فهم حل iWAG لبيانات الجيل الثالث المحمولة

المقدمة

يصف هذا المستند حل عبارة الوصول اللاسلكية الذكية (iWAG) وكيف يدمج تقنية التنقل مع حل WiFi.

المتطلبات الأساسية

المتطلبات

توصي Cisco بأن تكون لديك معرفة بالمواضيع التالية:

• لاسلكي
• تدفق مكالمات Mobility

المكونات المستخدمة

لا يقتصر هذا المستند على إصدارات برامج ومكونات مادية معينة.

معلومات أساسية

عادة للوصول إلى الإنترنت تستخدم نوعين من خدمات الإنترنت:

• WiFi
• الإنترنت المتنقل (شبكة 3G/4G Mobility)

يعمل الجمع بين هذين التقنيتين على توفير تجربة أفضل للعملاء، وهذا هو الغرض الرئيسي لهذا الحل.

يتضمن حل iWAG مجموعة من مستخدمي IP البسطاء (ISG و WiFi التقليديين) ومستخدمي IP للجوال (اتصال PMIPv6 أو GTP النفقي). يتم إستخدام مصطلح خدمة التنقل للإشارة إلى خدمة GTP أو خدمة PMIPv6 المطبقة على حركة مرور المستخدم. يوفر iWAG خدمات التنقل لمستخدمي IP للجوال، وكنتيجة لذلك، يمكن للعميل المحمول الوصول بسلاسة إلى شبكة إمكانية التنقل من الجيل الثالث أو الجيل الرابع. ومع ذلك، لا يوفر iWAG خدمات التنقل لمستخدمي IP البسطاء.

لذلك، يمكن لمستخدمي IP البسيط الوصول إلى شبكة LAN اللاسلكية العامة (PWLAN) من خلال Cisco ISG. يستطيع العملاء الوصول إلى WiFi Internet (شبكة لاسلكية عامة) حيثما أمكن. ومع ذلك، إذا لم تكن WiFi متاحة، يمكن لنفس العملاء الاتصال بخدمة الإنترنت باستخدام شبكة 3G أو 4G المتنقلة.
يستخدم مزودو الخدمة خليطا من WiFi وعروض التنقل لإلغاء تحميل شبكات التنقل الخاصة بهم في منطقة إستخدام خدمة التركيز العالي. هذا قاد إلى تطور ال iWAG. يوفر iWAG خيار إلغاء تحميل WiFi لمزودي الخدمة من الجيل الرابع والجيل الثالث من خلال تمكين حل أحادي الصندوق يوفر الوظائف المشتركة لبروتوكول IPv6 للجوال الوكيل (PMIPv6) وبروتوكول GPRS للاتصال النفقي (GTP).

الاختصارات

GPRS - خدمة حزمة الراديو العامة

RNC - وحدة التحكم في الشبكة اللاسلكية

SGSN - عقدة دعم GPRS للخدمة

PDP - بروتوكول بيانات الحزمة

GGSN - عقدة دعم GPRS للعبارة

APN - اسم نقطة الوصول

IMSI - الهوية الدولية لمشترك الهاتف المحمول

رقم دليل المشترك الدولي لمحطة الهاتف المحمول MSIDN

HLR - سجل موقع المنزل

شرح المصطلحات المستخدمة

• IPv6 للجوال للوكيل

تتيح إدارة التنقل المستندة إلى الشبكة نفس الوظائف مثل IP للجوال، دون أي تعديلات على مكدس بروتوكول TCP/IP للمضيف. باستخدام PMIP، يمكن للمضيف تغيير نقطة المرفق الخاصة به إلى الإنترنت دون الحاجة إلى تغيير عنوان IP الخاص به. وعلى عكس نهج بروتوكول الإنترنت (IP) للأجهزة المحمولة، يتم تنفيذ هذه الوظيفة بواسطة الشبكة، المسؤولة عن تعقب تحركات المضيف وبدء التنقل المطلوب الذي يشير نيابة عنه. ومع ذلك، في حال يتضمن التنقل واجهات شبكة مختلفة، يحتاج المضيف إلى تعديلات مماثلة لبروتوكول IP للجوال للحفاظ على عنوان IP نفسه عبر الواجهات المختلفة.

• بروتوكول GPRS للاتصال النفقي

GTP هي مجموعة من بروتوكولات الاتصالات المستندة إلى IP المستخدمة لحمل خدمة حزمة الراديو العامة (GPRS) داخل شبكات GSM و UMTS و LTE.

• خدمة حزمة الراديو العامة

GPRS هي خدمة بيانات محمولة موجهة لحزم البيانات على الاتصال الخلوي من الجيل الثاني والجيل الثالث.

• وحدة التحكم في الشبكة اللاسلكية

عنصر التحكم RNC في شبكة الوصول اللاسلكية UMTS (3G) (UTRAN).

• عقدة دعم GPRS للخدمة

SGSN هو مكون رئيسي لشبكة GPRS، والتي تعالج جميع البيانات المحولة للحزم داخل الشبكة، على سبيل المثال، إدارة التنقل ومصادقة المستخدمين.

• عقدة دعم GPRS للعبارة

يعد GGSN جزءا من الشبكة الأساسية التي تربط شبكات 3G المستندة إلى GSM بالإنترنت. ويعمل شبكة GGSN، المعروفة أحيانا باسم الموجه اللاسلكي، جنبا إلى جنب مع شبكة SGSN لإبقاء المستخدمين كثيري التنقل على اتصال بالإنترنت والتطبيقات المستندة إلى بروتوكول الإنترنت (IP).

• بروتوكول بيانات الحزمة

سياق PDP هو بنية بيانات موجودة على كل من عقدة دعم GPRS الخدمة (SGSN) وعقدة دعم GPRS للعبارة (GGSN) التي تحتوي على معلومات جلسة عمل المشترك عندما يكون للمشترك جلسة عمل نشطة.

• اسم نقطة الوصول

APN هو اسم الإعدادات التي يقرأها هاتفك لإعداد اتصال بالبوابة بين شبكة الجوال الخاصة بالناقل والإنترنت العام.

• هوية المشتركين الدوليين في الأجهزة المحمولة

تستخدم IMSI للتعرف على مستخدم شبكة خلوية وهي تعريف فريد مقترن بجميع الشبكات الخلوية. ويتم تخزينه كحقل 64 بت ويتم إرساله بواسطة الهاتف إلى الشبكة.

• رقم دليل المشترك الدولي للمحطة المتنقلة

MSIsdn هو رقم يستخدم لتحديد رقم هاتف جوال على المستوى الدولي. يتم تحديد MSIdn بواسطة خطة الترقيم E.164. يتضمن هذا الرقم رمز البلد ورمز الوجهة الوطني الذي يحدد مشغل المشترك.

• سجل موقع المنزل

HLR هي قاعدة البيانات الرئيسية لمعلومات المشترك الدائم لشبكة متنقلة.

فهم الخدمات المتنقلة (3G/4G)

تدفق المكالمات المبسط عبر شبكة الجيل الثالث

الخطوة 1. يقوم Mobile Static (MS) ببدء إجراء الإرفاق من خلال إرسال رسالة طلب إرفاق إلى SGSN.

الخطوة 2. إذا كان MS غير معروف على SGSN، يرسل SGSN طلب هوية إلى MS. تستجيب دائرة إدارة الأجهزة (MS) من خلال برنامج "الاستجابة للهوية" الذي يتضمن نظام IMSI الخاص بشركة MS.

الخطوة 3. إذا لم يوجد سياق Mobility Management (MM) ل MS على SGSN (جلسة عمل موجودة)، فعندئذ تكون المصادقة إلزامية. يستعلم SGSN HLR عن معلومات مصادقة الجوال باستخدام معلومات مصادقة الإرسال، ويطلب أن يرسل MS معلومات المصادقة عن طريق إرسال طلب مصادقة GPRS وتشفير إلى الجوال.

الخطوة 4. يرسل HLR بيانات إدراج المشترك إلى SGSN، والتي تتضمن بيانات اشتراك الجوال.

الخطوة 5. يرسل SGSN رسالة "إرفاق قبول" إلى MS.

الخطوة 6. وتعترف MS بذلك من خلال إرجاع رسالة إرفاق كاملة إلى سياق تنشيط SGSN وبدء PDP الذي يتم إستقباله بواسطة SGSN ويقوم باستفسار DNS عن عنوان IP ل GGSN.

الخطوة 7. يتم إرسال طلب إنشاء PDP إلى GGSN بعد قبوله حيث يتم إرسال رسالة قبول إنشاء سياق PDP إلى MS باستخدام عنوان IP للمستخدم.

الخطوة 8. بإمكان MS الآن إستعراض الإنترنت.

كيف تتلاءم WiFi مع الخدمات المتنقلة (حل iWAG)

تدفق الاستدعاءات بكتشف بروتوكول DHCP من الجيل الثالث (الجزء 1)

الخطوة 1. يقترن الجهاز المحمول تلقائيا ببث معرف مجموعة الخدمة (SSID) بواسطة نقاط الوصول لإنشاء اتصال لاسلكي والحفاظ عليه.

الخطوة 2. تقوم نقطة الوصول أو عنصر التحكم في الشبكة المحلية اللاسلكية (WLC) ببدء عملية مصادقة EAP عن طريق إرسال معرف طلب EAP إلى الجهاز المحمول.

الخطوة 3. يرسل الجهاز المحمول إستجابة تتعلق بمعرف طلب EAP إلى نقطة الوصول أو عنصر التحكم في الشبكة المحلية اللاسلكية (WLC).

الخطوة 4. يرسل عنصر التحكم في الشبكة المحلية اللاسلكية (WLC) طلب وصول RADIUS إلى خادم المصادقة والتفويض والمحاسبة (AAA) ويطلب منه مصادقة المشترك.

الخطوة 5. بعد مصادقة المشترك، يقوم خادم AAA بتخزين ملف تعريف المستخدم الخاص به بالكامل والذي يتضمن معلومات حول IMSI و MISDN و APN وزوج Cisco AV الذي يحتوي على ssg-service-info معينة إلى خدمة GTP. وتتضمن البيانات المخزنة مؤقتا أيضا عنوان MAC الخاص بالعميل، والذي يتم تعيينه على أنه معرف محطة الاتصال في رسائل EAP الواردة.

الخطوة 6. يرسل خادم AAA رسالة قبول الوصول إلى RADIUS إلى نقطة الوصول أو عنصر التحكم في الشبكة المحلية اللاسلكية (WLC).

الخطوة 7. عندما تعود رسالة "قبول الوصول إلى RADIUS"، يتم الحصول على ملف تعريف المستخدم المطابق الذي يتم فيه تحديد إستخدام خدمة GTP.

الخطوة 8. يرسل عنصر التحكم في الشبكة المحلية اللاسلكية (WLC) رسالة مصادقة EAP الناجحة إلى الجهاز المحمول.

الخطوة 9. يرسل الجهاز المحمول رسالة اكتشاف DHCP إلى iWAG. إستجابة لرسالة DHCP Discover هذه، يذهب بروتوكول DHCP إلى حالة معلقة جديدة لانتظار اكتمال إرسال الإشارات على جانب MNO، والذي يقوم بتعيين عنوان IP للمشترك. إستجابة لهذا، يرسل DHCP Discover رسالة، DHCP إلى حالة معلقة جديدة لانتظار اكتمال إرسال الإشارات على جانب MNO، والذي يقوم بتعيين عنوان IP للمشترك.

الخطوة 10. يبحث iWAG عن جلسة عمل مقترنة بعنوان MAC للمشترك ويسترجع عنوان IP للمشترك من سياق الجلسة.

الخطوة 11. يرسل iWAG طلب وصول RADIUS إلى خادم AAA ويطلب منه أن يصدق المشترك باستخدام عنوان MAC فيه على أنه ال call-station-id، بينما يوفر أيضا كل معلومات المشترك المعروفة، المعرفات، و IMSI في رسالة طلب الوصول هذا.

الخطوة 12. عندما يرسل خادم AAA رسالة "قبول الوصول إلى RADIUS" إلى iWAG، يتم الحصول على ملف تعريف المستخدم الذي يتم فيه تحديد إستخدام خدمة GTP.

الخطوة 13. يرسل iWAG استعلاما إلى خادم DNS لحل اسم نقطة وصول (APN) محدد إلى عنوان GGSN IP.

الخطوة 14. يرسل خادم DNS عنوان GGSN الذي تم حله بواسطة DNS مرة أخرى إلى iWAG.

تدفق الاستدعاءات بكتشف بروتوكول DHCP من الجيل الثالث (الجزء 2)

الخطوة 15. بعد أن يستلم عنوان GGSN الذي تم تحليله من قبل DNS، يرسل iWAG طلب سياق Create PDP، والذي تم فيه تعيين عنوان سياق PDP على 0، in order to طلب GGSN لتعيين عنوان IP.

الخطوة 16. يرسل GGSN طلب وصول RADIUS إلى خادم AAA.

الخطوة 17. استنادا إلى المعلومات المخزنة مؤقتا التي تم الحصول عليها من مصادقة EAP-SIM، يرد خادم AAA برسالة قبول الوصول إلى RADIUS إلى GGSN.

الخطوة 18. يرسل GGSN إستجابة سياق Create PDP الذي يحمل عنوان IP المعين c.c.c.c للمشترك، إلى iWAG.

الخطوة 19. يرسل iWAG رسالة عرض DHCP إلى الجهاز المحمول.

الخطوة 20. يرسل الجهاز المحمول رسالة طلب DHCP إلى iWAG، ويعترف iWAG بهذا الطلب عن طريق إرسال رسالة DHCP ACK إلى الجهاز المحمول.

الخطوة 21. تحتوي حركة مرور مشترك WiFi الآن على مسار بيانات يمكن أن تتدفق من خلاله.