General Packet Radio Service

Az előadások a következő témára: "General Packet Radio Service"— Előadás másolata:

1 General Packet Radio Service
VANNAI, Nándor General Packet Radio Service

2 Csomagkapcsolt adat-hálózat PSPDN
0191 0193 0196 0201 0192 0190 0200 0199 0195 0194 0197 0198

3 GSM : GPRS : UMTS 2G : 2,5G : 3G VLR PSTN ISDN CSPDN PSPDN Intranet
SIM MT BTS BSC IW-SMS GW-SMS GMSC EIR HLR AuC MSC VLR SGSN GGSN BG USIM UE BS RNC PSPDN Intranet Internet

4 GSM Time Division Multiple Access
TCH6 TCH3 TCH1 segment = 0,577 msec round = 4,6 msec TCH7 DOWNLINK BTS BCCH TCH5 TCH2 TCH4 UPLINK

5 Áramkörkapcsolt adatátvitel Circuit Switched data (CS)
CCh DOWNLINK

6 Csomagkapcsolt adatátvitel General Packet Radio Service
DOWNLINK PDTCh TCh CCh PD

7 Radio burst (csomag), block
456 bits / block Block 200 bursts / sec TB 3 SF 1 TRAINING 26 DATA 57 GUARD 8,25 148 bits 156,25 bits = 0,577 ms DATA = 2*57 = 114 bits / burst Max. speed = 200 * 114 = 22,8 kb/s

8 OSI model Process Layer Transport Layer Application Presentation
AH Data Presentation PH Data Session Transport SH Data TH Transport Layer Network Link Physical NH Data LH PH

9 Demo Channel coding

10 GPRS csatornakódolás CS-1 : 9,05 kb/s
22 bytes * 8 bits = 176 bits Data block Spare 176*50=8,8 kb/s 3+5 176 Header Data block BCS + Tail = 228 3 181 4 40 Pc. USF Data block Block coding 181*50=9,05 kb/s 456 1/2 Convolutional coding 114 Punctured bits = = 456 => 22,8 kb/s

11 GPRS csatornakódolás CS-2 : 13,4 kb/s
32 bytes * 8 bits = 256 bits 7 Data block Spare 256*50=12,8 kb/s 3+5 256 Header Data block BCS + Tail = 294 6 268 4 16 Pc. USF Data block Block coding 268*50=13,4 kb/s 1/2 Convolutional coding 588 114 Punctured bits = = 456 => 22,8 kb/s

12 GPRS csatornakódolás CS-3 : 15,6 kb/s
38 bytes * 8 bits = 304 bits 3 Data block Spare 304*50=15,2 kb/s 3+5 304 Header Data block BCS + Tail = 338 6 312 4 16 Pc. USF Data block Block coding 312*50=15,6 kb/s 676 1/2 Convolutional coding 114 Punctured bits = = 456 => 22,8 kb/s

13 GPRS csatornakódolás CS-4 : 21,4 kb/s
52 bytes * 8 bits = 416 bits 7 Data block Spare 416*50=20,8 kb/s 3+5 416 Header Data block BCS + Tail = 456 12 428 16 Pc. USF Data block Block coding 428*50=21,4 kb/s No Convolutional coding is done 114 Punctured bits = = 456 => 22,8 kb/s

14 A protokoll overhead-ek hatása az előfizető által érzékelt sebességre
2 és 4 TS-ot használó mobillal CS2 kódolással átvitt adatok sebessége a különböző rétegeken

15 Ellátási terület 1 CS-1 9.05 kb/s ~ 6 2 CS-2 13,4 kb/s ~ 9 Coding
C/I (dB) C/I (dB) 3 CS ,6 kb/s ~ 12 CS ,4 kb/s ~ 17 4

16 Ellátási terület 9,05 kb/s 13,4 kb/s 15,6 kb/s 21,4 kb/s

17 Csatorna hatékonyság Maximális sebesség 22,8 kb/s Beszéd 13 kb/s 57 %
CS data T 9,6 kb/s 42,1% HSD 14,4 kb/s 63,2 % CS-1 9,05 kb/s 39,7 % CS-2 13,4 kb/s 58,8 % CS-3 15,6 kb/s 68,4 % CS-4 21,4 kb/s 93,8 %

18 GPRS mobil készülékek Mobil osztályok forgalomkezelés szerint
Class A Mind CS, mind PS kapcsolat és kommunikáció lehetséges egyidőben legalább 1 TS-on A CS és PS szolgáltatás kezelése független egymástól Class B Mind CS, mind PS kapcsolat, de kommunikáció, illetve adatátvitel egy időben csak az egyik módon lehetséges A PS kommunikáció automatikusan felfüggesztődik a CS idejére, majd folytatódik Class C Vagy CS vagy PS eszköz. Manuálisan választható. PS üzemmódban CS forgalomra nem használható, és viszont.

19 GPRS mobil készülékek Mobil típusok multislot kapacitás (Multislot Capability) szerint
* * * *

20 Ready Timer expiry or Force to STANDBY
GPRS mobil állapotai Idle State: A MS be van kapcsolva, de a GPRS hálózat számára “láthatatlan”, az SGSN semmit nem tud a hollétéről Nem volt még GPRS Attach GPRS ellátási területen kívül került (pl. olyan cellába, ahol nincs aktiválva a GPRS, vagy pl. GSM ellátás sincsen) Ready State: Packet Transfer Mode vagy Packet Idle Mode adatátvitel folyamatban van, vagy nemrég fejeződött be az SGSN-ben cellaszintű információnk van a mobil helyzetéről ha új csomagot kell küldeni a MS-nek, nincs szükség Paging-re, mivel az SGSN tudja, melyik cellán kell csatornát foglalni A Ready Timer lejárta után Standby státuszba kerül Standby State: A mobil GPRS Attach állapotban van, azaz: RA szintű Paging-re van szükség a MS megszólításához RA Update üzenetet küld a MS a hálózatnak, ha másik RA-ba kerül lejár a periódikus RA Update időzítő STANDBY READY IDLE GPRS Attach GPRS Detach Ready Timer expiry or Force to STANDBY PDU Transmission MM State of MS

21 Rádiós csatorna-allokáció DL TBF felépítéséből adódó késleltetés
MS Gb Gn Gi TE FR N/W SGSN IP N/W BTS GGSN BSC/PCU` MS 150 ms TBF Setup 1000 ms Első csomag = 1.4s 200 ms Over air delay SGSN/GGSN <50ms További csomagok: 200 ms <50ms 100ms <0.5s 200 ms <50ms 100ms <0.5s Forrás: Motorola 2000 október: A számértékek valószínűleg nem aktuálisak már, de a nagyságrendek hasonlóak lehetnek, a folyamat pedig nem változott.

22 Rádiós csatorna-allokáció UL TBF felépítéséből adódó késleltetés
MS Gb Gn Gi TE FR N/W SGSN IP N/W GGSN BTS BSC/PCU` 400ms TBF Setup MS 250 ms Első csomag = 1.1s 400ms Over air delay SGSN/GGSN <50ms További csomagok: 400ms <50ms 100ms <0.6s 400ms <50ms 100ms <0.6s Forrás: Motorola 2000 október: A számértékek valószínűleg nem aktuálisak már, de a nagyságrendek hasonlóak lehetnek, a folyamat pedig nem változott.

23 Rádiós csatorna-allokáció PDCH foglalás
Fix vagy dedicated PDCH allokáció. Cellánként meghatározható, hogy legalább mennyi PDCH-t szeretnénk PS forgalomra fenntartani maximum 8 fix PDCH lehet egy cellában Fix allokáció esetén leteséges az első dedikált PDCH-t “Master” -nek definiálni, így konfigurálható PBCCH a cellában Ha nincs kihasználva a fix PDCH PS forgalomra, akkor sem lehetséges CS forgalmat kezelni vele Dinamikusan a BSS annyi (on demand) PDCH-t definiál egy GPRS-t támogató cellában, amennyire szükség van Ez befolyásolható a TBF_UL_LIMIT és TBF_DL_LIMIT BSC szintű paraméterekkel Csak annyi időre konfigurálódnak PS használatra a dinamikus PDCH-k, ameddig használják PS adatátvitelre.

24 Átviteli sebességet befolyásoló tényezők: CS hívások TS kiosztása és a MC
A GPRS mobilok Multislot Capability -jüknek megfelelően csak adott számú, egymás melletti TS-ot tudnak összevontan használni A CS forgalom kezelésében véletlenszerű a TS kiosztás 10 mp felbontású negyed órás TS használati eloszlás egy 4 TRX-es budapesti celláról:

25 PS forgalom “maradék” kapacitása cella szinten

26 GPRS hálózat A’’ BSC Frame Relay backbone Gb Multi -service
BTS BSC PCU Frame Relay backbone Gb Multi -service IP backbone Gn GGSN Gi ISP Host Radius Corporate Gp Other PLMNs SS-7 SGSN GPRS Management PXM BGw NTP DNS A MSC/VLR Gs SMS GW-MSC Gd HLR Gr

27 GPRS hálózat felépítése Kiegészítő elemek
DNS (Domain Name System) A kiválasztott adatcsatornához a GGSN meghatározása NTP (Network Time Protocol) A rendszeróra szinkronozása BGW (Billing Gateway) A számlázási adatok előfeldolgozása RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service) Felhasználók hitelesítése BG, GRX Inter-PLMN hálózat, GPRS roaming Hálózati elemek Routerek, ATM/FR switchek, Firewall,

28 GPRS Szolgáltatások WAP Intranet Internet SMS Authentikáció
Titkosítás GEA1-2 SIM, GPRS Kc, GPRS RAI,

29 Csomagkapcsolt hálózat IP címek
AZ Internethez csatlakozó valamennyi eszközt individuális IP címen lehet elérni Regisztrált Publikus IP címek díjmentesek voltak a 90-es évek közepéig Új címzési model, bevezették a privát cím tartományt a privát cím csak a magán hálózaton belül használható, az Internetről nem lehet elérni a privát hálózat és az Internet között megjelent a NAT (Network Address Translation) funkció, amit gyakran a Firewall funkcióval egy eszközként implementálnak

30 Csomagkapcsolt hálózat IP címek
Host # Bit Hálózat# bit Cím eleje E D 256 8 21 C 65536 16 16384 14 B 24 128 7 0-127 A IP cím (IP v4): 32 bites szám, 8 bitenként csoportosítva Foglalt Multicast Host cím Hálózati cím 1

31 Csomagkapcsolt hálózat Internet Protocol
Irányított hálózat Route táblák: Next Hop Mask Destination

32 Privát és regisztrált IP címek NAT, Firewall (NAT in a web request & response)
User PC ( private) NAT Firewall registered) (private) Web Server From To: From From To: To: Web request Web response Private IP Addressing Public IP Addressing Csak akkor működik ha a User PC küldi a kérést, a push irány nem működik A mobil világban nagy az igény a push tecnikára,

33 IP címek Private, Registered, NAT, Firewall
WAP Phone Gateway (Proxy) Internet WAP Server Binary WML Format Encoded WAP request request WAP response response Local WML Firewall with NAT Registered Addressing Private

34 Access Point Name Az előfizető által elérhető szolgáltatást definiálja
Kiválasztható: A mobiltelefonról A HLR-ből A SGSN-ből Formátum: alma.körte.barack.mncXXX.mccYYY.gprs

35 GPRS hálózat felépítése Domain Name System
DNS root server Primary DNS root server Secondary 2 Gi 3 Corporate A Host Radius Corporate B GGSN SGSN Multi-service IP backbone DNS resolver 1 Gn Gn 4 5 Gi DNS cache GGSN

36 Domain név feloldás xyz.co.hu Time Where is .hu ? Root One of 13
Calling host Root Server One of 13 TLD for .hu SLD for .co xyz.co.hu Where is .hu ? IP address of server for .hu Where is .co.hu ? IP address of server for .co.hu Where is xyz.co.hu ? IP address of server for .xyz.co.hu Time

37 Inter PLMN Backbone Operator A Operator C GRX Network 1 Operator D
Operator B Operator E Operator D Operator C Border Gateway Firewall Router GRX Network 1 Leased lines Network 2 Internet

38 GPRS roaming Local access, Home access
BTS BSC SGSN GGSN Internet VISITED Operator PLMN FW HOME BG Root DNS Inter-PLMN Backbone HPLMN VPLMH Border Gateway connects autonomous IP networks together Visitor Local access Home access

39 Számlázás Packet Data Network GPRS backbone GPRS Network SGSNs GGSNs
S-CDR M-CDR S-SMT-CDR S-SMO-CDR G-CDR GPRS backbone GGSNs SGSNs Billing System Billing Gateway Charging Gateway

40 GPRS cellaváltás hatása az adatátviteli sebességre

41 GPRS cellaváltás hatása az adatátviteli sebességre