (Network

Service-Virtual Link), que son identificados por NS-VLI

(NS-Virtual Link Identifier), pudiendo un mismo enlace

físico transportar varios NS-VC

 Correspondencias:

 Enlace Físico es el bearer channel de FR

 NS-VC es el PVC (Permanent Virtual Connectión)

 NS-VLI: asociación entre el DLCI (Data Link Connection Identifier)

y el identificador de Bearer Channel

37

GPRS



 Funciones del NS

 Transmisión de unidades de datos suministradas por el nivel

superior de protocolo extremo a extremo: PCU-SGSN

 Reparto de carga entre los diferentes NS-VC disponibles

 Gestión de los NS-VC: gestión de indisponibilidades, función

de test, recuperacion, etc









38

GPRS



 BSSGP

Base Station System GPRS Protocol: Basandose en el transporte de sus PDUs

(Packet Data Unit), por medio del nivel NS, tiene como funciones principales:

 Down Link: suministra información a la BSS del SGSN relacionada



con el interfaz radio: capacidades de acceso radio para el movil (MS

Radio Access Capability), el perfil de QoS, tiempo de vida de una

PDU, etc.

 Up-Link: proporciona información al SGSN del interfaz Radio,



proveniente del nivel RLC/MAC: perfil de QoS utilizado, etc

 Funciones de Gestión y Control a ambos extremos: BSS, SGSN



 Control de Flujo entre SGSN y BSS



 Manejo de los avisos a terminales moviles desde el SGSN al BSS



 Permite la transferencia de datos sin confirmación entre BSS y SGSN









39

GPRS



 LLC

Proporciona un enlace lógico para el terminal móvil y el SGSN al que está

conectado. Proporciona procedimientos para:

 Transferir PDUs del nivel superior, que dependiendo del plano, datos de



usuario o señalización, pueden ser GMM/SM (señalización) o SNDCP

(usuario).

 Control de la secuencia de los mensajes



 Detectar errores de transmisión y formato



 Recuperación de errores



 Notificación de errores irrecuperables



 Control de flujo



 Cifrado









40

GPRS



 Un enlace lógico se identifica por un DLCI (Data Link Connection

Identifier), que está compuesto por: SAPI (Service Access Point

Identifier) y TLLI (Temporary Logical Link Identity).

 SAPI: utilizado para identificar los puntos en los que el LLC está

suministrando servicios a los protocolos de nivel superior: GMM, SM y

SNDCP. Se transporta en las cabeceras de la trama LLC

 TLLI: identifica un terminal móvil y no figura en las tramas LLC, sino en

la información correspondiente a los niveles BSSGP y RLC/MAC(Radio

Link Control/ Medium Access Control).

 Trama LLC: cabecera con dos campos, información (1 octeto) y control

(máx 36 octetos); datos (140-1520 octetos) y campo final de

comprobación (3 octetos).









41

GPRS



 Por encima del nivel LLC: plano de señalización o datos de

usuario

 Plano de señalización: Protocolo GMM/SM GPRS Mobility

Management and Session Management). Los procedimientos

de este protocolo soportan la gestión de la movilidad (GPRS

attach, GPRSdetach, security, routeing area update, location

update) y la gestión de la sesión (PDP context activation, and

PDP context deactivation).

 Plano de datos de usuario: SNDCP. Por encima de este nivel

pueden encontrarse diferente protocolos a nivel de red. En la

practica: IP.





42

GPRS



 SNDCP

Su función es soportar transparentemente diferentes niveles de Red (IP, X25)

de manera que la utilización de uno o de otro por parte del usuario no

implique cambios en los niveles inferiores de GPRS.

Funciones:

 Segmentación de unidades de datos del protocolo superior en

unidades LLC y reesemblado de las mismas. Objeto: asegurar

que las unidades de datos del nivel de red no sobrepasan las

longitudes máximas permitidas a nivel LLC

 Multiplexación de diferentes sesiones del mismo usuario

 Compresión y descompresión de datos de usuario.

Negociadas entre móvil-SGSN.



43

GPRS



 Compresión y descompresión de información de control del

protocolo de red (por ejemplo, cabecera TCP/IP).



 Por encima de SNDCP, en el plano de datos de usuario, se

encuentran los protocolos propios de la aplicación que esté

utilizando el usuario, y son transportados transparentemente

hacia Gi, por ejemplo, HTML.









44

GPRS



 Interfaz Gn y Gp

 Interfaz Gn: Permite la comunicación del SGSN con otros

GSNs (GGSNs/SGSNs) del backgone Intra-PLMN

 Interfaz Gp: igual función que el Gn pero Inter-PLMN (otros

operadores)

 El canal físico puede tener distintas configuraciones:

Ethernet, ATM, etc









45

GPRS



 Plano de Señalización

GTP GTP

UDP UDP

IP IP

L2 L2

L1 L1



GSN Gn, Gp GSN







 El plano de señalización, está relacionado con funciones de gestión de

la movilidad: attach GPRS, updates, contextos, etc

 Protocolo GTP: Gestión de Tuneles.

 Para el transporte de los mensajes de señalización GTP entre GSNs se

utiliza UDP sobre IP





46

GPRS



 Plano de usuario

usuario usuario

GTP GTP

TCP/UDP TCP/UDP

IP IP

L2 L2

L1 L1



GSN Gn, Gp GSN







 Se utilizan túneles para el transporte de datos: mensajes GTP

marcados como datos.

 T-PDUs: paquetes de datos de usuario









47

GPRS



 Cabecera GTP

Bits



8 7 6 5 4 3 2 1 Octetos

Version PT Spare 111 SNN 1

Message Type 2

Length 3-4

Sequence Number 5-6

Flow Label 7-8

SNDCP N-PDU LLC Number 9

Spare ‘1 1 1 1 1 1 1 1’ 10-11-12

TID 13-20







48

GPRS



 Versión: 0 si el bit PT (Protocol Type) es 1 (indicando mensaje GTP)

para indicar la primera versión de GTP

 PT (Protocol Type): indica si el mensaje es GTP („1‟) o GPT („0‟),

para la transferencia de CDRs al CG

 Reservado: 111 reservado para uso futuro

 SNN: indica si el número de N-PDU SNDCP está incluido o no

 Tipo de mensaje: tipo de mensaje GTP

 Longitud: la del mensaje GTP (G-PDU), en octectos, excluida la

cabecera GTP

 Numero de secuencia: identidad de la transacción para mensajes de

señalización y un número de secuencia incremental para T-PDUs

 Etiqueta de flujo: identifica el flujo GTP







49

GPRS



 Número de N-PDU SNDCP: para coordinar la transmisión de datos

entre el terminal y el SGSN durante el procedimiento de actualización

de Routeing Area Inter-SGSN

 TID: Identificador de túnel que señala los contextos PDP y MM



 En el campo tipo de mensaje se distingue entre el plano de

señalización y el de usuario.









50

GPRS



 Interfaz Gr

 Interfaz entre el SGSN y el HLR

 Función: dar acceso a la información de usuario que se encuentra

almacenada en el HLR.

 Interfaz MAP estándar.

 Emplea enlaces físicos SS7



MAP MAP

TCAP TCAP

SCCP SCCP

MTP3 MTP3

MTP2 MTP2

L1 L1



SGSN Gr HLR









51

GPRS

Diferencias GSM GPRS



Técnicas de conmutacion Conmtación de Circuitos Conmutación de Paquetes

Servicios Telefonía de alta calidad Apliaciones IP como e-mail, navegación web



Fax y SMS

Ancho de banda de datos 9,6 Kbits/s De 9.50 Kbits/s a 150 Kbit/s en funcion de los TS



asignados y el tipo de codificación

Protocolos Protocolos en un único plano Nuevos protocolos para transporte fiable



para información de usuario y de datos de usuario.

de señalización Separacion de protocolos en 2 planos: señalización



y transmisión

Interfaz Abis TDM TDM



Asignación fija de TS Asignación de TS en función de la demanda



Prioridad frente a comunicaciones

de datos GPRS



Interfaces Gb, A TDM Frame Relay

Asignación fija de TS Asignación de TS en función de la demanda



Interfaces Gn, Gi No existe en GSM Transporte de información mediante IP

Interfaz Gp GSMC Transporte mediante IP a través de BG y Firewall



Tráfico de gestión Transporte mediante X. 25 Transporte mediante IP

Trafico de tarificación Información recopilada a través Información de facturación recopilada a través



de comunicaciones de alta de la red IP GPRS

velocidad utilizando protocolos de



datos fiables como File Transfer

and Management FTAM o X.25









52

GPRS



 Procedimientos principales en GPRS

 Gestión de la movilidad

 Diagrama de estados de movilidad



IDLE IDLE









GPRS Detach

GPRS Attach GPRS Detach GPRS Attach or

Cancel Location









READY Implicit Detach READY

or

Cancel Location







READY timer expiry

READY timer expiry or

or PDU transmission Force to STANDBY PDU reception

Force to STANDBY or

Abnormal RLC condition









STANDBY STANDBY







MM State Model of MS MM State Model of SGSN









53

GPRS



 Idle: Movil desenganchado de la Red

 Standby: Se hace el attach y se crea el contexto MM

 Ready: El móvil esta transmitiendo o recibiendo datos de

señalización. La localización del movil es a nivel de celda.









54

GPRS



 Procedimientos de Gestión de la Movilidad

Es necesario un procedimiento para que un móvil pueda registrarse en la red

GPRS; para la actualización de la posición según se va desplazando, será

necesario otro procedimiento diferente, y así con cada una de las

diferentes situación.

En este aparatado veremos algunos de los principales procedimientos.

 Attach: Procedimiento necesario para que el movil quede registrado



como enganchado a la red. Es iniciado desde el movil.

 Detach: necesario para la desconexión del movil de la red GPRS.



 Purge: permiete al SGSN informar al HLR de que ha borrado



contextos MM y PDP de un terminal que se ha desconectado de la red

(detach)

 Seguridad: proteger frente a usos no autorizados (autentificación y



validación), proporciona confidencialidad a la identidad y datos de

usuario.



55

GPRS



 Gestión de la localización: Actualización de celda, actulización del

Routeing Area, etc

 Gestión de abonado: Añadir o modificar datos de la suscripción GPRS

en el SGSN o Borrar datos de abonado en SGSN









56

GPRS



 Contexto PDP

Antes de que un movil GPRS pueda llevar a cabo un intercambio de datos es

necesario que se establezca un contexto PDP (Protocolo de Datos de

Paquetes) con el GGSN correspondiente, de forma que luego los datos

puedan ser encaminados.

 Un contexto PDP permite transferir las PDUs de una dirección PDP entre el

movil y el GGSN.

 Tienen información de encaminamiento y de QoS:

 Dirección PDP (IPv4, IPv6, X.121 (X.25))

 Acces Point Name (APN): Referencia al GGSN a utilizar

 QoS solicitada

 Opciones de configuración









57

GPRS



 Estados de un contexto

 Activo

 Inactivo







INACTIVE









Deactivate PDP Context

Activate PDP or

Context MM state change to IDLE









ACTIVE









58

GPRS



 Activación de un contexto PDP desde el movil

a) Activate PDP Context Request

b) Security Functions

c) Create PDP context request

d) Create PDP context response

e) Activate PDP Context Accept





e

a

b



d

c









59

GPRS



 Servicios sobre GPRS

El conjunto de servicios soportados por GPRS se corresponde con el universo de

los servicios de datos en modo paquete. Por su importancia en la sociedad

actual destacan los servicios construidos sobre la base del protocolo IP, es

decir, los asociados con la red universal de datos: Internet.

También, está cobrando mayor importancia, el acceso intranets corporativas

mediante GPRS.

Principalmente, los servicios ofrecidos, destacar por:

 Movilidad

 Tiempo bajo de establecimiento

 Always-on

 Facturación en base a trafico, no a tiempo de llamada

 Nº de Time Slots asignados según servicio





60

GPRS



 Destacan los servicios de

 SMS

 MMS

 WAP

 Internet

 Acceso a correo

 Acceso intranets corporativas

 Etc.









61

GPRS



d

Desde SMSC Envío (recepción) SMS

A SMSC c

e

b

a

f









62

GPRS







a



E-MAIL



b







c









Servidor de correo







63

GPRS





a INTERNET







b







e



c) Consulta DNS

d) Carga pagina

ISP google





64

GPRS



 Evolución de GPRS: UMTS (Universal Mobile

Telecommunication System)

 Enfoque general de UMTS:

 Núcleo de Red: Enfoque evolucionario. Posibilidad de aprovechar

parte de la infraestructura de GPRS, para migrar de forma paulatina

hacia una redes basadas en IP.

 Interfaz Radio: Enfoque Revolucionario. Nueva tecnología CDMA,

no compatible, ni permite la reutilización de la red GSM.

 Servicios: Enfoque Abierto. Evitando la especificación excesiva de

los servicios y facilidades para que los operadores puedan

diferenciarse entre si.







65

GPRS



 UMTS. Arquitectura Multiservicio





Servidores







Backbone Network

Acceso

Acceso Acceso









66

GPRS



 Núcleo de Red. Planos

 Servicios: Servidores de Servicios y Aplicaciones (IP)

 Control: Gestiona la conmutación (Señalización y Control)

 Conmutación: Gestiona la conmutación entre las redes de acceso



Plano de Servicios y Aplicaciones

Servicios









MSC SGSN HLR GMSC

GGSN

Plano

de Control

Transporte

PSTN

ISDN



Conmutación

MGW MGW Internet

GSM Intranets

EDGE

WCDMA









67

GPRS



 Arquitectura del Core.





PSTN U-HLR PDN



U-GMSC U-MSC U-SGSN U-GGSN







GPRS/UMTS GSNs

Intranet Operator Externos

Intranet

OMCs



MExE WAP



Localización Prepago

RNC RNC

Servidores de

RAN ATM Aplicaciones





Nodo B Nodo B









68

GPRS



 Media Gateway:

 Codificación/Decodificación, conversión de protocolos, cancelación

de eco,

 Anuncios, tono de envío/recepción, llamadas,..

 Manejador de conexiones en conmutación de circuitos.

 Manejador de conexiones en conmutación de paquetes

 Acceso al backbone ATM

 Contiene un router ip en tiempo real

 Controlado por MSC y GSN servers a través de Gateway Control

Protocol.









69

GPRS



 MSC Server

 Gestiona y controla los servicios de comunicación en CS.

 Controla el MGW, la movilidad y la autentificación

 Conecta con Servicios de Red Inteligente

 Sirve además como interfaz de SMS

 Integrado junto con VLR.





 SGSN Server

 Maneja las funciones de control relativas a los servicios de

comunicación PS.

 Gestiona los recursos asociados al MGW

 Administra la sesión, movilidad, autentificación y tarificación.





70

GPRS



 Acceso Radio UMTS

 Técnicas de espectro ensanchado.

 WCDMA: CDMA de Banda Ancha

 Chip rate: 3,84 Mchip/s

 Control rápido de potencia, 1500 Hz

 Traspaso con continuida

 Modos FDD y TDD

 Asíncrono en FDD y síncrono en TDD

 Modulación BPSK dual en ascendente y QPSK en descendente









71

GPRS



 Acceso Radio. Arquitectura





Núcleo de red o Core Network



Iu Iu



RNS = Radio Network Subsystem RNS

Iur

RNC RNC





Iub Iub Iub Iub



Node B Node B Node B Node B









UTRAN

UU



UE = User Equipment

O

Terminal móvil









72

GPRS



 Banda de frecuencia: 2GHz

 Modo FDD, 12 portadoras por sentido

 Enlace ascendente 1920-1980 MHz

 Enlace descendente 2110-2170 MHz

 Modo TDD, 12 portadoras bidireccionales

 4 portadoras 1900-1920 MHz

 3 portadoras 2010-2025 MHz





 España, 4 licencias: TME, Vodafone, Amena y Xfera









73