SGSN

SGSN
Cuando ingresamos a Internet a travez de un telefono celular, lo que estamos llevando a cabo es integrar dos de las tecnologias mas utilizadas en los ultimos tiempo: Una es una tecnologia de paquetes que es muy identificada con el protocolo IP , y la otra es la evolucion de la comunicacion de voz a travez de varias generaciones buscando convertirla en movil como extendiendola a otros servicios.

Esta fusion de Internet y Telefonia Celular es una interaccion de tecnologias tan distintas que se han delineado dos nodos de acuerdo a cada tecnologia:
SGSN: realiza funciones para la acceder a la Red Celular
GGSN: realiza funciones para acceder a Internet, o, mas especificamente al PDN (Packet Data Network)
Como en conjunto proveen el acceso a Internet, se llama a este equipo GPRS en las redes 2G y 3G (GPRS=SGSN+GGSN). Tener en cuenta que si bien es cierto las bases de LTE responden a GPRS, la tecnologia es distitna, por lo cual los elementos son distintos.

Ahora que el escenario global de SGSN esta descripto, podemos enfocarnos especificamente en este nodo. SGSN significa Serving GPRS Support Node

Tomare como base a la descripcion de Wikipedia del SGSN para describir al elemento:

Serving GPRS support node (SGSN)

A serving GPRS support node (SGSN) is responsible for the delivery of data packets from and to the mobile stations within its geographical service area. Its tasks include packet routing and transfer, mobility management (attach/detach and location management), logical link management, and authentication and charging functions. The location register of the SGSN stores location information (e.g., current cell, current VLR) and user profiles (e.g., IMSI, address(es) used in the packet data network) of all GPRS users registered with it.
Veremos esta descripcion paso por paso
A serving GPRS support node (SGSN) is responsible for the delivery of data packets from and to the mobile stations within its geographical service area
Aqui solo nos esta diciendo que es responsable de entregar packetes (que seria Internet) en una red movil

Its tasks include packet routing and transfer, mobility management (attach/detach and location management), logical link management, and authentication and charging functions
En el punto anterior se puede ver como procesa todo tipo de informacion relacionada a una red celular: 1) Attach/Detach de servicio donde en nuestro telefono podemos ver la G, E o H de acuerdo a esto ocurre o no. 2) Autenticacion de Usuario que seria permitir o no ingresar un usuario a la red, la cual requiere informacion  del HLR y otros elementosde la red 3) Logical Link Managment lo cual permite el establecimiento de un canal logico desde el terminal para lograr traficar paquetes 4) Funciones de Facturacion con un sistema celular

The location register of the SGSN stores location information (e.g., current cell, current VLR) and user profiles (e.g., IMSI, address(es) used in the packet data network) of all GPRS users registered with it.
La información de los usuarios es almacenada, de modo a tener un concepto claro de la identidad del usuario. Por tanto el registro de localización del SGSN “almacena información de localización” (ej: en que celda esta el usuario, de que VLR esta colgado) y “perfiles de usuario” (ej: Nro IMSI utilizado en la red de radio) de todos los usuarios GPRS registrados dentro del SGSN. También se lleva a cabo la “autenticación”, que es un proceso por el cual se cuida no revelar el IMSI (numero que identifica al móvil).

Si bien es cierto aun pueden quedar dudas respecto a las funciones del SGSN, la idea es entender que el SGSN realiza la funciones relacionadas a una red celular. Conoce un numero IMSI, interactua con el HLR, puede conectarse con otros nodos de la red celular... es decir... se aplican las reglas y conceptos de una red celular. Una vez resueltos estos puntos, se envia la informacion necesaria al GGSN que solo trabaja con paquetes o internet

Siendo Internet el servicio de paquetes mas utilizado, es el que he utilizado para mi explicacion. Pero paquetes responden a todo servicio que es paquetizado (que genelmente es internet like) como: WAP, MMS. El GPRS es la plataforma para estos servicios

más de APN

La configuración que utilizan los teléfono celulares para navegar en Internet, MMS y otros servicios contienen muchos parámetros los cuales tienen una razón de ser para cursar el servicio.

Los parámetros IP Address y APN que utiliza la red para conectar el servicio siempre me han puesto en aprietos pues no se cambia el IP Address de un roamer. Estos generalmente son IP enmascarados que invalidan la posibilidad de encontrarlos desde una red externa.

Esta incógnita me ha llevado a realizar el análisis a continuación:

Esta es la configuración Vodafone UK:
IP Address: 212.183.137.012
Port Number: 9201
Access Point Name: wap.vodafone.co.uk
Login: Automatic
Username: user@vodafone.net
Home Page: http://wap:1999/vodafone.wml



Como podemos ver en el SGSN se utiliza el APN para encaminar el paquete y el IP Address para el GGSN.

Ahora, para un roamer al llegar al SGSN se identifica que el mismo no corresponde al país donde se hace la consulta, por tanto se lo deriva por el BG(Border Gateway) haciendo de ahí en mas la red de casa.

Es decir, cuando uno es roamer, el APN ya el sistema origen utilizando de allí en mas los parámetros de casa, volviendo innecesario cambiar el APN.

Concepto de APN

Los Puntos de Acceso a la Red (Access Point Network) son direcciones que identifican el servicio el cual deseamos ingresar en una Red de Datos.

En un sistema GSM tenemos por separado la red de Datos de la del Servicios de Voz, donde en un sistema UTMS debería estar embebido el conjunto. Independientemente de las redes nombradas al conectarnos a una red de datos no sabemos exactamente que servicio estamos buscando: ¿¿¿Internet, Wap, MMS???

Es por esto que existe el APN, para cuando se quiere establecer el canal de comunicación de datos saber con que servicio se va trabajar

Un ejemplo de APN es: vox.wap

Mediante esta línea sencilla el sistema determina este corresponde a un sistema wap.

Cuando entramos en el ámbito de roaming una dirección tan sencilla no es concebible, pues los datos requieren determinar de qué parte del mundo es el usuario. Es así como existen identificadoras de redes, de los que se encarga en general la operadora visitada.

Este es un ejemplo de identificación de operadora:

vox.wap.mnc001.mcc262.gprs

Este especifica un Movil Contry Code de 262(para ubicar el país) y Movil Nerwork Code 001(para ubicar la operadora dentro del país) que permiten ubicar al país al que corresponde el usuario y posteriormente a que operadora de este país.

Existen otras configuraciones que son muchas veces necesarias para el funcionamiento como usuario, contraseña, página de inicio, etc los cuales son requeridos muchas veces por el sistema

Que diferencia existe entre el HLR y el VLR

Tendemos a confundir las funcionalidades del HLR y el VLR porque trabajan muy en conjunto y sus funcionalidades se pierden. Escuchamos que manejan los mismos datos y entrando en detalles sus funcionalidades se tornan confusas, por tanto es imperante diferenciarlos

La diferencia fundamental entre el HLR y el VLR es que el HLR es una base de datos de todos los usuarios de una red y el VLR es la base de datos temporal de los móviles de una región.

Comparemos lo anterior con una Escuela. La lista de inscripción vendría a ser el HLR y la lista de asistencia del alumno seria el VLR. En la lista de inscripción siempre figuran los datos del alumno, pero la lista de asistencia varía de acuerdo a las clases a las que se presenta el alumno. Si el alumno es trasladado temporalmente de colegio (por intercambio) en la lista de inscripción del colegio origen seguirán figurando los datos del alumno pero la lista de asistencia se controlara en el colegio de intercambio. El único modo en que el alumno saldría de la lista de inscripción es abandonando el colegio

Por ejemplo, Fernando es usuario de la red MobilX de Paraguay, por tanto sus datos estarán en el HLR de MobilX de Paraguay.

Cuando Fernando esta en Asunción - Paraguay, la región 2 lo comprende y actualiza su registro en el VLR(2). El VLR(2) mantiene informado al HLR de MobilX su ubicación además de brindarle otros parámetros de seguridad

Si Fernando se encuentra en Ciudad del Este - Paraguay, correspondiente a la región 5 sus datos se actualizan en el VLR(5). Así el VLR(5) mantiene informado al HLR de MobilX en que región se encuentra.

En caso que Fernando sea roamer en Israel, el VLR de la operadora de Israel debe conectarse al HLR de MobilX Paraguay para comunicarle en que punto se encuentra y coordinar datos de servicios que tiene disponible.

La suma de usuarios de las VLRs de una operadora corresponde a todos quienes tienen encendidos sus teléfonos en la red(locales o roamers) y el HLR es la lista de usuarios registrados a la red.

Conexiones en Roaming GPRS-3G

En el siguiente articulo vemos las conexiones y transferencia de datos que se da en el Roming GPRS-3G

Debido a la necesidad de los PLMN, SGSN, GGSN, BTS... pues hablamos de Roaming, necesitamos diferenciar los mismo. En base a esto a los componentes de la red locales los antepondremos con H (HPLMN, HSGSN) para diferenciarlos de los puntos de visita con V (VPLMN, VSGSN)

Las redes 3G y GPRS se diferencia en el sistema de radio (NodoB/BTS – RNC/BSC), de aquí en más pueden manejarse por un mismo SGSN, aunque en muchas ocasiones se tienen separadas ambas redes.
Ahora veamos los pasos que se presentan.
1- La terminal envía los datos a la BTS/NodeB, que a su vez son procesados por la PCU/RNC.
2- Al llegar la información al VSGSN(Visitor SGSN) este revisa su IMSI y encuentra corresponde a otra red. Verifica si existe algún arreglo comercial con la operadora, si no es rechazado
3- El IMSI es traducido a MGT(Mobile Global Title).
4- Con esta información el VSGSN puede mediante la red SS7 y el MGT llegar al HHLR (Home HLR) el cual envía una copia del perfil
5- En base a los datos obtenidos del HHLR se determina si posee los servicios GPRS/3G requeridos, de ser así envía un location update al HHLR.
6- El HHLR actualiza los datos en el HSGSN y notifica que en este momento se utiliza otra SGSN (VSGSN) .para la terminal Toda la comunicación entre HHLR y el VSGSN es provista por la red SS7 con protocolo MAP
7- Finalmente el celular esta Attach al servicio GPRS/3G Roaming

Esto es lo que ocurre cuando se utiliza el servicio de paquetes
1- Se realiza un pedido de PDP Context (Packet Data Protocol Context) que pasa a través de la red de radio (BSS/UTRAN) alcanzando el VSGS.
2- El VSGSN registra el APN(Access Point Network) del perfil que quiere acceder al servicio. Si no estoy subscripto para el servicio o si no existe la APN, el PDP será rechazado.
3- El VSGSN envía un requerimiento de DNS a sus servidores DNS por la dirección APN (ej: "wap_tmobil.mnc005.mcc284"). Donde "mnc005.mcc284" describe al HPLMN del suscriptor y “wap_tmobil” el APN(Access Point Network).
4- Los servidores DNS manejan los registros de “.gprs” DNS zone, los cuales funcionan como servidores DNS del proveedor GRX de modo a alcanzar la dirección APN buscada.
5- Ahora el VSGSN tratara de conectarse al HGGSN (Home GGSN) que sirve al APN buscado, donde el BG (Border Gateway-Ambos) debe estar configurado para transferencia de información con el IP del VPLMN.
6- El HGGSN recibe el requerimiento del VSGSN, donde comienza a verse la interacción con VRADIUS para el APN.
7- El HGGSN intercambia información con VRADIUS, donde este confirma la autenticación
8- Entonces el VRADIUS otorga (estática o dinámicamente) una dirección IP para el usuario.
9- El HGGSN envía esta información al VSGSN, siempre cuidando que el BG este accesible a los rango de información necesarios.
10- Todos los datos enviados entre las operadoras es llevada por redes IP y proveedores GRX.
11- El VSGSN provee a través del BSS/UTRAN una nueva dirección IP al móvil. Se conecta a la HPLMN y posteriormente transformada por NAT a una dirección de IP publica capaz de ofrecer Internet.

Roaming Internacional GPRS

Si bien es cierto vemos lentamente como las redes GPRS ya se ven en gran parte compartiendo el esenario con las 3G, todavia les queda un camino el cual recorrer. Disfrutemos que aun son actuales dando una mirada al roaming en ellas

ACTUALIZACION 2016/08: Este blog fue realizado cuando 3G aun estaba de entrada. Seria el caso que hoy dia atraveisa LTE. De todos modos, este articulo tiene los ingredientes correctos que pueden aplicarse a la actualidad.
La idea de internet en roaming internacional es sentirte en casa. Todo lo que hace un usuario se envia al pais origen para procesarlo. Yo soy Paraguayo, si voy a España con roaming internacional, cuando hago una consulta a digamos google, primeramente la informacion va ir hasta Paraguay y de alli hasta el server de google. Parece tonta la idea, pero, hay applicaciones que solo estan disponibles a nivel local (o nivel red) que solo pueden accederse desde la red. Se busca mantener esa funcionalidad 

Hagamos una pequeña revision de los pasos GPRS que se dan sin que sea Roaming, es decir GPRS local. El telefono se conecta por radio a la BTS(Base Transeiver Station) de modo a entregarle datos. La BTS envia los datos a la BSC(Base Station Controller) la cual detemina que la informacion son datos GPRS. Esta pasa la informacion a la PCU (Packet Control Unit) que los conecta al SGSN (Service GSN) para determinar las posibilidades del usuario de enviar paquetes. De allí al GGSN (Gateway GSN) da finalmente con la salida a Internet. Una vision mas profunda de lo anterior busquenlo en google, wikipedia, yahoo, altavista... pero es momento de seguir con nuestro objetivo principal

Ocurre en el Roming Internacional GPRS(RI GPRS) el envio de datos entre dos operadoras distintas, dos PLMN(Public Land Mobile Network)s en dos paises distintos, por lo tanto deben sumar esfuerzos.

Utilizamos un ejemplo totalmente carente de imaginacion llamando a una operadora PLMN_A y a otra operadora en un pais distinto PLMN_B.

Un usuario de la operadora PLMN_A va al pais en el que se encuentra la operadora PLMN_B. Por una concidencia de la vida el usuario desea acceder a su telefono justo en el momento que se encuentra en el baño, por tanto la informacion va a la BTS-BSC-PCU-SGSN de la PLMN_B. Es cuando llega al SGSN del PLMN_B que la red comprende que los datos son de un usuario que corresponde a la operadora PLMN_A. Es asi como todos los datos del usuario se desvian por lo que se llama BG(Border Gateway) a la GRX(GPRS Roaming Exchange).

La GRX es un enlace entre las operadoras que tienen acuedo roaming por el cual pasan todos los datos de roaming GPRS. Es asi como llegan los datos del usuario a la PLMN_A. De alli se derivan los datos al GGSN y posteriormente a la World Wide Web.

Alejandonos del esenario de las SGSN, BSC, etc... el usuario que se encuentra en el pais de la PLMN_B, utiliza los recursos de esta para conectarse a la PLMN_A y desde alli ingresar a internet.

Una critica contra este sistema es el desperdicio de recursos. Supongamos que quiero ver mi hotmail desde Hawai por medio de mi telefono, yo siendo usuario de Paraguay. Bueno, la operadora de Hawai se conecta a la operadora de Paraguay por GRX y desde alli entra a internet ... ¿no seria mas facil que tan solo se conecte al internet de la operadora de Hawai y envie la cuenta a Paraguay?

Este concepto de utilizar tu red fuera de casa parece desperdicio al mirarlo con esta optica... sin embargo tiene sus fuertes. Es una lastima sin embargo que no sea opcional

ACTUALIZACION 2016/08: Para LTE sigue el mismo concepto. Lo que se usa de la red visitada son eNodeB, MME y S-GW que no tiene conexion directa con la red que hace el acceso a intternet. Lo obtenido es enviado al P-GW (similar a GGSN) local. para procesar. 

Proposito

Todo blog tiene que tener un proposito al cual buscar, de por si, la vida misma debe tenerlo... y este blog no se va queda sin presentarselos: Es el de aprender.... no solo por parte de los lectores, sino del mismo autor... buscando investigar mas en cada plataforma y llevando las mismas hasta comprension como resolucion

Veamos como progresa, este es de los proyectos que siempre se ve afectado por el entusiamo que uno se genera y posteriormente del entusiasmo de los lectores.... asi que mantengan el espiritu en cada post a los articulos

Escribire en lo posible sin errores, evitando ir a extremos de modo a mantener la Buena Vibra (en ingles good vibe) dejando al maximo posible en español... el ingles nos consume tanto que aveces se hace ridiculo

Este es un articulo generado en un pais sudamericano, que ama el futbol y el terere... asi que va con corazon latino.

Bienvenidos.