UMTS - GPRS Tunneling Protocol برتوكول النفق

UMTS - GPRS Tunneling Protocol برتوكول النفق

كان إنشاء بروتوكول نفق GPRS (GTP) مستحيلًا فعليًا ، ولكن ليس من المرغوب أيضًا إعطائه للنظام الجديد ، ولكن من ناحية أخرى ، من المفهوم تمامًا أن التحسينات مطلوبة أيضًا من أجل التمكن من التفاعل مع عالم PS القديم بسلاسة ودعم الوظائف اللازمة لأحدث نظام.

بروتوكول نفق GPRS (GTP)

تم تصميم بروتوكول GTP للنفق وتغليف وحدات البيانات ورسائل التحكم في GPRS. منذ تصميمه في أواخر التسعينيات ، تم وضعه للنشر على نطاق واسع ، وتم جمع خبرة قوية.

يتوفر GTP لنظام Evolved 3GPP في نوعين مختلفين ، مستوى تحكم ومستوى مستخدم. يدير GTP-C تشوير مستوي التحكم ، وهو ضروري بالإضافة إلى بروتوكول نقل البيانات حول نقاء المستخدم ، GTP-U ؛ يطلق عليه طائرة المستخدم. الإصدارات الحالية المناسبة لنظام EPS هي GTPv1 US و GTPv2-C.

تكمن خصوصية GTP في أنه يدعم فصل حركة المرور داخل حامل نفق GTP الأساسي ، أو بعبارة أخرى ، القدرة على تجميعها معًا ومعالجة شركات النقل. يتم تحديد نهايات أنفاق GTP بواسطة TEID (معرفات نقطة نهاية النفق) ؛ يتم تعيينها على المستوى المحلي للوصلة الصاعدة والهابطة من قبل الكيانات النظيرة ويتم الإبلاغ عنها بشكل عرضي بينها. يتم استخدام TEIDs على مستويات مختلفة من خلال مثال محدد لاتصال PDN على S5 و S8 و EU على واجهات S3 / S4 / S10 / S11.

مستوى التحكم في بروتوكول نفق GPRS

يتم استخدام بروتوكول GTPv2-C في واجهات إشارات EPC (بما في ذلك شبكات SGSN ذات النسبة 8 على الأقل). على سبيل المثال -

• S3 (بين SGSN و MME) ،
• S4 (بين SGSN وخدمة GW) ،
• S5 و S8 (بين تقديم GW و PDN GW) ،
• S10 (بين اثنين من MMEs) و
• S11 (بين MME و GW في الخدمة).

بالتوافق مع هذا ، وحدة بيانات بروتوكول GTPv2-C نموذجية كما هو موضح في الشكل أعلاه ، الجزء المحدد GTP مسبوق برؤوس IP و UDP ، ويتكون من رأس GTPv2-C وجزء يحتوي على معلومات GTPv2-C متغير في العدد ، الطول والشكل ، حسب نوع الرسالة. نظرًا لعدم دعم الصدى والإخطار بإصدار البروتوكول ، فإن معلومات TEID غير موجودة. من الواضح أن الإصدار مضبوط على 2 في هذا الإصدار من البروتوكول.

كان لدى GTP آلية رأس تمديد قديمة معقدة ؛ لا يتم استخدامه في معظم GTPv2-C. يتم تحديد نوع الرسالة بالبايت الثاني (لذا يمكن تحديد 256 رسالة كحد أقصى للإضافات المستقبلية). يقدم الجدول أدناه نظرة عامة على الرسائل المحددة حاليًا GTPv2-C. يتم ترميز طول الرسالة في البايتين 3 و 4 (مقاسة بالبايت ولا تحتوي على البايتات الأربعة الأولى نفسها).

TEID هو معرف نقطة نهاية النفق ، قيمة واحدة على الجانب المقابل / المستقبِل ؛ يسمح بتعدد الإرسال وإلغاء الإرسال المتعدد في أحد الأطراف في الحالات المتكررة جدًا التي يجب تمييزها عبر نفق GTP.

نوع الرسالة	رسالة	شرح إضافي
0	محجوز	لا يجوز استخدامه أبدًا (مستبعد عن قصد من البروتوكول ، لفرض إعداد صريح)
1/2	طلب / استجابة صدى	يُستخدم للتحقق مما إذا كان إصدار GTP يدعمه عقدة الإرسال.
3	الإصدار غير مدعوم إشارة	يحتوي على أحدث إصدار GTP يدعم عقدة الإرسال.
4/5	طلب / استجابة التحويل المباشر	تُستخدم لإرسال رسائل إشارات الأنفاق على واجهة S101 من أجل التسليم الأمثل ، بين وصول HRPD لا و MME
6/7	طلب / استجابة الإخطار	يستخدم لإخطار الأنفاق على S101 بين عقدة الوصول HRPD و MME
25/26	طلب SRVCC PS إلى CS	يُستخدم لتشغيل وتأكيد بدء SRVCC بين خادم SGSN / MME وخادم MSC
27/28	SRVCC PS to CS إخطار كامل	تستخدم للإشارة والتأكيد على اكتمال SRVCC بين خادم MSC و SGSN / MME
32/33	إنشاء طلب الجلسة	يستخدم لإنشاء اتصال بين عقدتين
34/35	تعديل طلب الحامل	يستخدم لتعديل خصائص حامل واحد أو متعدد ، بما في ذلك معلومات سياق الحامل
36/37	حذف طلب الجلسة	تمزق جلسة التحكم في GTP
38/39	تغيير طلب الإعلام	تستخدم للإبلاغ عن معلومات الموقع
66/67	حذف إشارة أمر / فشل الحامل	قم بإرشاد العقد إلى حذف الحامل وإعادة التأكيد
68/69	إشارة فشل / أمر مورد الحامل	تستخدم لتخصيص أو تعديل الموارد
73	وقف إشارة الترحيل	مُرسَل من SGW إلى MME أو SGSN
95/96	إنشاء طلب / استجابة لحاملها	قم بتوجيه العقد لتركيب الحوامل وإعادة التأكيد
97/98	طلب تحديث الحامل	يستخدم لإبلاغ عقد مستوى التحكم من مستوى المستخدم بتغييرات الحامل

GTPv1-U المحسن

تم تطبيق تحسين صغير ولكن فعال على GTP-U ، ولهذا لم يكن من الضروري تعزيز عدد إصدارات البروتوكول. وبالتالي ، ما زلنا نتوقع GTPv1-U ، لكنه على الأقل أحدث إصدار من Rel. 8.

مكدس البروتوكول هو نفسه بشكل أساسي لـ GTPv2-C مع اسم الطبقات فقط واستبدال البروتوكولات وفقًا لذلك. يتم الاحتفاظ بآلية رأس التمديد في مكانها ؛ يسمح بإدخال عنصرين إذا لزم الأمر.

• منفذ مصدر UDP لرسالة التشغيل (ثماني بتات) ؛

• رقم PDCP PDU - يتعلق بنقل الخاصية دون خسارة ؛ في هذه الحالة ، يجب ترقيم حزم البيانات في EPC (ثماني بتات).

التحسين هو القدرة على نقل "السوق النهائي" في مستوى المستخدم. يتم استخدامه في إجراء تسليم inter-eNodeB ويعطي إشارة إلى أن المسار قد تم تنشيطه فورًا بعد حزمة البيانات ، على سبيل المثال ، الميزة ليست ضرورية لـ pre-Rel.8 لأن GTP-U لم تنته في الوصول اللاسلكي العقدة (أي ليس في BS أو NodeB) يوجد فقط عدد قليل من الرسائل. GTPv1-U ، وهي مدرجة في الجدول أعلاه.

من الواضح ، في الواقع ، أن نوعًا محدودًا جدًا من الإشارات ممكن عبر GTPv1-U (آليات الصدى ووسم النهاية). الرسالة الوحيدة التي مفادها أن نقل بيانات المستخدم الحقيقي هو من النوع 255 ، ما يسمى برسالة G-PDU ؛ الجزء الوحيد من المعلومات الذي يحمله ، بعد الرأس هو حزمة البيانات الأصلية من مستخدم أو جهاز PDN خارجي.

لم يتم سرد جميع حالات أنفاق GTP-U في البنية المرجعية (التي تهدف إلى التقاط الجمعيات التي لم تعد تعيش بين عقد الشبكة) ؛ الأنفاق المؤقتة ممكنة -

• بين غيغاواط للخدمة ، تنطبق على النقل على أساس S1 ، في حالة نقل الخدمة GW ؛

• بين اثنين من SGSNs ، يتوافق مع الحالة السابقة ، ولكن في شبكة PS القديمة ؛

• بين اثنين من RNCs ، قابلة للتطبيق على نقل RNC في شبكة 3G PS (لا علاقة لها بـ EPC ، مذكورة هنا فقط للاكتمال).

UMTS - Evolved Packet Core (EPC) Network UMTS - شبكة حزمة النواة المتطورة (EPC)

 UMTS - Evolved Packet Core (EPC) Network UMTS - شبكة حزمة النواة المتطورة (EPC)

 الصفحة السابقة

الصفحة التالية  

من خلال العمل المعماري المبكر للنظام المتطور 3GPP ، تم تقديم رأيين حول تنفيذ التنقل باستخدام مستوى المستخدم وبروتوكولات مستوى التحكم.

تمت ترقية الأول باعتباره الأداء الجيد لبروتوكول نفق GPRS (GTP) ، بينما دفع الآخر للبروتوكولات الجديدة (وما يسمى بـ "القاعدة" لـ IETF).

كان لدى كلاهما حجج جيدة من جانبهما -

• تطور GTP - أثبت هذا البروتوكول فائدته وقدراته للمشغلين ، وكان ناجحًا جدًا في العمليات واسعة النطاق. تم تصميمه بالضبط لتلبية احتياجات شبكات المحمول PS.

• البروتوكولات القائمة على IETF - IETF هي هيئة المعايير الفعلية للإنترنت. لقد تطورت بروتوكولات التنقل الخاصة بهم من التركيز على عميل شبكة محمول قائم على بروتوكول الإنترنت إلى "بروتوكول IP Mobile IP (MIP)" تم توحيد PMIP في نظام 3GPP Evolved متوازي. (ولكن يتم استخدام قاعدة عملاء Mobile IP في EPS مع دعم الوصول غير 3GPP.)

EPC للوصول إلى 3GPP في حالة عدم التجوال

الوظائف التي توفرها النقاط المرجعية والبروتوكولات المستخدمة هي -

LTE-Uu

LTE-Uu هي النقطة المرجعية للواجهة الراديوية بين الاتحاد الأوروبي و eNodeB ، وتشمل مستوى التحكم ومستوى المستخدم. تسمى الطبقة العليا من خطة التحكم "التحكم في الموارد الراديوية" (RRC). وهي مكدسة على "بروتوكول تقارب حزم البيانات" (PDCP) ، والتحكم في ارتباط الراديو وطبقات MAC.

S1-U

SI-U هي نقطة مرور مستوي المستخدم بين مرجع eNodeB وخدمة مرجع GW. يتمثل النشاط الرئيسي عبر هذا المعيار في نقل حزم IP للمستخدمين المغلّفة الناشئة عن حركة المرور أو شكل النفق. هناك حاجة إلى التضمين لتحقيق ارتباط IP الافتراضي بين خدمة eNodeB و GW ، حتى أثناء حركة الاتحاد الأوروبي ، وبالتالي تمكين التنقل. يعتمد البروتوكول المستخدم على GTP-U.

S1-MME

S1-MME هي نقطة مستوى التحكم بين مرجع eNodeB و MME. يتم تنفيذ جميع أنشطة التحكم فيه ، على سبيل المثال ، إرسال إشارات للإرفاق ، والفصل ، وإنشاء دعم للتغيير ، وإجراءات السلامة ، وما إلى ذلك. لاحظ أن بعض حركة المرور هذه شفافة بالنسبة إلى E-UTRAN ويتم تبادلها مباشرة بين الاتحاد الأوروبي ومرض التصلب العصبي المتعدد ، وهو جزء يسمى "طبقة عدم الوصول" (NAS) إشارات.

S5

S5 هو المعيار الذي يتضمن مستوى التحكم والمستخدم بين GW و PDN GW Service ولا ينطبق إلا إذا كانت كلا العقدتين موجودة في HPLMN ؛ النقطة المرجعية المقابلة عند تقديم GW هي VPLMN تسمى S8. كما هو موضح أعلاه ، هناك نوعان مختلفان من البروتوكولات ممكنان هنا ، بروتوكول نفق GPRS المحسن (GTP) و Proxy Mobile IP (PMIP).

S6a

S6a هي النقطة المرجعية لتبادل المعلومات المتعلقة بمعدات الاشتراك (التنزيل والمسح). يتوافق مع النقطة المرجعية Gr و D في النظام الحالي ، ويستند إلى بروتوكول DIAMETER.

SGi

هذه هي نقطة الخروج لـ DPR ، وتتوافق مع النقطة المرجعية Gi GPRS و Wi في I-WLAN. تستند بروتوكولات IETF هنا إلى بروتوكولات مستوى المستخدم (أي إعادة توجيه حزم IPv4 و IPv6) ومستوى التحكم حيث يتم استخدام DHCP ونصف القطر / القطر لتكوين عنوان IP / بروتوكول الشبكة الخارجية.

S10

S10 هي نقطة مرجعية لأغراض نقل MME. إنها واجهة مستوى تحكم خالصة ويستخدم بروتوكول GTP-C المتقدم لهذا الغرض.

S11

S11 هي نقطة مرجعية لمستوى التحكم الحالي بين خدمة MME و GW. يستخدم بروتوكول GTP-C المتقدم (GTP-C v2). يتم التحكم في حامل (أصحاب) البيانات بين eNodeB وخدمة GW بواسطة التسلسل S1-S11 و MME.

S13

S13 هي النقطة المرجعية لسجل هوية المعدات (EIR) و MME ، ويتم استخدامها للتحكم في الهوية (على سبيل المثال بناءً على IMEI ، إذا كانت مدرجة في القائمة السوداء). يستخدم بروتوكول القطر SCTP.

Gx

Gx هي النقطة المرجعية لسياسة تصفية سياسة QoS والتحكم في الحمل بين PCRF و PDN GW. يتم استخدامه لتوفير عوامل التصفية وقواعد التسعير. البروتوكول المستخدم هو القطر.

Gxc

Gxc هي النقطة المرجعية الموجودة في أكثر من Gx ولكنها تقع بين GW و PCRF وتعمل فقط في حالة استخدام PMIP على S5 أو S8.

آر إكس

يتم تعريف Rx على أنها وظيفة تطبيق (AF) ، موجودة في NDS و PCRF لتبادل المعلومات المتعلقة بالسياسة والفواتير ؛ يستخدم بروتوكول DIAMETER.

EPC للوصول إلى 3GPP في التجوال

أثناء التجوال في هذه الحالة ، إما -

يمتد مرة أخرى إلى HPLMN (عبر شبكة ربط بيني) ، مما يعني أن كل حركة مرور المستخدم في الاتحاد الأوروبي يتم توجيهها عبر PDN GW في HPLMN ، حيث يتم توصيل DPRs ؛ أو

من أجل طريقة أفضل لحركة المرور ، فإنه يترك PDN GW في VPLMN إلى PDN محلي.

الأول يسمى "حركة المرور الموجهة إلى المنزل" والثاني يسمى "الاختراق المحلي". (لاحظ أن المصطلح الثاني يستخدم أيضًا في مناقشة تحسين حركة المرور للمنزل NBs / eNodeB ، ولكن بمعنى مختلف لأنه في مفهوم التجوال 3GPP ، تتضمن خطة التحكم دائمًا HPLMN).

التفاعل بين EPC و Legacy

منذ البداية ، كان من الواضح أن نظام 3GPP Evolved سيتفاعل بسلاسة مع أنظمة 2G و 3G الحالية ، أو 3GPP PS منتشرة على نطاق واسع ، أو بشكل أكثر دقة ، مع قاعدة GERAN و UTRAN GPRS (لجوانب العمل البيني مع نظام CS القديم للعلاج صوت محسن).

إن مسألة التصميم المعماري الأساسي لشبكة 2G / 3G في EPS هي موقع خريطة GGSN. يتوفر نسختان وكلاهما مدعوم -

• GW المستخدم - إنها الحالة العادية حيث تنتهي خدمة GW مستوى المستخدم (كما هو موضح في شبكة GPRS الحالية).

  تم الانتهاء من خطة التحكم في MME ، وفقًا لتوزيع المستخدمين ومستوى التحكم في EPC. يتم تقديم النقاط المرجعية S3 و S4 ، وهي تستند إلى GTP-U و GTP-C ، في المقابل. S5 / S8 مقيد بالسلاسل إلى PDN GW. الميزة هي أن التشغيل البيني سلس ومُحسَّن. الجانب السلبي هو أنه بالنسبة لهذا النوع من قابلية التشغيل البيني ، يجب ترقية SGSN إلى Rel. 8 (بسبب الدعم الضروري للميزات الجديدة على S3 و S4).

• PDN GW - في هذه الحالة ، يتم إعادة استخدام الوراثة المعيارية غير المتغيرة Gn ​​(عند التجوال ، ستكون Gp) بين SGSN و PDN GW ، لكل من مستوى التحكم والمستعمل. وتتمثل ميزة هذا الاستخدام في أن SGSN يمكن أن تكون سابقة الارتباط. 8. علاوة على ذلك ، فإنه يحمل قيودًا معينة على إصدارات IP والنقل وبروتوكول S5 / S8.

التفاعل مع نظام Legacy 3GPP CS

خلال مرحلة تصميم 3GPP Evolved ، أصبح من الواضح أن النظام الجديد لا يمكن أن يتجاهل نظام CS القديم مع خدمة الاتصال "الصوتية" الأكثر أهمية. كان المشغلون ببساطة استثمارات مترابطة للغاية في هذا المجال ، ولذلك تم طلب التشغيل البيني الفعال للغاية.

تم تطوير حلين -

• استمرارية المكالمات الصوتية للراديو الفردي (SRVCC) لتحويل المكالمات الصوتية من LTE (مع الصوت عبر IMS) إلى النظام القديم.

• احتياطي CS - تمكين نقل مؤقت إلى CS القديم قبل تنفيذ نشاط CS الوارد أو الصادر.

استمرارية المكالمات الصوتية للراديو الفردي (SRVCC)

في هذا الحل الذي اختاره 3GPP لـ SRVCC مع GERAN / UTRAN ، يتم توصيل MSC المعزز بشكل خاص عبر مستوى تحكم جديد للواجهة لـ MME.

لاحظ أن MSC الذي يخدم الاتحاد الأوروبي يمكن أن يكون مختلفًا عن دعم واجهة Sv. في IMS ، من الضروري وجود خادم تطبيق (AS) لـ SRVCC. يعتمد Sv على GTPv2 ويساعد في إعداد الموارد في النظام المستهدف (الوصول والشبكة الأساسية والترابط بين مجال CS و IMS) ، أثناء الاتصال للوصول إلى المصدر.

وبالمثل ، مع SRVCC CDMA 1xRTT يتطلب تشغيل خادم 1xRTT (IWS) ، والذي يدعم الواجهة ومرحل الإشارة من / إلى 1xRTT MSC الذي يخدم UE S102 لنفس الغرض. S102 هي واجهة نفق وتنقل رسائل تشوير 1xRTT ؛ بين MME و UE يتم تغليفها.

CS الاحتياطية

لا يتم فصل GW و PDN GW (لا يتم عرض S5 / S8) ويتم دمج VLR مع خادم MSC. تم إدخال واجهة SG جديدة بين MSC Server / VLR و MME ، مما يسمح بإجراءات مشتركة ومنسقة. يتكون المفهوم من -

• مرحل الإشارة لإنهاء طلب CS (المكالمات الواردة ، معالجة شبكة تشغيل خدمة إضافية أو SMS Legacy) من خادم MSC لـ MS على SG والعكس بالعكس ؛

• إجراءات التشغيل المجمعة بين مجال PS ومجال CS.

التعامل مع وصول غير 3GPP

كان العمل البيني مع نظام مختلف لشبكات الوصول 3GPP (يسمى non-3GPP / access) هدفًا مهمًا لـ SAE ؛ يجب أن يتم ذلك تحت مظلة EPC. يمكن تحقيق قابلية التشغيل البيني على مستويات مختلفة (وفي الواقع ، تم ذلك على الطبقة 4 باستخدام VCC / SRVCC). ولكن بالنسبة للنوع العام للعمل البيني ، بدا أنه من الضروري الاعتماد على الآليات العامة ، لذلك بدا مستوى IP هو الأنسب.

بشكل عام ، تتمتع الأنظمة الكاملة للشبكات المتنقلة والثابتة ببنية مشابهة لتلك الموضحة أعلاه. بالنسبة لنظام 3GPP المتطور ، توجد عادة شبكة وصول وشبكة أساسية. في نظام 3GPP المتطور المجدول لهندسة التشغيل البيني ، تتصل أنظمة تقنيات الوصول الأخرى بـ EPC.

بشكل عام ، تتمتع أنظمة الشبكة المتنقلة الكاملة وأنظمة الشبكة الثابتة ببنية مماثلة كما هو موضح في نظام Evolved 3GPP وتتكون عادةً من شبكة وصول وشبكة أساسية.

تقرر أيضًا السماح بنوعين مختلفين من التشغيل البيني ، بناءً على خاصية أنظمة الوصول. بالنسبة للشبكات التي لا تتمتع بثقة في الوصول إلى 3GPP ، يُفترض أن الاتصال الآمن بينها وبين EPC يتم تنفيذه وأيضًا حماية قوية للبيانات مضمونة بشكل كاف.

UMTS - Radio Access Network شبكة الوصول اللاسلكي

 UMTS - Radio Access Network شبكة الوصول اللاسلكي

يمكن أيضًا استخدام المصطلح الأكثر عمومية "شبكة النفاذ الراديوي المتطور" (eRAN) كجزء من بروتوكولات التشوير ، حيث يمكن استخدام مصطلح "طبقة الوصول" (AS). تكشف المقارنة أن E-UTRAN يتكون من نوع واحد من العقد ، وهو Evolved Node B (eNodeB) ، وأن تنوع التوصيلات البينية يتم تقليله إلى الحد الأدنى. eNodeB هي محطة راديوية أساسية وترسل / تستقبل عبر هوائيها في منطقة (خلية) ، مقيدة بعوامل مادية (قوة الإشارة وظروف التداخل وظروف انتشار الموجات الراديوية). يحتوي على واجهات منطقية X2 مع eNodeB المجاور و EPC عبر S1. يحتوي كلاهما على جزء تحكم (أي للإشارة على سبيل المثال) وجزء مستوى مستخدم (لبيانات الحمولة).

يُطلق على مرجع الاتحاد الأوروبي (الذي يتضمن واجهة ارتباط لاسلكي ومكدس بروتوكول شبكة المحمول) اسم "LTE-U u" للإشارة إلى أنه يختلف عن نظيرته القديمة لاتصال EU X2 المجاورة لـ eNodeBs. يمكن اعتبارها لمعظم E-UTRAN وتستخدم في معظم حالات التسليم بين الخلايا الراديوية.

أثناء تحرك UE ، يتم إعداد التسليم الطويل عن طريق التشوير ، ومن خلال X2 بين اثنين من eNodeBs للبيانات والمستخدمين المتأثرين يمكن نقلهم بينهما لفترة قصيرة من الزمن. فقط في حالات خاصة ، قد يحدث عدم تكوين X2 لـ eNodeB بين جارتين. في هذه الحالة ، يتم دعم عمليات النقل دائمًا ، ولكن يتم بعد ذلك إعداد النقل ونقل البيانات عبر EPC. وفقًا لذلك ، يجب توفير وقت استجابة أعلى و "تجانس" أقل.

بمزيد من التفاصيل ، فإن الوظائف التي يؤديها eNodeB هي -

• إدارة الموارد الراديوية: التحكم في الحامل الراديوي والتحكم في الدخول الراديوي وتنقلية التحكم في التوصيل والتخصيص الديناميكي للموارد (أي الجدولة) إلى UES كوصلة صاعدة ووصلة هابطة.

• ضغط رأس IP وتشفير دفق بيانات المستخدم.

• إعادة توجيه حزم البيانات الخاصة بمستوى المستخدم إلى EPC (خاصة ، نحو خدمة عقدة GW).

• تعليم حزمة مستوى النقل في الوصلة الصاعدة ، على سبيل المثال ، إعداد نقطة رمز DiffServ ، بناءً على فهرس فئة QoS (QCI) لحامل EPS المرتبط.

• تخطيط وتسليم رسائل الاستدعاء (بناء على طلب MS).

• تخطيط ونقل معلومات البث (أصل MME أو O & M).

• تقديم تكوين القياس والإبلاغ عن مدى التنقل والبرمجة.

UMTS - 3GPP 3rd Generation Partnership Project مشروع شراكة الجيل الثالث

 UMTS - 3GPP  3rd Generation Partnership Project مشروع شراكة الجيل الثالث

3GPP هي مجموعة التقييس لشبكات المحمول وهي موجودة منذ 1998. تأتي مواصفات 3GPP في حزم تسمى "الإصدار".

مشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP)

إصدارات 3GPP من الإصدار 99 إلى الإصدار 7.

إطلاق سراح	نشرت	الميزات المعمارية الرئيسية
الإصدار 99	مارس 2000	UTRAN ، USIM
الإصدار 4	مارس 2001	تقسيم MSC إلى خادم MSC وبوابة الوسائط
الإصدار 5	مارس 2002	IMS ، HSPDA ، UTRAN القائم على IP
الإصدار 6	مارس 2005	I-WLAN ، HSUPA ، MBMS ، IMS
الإصدار 7	ديسمبر 2007	PCC موحد ، Direct Tunnel ، MIMO ، HSPA + ، IMS ، VCC

كيانات الشبكة باختصار هي -

UE	معدات المستخدم: المحطة المتنقلة
BTS	محطة الإرسال والاستقبال الأساسية: محطة قاعدة راديو 2G / 2.5G
BSC	وحدة تحكم المحطة الأساسية: عقدة تحكم في شبكة الراديو 2G
NodeB	محطة راديوية 3G
شبكة RNC	جهاز التحكم في الراديو NW: التحكم في العقدة والتركيز في راديو 3G
(G) عقد MSC	(بوابة) مركز تبديل المحمول: شبكة أساسية بتبديل الدارات
عقد S / GGSN	الخدمة / البوابة عقدة دعم GPRS: الشبكة الأساسية بتبديل الحزمة
قاعدة HLR / HSS	Home Location Register / Home Subscription Server: البيانات المركزية
PCRF	وظيفة قواعد السياسة والشحن: عقدة تحكم لإدارة السياسة وفرض الرسوم

مشروع شراكة الجيل الثالث 2 (3GPP2)

3GPP2 هو الجزء المقابل لسوق 3GPP. كما طورت هيئة المعايير 3GPP2 مجموعة كبيرة من المواصفات التي تصف تقنية شبكة الهاتف المحمول الخاصة بها ، والجيل الحالي يسمى CDMA2000 ©. 3GPP2 هي مفاهيم وحلول 3GPP ، ولكن يتم اختيارها بشكل مختلف. فيما يتعلق بتقنية LTE ، كان هناك اهتمام متزايد لمشغلي 3GPP2 في السنوات الأخيرة للسماح بالمرونة والفعالية. تتضمن تقنية الوراثة 3GPP2 مكونًا يسمى 1xRTT CS ومكون PS (EVDO مقابل eHRPD). تعتبر شركة 3GPP2 شبكة بيانات حزم البيانات عالية السرعة (eHRPD) الخاصة بها مكافئة للنظام القديم 3GPP ، والحق في نقل الإجراءات المصممة خصيصًا.

هندسة نظام 3GPP

يُطلق على الهيكل العام لـ 3GPP والنظام المتطور بالإضافة إلى الشبكات الأساسية وشبكات الوصول المحددة بالفعل 3GPP "نظام 3GPP القديم".

تسمى شبكات الوصول التي لم يتم تعريفها بواسطة 3GPP ، ولكن يمكن استخدامها مع نظام 3GPP المتطور "شبكات الوصول غير 3GPP".

يجب فهم منطقة الخدمة على أنها تعدد خدمات IP ، لذلك يتم تمثيلها وتنفيذها بشكل عام بواسطة شبكات بيانات الحزمة (PDN). يمكن أن تقدم خدمة IP ببساطة اتصال IP خامًا (أي السماح بالاتصال بالإنترنت) ، أو توفير اتصال بشبكة الشركة ، أو وظيفة تحكم متقدمة تستند إلى IP مثل المهاتفة والرسائل الفورية عبر IMS.

يطلق عليه "UTRAN المتطور" (EUTRAN). GERAN و UTRAN هما شبكتا وصول لاسلكي موجودتان ومتصلتان بمجال PS القديم.

يحتوي Evolved Packet Core (EPC) بالإضافة إلى الوظائف الأساسية لإدارة توجيه الحزمة وإعادة التوجيه (لنقل بيانات المستخدم) على جميع الميزات الضرورية للتحكم خاصة للتنقل ومعالجة الجلسة والسلامة والحمل.

للعمل البيني مع مجال CS القديم ، ينبغي النظر إلى الشبكة الأساسية CS أيضًا وتوصيلها بالواجهة الخلفية IMS. يشير السهم المنقط إلى اتصال بيني اختياري بين شبكات CS الأساسية القديمة والشبكة الجديدة Evolved Packet Core ، وانخفاض الأرباح إلى مجال CS للخدمات الصوتية ، إذا لزم الأمر.

UMTS - Success and Limitations النجاح والقيود

 UMTS - Success and Limitations النجاح والقيود

قصة نجاح GSM (2G) استثنائية. لتسهيل اتصال البيانات ، تم إجراء بعض الامتدادات في نظام GSM الحالي ، لكن النجاح كان محدودًا. تم تقديم GPRS لمستخدمي الهاتف المحمول لحزم البيانات ، وارتفع معدل البيانات الأساسية إلى 172 كيلو بايت / ثانية نظريًا ، ولكن بالكاد خصصت أقصى 8 قنوات منطقية للمستخدم. لدى GPRS مفهوم الوصول على مرحلتين إلى اتصال IP.

الخطوة الأولى هي الاتصال بالشبكة والتسجيل فيها. لهذا يتطلب نقل بيانات المستخدم إنشاء بيئة PDP (بروتوكول حزم البيانات). في هذه المرحلة ، يتم تعيين عنوان IP فقط. تُعرف GPRS أيضًا باسم شبكة 2.5G.

بالنسبة لكل من GSM / CS (تبديل الدارة) و GPRS / PS (تبديل الحزمة) ، تم بذل جهود متواصلة للتحسينات على أساس كفاءة تعديل أعلى في إطار EDGE (معدلات البيانات المحسنة لتطور GSM) ، ولكن لم يتغير شيء بشكل أساسي.

تم بناء الجيل التالي من شبكات الهاتف المحمول (UMTS) من الجيل الثالث على تقنية راديو جديدة تُعرف باسم WCDMS (Wideband CDMA) وضمنت شيئين -

• المزيد من عرض النطاق الترددي بسبب الطيف الراديوي الجديد ؛
• معدلات بيانات ذروة أعلى للمستخدم النهائي.

تم تصميم بنية شبكة UMTS مع الحفاظ على التوازي بين CS و PS. في وقت لاحق ، تم إنشاء طبقة خدمة مختلفة تمامًا في شكل النظام الفرعي للإنترنت والوسائط المتعددة (IMS). تم تحسين UMTS مؤخرًا للحصول على معدلات بيانات أعلى بواسطة HSPA و HSPA +. تم تقسيم هذا إلى الوصلة الهابطة / HSDPA والوصلة الصاعدة / HSUPA. تم توحيد 3GPP Rel 5 مع HSDPA و Rel 6 تم توحيده لـ HSUPA. يأتي HSPA + تحت Rel. 7 معيار 3GPP.

تم تحقيق التحسين المستمر بالفعل ضمن تقنية PS القديمة من خلال نهج Direct Tunnel. ومع ذلك ، كان من الواضح أن هناك حاجة إلى مزيد من التغييرات في الهندسة المعمارية لتحقيق هذا الهدف. يمكن تحديد جانب آخر من جوانب التحسين في التكنولوجيا القديمة بكفاءة خارقة للطبيعة ، والعدد الفعال للبتات التي يمكن تسليمها لكل وحدة تردد راديو ووحدة زمنية. على الرغم من إتاحة الطيف الراديوي الجديد للاتصالات المتنقلة ، فإن الضغط من أجل خفض التكلفة والقدرة التنافسية يتطلب المزيد من المكاسب.

UMTS - Authentication المصادقة

 UMTS - Authentication المصادقة

تم تصميم UMTS للتعامل مع شبكات GSM. لحماية شبكات GSM من هجمات man-in-middle ، تفكر 3GPP في إضافة تحدي مصادقة بنية RAND.

مشترك UMTS في شبكة UMTS

تدعم كل من الشبكة والمحطة المتنقلة جميع آليات أمان UMTS. اتفاقية المصادقة والمفتاح هي كما يلي -

• المحطة المتنقلة والمحطة الأساسية لإنشاء اتصال التحكم في موارد الراديو (توصيل RRC). أثناء إنشاء الاتصال ، ترسل المحطة المتنقلة إمكانياتها الأمنية إلى المحطة الأساسية. تشتمل ميزات الأمان على تكامل UMTS وخوارزميات التشفير المدعومة وإمكانات تشفير GSM أيضًا.

• ترسل المحطة المتنقلة هويتها المؤقتة TMSI الحالية على الشبكة.

• إذا لم تتمكن الشبكة من حل TMSI ، فإنه يطلب من المحطة المتنقلة إرسال هويتها الدائمة والمحطات المتنقلة تستجيب للطلب مع IMSI.

• تطلب الشبكة التي تمت زيارتها مصادقة الشبكة المحلية لبيانات المحطة المتنقلة.

• تُعيد الشبكة المنزلية تحديًا عشوائيًا RAND ، وهو رمز المصادقة المقابل AUTN ، المصادقة

• استجابة XRES ومفتاح التكامل IK ومفتاح التشفير CK.

• ترسل الشبكة التي تمت زيارتها تحدي مصادقة RAND ورمز المصادقة AUTN إلى محطة الهاتف المحمول.

• تتحقق المحطة المتنقلة من AUTN وتحسب استجابة المصادقة. إذا تم تصحيح AUTN.

• محطة متنقلة تتجاهل الرسالة.

• ترسل المحطة المتنقلة استجابة المصادقة RES إلى الشبكة التي تمت زيارتها.

• تتحقق زيارة الشبكة مما إذا كانت RES = XRES وتحديد خوارزميات الأمان للنظام الفرعي الراديوي المسموح باستخدامه.

• ترسل الشبكة التي تمت زيارتها الخوارزميات المقبولة في نظام الراديو الفرعي.

• تقرر شبكة الوصول الراديوي السماح (الخوارزميات) باستخدام الخوارزميات.

• تقوم شبكة الوصول اللاسلكي بإعلام المحطة المتنقلة التي تختارها في رسالة أمر وضع الأمان.

• تتضمن الرسالة أيضًا ميزات أمان الشبكة المستلمة من المحطة المتنقلة في الخطوة 1.

• هذه الرسالة محمية بمفتاح التكامل IK.

• تؤكد المحطة المتنقلة حماية السلامة والتحقق من دقة وظائف السلامة.

مشترك UMTS في محطة GSM الأساسية

تدعم الوحدة المتنقلة (المشترك UMTS) تطبيق USIM و SIM. يستخدم نظام المحطة الأساسية GSM بينما مكونات تقنية VLR / MSC هي على التوالي UMTS SGSN. تدعم كل من المحطة المتنقلة والشبكة الأساسية جميع آليات أمان UMTS. ومع ذلك ، فإن نظام المحطة الأساسية GSM (BSS) لا يدعم حماية التكامل ويستخدم خوارزميات تشفير GSM. يتم تنفيذ الخطوات الثماني الأولى من بروتوكول المصادقة كما في الحالة الكلاسيكية. يقوم GSM BSS ببساطة بإعادة توجيه حركة مرور مصادقة UMTS.

• تقرر MSC / SGSN أي خوارزميات تشفير GSM مسموح بها وتحسب مفاتيح GSM Kc UMTS الرئيسية IK ، CK.

• تنصح MSC / SGSN خوارزميات GSM BSS المرخصة وتنقل مفتاح تشفير GSM Kc.

• يقرر نظام GSM BSS خوارزميات التشفير المسموح لها باستخدام إمكانات التشفير القائمة على المحطة المتنقلة.

• يرسل GSM BSS أمر وضع تشفير GSM إلى المحطة.