Struttura e Funzioni di GGSN e SGSN nel GPRS
Oggi vediamo come funzionano due componenti fondamentali dell’architettura GPRS: il GGSN (Gateway GPRS Support Node) e l’SGSN (Serving GPRS Support Node). Entrambi hanno un ruolo centrale nella gestione dei dati mobili e nella connessione tra reti cellulari e Internet. Approfondiremo la loro struttura, le loro funzioni e il modo in cui collaborano per fornire accesso dati efficiente nelle reti mobili.
Contesto del GPRS e ruolo dei nodi di supporto
Il GPRS (General Packet Radio Service) è un’estensione della rete GSM che consente la trasmissione dati a commutazione di pacchetto. In questo contesto, SGSN e GGSN rappresentano i nodi chiave per l’instradamento, la sicurezza, la gestione della mobilità e l’interfacciamento con le reti esterne. Sono spesso visti come l’equivalente della dorsale IP all’interno della rete mobile.
SGSN: Serving GPRS Support Node
L’SGSN è responsabile della gestione delle funzioni principali lato utente all’interno della rete radio. Gestisce l’autenticazione, il tracciamento, la gestione della mobilità e la trasmissione dei pacchetti tra il terminale mobile e la rete core.
- Controlla la mobilità degli utenti nella propria area di servizio.
- Autentica l’utente e mantiene i registri di sicurezza.
- Gestisce la comunicazione tra l’utente e la rete radio attraverso i BSC o Node-B.
- Effettua il buffering dei dati in caso di handover.
Dal punto di vista architetturale, l’SGSN si collega direttamente alla rete radio tramite l’interfaccia Gb (o IuPS in reti 3G) e al GGSN tramite l’interfaccia Gn.
GGSN: Gateway GPRS Support Node
Il GGSN ha il compito di fungere da punto di interconnessione tra la rete GPRS e le reti esterne, come Internet o reti private. Riceve i pacchetti dall’SGSN e li indirizza verso la destinazione esterna. Agisce inoltre come router e punto d’ingresso della rete core per i pacchetti in entrata diretti al dispositivo mobile.
- Attribuisce un indirizzo IP all’utente al momento della connessione.
- Traduce gli indirizzi e i protocolli interni per comunicare con Internet.
- Gestisce i PDP Context e la qualità del servizio (QoS).
- Filtra il traffico, implementa politiche di sicurezza e NAT.
Il GGSN rappresenta, in pratica, la “porta d’uscita” della rete mobile verso il mondo IP, garantendo compatibilità tra protocolli e indirizzamenti.
Flusso dati e interazione tra SGSN e GGSN
Durante la connessione dati, i pacchetti vengono trasportati dal terminale mobile all’SGSN, che li instrada al GGSN. Il GGSN, a sua volta, li inoltra verso Internet. Quando i dati devono essere inviati al terminale, il flusso si inverte. Questo processo richiede una gestione costante della mobilità e del contesto di sessione dell’utente.
PDP Context: punto di coesione
Il PDP Context rappresenta il concetto logico che lega SGSN, GGSN e l’utente. Contiene informazioni su indirizzo IP, APN, parametri QoS e tipo di servizio. Quando un terminale si connette, si instaura un contesto PDP tra SGSN e GGSN che resta attivo finché l’utente è collegato. Questo contesto è cruciale per mantenere la sessione dati e garantire una qualità costante.
| Parametro PDP | Descrizione |
|---|---|
| APN | Access Point Name utilizzato per identificare la rete esterna |
| Indirizzo IP | Assegnato dal GGSN al terminale mobile |
| QoS | Parametri di priorità, ritardo, jitter, throughput |
| Tipo PDP | Indica il protocollo usato, ad esempio IPv4 o IPv6 |
Sicurezza e autenticazione nella rete GPRS
L’autenticazione è gestita principalmente dall’SGSN, che comunica con l’HLR per verificare l’identità dell’utente. Una volta autenticato, l’SGSN può stabilire il contesto PDP. Il GGSN applica ulteriori controlli di sicurezza a livello IP, come firewall e filtri. Entrambi i nodi collaborano per prevenire accessi non autorizzati e garantire l’integrità della connessione.
Gestione della mobilità
Quando un utente si sposta da un’area servita da un SGSN a un’altra, avviene una procedura di “SGSN change”. Il nuovo SGSN ottiene le informazioni dal vecchio, evitando l’interruzione del servizio. Il GGSN resta lo stesso, assicurando che l’indirizzo IP assegnato rimanga valido. Questa gestione dinamica è essenziale per la continuità della sessione dati in mobilità.
Criticità e ottimizzazioni possibili
La separazione funzionale tra SGSN e GGSN consente una scalabilità modulare della rete, ma introduce anche latenze dovute alla segmentazione delle funzioni. Per questo motivo, alcune architetture moderne unificano le due entità in un’unica piattaforma (PGW/SGW), ispirandosi a quanto realizzato nelle reti LTE. Tuttavia, in ambito GPRS, la struttura SGSN-GGSN rimane lo standard.
Conclusioni
SGSN e GGSN costituiscono i pilastri della rete GPRS, garantendo accesso, controllo e sicurezza del traffico dati mobile. Il loro funzionamento coordinato è ciò che permette all’utente di accedere a Internet attraverso la rete cellulare. Comprendere la loro struttura e le loro funzioni è fondamentale per chiunque operi nel settore delle telecomunicazioni mobili.
Per approfondire un altro nodo centrale delle reti mobili, dai un’occhiata all’analisi tecnica sul ruolo dell’HLR nella gestione delle identità utente.