Цифровая система подвижной радиосвязи стандарта GPRS (стр. 12 )

Технология GPRS унаследовала от традиционной GSM стан­дартные функции безопасности:

аутентификация пользователя; идентификация мобильного оборудования; конфиденциальность пользователя; шифрование данных.

В GPRS аутентификация пользователя и идентификация мо­бильного оборудования производятся в ОУ аналогично тому, как это делается в ЦКПС/ГР.

Конфиденциальность пользователя осуществляется путем на­значения для конкретной МС ее сетевого псевдонима, т. е. вре­менного идентификатора при пакетной передаче (P-TMSI — Packet Temporary Mobile Subscriber Identity), который выполняет ту же роль, что обычный временный идентификатор (TMSI) в тради­ционной GSM. Этот идентификатор выделяется ОУ, сообщается МС в зашифрованном виде и используется только в рамках одной области маршрутизации. Его размер составляет 32 бит, причем два старших разряда устанавливаются равными единице, что ука­зывает на использование GPRS.

Следует обратить внимание на то, что выделение идентифика­тора P-TMSI может происходить несколько раз в процессе обмена информацией. При этом выделение нового P-TMSI может быть отдельной процедурой или же являться частью процедур присо­единения или обновления области маршрутизации.

В процессе выделения нового P-TMSI обслуживающий узел вы­сылает МС соответствующее сообщение (P-TMSI Reallocation Command), содержащее новый P-TMSI, его сигнатуру (под­пись)1 и идентификатор области маршрутизации RAI. Получив новый P-TMSI, МС отправляет в ОУ подтверждающее сообщение (P-TMSI Reallocation Complete). Полученную сигнатуру МС долж­на возвратить в ОУ при следующей процедуре присоединения или обновления области маршрутизации, вложив ее в соответствую­щие запросы (Attach Request, RArea Update Request), после чего ОУ сравнивает полученное и хранящееся значения. Если эти зна­чения не совпадают, ОУ обязательно должен выполнить функции безопасности для проверки подлинности абонента.

16.2. Сбор данных о соединении

Обслуживающие конкретную мобильную станцию ОУ и GPRS-шлюз накапливают информацию о ходе соединения и использу­емых услугах, причем за сбор информации об использовании ра­диоресурсов отвечает ОУ, а об использовании ресурсов сети — GPRS-шлюз. Собранная информация о соединении передается в шлюз тарификации по Ga-интерфейсу с использованием расши­ренного протокола GPRS-передачи (GTP' — GPRS Tunnel Protocol (enhanced)), а далее — в центр тарификации (рис. 16.1). Описанные

1 Сигнатура P-TMSI является необязательным (опциональным) параметром, также присутствующим в сообщениях «Присоединение принято» (Attach Accept) и «Обновление местоположения принято» (RArea Update Accept), которые явля­ются завершающими фазами процедур присоединения или обновления области маршрутизации (см. гл. 17). Использование сигнатуры P-TMSI позволяет в ряде случаев упростить сетевые процедуры, в частности позволяет не выполнять про­цедуры безопасности при каждом контакте МС с сетью.

процедуры сбора данных о соединении, как и в традиционной GSM, называются детализированными записями вызова (CDR — Call Detailed Records). Для организации процесса тарификации каж­дому PDP-контексту ставится в соответствие идентификатор та­рификации (Charging ID).

Необходимо обратить внимание на наличие существенной раз­ницы при тарификации в GPRS и традиционной GSM. Стандарт GPRS не предполагает обязательного наличия энергонезависи­мой памяти в ОУ и GPRS-шлюзе. Это означает, что при возмож­ном кратковременном отключении питания (например, из-за пе­резагрузки) учетные записи могут быть потеряны. Исходя из это­го необходимо стремиться передавать учетные записи из ОУ и GPRS-шлюза в центр тарификации как можно быстрее. В этом состоит принципиальное отличие систем тарификации в GPRS и традиционной GSM, где ЦКПС генерирует учетные записи и хра­нит их в виде файлов длительное время.

В GPRS-шлюзе формируется детализированная запись G-CDR, включающая в себя следующие позиции:

начальная информация, т. е. активизация PDP-контекста; конечная информация, т. е. дезактивизация PDP-контекста; информация о соединении, например объем трафика, уста­новленное качество обслуживания, продолжительность соедине­ния, точка доступа, адреса ОУ и GPRS-шлюза.

В ОУ формируется несколько типов детализированных запи­сей: S-CDR (данные о PDP-контексте), M-CDR (данные о па­раметрах управления мобильностью) и SMS-CDR (данные о ко­ротких сообщениях). Структура этих записей идентична структу­ре записи G-CDR с той лишь разницей, что в запись M-CDR включается информация о переопределении области маршрути­зации.

Все типы детализированных записей содержат и статическую, и динамически изменяющуюся информацию. Так, в запись S-CDR изначально включаются идентификатор IMSI, тип PDP, адрес GPRS-шлюза, идентификатор тарификации и другая статическая информация. В процессе приема-передачи пакетной информации возникает совокупность динамически обновляемых данных, на­зываемых частными записями. Причинами их возникновения и за­вершения могут быть изменение текущего качества обслужива­ния, смена ОУ при изменении ОМ, превышение максимального объема, истечение предельного интервала времени и др. Наиболее значимыми динамически обновляемыми данными являются сле­дующие:

объем трафика, оцениваемый количеством байт, передава­емых в обоих направлениях по уровням, расположенным выше уровня SNDCP; время активации PDP-контекста в ОУ для первой частной записи или время начала записи для всех последующих частных записей; продолжительность частной записи; причина закрытия записи.

Если бы поток детализированных записей в сети GPRS был бы не очень значительным, то их можно было бы непосредственно направлять в центр тарификации. Однако в реальных сетях GPRS поток этих записей настолько велик, что возникает необходимость промежуточного узла, позволяющего упорядочить работу с ними. Таким узлом является GPRS-шлюз, и на него возложено выпол­нение следующих операций по обработке детализированных за­писей:

промежуточное накопление; Проверка подлинности; объединение; форматирование; адаптация к различным интерфейсам систем тарификации.

На рис. 16.2 приведен пример генерирования и обработки дета­лизированных записей для случая, когда мобильный абонент на­ходится в гостевой (роуминговой) сети А и желает осуществить передачу данных во внутреннюю пакетную сеть, подключенную к его домашней сети В. При этом можно выделить следующие ос­новные процедуры:

1 — пакетные данные от абонента, а также сигнальная и до­полнительная информация через МС, БС и КБС попадают в ОУ и GPRS-шлюз гостевой сети;

— в ОУ и GPRS-шлюзе гостевой сети активизируются PDP-контексты, после чего начинается формирование детализирован­ных записей S-CDR и G-CDR, которые регулярно пересылаются в шлюз тарификации и далее — в центр тарификации;

— ОУ пересылает пакетные данные в пограничный шлюз А гостевой сети; — из пограничного шлюза А гостевой сети, подключенного к промежуточной сети С, соединяющейся с домашней сетью або­нента, пакетные данные и информация о них через пограничный шлюз В домашней сети поступают в ее ОУ и GPRS-шлюз; — в ОУ и GPRS-шлюзе В домашней сети активизируются PDP-контексты, после чего начинается формирование детализи­рованных записей S-CDR и G-CDR, которые регулярно пересы­лаются в шлюз тарификации и далее — в центр тарификации; — пакетные данные посылаются во внутреннюю пакетную сеть; — учетные записи, сделанные в гостевой сети А и, возмож­но, во внутренней пакетной сети, путем соответствующей проце­дуры (ТАР — Transferred Account Procedure) пересылаются в центр тарификации домашней сети В, где и выписывается окончатель­ный счет абоненту.

16.3. Качество обслуживания

К каждому PDP-контексту применяется понятие качества об­служивания (QoS), характеризуемое рядом параметров.

Приоритет. В нормальных условиях функционирования сеть будет пытаться удовлетворить требования всех абонентов в соответствии с их профилями QoS. Однако в тех случаях, когда ресурсы сети

оказываются недостаточными для удовлетворения качества обслу­живания в полной мере, необходимо определить группы абонен­тов, которые в таких условиях окажутся в более или менее приви­легированном положении. Для этого определены три группы або­нентов, ранжированные по относительному приоритету получа­емых ими услуг:

высший приоритет; нормальный приоритет; низкий приоритет.

Задержка сообщений. Несмотря на то что сеть GPRS не являет­ся системой с ярко выраженным накоплением данных, все же имеет место временное накопление информации в различных ее элементах, что в конечном счете приводит к общей задержке со­общений. Данный параметр определяет максимальную задержку передачи сообщения между двумя терминалами. При этом мини­мальной в сети GPRS является поддержка требований 4-го клас­са — так называемого класса с наименьшей задержкой при задан­ных условиях (Best Effort Delay Class), однако в спецификациях GPRS параметры задержки для этого класса не определены. Та­ким образом, фактически минимальными являются требования 3-го класса, в котором среднее время задержки сообщения не превышает 50 с для 128-байтного сообщения и 75 с для 1 024-байт-ного сообщения (табл. 16.1).

Надежность доставки. Параметр определяется принадлежностью к классам надежности 1...5, которые отражают вероятность сле­дующих событий:

потери данных; дублирования данных; получения данных вне установленной последовательности; искажения данных.

Класс требований	Длина пакета 128 байт	Длина пакета 1024 байт
Максимальное среднее время задержки сообщения, с	Максимальное время задержки сообщения в течение 95 % времени передачи, с	Максимальное среднее время задержки сообщения, с	Максимальное время задерж­ки сообщения в течение 95 % времени передачи, с
1	0,5	1,5	2	7
2	5	25	15	75
3	50	250	75	375
4	Не определен

Класс надежности	GTP	LLC	RLC	Тип трафика
1	А	А, Р	А	Невозможна передача в реальном времени. Приложения чувствительны к ошибкам и не могут справиться с потерей части данных
2	UA	А, Р	А	Невозможна передача в реальном времени. Приложения чувствительны к ошибкам, но могут справиться с редкими потерями данных
3	UA	UA, P	А	Невозможна передача в реальном времени. Приложения чувствительны к ошибкам, но могут справиться с по­терями данных (например, передача коротких сообщений)
4	UA	UA, P	UA	Возможна передача в реальном вре­мени. Приложения чувствительны к ошибкам
5	UA	UA, UP	UA	Возможна передача в реальном вре­мени. Приложения нечувствительны к ошибкам

В зависимости от класса надежности вероятности указанных событий могут принимать значения от 10~2 до 10~9. Например, сиг­нальная информация и короткие сообщения передаются с клас­сом надежности 3.