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).
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.
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, напомню ключевые интерфейсы с которыми работает реализация GGSN'а от NSN — Flexi ISN, представленный на рисунке выше:
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:
Естественно, что Flexi ISN поддерживает базовую функциональность по предоставлению сервиса в пакетной сети по запрашиваемой абонентом APN:
К основным возможностям можно также отнести: Peer-to-Peer Detection & Control, Per Service Access Сontrol, QoS, Charging, Bandwidth Management, а также:
На базе Flexi ISN'ов можно также реализовать т.н. Multiple Charging Models, т.е. осуществлять тарификацию исходя из различных событий, совершаемых абонентом.
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.
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.
Одной из многих своих «бед» операторы 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:
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:
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.
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.
Довольно значительное внимание уделяется профилям QoS используемым для обслуживания различных сервисов.
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.
Flexi ISN имеет довольно гибкие подходы к организации доступа к корпоративным сетям через мобильные пакетные сервисы:
Сам Flexi ISN смонтированный в rack стойки имеет следующий вид:
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
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).
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
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, напомню ключевые интерфейсы с которыми работает реализация GGSN'а от NSN — Flexi ISN, представленный на рисунке выше:
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:
- 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.
- 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).
- 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)
- Возможности обслуживания следующих сервисов:
- L3/L4 Analyses
- L7 Inspection For: HTTP, WAP1.x, WAP2.0, RTSP, MMS (WAP 1.x), P2P
- Personal Firewall
- Charging:
- Real-Time DCCA Based Charging
- Offline Charging GTP` (TLV, XML) (одна из разновидностей GTP протокола).
- 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).
- 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:
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 )
- 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.
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.
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.
Peer-To-Peer Networks
Одной из многих своих «бед» операторы 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:
- Возможность анализа P2P трекинговых протоколов:
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 се ти
- тип доступа к сети или местоположение абонента
- подписка абонента на определенные сервисы
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.
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.
Service Based QoS
Довольно значительное внимание уделяется профилям QoS используемым для обслуживания различных сервисов.
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:
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
