Seminario de redes SS7/GSM/(E)GPRS

Transcripción

1 Seminario de redes SS7/GSM/(E)GPRS Geran Appl Appl SNDCP SNDCP GTP GTP LLC LLC UDP/TCP UDP/TCP RLC RLC BSSGP BSSGP IP IP MAC MAC Network Service Network ServiceRFC 1490 RFC 1490 GSM RF GSM RF PCU PCU Frame Relay Frame RelayFrame Relay Frame Relay Um Abis Gb Gn Gi

2 Contenido del seminario 4 SS7 0 Depurando el funcionamiento de la red ISUP/SS7 4 GSM 0 Interfase Abis; problemas en la interfase aire a ser evaluados en los enlaces de señalización 0 Interfases GSM (Camel, MAP, etc) 0 La mejora del desempeño con la correlación de información en varias interfases 4 GPRS 0 Interfases Gr, Gn, Gi, etc 0 Interfase Gb; aplicaciones para detección de razones de liberación de conexión 0 Interfase Gb; Detección de problemas de desempeño en la red por medio de estadísticos 0 Interfase Gb; Despliegue de información encriptada? 4 EDGE 0 Evolución de la red de datos 0 Evolución de la interfase Abis 0 Monitoreo Abis (GSM/GPRS/EDGE) 2 /

3 Sesión 1 SS7 Depurando el funcionamiento de la red ISUP/SS7

4 Guias para identificación de problemas en redes fijas ó moviles en ISUP 4 Problemas de tiempo con los mensajes 4Debido a la necesidad de intercambio de mensajes entre diferentes proveedores o elementos dentro de la red, se detectan problemas por retrasos en la entrega o respuesta a los mensajes de un proveedor a otro IAM SPC t SPC Red A ACM ANM Red B 4 /

5 Diferencia de tiempos entre mensajes 5 /

6 Verificación de llamadas completadas 4 Para verificar el desempeño de la red tenemos indicadores que nos dicen la causa de liberación de las llamadas 4 Hay causas de colgado que podemos clasificar en 7 categorías: 0Evento Normal 0Evento Normal 0Recurso no disponible 0Servicio u opción no disponible 0Servicio u opción no implementado 0Mensaje inválido (parámetro fuera de rango) 0Error de protocolo 0Interfuncionamiento 6 /

7 Release Cause Class 0: Evento Normal 4 Unallocated (unass.) number 4 No route to specd. transit net 4 No rute to destination 4 Send special information tone 4 Misdialed trunk prefix 4 Preemption 4 Circuit reserved for reuse 7 /

8 Release Cause Class 1: Evento Normal 4 Normal Call Clearing 4 User busy 4 No user responding 4 No answer from user 4 Subscriber absent 4 Call rejected 4 Number changed 4 Destination out of order 4 Address incomplete 4 Facility rejected 4 Normal - unespecified 8 /

9 Release Cause Class 2: Recurso no disponible 4 No circuit available 4 Network out of order 4 Temporary failure 4 Switching equipement congestion 4 Access information discarded 4 Requested channel not available 4 Precedence call blocked 4 Resource unavailable - unespecified 9 /

10 Release Cause Class 3: Servicio u opción no disponible 4 Requested fac. not subcribed 4 O/C calls barred within CUG 4 Bearer capabil. not authorized 4 Bearer capabil. not available 4 Inconsistency in O/A info 4 Service/option not available 10 /

11 Release Cause Class 4: service or option not implemented 4 Bearer capability not implemented 4 Requested fac. not implemented 4 Only restricted capabil avail. 4 Service/option not implemented 11 /

12 Release Cause Class 5: Mensaje invalido (p.e. parámetro fuera de rango) 4 User not member of CUG 4 Incompatible destination 4 Non-existent CUG 4 Invalid transit net selection 4 Invalid message, unspecified 12 /

13 Release Cause Class 6: Error de protocolo (p.e. mensaje desconocido) 4 Msg type non existent/implem. 4 Parm non-exist/implem. discard 4 Recovery on timer expiry 4 Parm non-exist/impem.-passed 4 Msg with unrecogn. par. disc. 4 Protocol error, unspecified 13 /

14 Release Cause Class 7: Interfuncionamiento 4 Interworking, unespecified 14 /

15 Análisis fuera de línea Causas de colgado Lamadas exitosas/no existosas Succes ful Calls Non Succes ful Calls Clase 0 Evento Normal Clase 2 Recurso no disponible Clase 4 Servicio u opción no implementada Clase 6 Error de protocolo Intentos 15 /

16 Análisis en tiempo real 4 El mismo análisis en tiempo real nos permite predecir problemas graves antes de que estos ocurran 16 /

17 Interfase Abis 17 /

18 Detección de problemas en la interfase aire 4 En GSM/GPRS/EDGE se tiene información transmitida por el móvil; esta consiste de nivel recibido y una prueba de BER 18 /

19 Niveles recibidos por los móviles 4 En caso de niveles de potencia bajos que pueden causar islas en las que no hay cobertura o bien potencias altas que pueden provocar hand-offs prematuros o congestión en algunas celdas o subutilización en otras, es muy util conocer los niveles reportados por móviles y BTS s 00 -<110 dbm dbm 19 /

20 Calidad de transmisión del móvil? 4 Una vez digitalizada la información, la forma de evaluación es la misma que para transmisión de datos; es decir, se realliza una prueba de BER (Bit error) 4 Si la tasa aumenta significa que la calidad de transmisión ha bajado 4 Esto nos describe la calidad del servicio a nivel usuario 20 /

21 Calidad de recepción 4 En una situación ideal, la mayoría de los eventos deberían estar por encima de RXQUAL > 4 RXQUAL Bit Error Rate BER < 0.2 % 0.2%<BER<0.4% 0.2%<BER<0.8% 0.8%<BER<1.6% 1.6%<BER<3.2% 3.2%<BER<6.4% 6.4%<BER<12.8 BER>12.8 Assumed BER 0,14 % 0.28% 0.57% 1.13% 2.26% 4.53% 9.05% /

22 Cobertura e Interferencia Es posible determinar desde la red si existen problemas de cobertura e interferencia en las celdas? 22 /

23 Diagrama Nivel Rx vs Calidad Rx Mala cobertura Probable interferencia 4 Normalmente se espera que 0Si hay buen nivel de recepción, se tenga una buena calidad de recepción 0Si hay bajo nivel de recepción haya una mala calidad de recepción Entonces Qué ocurre cuando tenemos un muy buen nivel de recepción y baja calidad? Incrementa tasa de errores Incrementa nivel de recepción 23 /

24 Problemas de cobertura Ahora bien; Qué hay acerca de la cobertura? Cómo saber si se tienen problemas de cobertura? El concepto de Timing Advance (TA) es un auxiliar muy importante en este tema en especial. TA es un número entre 0 y 63 que describe la distancia entre la BTS y el MS, equivale normalmente de 0 a 35Km. 24 /

25 Detección de problemas de cobertura 4 La graficación de Niveles de Rx contra TA (Timing Advance) nos describe problemas de islas en la cobertura de la red 4 Pueden ser: 0Zonas no cubiertas por la célula 0Zonas que se caracterizan por tener áreas elevadas; cerros, montes, etc 0Etc Problema de islas 25 /

26 Entidades GSM 4 Identidad de PLMN 0Es identificado por su MMC (Código Móvil de País) y el MCC (Código de red móvil); finalmente el MNC (Código de Red Móvil) identifica la red PLMN en el país 4 Identidad de Área de Locación (LAI) 0Identifica una localidad GSM. El área de servicio de una PLMN está dividido en áreas de servicio de MSC s, y cada uno de ellas está dividido en locaciones que consisten en un número de células adyacentes 4 Identificador de Estación Móvil Internacional (IMSI) 0Está formado por MCC-MNC-MSIN 0El MSIN (Número de Identidad de Estación Móvil) identifica el móvil en la PLMN 26 /

27 A-Link Ejemplo de configuración tipica MAP ISUP TCAP SCCP MTP PCM 24 (DS-1) Physical Layer = E1 Framing Type = Double frame Line Code = HDLC Signaling Timeslots= 1-30 Signaling Links = Protocol Base = 64K or 56K 14 bit SPC 12 bit CIC SCCP / ISUP = WB STP Version of MAP? 27 /

28 Caso: Se actualizan continuamente la ubicación de los móviles? 4 Cuando se recibe una llamada se envía un mensaje al móvil en toda el área actual 4 El móvil realiza un Location Update cuando entra a una nueva localidad y a intervalos periódicos 4 En algunos móviles se realiza en el momento de activar o desactivar el mismo 4 Para esto es necesario revisar los mensajes Location Update y verificar si la frecuencia de mensajes es la esperada 28 /

29 Location Updating Location updating request Location updating accept SCCP CR (BSSMAP CL3I [new LAI, DTAP Location updating request {IMSI or TMSI, old LAI}]), SCCP CC (DTAP Location updating accept {new TMSI, new LAI}) SCCP DT1 (DTAP TMSI Reallocation Complete) SCCP DT1 SCCP DT1 (BSSMAP (BSSMAP Clear command) Clear complete) SCCP Released SCCP Released complete 29 /

30 Cómo reunir toda la información de un Location Update? 4 La relación entre mensajes pertenecientes a una misma solicitud son dadas por el SLR y DLR 4 Solamente con ambas direcciones es posible mostrar la transacción completa Dos valores diferentes! 30 /

31 Handover old new Measurement information SCCP DT1 (BSSMAP SCCP CR Handover required [new CID, Cause]) (BSSMAP Handover request [new CID, old CID, IMSI]) Handover command Handover access Handover complete Measurement information SCCP DT1 SCCP DT1 SCCP DT1 SCCP CC (BSSMAP SCCP DT1 SCCP DT1 (BSSMAP (BSSMAP (BSSMAP Handover request ack (DTAP Handover command [HO Ref])) Handover comand (DTAP Handover command [HO Ref])) (BSSMAP (BSSMAP Clear command) Clear complete) Handover detect) Handover complete [Cause]) 31 /

32 Demostración (Interfase A) 32 /

33 Demostración (Trazado Multiprotocolos) 33 /

34 Diagrama general GPRS 34 /

35 Unidad de control de paquetes - PCU 4 Realiza funciones específicas para la operación GPRS 0Maneja el sub-multiplexaje de múltiples MS en un canal físico 4 Decide que recursos de radio son alojados dinámicamente a uso de swicheo de paquetes y swicheo de circuitos 4 Segmentación de paquetes y re-ensamblado 4 Garantiza enlace confiable para el MS 35 /

36 Serving GPRS Support Node - SGSN 4 Manejo de movilidad 0Attach, Detach, Roaming 4 Manejo de sesión (PDP-Context) 4 Cifrado y autenticación 4 Ruta de paquetes de datos 4 Paging 4 Entrega de informaciones de tarificación (HPLMN) para el uso de canales de radio 4 Compresión de datos (V.42 bis, RFC 1144) 36 /

37 Gateway GPRS Support Node - GGSN 4 Gateway para redes externas IP 4 Trabaja como enrutador para todas las direcciones IP de MT s (Terminaciones de móvil), que tienen un PDP context activo 4 Enrutado y tunelizado de paquetes de daatos 4 Entrega de información de tarificación para el uso de redes de datos externas (Internet, X.25, PPP) 37 /

38 Terminal móvil y Equipo Terminal 4 Terminal móvil (MT) 4 Debe ser equipado con software para GPRS 4 Comunica el TE por medio de un canal de radio con una BTS 4 3 clases diferentes de MT s 0Class A: GPRS y GSM simultáneamente 0Class B: GPRS PDP context suspendido durante una llamada GSM 0Class C: ó GPRS ó GSM 4 Equipo Terminal (TE) 4 Recibe y envía datos de usuario (p.e. laptop) 38 /

39 Stack de Protocolos, Plano de Transmisión Relay Application Application IP, X.25 Relay IP, X.25 SNDCP LLC Relay SNDCP LLC GTP UDP/ TCP GTP UDP/ TCP IP, X.25 IP, X.25 RLC RLC BSSGP BSSGP IP IP MAC MAC Network Service Network Service GSM RF GSM RF Frame Relay Frame Relay MS U BSS G SGSN m b Ethernet G n Ethernet GGSN G i Ethernet ISP 39 /

40 Stack de protocolos, Plano de Control Relay Relay GMM/SM GMM/SM GTP GTP LLC Relay LLC UDP/ TCP UDP/ TCP RLC RLC BSSGP BSSGP IP IP MAC MAC Network Service Network Service GSM RF GSM RF Frame Relay Frame Relay Ethernet Ethernet MS U BSS m G b G n 40 /

41 Interfase Gn 4 Encapsulacion y tunelizado de paquetes 4 Intercambio de paquetes de datos de usuario, información de señalización y control entre GSNs a través del backbone IP Tunel GTP Paquetes IP Subscriptor GPRS Señalización para crear, modificar y borrar tunelizados Servidor IP 41 /

42 Interfase Gb 4 Enruta carga IP, señalización GMM/SM y and SMS hacia el BSS correcto 4 Adapta el tamaño del paquete IP a los requerimientos de los niveles físicos en Gb (segmentación y reensamblado) IP SM S GMM/SM IP Packets LLC IP Server 42 /

43 Abis and Um - Interface 4 Radio Link Control RLC is responsible for efficient use of physical link, e.g. segmentation/reass. of LLC frames 4 Medium Access Control MAC handles the access to the physical link, e.g. using multiplexing functions IP Packets, GMM/SM, SMS LLC Frames RLC Temporary Block Flows (unidirectional) IP Server 43 /

44 Demostración (Estadísticos y análisis) 44 /

45 Metodología de encriptado Input Direction Input Direction Kc GEA/x Kc GEA/x Output Output Unciphered Frame Ciphered Frame Deciphered Frame MS or SGSN SGSN or MS 4 El GPRS Encryption Algorithm (GEA/x) tiene tres parámetros de entrada: 0Llave de encriptado Kc 0Dirección de Transferencia 0Variable de Entrada dependiente del Frame 45 /

46 Cómo desencriptar? K15 46 /

47 Demostración (Desencriptado) 47 /

48 GPRS vs. EGPRS (1/3) GSM/GPRS Q EGPRS Q I I GMSK = 1 bit por simbolo --> 20 kbit/s por ranura 8PSK = 3 bits por símbolo --> 60 kbit/s por ranura Resultados: - mayor tasa de transferencia - mejor eficiencia de espectro 48 /

49 GPRS vs. EGPRS (2/3) Niveles de protocolos diferentes entre GPRS/ EGPRS Niveles de protocolos comunes para GPRS/ EGPRS Application IP / X.25 IP / X.25 SNDCP SNDCP Relay GTP GTP LLC LLC UDP / TCP UDP / TCP RLC RLC Relay BSSGP BSS GP IP IP MAC MAC NS NS L2 L2 GSM RF GSM RF L1bis L1 bis L1 L1 MS Um Gb Gn Gi BSS SGSN GGSN RLC Radio Link Control UDP User Datagram Protocol MAC Media Access Control Protocol GTP GPRS Tunneling Protocol LLC Logical Link Control BSSGP BSS GPRS Protocol IP Internet Protocol SNDCP Sub-Network Dependent Convergence Protocol 49 /

50 GPRS vs. EGPRS (3/3) EGPRS 50 /

51 EDGE Performance Rates 4 La tasa de transmisión promedio para EDGE es 30 KBit/s por ranura 4 La tasa máxima para EDGE es 60 KBit/s por ranura 51 /

52 Ongoing NEM development for Abis 4Abis es una interfase propietaria viva dentro de la BSS (Base Station Subsystem) 4La implementación de Abis cambia de versión (típicamente una vez al año) 4Todo el tráfico de aire es transportado a través de la interfase Abis (Voz, CS-Data, PS-Data) SIEMENS D900SIEMENS D90 Ejemplos de versiones: 4Ericsson 0 R9 -> R10 -> R11 -> R12 (coming next) 4Siemens U m IF SIEMENS SIEMENS A bis G b 0 BR5.5 -> BR6.0 (introducción de EDGE) 0-> BR7.0 (introducción de alojamiento de canales Abis dinámicos) 0-> BR8.0 (próximamente) A SIEMENS D900SIEMENS D90 52 /