ίκτυα 2.5 γενιάς GPRS

Transcript

1 ίκτυα 2.5 γενιάς GPRS

2 Αδυναµίεςτου GSM Πολύ χαµηλή ταχύτητα µετάδοσης (9.6 Kbps) Circuit switched δίκτυο Μη αποδοτικό για υπηρεσίες δεδοµένων Μοναδική υπηρεσία δεδοµένων η SMS µε µέγιστο µέγεθος µηνύµατος 160 χαρακτήρες Ανάγκη αποκατάστασης κλήσης έσµευση καναλιού για κάθε σύνδεση Αποστολή δεδοµένων δυνατή µόνο µέσω σύνδεσης µε κατάλληλο δίκτυο µεταφοράς

3 GPRS Χαρακτηριστικά: ηµιουργήθηκεωςµιαβελτίωσητουυπάρχοντος GSM προτύπου για την εξυπηρέτηση υπηρεσιών δεδοµένων. Προσφέρειέναδίκτυοµεταγωγήςπακέτων (packet switched) Υποστηρίζει PTP και PTM υπηρεσίες Υψηλότεροι ρυθµοί µετάδοσης ( έως Kbps) Αποδοτική χρήση των ράδιο-πόρων (on demand) ιασύνδεσηµεεξωτερικάδίκτυαδεδοµένων (IP, X.25 κοκ.)

4 GPRS Προτυποποίηση Phase 1 (R97) Υποστήριξη για PtP υπηρεσίες GPRS ταυτότητες Ασφάλεια GPRS σχήµατακωδικοποίησης SMS over GPRS Χρέωση ιασύνδεση µε TCP/IP και X.25 δίκτυα Phase 2 (R99) Υποστήριξη για PtM υπηρεσίες Συγκεκριµένες PtPκαι PtMυπηρεσίες Άλλες υπηρεσίες

5 GPRS Αρχιτεκτονική MS PDN PLMN BSS NSS Internet Intranet Extranet CCU BTS BSC PCU SGSN SGSN IP based network GGSN HLR

6 Αρχιτεκτονική GPRS (Μοντέλο αναφοράς) SMS-GMSC SMS-IWMSC Signalling & Data Transfer E C Signalling MSC /VLR D HLR A Gs Gd Gr Gc MS Um BSS Gb SGSN Gn GGSN Gi PDN TE Gn Gp Gf SGSN GGSN other PLMN EIR

7 GPRS:Αναβαθµίσειςστο GSM δίκτυο IP δίκτυο κορµού µε την εισαγωγή 2 νέου τύπου κόµβων: GGSN (Gateway GPRS Support Node) SGSN (Serving GPRS Support Node) Αναβάθµιση του BSS µε την εισαγωγή δυο νέων οντοτήτων: PCU (Packet Control Unit) CCU (Channel Coding Unit) Αναβάθµιση της HLR: GPRS profiles Πληροφορίες δροµολόγησης (routing) για κινητούς σταθµούς που έχουν ενεργές συνδέσεις

8 GPRS: ΑπαιτούµενεςΑναβαθµίσεις SW MSC/VLR SMS-G/IW MSC BTS SW Gd MS BSC Gb SW + HW Gs SGSN Gr HLR SW Gn New design Backbone Traffic & Signalling Network Signalling Gn SGSN - Serving GPRS Support Node GGSN - Gateway GPRS Support Node BTS - Base Transceiver Station BSC- Base Station Controller MSC- Mobile Switching Centre HLR - Home Location Register SW/HW SoftWare/HardWare GGSN Gi External IP Network

9 SGSN και GGSN HLR SGSN IP based network GGSN Serving GPRS Support Node: Έλεγχοςπρόσβασης, authentication, ciphering. ιαχείρισηκινητικότητας (Mobility Management) ιαχείριση των λογικών συνδέσεων (Logical Link Management) ροµολόγηση και µετάδοση πακέτων. Χρέωσησυνδροµητών. ιασύνδεση µε τις βάσεις δεδοµένων του GPRS (HLR, VLR, EIR) Gateway GPRS Support Node: ιασύνδεση µε εξωτερικά δίκτυα δεδοµένων (PDNs) ιασύνδεση µε άλλα PLMNs. Πληροφορίες δροµολόγησης για τους συνδεδεµένους (attached)χρήστες. Φραγή (Screening) Χρέωση ιασύνδεση µε την HLR

10 PCU And CCU Um CCU BTS BSC site Gb GSN site PCU CCU CCU BTS Abis BSC site GSN site CCU PCU CCU BTS BSC site GSN site CCU PCU Λειτουργίες PCU Έλεγχος πρόσβασης καναλιού ιαχείριση ραδιοπόρων Τεµαχισµός και επανένωση πακέτων Προγραµµατισµός PDCH Λειτουργίες CCU Gb Κωδικοποίηση Καναλιού Μετρήσεις ραδιοκαναλιού

11 ΜοντέλοΑναφοράς PDN GPRS Data Network TE TE Um Gi Gi TE ιεπαφή GPRS µε Εξωτερικά δίκτυα Τερµατική Συσκευή Um GSM Ραδιο-διεπαφή

12 ΧαρακτηριστικάΥπηρεσιών Τύπος Υπηρεσίας QoS Ασφάλεια Χρέωση GPRS MS Classes

13 ΥπηρεσίεςΣυνδροµητών PtP Connectionless Network Service (PtP-CLNS) GPRS Data Network PDN Um datagram type service Supports application based on IP PtP Connection Orientated Network Service (PtP-CONS) GPRS Data Network Gi PDN Um connection orientated virtual circuit Supports application based on CONP Gi

14 QoS Profile Reliability class Service Precedence high normal low Lost SDU Probability Duplicate SDU Probability Delay Class Out of Sequence SDU Probability Profile Συνδροµητή mean transfer delay (sec) 95% delay (sec) mean transfer delay (sec) 95% delay (sec) 1 < 0,5 < 1,5 < 2 < 7 2 < 5 < 25 < 15 < 75 3 < 50 < 250 < 75 < 375 Minimum Requirement Corrupt SDU probability SDU size: 128 octets Throughput Classes Peak Throughput class 1 (8kpbs) to 9 (2Mbps) Mean Throughput class 1 (best effort), class 2 ( 0.22 bps) to 19 ( 111 kbps) unspecified 4 (Best Effort) unspecified unspecified unspecified 1024 octets

15 ΥπηρεσίεςΑσφαλείας Ταυτοποίηση MS (Authentication) Έλεγχος Πρόσβασης (Access Control) Απόκρυψη πληροφοριών εγγραφής του συνδροµητή Μη µετάδοση της ταυτότητας του συνδροµητή

16 Πληροφορίεςχρέωσης Πληροφορίες χρέωσης κρατούνται στα GSNs Χρέωση για PtP υπηρεσίες: Ογκοχρέωση: χρήση ράδιο-πόρων Όγκος πληροφορίας που µεταδόθηκε και λήφθηκε QoSπουχρησιµοποιήθηκε Χρονοχρέωση διάρκεια χρήσης των πόρων του δικτύου

17 GPRS MS classes class B class A class C Ταυτόχρονη σύνδεση στο GSM & GPRS δίκτυο αλλά χρήση των υπηρεσιών ενός κάθε φορά δικτύου Ταυτόχρονη σύνδεση καιχρήση GSM & GPRS υπηρεσιών Προεπιλογή σύνδεση σε GSM ή GPRS δίκτυο κατά την ενεργοποίηση της συσκευής

18 Ροήδεδοµένωνστο GPRS Downlink GTP[SGSN-IP-Address, TID, IP packet] SNDCP[TLLI, NSAPI, IP packet] PDN GGSN SGSN MS IP packet(dst= , src= , data) IP packet IP address -> PDP Context-> TID+SGSN TID->PDP Context-> TLLI, NSAPI, QoS, (cell) Uplink GTP[GGSN-IP-Address, TID, IP packet] IP address -> PDP Context -> TLLI+NSAPI PDN GGSN SGSN MS IP packet TID -> PDP Context TLLI + NSAPI -> PDP context -> TID + GGSN SNDCP[TLLI, NSAPI, IP packet] IP packet(dst= , src= , data)

19 ίκτυα 3ηςγενιάς (3G) UMTS

20 UMTS Προτυποποίηση Η προτυποποίηση του UMTS στηρίχτηκε στις εργασίες του 3GPP( 3rd Generation Partnership Project) καιέγινε σταδιακά: R99 (2000) R4 (2001) R5 (2002) R6 (2004) R7 (2008) R8 (2008) R9 (2009) R10 (2011) R11 (2013) R12 (2014?) R13 (2016?)

21 Χαρακτηριστικά UMTS Επαναχρησιµοποίηση του δικτύου κορµού του GPRS. Εισαγωγή νέου δικτύου πρόσβασης Αυξηµένες ταχύτητες µετάδοσης 2 Mbps UMTS 384 kbps 115 kbps EDGE GPRS 9.6 kbps GSM GSM evolution 3G

22 Τεχνικήπροσπέλασης CDMA

23 3GPP R99 Νέα χαρακτηριστικα σε σχέση µε το GPRS/EDGE: Εισαγωγή νέου δικτύου πρόσβασης 3ης γενιάς (UTRAN) Χρήση της τεχνολογίας WCDMA στην ραδιο-µετάδοση Χρήσητηςτεχνολογίας IP/ΑΤΜγιατηνεπικοινωνίαµετο Core Network. Συµβατότητα µε συστήµατα γενιάς Χρήση του δικτύου πρόσβασης του GPRS/EDGE µε µικρές τροποποιήσεις για την υποστήριξη WCDMA ιασύνδεση του συστήµατος MSC/VLR του GSM µε το UTRAN.

24 3GPP R99Αρχιτεκτονική 2G MS (voice only) CN BSS Abis A BSC Gb BTS 2G+ MS (voice & data) IuCS RNS ATM Iub IuPS RNC Node B 3G UE (voice & data) BSS Base Station System BTS Base Transceiver Station BSC Base Station Controller RNS Radio Network System RNC Radio Network Controller B MSC VLR Gs SGSN CN Core Network D E PSTN C GMSC H IP SS7 Gr HLR AuC Gc Gn Gi MSC Mobile-service Switching Controller VLR Visitor Location Register HLR Home Location Register AuC Authentication Server GMSC Gateway MSC PSTN PSDN GGSN SGSN Serving GPRS Support Node GGSN Gateway GPRS Support Node UMTS Universal Mobile Telecommunication System

25 ΣτοίβαΠρωτοκόλλων UMTS UTRAN Packet switched Core Network UE Applic. IP server Application TCP IP Radio Access Bearers IP GGSN IP TCP IP RNC SGSN Radio Bearers PDCP RLC MAC PHY Physical channels Logical channels Transport channels Node B FP AAL2/ PHY ATM PDCP RLC MAC PHY FP AAL2/ ATM Iu UP GTP-U UDP IP AAL5/ ATM Iu UP GTP-U UDP IP AAL5/ ATM GTP-U UDP/ TCP IP GPRS IP backbone IP IP routing IP GTP-U UDP/ TCP IP Uu Iub Iu Gn Gn/Gp Gi

26 3GPP R4 Packet switched δίκτυοκορµού (IP) Εισαγωγή softswitching: Προσθήκη voice gateways για επικοινωνία φωνής Συµβατότητα µε 2G συστήµατα

27 3GPP R4Αρχιτεκτονική 2G MS (voice only) BSS A Abis BSC Gb BTS 2G+ MS (voice & data) IuCS RNS ATM Iub IuPS RNC Node B 3G UE (voice & data) BSS Base Station System BTS Base Transceiver Station BSC Base Station Controller RNS Radio Network System RNC Radio Network Controller CS-MGW Mc B MSC Server VLR Gs SGSN CN Core Network CN Nb Nc D H Gr HLR AuC Gc Gn CS-MGW PSTN Mc C GMSC server SS7 IP/ATM Gi GGSN SGSN Serving GPRS Support Node PSTN PSDN MSC Mobile-service Switching Controller GGSN Gateway GPRS Support Node VLR Visitor Location Register HLR Home Location Register AuC Authentication Server GMSC Gateway MSC

28 3GPP R5 Εισαγωγή του υποσυστήµατος υπηρεσιών πολυµέσων (IP Multimedia Services (IMS)) Υποστήριξη SIP σηµατοδοσίας Υποστήριξη QoS Επέκταση του δικτύου µεταγωγής πακέτου (IP/ATM) σε ολόκληρο το δίκτυο πρόσβασης Εισαγωγή HSDPA (High Speed Downlink Packet Access)

29 3GPP R5 Αρχιτεκτονική 2G MS (voice only) BSS CN Nb CS-MGW Abis A/IuCS Mc CS-MGW B Nc Mc PSTN PSTN BTS 2G+ MS (voice & data) BSC MSC Server Gb/IuPS Gs ATM IuCS VLR D H C SS7 GMSC server Iub RNS IuPS Gr HSS Gn AuC Gc IP/ATM Gi IP Network Node B RNC SGSN GGSN 3G UE (voice & data) IMS IP Multimedia sub-system MRF Media Resource Function CSCF Call State Control Function MGCF Media Gateway Control Function (Mc=H248,Mg=SIP) IMS MRF Gs IP Mg Mc MGCF IM-MGW PSTN IM-MGW IP Multimedia-MGW CSCF

30 3GPP R6 Επέκταση του δικτύου µεταγωγής πακέτου (IP/ATM) σεολόκληρητηναρχιτεκτονικήτουδικτύου (All IP network)4g Networks ιαλειτουργικότητα µε wireless LANs. Προσθήκη HSUPA (High Speed Uplink Packet Access). Βελτιώσειςστο MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service) του IMS. Προσθήκη GAN (Generic Access Network)

31 3GPP R6Αρχιτεκτονική 2G MS (voice only) BSS CN Nb CS-MGW Abis IP/ATM A/IuCS Mc CS-MGW B Nc Mc PSTN PSTN BTS 2G+ MS (voice & data) BSC MSC Server Gb/IuPS Gs ATM IuCS VLR D H C SS7 GMSC server RNS Iub IP/ATM IuPS Gr HSS Gn AuC Gc IP/ATM Gi IP Network Node B RNC SGSN GGSN 3G UE (voice & data) IMS IP Multimedia sub-system MRF Media Resource Function CSCF Call State Control Function MGCF Media Gateway Control Function (Mc=H248,Mg=SIP) IMS MRF Gs IP Mg Mc MGCF IM-MGW PSTN IM-MGW IP Multimedia-MGW CSCF

32 3GPP R7 Έµφαση στη µείωση καθυστέρησης, βελτιώσεις στην παροχή ποιότητας υπηρεσίας και εφαρµογές πραγµατικού χρόνου (VoIP). HSPA+ ιεπαφέςεπικοινωνίαςµικρήςαπόστασηςµε SIM (επικοινωνίαεγγύςπεδίου) γιαχρήσηπ.χ. πληρωµών

33 3GPP R8 3GPP LTE (Long Term Evolution) 100 Mbps downlink, 50 Mbps uplink <10 msec RTT στο RAN SAE (System Architecture Evolution SAE) αντικαθιστά GPRS αρχιτεκτονική EPC (Evolved Packet Core) Προσπάθεια για τη µετεξέλιξη σε σύστηµα 4ης γενιάς (4G) All-IP network E-UTRAN (Evolved UTRAN) packet based

34 3GPP R9 SAE Enhancements, WiMAX and LTE/UMTS Interoperability Dual-Cell HSDPA with MIMO, Dual-Cell HSUPA.

35 3GPP R10 LTE Advanced fulfilling IMT Advanced 4G requirements. Backwards compatible with release 8 (LTE). Multi-Cell HSDPA (4 carriers). Network improvements for machine-type communications. Various offload mechanisms (LIPA, SIPTO, IFOM).

36 3GPP R11 Advanced IP Interconnection of Services. Service layer interconnection between national operators/carriers as well as third party application providers.

37 3GPP R12 LIPA Mobility and SIPTO at the Local Network. IMS-based telepresence. Service and Media Reachability for Users over Restrictive Firewalls (SMURFs).