GPRS изнутри. Часть 4.1

11 октября 2010  |  Рубрики: Theory --> Hardware

Это заключительная часть серии статей о технологиях GPRS/EDGE, которую мы начали в предыдущих трех повествованиях: 1, 2, 3. На этот раз мы заглянем за двери маш. залов и посмотрим, что же на самом деле обеспечивает возможность передавать и принимать данные по воздуху с помощью мобильного телефона – речь пойдет о hardware под SGSN‘ы и GGSN‘ы.


Как мы уже знаем из предыдущих статей о пакетных технологиях в мобильных сетях, на данный момент наиболее широко все еще распространены сети стандарта 2G с перспективой перехода к следующим поколениям архитектур и естественно в качестве основных сетевых элементов для такого рода сетей являются SGSN‘ы и GGSN‘ы.

Сразу оговорюсь, что статья не является рекламой определенного вендора, я лишь является возможностью поделиться опытом реализации пакетной сети (PS Core Network) на базе этого вендора, в частности дальше речь пойдет о продуктах NSN: Flexi ISN, являющийся реализацией GGSN‘а и CombiSGSN, являющийся естественно реализацией SGSN‘а для PS Core Network.

В практически любой пакетной сети есть разделение на т.н. абонентскую область передачи данных (User plane) и область передачи служебной информации, необходимой для установления коммуникации, ее корректного прерывания, отслеживания передвижений абонента по сети и т.д. Причем в реализаций все более современных технологий опорной сети (GPRS/EDGE -> UMTS -> HSDPA -> LTE), это разделение проявляется все отчетливее, для обслуживания каждой из плоскостей выделяют отдельные сетевые элементы, в то время как в предыдущих технологиях функциями управления обоими плоскостями мог “заниматься” один и то же сетевой элемент, например SGSN.

В 2G пакетной сети разделение на обслуживание указанных выше плоскостей можно условно применить к SGSN‘у и GGSN‘у (см. рис. ниже).

NSN Flexi ISN

 

Начнем же мы наше знакомство с реализации GGSN в пакетной сети – Flexi ISN [Intelligent Service Node], а во второй части этой статьи познакомимся ближе с реализаций одного из самых основных сетевых элементов – SGSN‘ом.

NSN Flexi ISN

Flexi ISN
Естественно, что под потребности различных мобильных операторов, предоставляющих возможность воспользоваться услугами и сервисами на базе пакетных сетех, вендоры создают реализации различных сетевых элементов. Не исключение и пакетная сеть, практически все крупные телекоммуникационные вендоры предоставляют свои решения в “сегменте” GGSN‘ов, причем т.к. фактически GGSN представляет из себя многофункциональный роутер/шлюз, то на сцену выдвигаются такие монстры как Cisco, Juniper Networks, не говоря уже о NSN, Huawei и Ericsson, а также не так давно купленное подразделение Motorola.

 

Дабы немного освежить знания об основных сетевых интерфейса, с которыми мы ознакамливались в 3 части и в статье об Опциональных интерфейса GSN’ов, напомню ключевые интерфейсы с которыми работает реализация GGSN‘а от NSN – Flexi ISN, представленный на рисунке выше:

Flexi ISN Interfaces

 

С детальным описание и предназначением каждого из интерфейсов можно узнать из статей выше, а мы приступим к рассмотрению возможностей Flexi ISN’а.

По факту Flexi ISN является GGSN сервером, в основные задачи которого входит установление и поддержание абонентского трафика, обслуживание APN на пакетной сети оператора, предоставление выхода в различные пакетные сети – internet, intranet. К основным характеристикам GGSN‘ов обычно относят количество одновременно поднятых PDP Context’ов и максимальная пропускная способность для выхода на внешние каналы.

В этом плане Flexi ISN имеет следующие ТТХ:

    1. Capasity:
      • порядка 1М одновременных PDP Context‘ов в базовой конфигурации, с возможностью расширения до 4М одновременных PDP Context‘ов.
      • 1Gbps пропускной способности каналов в базовой конфигурации, с возможностью расширения до 5Gbps пропускной способности каналов из одного rack’а.
      • До 5500 PDP Context‘ов обработки в секунду.
      • Обслуживание до 1000 различных APN.
Flexi ISN
    1. Multi-Access уровень поддерживает:
      • Различные Alias APN, т.е. возможность объединять различные APN под конкретным сервисом.
      • Wildcard APN – возможность поддерки любой, существующей в сети оператора APN для абонентов у которых в HLR‘е указанна * вместо APN (Детальней в статье Не важно кто ты… важно какая у тебя APN!).
      • Поддержка HSDPA (16Mbps).
      • Поддержка HSUPA (8Mbps).
    2. Сетевые возможности GGSN‘а позволяют предоставить следующие функции:
      • Выделение IP адресов по следующим схемам: Static, Radius, DHCP, Internal Pool
      • Поддерка Overlapping IP Addresses, т.н. «перекрывающиеся сети» для VPN доступа.
      • Policy Based Routing
      • Multiple Routing Instances
      • L2TP (LAC), GRE, IP-in-IP
      • VLAN With QoS Mapping
      • IPv6 User Layer
      • IPv6 Routing
      • WAP GW Redirection (WAP 1.x)
      • Traffic redirection
      • Load Balancing
      • Возможность Header Modification (HTTP)
    3. Возможности обслуживания следующих сервисов:
      • L3/L4 Analyses
      • L7 Inspection For: HTTP, WAP1.x, WAP2.0, RTSP, MMS (WAP 1.x), P2P
      • Personal Firewall
Flexi ISN
  1. Charging:
    • Real-Time DCCA Based Charging
    • Offline Charging GTP´ (TLV, XML) (одна из разновидностей GTP протокола – GPRS FAQs. Часть 1).
    • Radius Online Charging
    • Временное хранение CDR файлов
    • Volume, Time & Hit Charging
    • Time Step Charging
    • Redundant CG Connection
    • PoC Prepaid Charging Support (см. статью: Мобильная рация – PTT)
    • MMS Transaction Based Charging
    • Self-Contained CDR Format
    • End User Notifications (возможность уведомить абонента с помощью различных Push сообщений, например через Gc интерфейс – см. статью Опциональные интерфейсы GSN’ов).
  2. Соблюдение следующих требований касательно различных политик безопасности:
    • 3GPP QoS, IMS Support
    • User Profile Downloading With: Radius or LDAP
    • Radius Disconnect Support
    • Service Authorization Based On: Roaming, Location, Access Type
    • Service Based QoS, позволяющий значительно повысить уровень предоставляемых сервисов, см. статью GPRS QoS – миф или реальность?
    • IPv4/IPv6 traffic controlled over Go interface

Естественно, что Flexi ISN поддерживает базовую функциональность по предоставлению сервиса в пакетной сети по запрашиваемой абонентом APN:

GPRS APN

 

К основным возможностям можно также отнести: Peer-to-Peer Detection & Control, Per Service Access Сontrol, QoS, Charging, Bandwidth Management, а также:

  • Lawful Interception (with IPSec), что кстати, является жестким требованием от правоохранительных органов при вводе такого рода оборудования на сети оператора.
  • RoHS Compliance
  • Command Line Interface (CLI)
  • Service Level Statistics
  • Multiple Deployment Options (NAS)

На базе Flexi ISN’ов можно также реализовать т.н. Multiple Charging Models, т.е. осуществлять тарификацию исходя из различных событий, совершаемых абонентом.

    • Deep Packet Inspection [DPI] позволяет определять и к осуществлять контроль различным типов трафика (см. статью )

 

Deep Packet Inspection

 

  • Различные сервисы могут быть тарифицированы по разному даже в пределах одной PDP сессии.
  • Тарифные планы на основании различных протоколов, сервисов и уровней: FTP, HTTP, WAPv1/v2, MMS, L3/L4, P2P, etc.

 

GPRS Services

 

Одной из полезных функциональностей, предоставляемых Flexi ISN’ом является т.н. Advice of Charge (AoC), которая позволяет ознакомиться с ценой за будущее использование сервиса, перед началом его тарификации, т.е. перед открытием некоей HTTP/WAP сессии абонент перенаправляется на AoC сервер, который уведомляет его о стоимости запрашиваемого сервиса и абонент может либо принять ценовые условия использования сервиса, либо отказаться. В случае использования т.н. non-HTTP/WAP трафика, используются уведомления с помощью WAP Push. Эта функциональность может широко применяться вместе с сервисами, организованными по подпискам.

GPRS Services

 

Еще одной довольно удобной функциональностью, которую может предоставить Flexi ISN и которая просто необходима для реалий мобильных операторов на просторах СНГ, на мой взгляд, является возможность уведомления абонента о превышении его денежного баланса за использование пакетных сервисов. Такого рода уведомления возможны также вместе с Push сообщением, которое будет перенаправлять абонента на сайт оператора/портал.

PDP Context

 

Peer-To-Peer Networks

Одной из многих своих “бед” операторы считают передачу данных через пиринговые сети, а наличие всевозможных сервисов, основанных на таких сетях всячески стараются притеснять, дабы не терять свою драгоценную прибыть. В частности это касается и мобильной телефонии, основанной на технологии peer-to-peer, тот же Skype, различные мессенджеры: ICQ, Jabber, etc., не говоря уже о передаче файлов через различные трекеры.

И в этом деле Flexi ISN является довольно значительным “помощником” для операторов, т.к. предоставляет довольно обширные возможности в плане контролирования и блокирования Peer-To-Peer трафика, в частности:

  • возможность анализа следующих протоколов и сервисов:
    • Skype
    • SIP (uncompressed)
    • MSNP i.e. MSN Messenger
    • XMPP e.g. Jabber, GoogleTalk
    • YMSG i.e. Yahoo Messenger
    • OSCAR i.e. AOL Messenger
  • Возможность анализа P2P трекинговых протоколов:
    • BitTorrent (clear-text)
    • eDonkey2k
    • DirectConnect
    • FastTrack

При этом, возможно не только блокировать выбранный тип Peer-To-Peer трафика, но значительно снижать его качество. Блокировка трафика может быть основана на следующих критериях:

  • тип сервиса Peer-to-Peer сети
  • тип доступа к сети или местоположение абонента
  • подписка абонента на определенные сервисы

 

GPRS P2P

 

Но возможны также варианты обслуживания peer-to-peer трафика в качестве дополнительной услуги, которую можно отдельно предоставить абонентам за отдельную платы. Например, можно предоставлять доступ к пиринговым сетям по подписке, тот же Skype, Bittorrent, etc.

GPRS P2P

 

Либо формировать тарифные планы исходя из времени суток, например предоставлять доступ к возможности передавать данные через пиринговые сети только в ночное время, т.к. в это время снижается общая нагрузка на сеть оператора.

GPRS Time-based Charging

 

Service Based QoS

Довольно значительное внимание уделяется профилям QoS используемым для обслуживания различных сервисов.

GPRS QoS

 

Причем влияние профилей QoS можно расширить как на абонентов использующих услуги PoC, так и услуги т.н. Streaming сервисов (VoIP, Video broadcasting, etc.), а также корпоративных пользователей.

Corporate Access Points

Flexi ISN имеет довольно гибкие подходы к организации доступа к корпоративным сетям через мобильные пакетные сервисы:

  • Возможность выделения отдельной APN под корпоративный доступ.
  • Предоставление виртуальных сетей (VLAN, Separate Routing Instances).
  • Выделение IP адресов из адресного пространства корпоративной сети.
  • Использование Overlapping IP Addresses, т.н. “перекрывающихся сетей”.
  • Дополнительные механизмы аутентификации в корпоративных сетях (RADIUS)
  • Поддержка IP туннелей (IP-in-IP, GRE, L2TP).
  • Использование одной и той же APN как под выход на корпоративный сегмент, так и для других пакетных сервисов от оператора.
GGSN Rack

Сам Flexi ISN смонтированный в rack стойки имеет следующий вид:

Flexi ISN Rack

 

На фото выше, видно что смонтировали всего два модуля Flexi ISN’ов, но возможно расширения до 4 таких модулей для реализации максимальной конфигурации.

На этом мы заканчиваем наше знакомство со структурой и основными возможностями реализации GGSN‘а от NSN. Во второй части этой статьи мы познакомимся с SGSN‘ом от этого же вендора…

Небольшой помощник:

APN – Access Point Name

CDR – Call-Data Record

EDGE – Enhanced Data Rates for GSM Evolution

GGSN – Gateway GPRS Support Node

GPRS – General Packet Radio Service

GRE – Generic Routing Encapsulation

GTP – GPRS Tunnelling Protocol

HSDPA – High-Speed Downlink Packet Access

HSUPA – High-Speed Uplink Packet Access

IMS – IP Multimedia System

LTE – Long Term Evolution

NSN – Nokia Siemens Networks

PDP – Packet Data Protocol

PS – Packet Switched

QoS – Quality of Service

SGSN – Serving GPRS Support Node

SIP – Session Initiation Protocol

UMTS – Universal Mobile Telecommunications System

WAP – Wireless Application Protocol

If you enjoyed this post, make sure you subscribe to my RSS feed!
Автор:
5 комментариев | 4 373 просмотров

Комментарии (5) к статье: "GPRS изнутри. Часть 4.1"

  • С нетерпением жду части 4.2 🙂

  • Здравствуйте, расскажите, пожалуйста, о положительных и отрицательных сторонах APN = * в профайле на HLR, как для абонента в роуминге, так и в HPLMN. Чем полезно иметь * в профайле роуминговского абонента?
    Заранее спасибо!

    • Добрый день! Ответ на ваш вопрос тянет на полноценную статью страниц на 20 🙂 Возможно когда-то будет.

  • Дело в том, что в моем понимании * в профайле роуминговского абонента только мешает, из-за неё не произойдет подмена APN на APN с минимальным ID. Вот мучаюсь в догадках))))

    • Одно из основных предназначений * в профиле абонента направленно в первую очередь на уменьшение числа отказов в активации PDP контекстов по причине некорректной APN. Поэтому сценарий использования * в профиле в основном рассматривается в контексте использования фичи SGSN’а Default APN, т.е. если в профиле абонента * и на стороне SGSN для PLMN сети абонента настроена Default SGSN APN, т.е. фактически для сети уже будут определены корректные GOI и GNI. Ну это так если коротко 🙂

      Есть также сценарии для роуминг абонентов, когда также подключается параметр VPAA (VPLMN Access Allowed), а также т.н. SECGNI (Secondary GGSN Network Identifier).


Поля отмеченные * нужно в любом случае заполнить. Пожалуйста, не оставляйте ссылки на интернет-магазины, коммерческие сайты и аналогичные им сообщения - они будут расценены как спам и будут удаленны. Кстати, это dofollow блог.

 

?Раньше искали

CombiSGSN GGSN SGSN GPRS Attach PDP Context SMS over GPRS SMSC GTP-C GTP-U IMSI 

!На хостинг

#Счетчики

Rambler's Top100