GGSN网关GPRS支持节点__产品概述

HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 目 录 i GGSN9811 网关 GPRS支持节点 产品概述HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 目 录 ii 目 录 第 1章 概 述 . 1-1 1.1 GPRS/UMTS 网络结构 . 1-1 1.2 华为 GPRS/UMTS 分组数据业务解决方案 . 1-2 1.3 GGSN9811 在 GPRS/UMTS 系统中的位置 . 1-4 第 2章 产品特点 . 2-1 2.1 大容量、高性能 . 2-1 2.2 电信级的可靠性 . 2-1 2.3 丰富的业务功能 . 2-2 2.4 易于操作与维护 . 2-2 2.5 平滑演进 . 2-3 第 3章 系统结构 . 3-1 3.1 硬件 . 3-1 3.1.1 硬件配置 . 3-1 3.1.2 单板简介 . 3-4 3.2 软件 . 3-5 3.3 协议接口 . 3-6 3.3.1 Gn/Gp 接口 . 3-6 3.3.2 Gi 接口 . 3-7 3.3.3 Ga 接口 . 3-8 3.3.4 Ge 接口 . 3-8 第 4章 业务与功能 . 4-1 4.1 路由 . 4-1 4.2 接入 PDN . 4-1 4.3 GTP 功能 . 4-3 4.3.1 GTP 隧道功能 . 4-3 4.3.2 信令功能 . 4-3 4.3.3 GTP 承载 IP 和 PPP 功能 . 4-3 4.4 移动 IP 和外地代理 . 4-5 4.4.1 移动 IP . 4-5 4.4.2 外地代理 . 4-6 4.5 普通计费与热计费 . 4-6 4.6 内容计费 . 4-7 4.7 智能预付费 . 4-8 4.8 移动 VPN . 4-9 4.9 安全 . 4-10 HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 目 录 iii 4.9.1 协议安全验证 . 4-10 4.9.2 IPSec . 4-10 4.9.3 包过滤与 ACL . 4-11 4.9.4 Gi 接口重定向 . 4-11 4.10 QoS . 4-11 4.11 IPv6 . 4-12 4.12 其他 . 4-12 第 5章 操作维护 . 5-1 5.1 本地维护终端 . 5-1 5.2 接入 M2000 和 OMC 网管 . 5-3 5.3 联机帮助 . 5-3 第 6章 可靠性 . 6-1 6.1 硬件的可靠性 . 6-1 6.2 软件的可靠性 . 6-1 6.3 组网的 可靠性 . 6-2 6.4 可靠性指标 . 6-2 第 7章 技术指标 . 7-1 7.1 性能指标 . 7-1 7.2 机柜尺寸与电源 . 7-1 7.2.1 机柜尺寸 . 7-1 7.2.2 电源 . 7-2 7.2.3 总功耗 . 7-2 7.3 运行环境 . 7-2 7.3.1 温度 . 7-2 7.3.2 相对湿度 . 7-2 7.3.3 存储条件 . 7-2 7.3.4 EMC . 7-2 7.3.5 安全 . 7-2 第 8章 安装 . 8-1 8.1 硬件安装简介 . 8-1 8.2 软件安装与升级简介 . 8-1 HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 第 1 章 概 述 1-1 第 1章 概 述 1.1 GPRS/UMTS网络结构 当今， 随着 2G GSM（ Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）经过 2.5G GPRS（ General Packet Radio Service，通用分组无线业务）逐渐向 3G UMTS（ Universal Mobile Telecommunications System， 通用移动通信系统 ） 的推进，移动通信逐步 实现 了 广域覆盖、高速无线数据传输和与互联网的融合，能够为人们提供语音、数据、视频等丰富多彩的业务，极大满足 了 用户随时随地多种方式相互通信的需求。 MS：移动台 RAN：无线接入网络 CN-CS：核心网电路域 CN-PS：核心网分组域 BSS： GSM基站系统 UTRAN： 全球陆地无线接入网 BTS： 基站收发信台 BSC： 基站控制器 NodeB： UMTS基站 RNC： 无线网络控制器 SGSN：服务 GPRS支持节点 GGSN/FA：网关 GPRS支持节点 /外地代理 CG：计费网关 HA：归属代理 BG：边缘网关 DNS：域名服务器 AAA： 认证、授权和计费 图 1-1 GPRS/UMTS网络结构 如 图 1-1所示， GPRS/UMTS 网络主要分为以下几部分： MS（ Mobile Station，移动台）： MS是移动用户设备，可以通过空中接口发起、接收呼叫。当进行数据业务时， MS 和核心网分组域建立逻辑链路。 HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 第 1 章 概 述 1-2 RAN（ Radio Access Network，无线接入网络）： RAN 处理所有与无线有关的功能。 CN-CS（ Core Network-Circuit Switching，核心网电路交换域）： CS 域提供电路型业务，连接 PSTN等外部电路交换网络 。 CN-PS（ Core Network-Packet Switching，核心网分组交换域）： PS域提供分组数据业务，连接 Internet 等外部 PDN（ Public Data Network，公众数据网）。 说明： 在 GPRS向 UMTS的演进过程中，核心网部分的演进是平滑的。而由于空中接口的根本性变化，无线接入网部分的演进是革命性的。 1.2 华为 GPRS/UMTS分组数据业务解决方案 华为 GPRS/UMTS 核心网分组交换域由 SGSN、 GGSN/FA、 HA、 CG 和 AAA SERVER 等网元组成 ，能够将 MS 接入到外部 PDN（ Packet Data Network，分组数据网络）以完成分组数据业务，并实施计费（包括后付费和预付费）。 华为 GPRS/UMTS 核心网分组交换域主要网元功能描述如下： 1. SGSN（ Serving GPRS Support Node，服务 GPRS支持节点） SGSN 是为提供分组数据业务而引入的一个网元设备。其主要的作用就是为本SGSN服务区域的 MS 转发输入 /输出的 IP 分组。 SGSN提供以下功能： 本 SGSN区域所有移动用户的分组数据包的路由与转发。 加密与鉴权功能 会话管理功能 移动性管理 功能 逻辑链路管理功能 话单产生和输出功能，主要收集用户对无线资源的使用情况 2. GGSN（ Gateway GPRS Support Node，网关 GPRS支持节点） GGSN也是为提供分组数据业务功能而引入的一个新的网元功能实体，提供数据包在 GPRS/UMTS 网和外部数据网之间的路由和封装。 GGSN主要提供以下功能： 同外部分组网络的接口功能。 GGSN是 MS 接入外部分组网络的网关，从外部网的观点来看， GGSN就好象是可寻址 GPRS/UMTS 网络中所有用户 IP 地址的路由器； HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 第 1 章 概 述 1-3 GPRS/UMTS 会话管理，完成 MS 同 PDN的通信建立过程； 接收 MS 发送的数据，选路到相应的外部网络；或接收外部网络的数据，根据其目的地址选择 GPRS/UMTS 网中的传输通道，传给相应的 SGSN； 对于移动 IP 应用 ， 需 将 FA功能集成到 GGSN；此时， GGSN/FA 既是网关设备，同时 充当 MS 所拜访网络的 FA； 对于后付费业务， GGSN具有 话单的产生和输出功能，主要体现用户对外部网络的使用情况 ； 对于预付费业务， GGSN作为 SSP（ Service Switching Point，业务交换点），处于无线通信网和智能网的连接点，具有呼叫控制功能和 业务交换功能。 3. HA（ Home Agent，归属代理） HA 是 为支持移动 IP 接入而新增 的 实体 ， 实质上是一台增强型的 路由器， 它在路由器的基础上 增加了 维护 MS 当前位置信息 的 功能。 HA 主要功能 如下 ： 发送归属代理广播消息，以帮助 MS 确定是否已返回归属网络； 处理 MS 的注册请求并给予回复 ，建立 MS归属 地址和 转交 地址之间的移动绑定记录 MBR（ Mobility Binding Record）； 代理与转发功能， HA 通告 MS 归属地址网络前缀的可达性，从而吸引目的地为 MS归属地址的数据包路由到归属网络。 HA 将目的地为 MS的 数据包封装后，通过隧道方式发送给 GGSN/FA，再由 GGSN/FA 再转发给 MS。 4. CG（ Charging Gateway，计费网关） CG 是 GPRS/UMTS 网络中新增加的设备，主要负责收集、合并、预处理各SGSN/GGSN产生的话单，并提供和计费中心之间通信的接口。 GPRS/UMTS 用户一次上网过程的话单从多个网元实体中产生，而且每一个网元设备中都会产生多张话单，引入 CG 目的是为了在话单送往计费中心之前对话单进行合并与预处理，以减少计费中心的负担；同时 SGSN、 GGSN 这样的网元设备也不需要实现同计费中心 的接口功能。 5. AAA Server（ Authentication, Authorization, Accounting Server，认证、授权和计费 服务器 ） AAA Server 主要用于认证、授权和计费 ，遵循 RADIUS（ Remote Authentication Dial In User Service）协议 。该功能实体并非 GPRS/UMTS 系统所专有的设备实体。 6. DNS（ Domain Name System，域名 系统 ） GPRS/UMTS 网络中存在两种域名服务器：一种是 GGSN 同外部网之间的 DNS，主 要功能是对外部网的域名进行解析，其作用完全等同于固定 Internet 网络上的普通 DNS；另一种是 GPRS/UMTS 核心网上的 DNS，其作用主要有两点： HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 第 1 章 概 述 1-4 当 MS 请求接入某外部网络 以进行分组业务时， SGSN 根据接入点名称解析出GGSN的 IP 地址，以建立 MS 到 GGSN的传输通道； 在 SGSN 间的路由区更新过程中，根据旧的路由区号码，解析出老的 SGSN的 IP 地址。 该功能实体并非 GPRS/UMTS 系统所专有的设备实体。 7. BG（ Border Gateway，边缘网关） BG 实际上就是一个路由器，主要完成分属不同 GPRS/UMTS 网络的 SGSN、 GGSN之间的路由功能，以及安全性管理功能。该功能实体并非 GPRS/UMTS 系统所专有的设备实体。 说明： FA功能模块和 HA设备是移动 IP接入方案的必要组网实体。当 GPRS/UMTS分组数据业务 不规划移动 IP功能时，则不需要 FA和 HA。 1.3 GGSN9811在 GPRS/UMTS系统中的位置 GGSN9811 是华为公司自主开发的网关 GPRS 支持节点， 可同时应用于 2.5G GPRS 系统和 3G UMTS 系统。 作为 MS 接入外部 PDN 的网关设备， GGSN9811处于 GPRS/UMTS 分组核心网和外部 PDN的连接处。 GGSN9811 的硬件平台继承自华为公司 USR（ Universal Switching Router，通用交换路由器）， USR 的设计遵循成熟的电信工业标准，结构紧凑，是电信运营商级的网络交换设备； GGSN9811 的软件基于华为公司 VRP（ Versatile Routing Platform，通用路由平台）平台，既继承了 VRP 中集成的路由技术、 IP QoS（ Quality of Service，服务质量）技术、 VPN（ Virtual Private Network，虚拟私有网 ）技术、安全技术等数据通信重要组件，又基于无线通信的应用在功能上进行了极大的扩充和完善。 依赖于 USR 提供的高可靠性和高数据吞吐量的硬件平台，依赖于将无线通信技术和数据通信技术无缝集成的软件平台， GGSN9811 可以为 GPRS/UMTS 网络运营商提供理想的、灵活的无线数据通信解决方案。 HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 第 2 章 产品特点 2-1 第 2章 产品特点 GGSN9811 具有高吞吐量、稳定可靠、多业务、易操作、易维护、能够平滑演进等特点。 2.1 大容量、高性能 GGSN9811 的硬件平台基于华为面向下一代 IP 网络的第 5 代核心路由器 USR（ Universal Switching Router，通用交换路由器），采用信令 /控制面和数据面分离结构 信令 /控制面由多个高性能的通用处理器组成，数据面由多个高性能和高转发能力的网络处理器（ NP， Network Processor）组成。 GGSN9811 在满配置情况下，可同时激活的 PDP（ Packet Data Protocol）上下文数量为 1000000，数据吞吐量可达 3Gbit/s。 当 GGSN9811 增加新的 功能 ， 或 进行热备份时，不会导致整体容量和性能的下降。 2.2 电信级的可靠性 GGSN9811 在硬件、软件和组网三个方面都进行了 完善的可靠性设计，这使产品的正常运行得到有效保障。 硬件的可靠性 采用业界先进的网络处理器技术、支持关键单板的在线插拔和热冗余备份功能、具有双路供电系统和过压 /过流保护。 软件的可靠性 具有过载控制、流量控制、资源核查、自我故障检测等多项功能，保障了系统平稳可靠的运行；特有的话单缓存功能，保障了计费的可靠性；热补丁技术，保证 软件升级不会影响设备正常运行。 组网的可靠性 备份路由和路由负荷分担功能，消除了网络的单点故障，从而提供一个高可靠的网络。 Eth-Trunk 和 IP-Trunk 功能，消除了单个端口故障对业 务的影响。 更详细的信息，请参考 “第 6 章 可靠性 ”。 HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 第 2 章 产品特点 2-2 2.3 丰富的业务功能 GGSN9811 提供丰富的业务与功能，能够满足用户多种多样的组网和业务需求。主要包括： 同时支持 GTP 承载 IP 和 PPP； 支持 以透明接入和非透明接入方式将 MS 接入 PDN； 支持移动 IP； 同时支持后付费和预付费业务； 支持多种主流路由协议，包括静态路由、 RIP、 OSPF、 IS-IS 和 BGP； 提供基于 Diff-Serv（ Differentiated Services） 的 QoS。支持 QoS 标记设定；流分类、流量监管、流量整形、队列调度、拥 塞控制； 支持多种 VPN业务，包括 GRE VPN、 L2TP VPN 和 MPLS VPN； 支持多种安全方案，包括 IPSec、重定向技术、过滤技术等。 更详细的信息，请参考 “第 4 章 业务与功能 ”。 2.4 易于操作与维护 GGSN9811 提供图形化的操作与维护工具，具有直观、简便与易用等特征。 提供多种操作维护组网方式 GGSN9811 提供 LMT（ Local Maintenance Terminal，本地维护终端）系统、华为集中网管系统 iManager 2000、基于 SNMP 接口的集中网管等多种网管形式，通过iManager 2000 CORBA 接口的支持，还可以实现更丰富的网管组网需求。 采用 MML 与 GUI相结合的操作维护方式 既保留 MML（ Man Machine Language，人机语言）操作简洁快速、易接网管的特点，又发挥 GUI（ graphical user interface，图形用户界面） 形象细致，减少记忆难度的长处。 强大的信令跟踪及消息解释功能 GGSN9811 提供对各种标准接口（如 Gn/Gp、 Gi 和 Ga 等接口）和指定用户的跟踪，并提供对跟踪消息的解释功能，还可以对跟踪消息进行过滤。 丰富的联机帮助文 档 随时能够提供帮助与指导，方便用户对设备的操作与维护。 更详细的信息，请参考 “第 5 章 操作维护 ”。 HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 第 2 章 产品特点 2-3 2.5 平滑演进 平滑的扩容方式、开放性的标准和接口、着眼于未来网络演进方向的设计理念，保证了 GGSN9811 具有持久的生命力和平滑演进的能力，能够最大限度保护用户的投资。 平滑扩容，运营商可以先期部署适当的容量，后期随着用户和业务的扩展而逐步扩容。此时， GGSN9811 无需变更原有硬件和接口连接，通过软件参数设置即可完成扩容。 GGSN9811 遵从 3GPP 协议和 RFC 系列协议，提供开放性接口，这一方面有助于 GGSN9811 和其他厂商设备的互连互通，一方面能够与各种业务 /内容服务器实现对接，承载日益多样化的业务数据流。 GGSN9811 的设计充分考虑了未来网络的演进方向， GGSN9811 后续版本将通过增加新特性来满足网络演进的需求。 HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 第 3 章 系统结构 3-1 第 3章 系统结构 3.1 硬件 3.1.1 硬件配置 GGSN9811 系统主要由如下部件组成： (1) GGSN机框、 LANSwitch 和 Firewall Eudemon200。它们装配在华为的 N68-22机柜中。 (2) 当需要支持预付费业务时，还应配置 GGSN No.7 信令接入单元，包括 GSAU插框、单板、导风框、服务器、 KVM和 LAN Switch 等部分。它们装配在另一个 N68-22 机柜中。 N68-22 机柜外形如 图 3-1所示，典型的机柜配置如 图 3-2所示。 HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 第 3 章 系统结构 3-2 图 3-1 N68-22机柜外形尺寸图（单位： mm） HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 第 3 章 系统结构 3-3 假面板 1U防火墙 Eudemon200 3U假面板 1U防火墙 Eudemon200 3U假面板 2U假面板 2UGGSN9811机框 18U配电盒 2ULAN Switch 1U走线框 1U假面板 3ULANSwitch 1U走线框 1U假面板 3U假面板 3U大容量光纤架 1U假面板 3U假面板 3U假面板 3U假面板 3U假面板 3U假面板 1UKVM 1UG SAU BAM 2U假面板 3U假面板 3U假面板 3U1UGSAU 插框 9U配电盒 2U导风框 2U走线框 1U1U走线框LANSwitch 1ULANSwitch 1U假面板图 3-2 GGSN9811 典型的机柜配置图（ 1U=44.45mm） 其中： GGSN 机框为必配设备，此机框中插入 GGSN9811 的主 要业务单板，包括SRU、 SPU和 LPU板。 LANSwitch 为选配设备。在实际组网中，设备的管理通道可通过配置LANSwitch 实现（为提高可靠性可选择两个 LANSwitch 作为主备通道）；当GGSN9811 同华为其他无线设备（如 SGSN）一起组网时，可以和其他无线设备共用 LANSwitch，无需单独配置。 HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 第 3 章 系统结构 3-4 Firewall Eudemon200 根据客户需求选配，如果客户有特殊需求可自行采购。 GGSN No.7 信令接入单元为选配，当需要支持预付费业务时应配置该单元。 3.1.2 单板简介 GGSN机框中，典型的单板 板位配置如 图 3-3所示。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 NATNATSPUSPUSRUSRUSPUSPULPULPU1 2 3 4 9 10 5 6 7 8 SPUSPUSRU: 交换与路由单元 SPU: 业务处理单元 LPU: 线路接口处理单元 图 3-3 GGSN9811 单板板位配置 1. SRU（ Switching and routing unit，交换与路由单元） SRU是系统管理的核心电路板。 SRU板采用主备冗余热备份。整个 GGSN9811 只需配置主备两块 SRU板，固定配置在 9、 10 槽位。 SRU实现的主要功能包括： SRU 板 负责搜集路由信息，并根据网络拓朴结构和用户定义的策略生成路由表，分发给 LPU板和 SPU板。 SRU板作为 GGSN9811 操作维护的代理，根据操作维护人员输入的命令管理整个 GGSN9811 系统，并搜集系统运行参数反馈给操作维护人员。 SRU板是 GGSN9811 的数据报文交换中心。 SRU板从 LPU板接收数据包，并根据数据报文中携带的控制信息进行处理，再转发给 SPU板处理。 SPU 板处理后的数据包也要先经过 SRU板，再转发到 LPU板。 SRU 板为 LPU 板提供高稳定度的 SDH 时钟信号，并且为其他设备（同级或下级的路由 器设备）输出两路时钟信号（ 2048kHz和 2048kbit/s）。 2. SPU（ Service processing unit，业务处理单元） SPU 提供 GGSN9811 所有的业务处理功能 ， 包括 GTP-U 和 GTP-C 处 理功能 。GGSN9811 最多可配置三对 SPU板，每对为主备冗余热备份，一般位于 3/4 槽位、5/6 槽位和 7/8 槽位。 SPU 的处理能力决定了 GGSN 的容量。每对 SPU板的处理能力是 350000PDP 上下文 ，系统最大处理能力是 1000000PDP 上下文 。 HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 第 3 章 系统结构 3-5 GTP-U处理功能包括： 根据已激活的 PDP 上下 文，将来自外部 PDN 的数据包封装为 GTP 数据包，增加路由消息和端口消息后，经 LPU板发送至对应的 SGSN。 根据已激活的 PDP 上下文，将 SGSN 来的数据包解 GTP 封装，增加路由消息或 VPN隧道消息后，经 LPU板发送至相邻的 PDN路由器上。 GTP-C 处理包括： 处理 GTP-U信令，例如路径检测信令； 处理 GTP-C 信令； 计费消息处理。 SPU板还可选配 CSPC（ Compress Service Processing Card，压缩业务处理卡）扣板 以 实现内容计费、 IPv6 用户面、合法监听、 IPSec 加 /解密 等复杂功能。 3. LPU（ Line interface processing unit，线路接口处理单元） LPU提供到外部网络（ SGSN、 PDN、 AAA Server、 CG 等）的物理接口，这些物理接口的类型包括： 快速以太网接口（ FE， 10/100Mbit/s） Gigabit 以太网接口（ GE， 1000Mbit/s） SDH承载数据包接口（ POS， 155/622Mbit/s） 异步转移模式接口（ ATM， 155Mbit/s） 整个 GGSN9811 一般配置两块 LPU板和对端组网设备配合，位于 1、 2 槽位。 LPU 板 只负责数据包的转发，不负责任何业务处理，所有的业务处理功能集中在SPU板完成。 LPU板的路由表信息由 SRU板下发。 3.2 软件 GGSN9811 软件体系结构如 图 3-4所示。 PSOMSCNP LMT图 3-4 GGSN9811 软件体系结构 HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 第 3 章 系统结构 3-6 OM（ Operation and maintenance）模块的主要功能是操作维护管理，包括设备管理、数据配置管理、告警管理、命令行解析等操作维护功能。 NP（ Network service Process）模块实现 GTP-U的主要功能：转发 MS 发送往 PDN的数据包和 PDN发往 MS 的数据包。 SC（ Service Control）模块实现 GTP-C 的主要功能：处理 GTP-C 信令、 GTP-U信令、计费信令等， SC 处理完成的信令数据包要交给 NP 去转发。 PS（ software Platform Service）模块提供 GGSN9811 整个软件体系的平台业务，包括 IP 地址分配、与 AAA 间通信业务、安全、 QoS、 VPN业务等。 LMT（ Local Maintenance Terminal）模块提 供用户图形化界面接口。 3.3 协议接口 GGSN9811 提供以下协议接口，如 图 3-5所示： GSN（ SGSN和 GGSN统称为 GSN）之间的 Gn/Gp 接口 GGSN与 PDN之间的 Gi 接口 GGSN与 CGF 之间的 Ga 接口 GGSN与 SCP 之间的 Ge 接口 S G S N G G S N / S S PCGP D NGnGaGiO & MS G S NO t h e r P L M NGpS C PGe图 3-5 GGSN 接口图 3.3.1 Gn/Gp接口 Gn 是同一 PLMN内的 GSN之间的接口， Gp 是不同 PLMN 的 GSN 之间的接口。二者具有相同的协议层 次，如 图 3-6所示。 HUAWEI GGSN9811 网关 GPRS 支持节点 产品概述 第 3 章 系统结构 3-7 GTPUDPIPL2L1GTPUDPIPL2L1GSN GSNGn/Gp图 3-6 Gn/Gp 接口协议栈 GTP（ GPRS Tunneling Protocol， GPRS 隧道协议）包括 GTP 控制平面（ GTP-C）和 GTP 用户平面（ GTP-U）。 在控制平面，使用信令来创建、修改和删除隧道。 在用户平面，使用隧道机制来传送用户数据包。 GTP 包括 Version 0和 Version 1 两个版本（还有