GPRS Roaming in GSM-Netzen
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GPRS Roaming
in GSM-Netzen
Auf der Grundlage weltweiter GSM-Netzen anderer Netzanbie- nutzt. Hierzu werden die interna-
Roaming-Abkommen können ter zu telefonieren und uneinge- tionalen Telefonnetze sowie die be-
Kunden des GSM-(Global Sys- schränkt erreichbar zu sein. Diese stehenden Abkommen der Telefon-
tem for Mobile Communications-) Möglichkeit wird als GSM-Roa- netzbetreiber im Festnetzbereich in
Netzes heute in vielen Reiselän- ming bezeichnet und bedeutet, Anspruch genommen (Bild 1). Im
dern telefonieren und Kurznach- dass sich ein GSM-Kunde in das Roaming-Fall wird einem GSM-Kun-
richten empfangen oder versen- GSM-Netz eines fremden Anbie- den, der sich in ein fremdes GSM-
den. Neben dem Telefondienst ters einbuchen und dort die glei- Netz eingebucht hat (Roamer), für
Der Autor
gewinnt für viele Geschäftsrei- chen Dienste wie in seinem Heimat- die Dauer des Gesprächs jeweils
Dipl.-Ing. Stefanus sende auch der mobile Zugang netz nutzen kann, ohne mit dem ein bestimmter Kanal zur Verfü-
Römer war bei der zum Internet über GPRS (Gene- fremden GSM-Anbieter eine Ver- gung gestellt. Die Abrechnung un-
T-Data im Produkt- ral Packet Radio Service) oder tragsbeziehung eingehen zu müs- ter den Telefonnetzbetreibern wird
management tätig
und dort insbe-
ihr eigenes Firmennetz zuneh- sen. Die in Anspruch genommenen
sondere für die mend an Bedeutung. Gerade im Dienstleistungen (z. B. Telefonge- 1
Interconnection: Dt. Zusammenschal-
Produktentwick- geschäftlichen Umfeld ist das spräche oder Kurznachrichten) wer- tung. Im liberalisierten Telekommuni-
lung von LAN to Roaming daher eine der wich- den vom eigenen GSM-Anbieter in kationsmarkt die gesetzlich geregelte
LAN GPRS Access physische und logische Verbindung
verantwortlich.
tigsten Anforderungen. Für den der Regel mit speziellen Roaming- der lizenzierten öffentlichen Telekom-
Seit April 2001 paketvermittelten Datendienst Tarifen abgerechnet und erschei- munikationsnetze verschiedener Netz-
ist er bei T-Mobile GPRS können die vorhandenen nen auf der gleichen Mobilfunk- betreiber (Carrier).
im Produkt- Roaming-Lösungen, die für lei- rechnung wie Dienstleistungen im
management
beschäftigt und
tungsorientierte Dienste wie z. B. Heimatnetz. Zwischen den verschie-
betreut dort das Telefonie geschaffen wurden, je- denen GSM-Anbietern wird die Ab- Das Thema im Überblick
Produkt Mobile IP doch nicht genutzt werden. Da- rechnung der erbrachten Roaming-
VPN. her ist der Aufbau neuer Inter- Leistungen in speziellen Abkom- Das GPRS Roaming erfüllt we-
connections1 und Abrechnungs- men vereinbart. Diese Abkommen sentliche Kundenanforderungen,
modelle zwischen den GPRS- regeln die technische und betrieb- die auf Grund der zunehmenden
Netzbetreibern notwendig. Hier- liche Netz-Zusammenschaltung, die Mobilität von Personen und Gü-
zu gibt es verschiedene techni- zu erbringenden Roaming-Leistun- tern über nationale Grenzen hin-
sche Möglichkeiten. Wegen der gen sowie die Verrechnungspreise. weg sowie der Globalisierung
Vielzahl der GPRS-Netzbetreiber der Handelsbeziehungen ent-
sind direkte Punkt-zu-Punkt In- Mit der Einführung des paketver- standen. Es ist somit eine wich-
terconnections zwischen den mittelten mobilen Datendienstes tige Voraussetzung für den Er-
einzelnen Netzbetreibern nur im GPRS mussten die vorhandenen folg von GPRS. Die wichtigsten
begrenzten Umfang praktikabel. Roaming-Abkommen entsprechend Anwendungen sind Multimedia
Daher wurde mit GRX (GPRS erweitert werden. Da die bisherigen Messaging Service (MMS), In-
Roaming eXchange) eine flexible GSM-Netze nur Roaming für ver- ternet-Access und der gesicher-
und skalierbare Netzlösung stan- bindungsorientierte Dienste ermög- te mobile Zugang zu Unterneh-
dardisiert, die den Aufbau und lichen, sind hierzu neue technische mensnetzen, beispielsweise
das Management der vielen Roa- Interconnections und Abrechnungs- über das Produkt Mobile IP VPN
ming-Beziehungen erleichtert und verfahren erforderlich. Auf Grund der T-Mobile. Voraussetzung für
damit die Verbreitung von GPRS der zunehmenden Nutzung der die Schaffung einer globalen
Roaming beschleunigen wird. GPRS-Dienste und -Lösungen wie Roaming-Abdeckung ist die
GRX ist inzwischen die bevor- MMS (Multimedia Messaging Ser- Nutzung von GRX-Netzen für
zugte Form der Netz-Zusammen- vice), Internet- oder Intranet-Access den Datenaustausch zwischen
schaltung für den Aufbau von ist ein schneller Ausbau der GPRS- den einzelnen GPRS-Netzen.
GPRS-Roaming-Verbindungen. Roaming-Verbindungen sehr wich- Wegen der vielen verschiedenen
tig. GPRS-Netze sind direkte Netz-
1 Ausgangslage Zusammenschaltungen nur be-
2 Sprach-Roaming grenzt praktikabel. Das GPRS
Eine der wesentlichen Neuerun- Roaming eXchange (GRX) ist in-
gen, die mit der Einführung von Die vorhandenen GSM-Roaming- zwischen die bevorzugte Tech-
Mobilfunknetzen der zweiten Ge- Abkommen umfassen nur verbin- nik für die Bereitstellung von
neration (2G) auf der Grundlage der dungsorientierte und leitungsver- internationalen Roaming-Verbin-
GSM-Standards geschaffen wur- mittelte Dienste und werden in ers- dungen.
den, ist die Möglichkeit, auch in ter Linie für Telefongespräche ge-
456 Unterrichtsblätter Jg. 56 8/2003dann auf der Grundlage von Zeit
und Entfernung vorgenommen. Der
Mobilfunkkunde zahlt auf seiner
Mobilfunkrechnung für den Daten- Mobilfunk-
verkehr nach einem speziellen von O2
betreiber
der Entfernung unabhängigen Roa- Festnetz- British
ming-Tarif.
betreiber Telecom
Die Mobilfunknetzbetreiber unter-
halten für den Roaming-Verkehr
lediglich eine Interconnection zu
einem Telefonfestnetzbetreiber, der
über die notwendigen internationa- Deutsche France
len Sprachverbindungen verfügt, Telekom Telecom
sowie eine Anschaltung an das in-
ternationale SS7-Netz2 für den Aus- T-Mobile Orange
Unterrichtsblätter
tausch von Signalisierungsdaten.
Eine direkte Netz-Zusammenschal-
tung zwischen den einzelnen Mo-
bilfunkbetreibern untereinander ist
nicht notwendig und wäre auf Grund
der Vielzahl der GSM-Netzbetrei-
ber nicht praktikabel. Die Verbrei-
tung von GSM-Roaming auf der
Grundlage vorhandener Abkom- Einzelfall vorkommen, dass be- funktechnische Teil der GSM-Ar- Bild 1:
men sowie Netzlösungen für den stimmte Angebote in einigen chitektur, der aus den Basissta- Internationale
Telefonverbin-
internationalen Sprachverkehr im Ländern nicht verfügbar sind. tionen (Base Transceiver Station = dungen als
Festnetzbereich konnte daher sehr BTS) und den Steuereinheiten (Base Grundlage für
schnell erfolgen. Das GPRS Roaming ist daher nicht Station Controller = BSC) besteht, Sprach-Roaming
nur ein technisches Thema, son- bleibt erhalten. Der SGSN ist über
3 Anforderungen dern – noch mehr als Sprach-Roa- das so genannte Gb-Interface über
an GPRS Roaming ming – eine rechtliche Fragestel- eine oder mehrere BSC mit dem
lung und zudem ein Aspekt, der bei funktechnischen Teil des GSM-Net-
Die Einführung von GPRS Roaming der Anwendungs- und Diensteent-
erfordert nicht nur neue Roaming- wicklung besondere Berücksichti-
2
Abkommen und Interconnections, gung finden muss. SS7-Netz: Abk. Signalling System
sondern bringt auch eine Reihe No. 7, auch als Common Channel Sig-
nalling System No. 7 (CCS7), dt. ZZK7
neuer Aspekte und Problemfelder 4 Grundlagen von GPRS (Zentraler Zeichengabekanal Nr. 7), be-
mit sich, die bisher bei Sprach- zeichnet. Von der ITU standardisierte
Roaming nicht bekannt waren: Mit der Einführung von GPRS3 wur- Signalisierung für das 64-kbit/s-ISDN.
de die bestehende GSM-Netzarchi- Zusammenfassend liegt die SS7-Spe-
zifikation in der Q.700-Reihe der ITU-
■ GPRS ist ein IP-(Internet Proto- tektur um zwei neue logische Pa- T-Empfehlungen (Q.700 bis Q.775) vor.
col-)basierter Datendienst und ketvermittlungsknoten erweitert: Bild 2:
3
Siehe hierzu den Beitrag „Mit GPRS Erweiterte
kann für beliebige IP-Anwen- den Serving GPRS Support Node ins Intranet – Das Produkt LAN to LAN Netzarchitektur
dungen genutzt werden. Die An- (SGSN) sowie den Gateway GPRS GPRS Access“, Unterrichtsblätter Nr. von GSM durch
zahl der potenziellen IP-Anwen- Support Node (GGSN) (Bild 2). Der 3/2001, S. 168 ff. GPRS
dungen und Dienste, die über
GPRS genutzt werden, ist so-
mit nicht überschaubar. Hinzu
kommt, dass täglich neue IP-
Anwendungen entwickelt wer-
den. Daher kann es keine Ga- Public
rantie dafür geben, dass alle IP- A
MSC/ Switched
basierten Dienste im Roaming- VLR GMSC Telephone
Fall uneingeschränkt genutzt Network
werden können.
■ Die rechtliche Grundlage für die
Nutzung von IP-basierten Ver- BTS BSC Gs HLR
schlüsselungs- und Authentisie-
rungs-Algorithmen ist von Land Gr Gc
zu Land verschieden. Es kann Externes
Unterrichtsblätter
daher im Einzelfall zu rechtli- SGSN GGSN IP-
chen Problemen kommen, wenn Gb Gn Gi Netz
eine technische Anwendung mit
speziellen Verschlüsselungsal- Optionales Interface
gorithmen über Ländergrenzen
hinweg genutzt werden soll. A, Gx Schnittstellenbezeichnungen GPRS General Packet Radio Service
■ Der Urheberschutz, insbeson- BSC Base Station Controller IP Internet Protocol
dere die Vermarktungsrechte für BTS Base Transceiver Station MSC Mobile Switching Center
HLR Home Location Register SGSN Serving GPRS Support Node
spezielle Content-Angebote kön- GGSN Gateway GPRS Support Node VLR Visitor Location Register
nen gegebenenfalls regional be- GMSC Gateway Mobile Switching Center
grenzt sein. Daher könnte es im
Unterrichtsblätter Jg. 56 8/2003 457Mobile Switching Center (MSC), Die GPRS-Einbuchung setzt das
Verwendete Abkürzungen sowie eine IP-Anbindung für die Netz darüber in Kenntnis, dass die
Kommunikation mit den anderen MS im Netz vorhanden ist. Die MS
2G/3G Zweite/Dritte Generation GPRS Support Nodes. Die Auf- bucht sich dazu beim SGSN ein.
AAA Authentication, Authorization and gaben dieses Knotens entsprechen Bei der GPRS-Einbuchung gibt die
Accounting größtenteils den Aufgaben der MSC, MS ihre Identität bekannt (IMSI
APN Access Point Name wie z. B. Authentifizieren der Mobil- oder Packet TMSI8) und gibt an, ob
ATM Asynchronous Transfer Mode stationen und Durchführen des die Einbuchung für Paketvermitt-
BG Border Gateway Mobility Managements. Er besitzt lung (PS Attach) oder die kombi-
BGP-4 Border Gateway Protocol 4 eine Datenbasis, in der die GPRS- nierte Einbuchung für Paketver-
BSC Base Station Controller Subscription- und Mobility-Ma- mittlung und Leitungsvermittlung/
BSS Base Station Subsystem nagement-Informationen über die IMSI (PS und CS/IMSI Attach) an-
BTS Base Transceiver Station eingebuchten Mobilstationen tem- gefordert wird.
CS Connection Switching porär gespeichert werden.
CCS Common Channel Signalling System Zum Senden und Empfangen von
CUG Closed User Group Eine weitere Aufgabe dieses Kno- GPRS-Daten führt die MS nach der
DHCP Dynamic Host Configuration Protocol tens besteht in der Verschlüsse- GPRS-Einbuchung eine PDP-Kon-
DNS Domain Name System/Server lung der übertragenen Daten und textaktivierung aus. Die PDP-Kon-
GGSN Gateway GPRS Support Node der Erfassung von Abrechnungs-
GMSC Gateway Mobile Switching Center daten. Der GGSN bildet die interne
GPRS General Packet Radio Service GSM-Adresse (International Mobile
GRX GPRS Roaming eXchange Subscriber Identity = IMSI4) auf ei-
4
IMSI: Abk. International Mobile Sub-
GSM Global System for Mobile scriber Identity, dt. Internationale Mo-
ne IP-Adresse ab. Diese IP-Adres- bilfunk-Teilnehmerkennung. Im Mobil-
Communications se kann fest oder temporär einer funksystem GSM ist dies die inter-
GTP GPRS Tunnelling Protocol IMSI zugeordnet werden, und zwar nationale, höchstens fünfzehnstellige
HGGSN Home GGSN entweder durch den internen RA- Kennung des Teilnehmers, die auf der
HLR Home Location Register Chipkarte (Subscriber Identity Module
DIUS5 im GGSN selber oder durch = SIM) des Mobilfunkgeräts gespei-
HPLMN Home Public Land Mobile Network einen externen RADIUS- bzw. chert ist und dem Teilnehmer nicht be-
IETF Internet Engineering Task Force DHCP-(Dynamic Host Configura- kannt ist. Der Zusammenhang zwi-
IMSI International Mobile Subscriber Identity tion Protocol-)Server. Meldet sich schen der Kennung IMSI und der
IPv4/IPv6 Internet Protocol Version 4/6 GSM-Rufnummer (Mobile Station
eine Mobilstation für den GPRS- ISDN Number = MSISDN) ist nur dem
IPSec Internet Protocol Security Dienst an, wird eine temporäre oder Netz (Home Location Register = HLR)
IR Referenzdokument eine fest der IMSI zugeordnete IP- bekannt. Hat der Teilnehmer mehrere
ISP Internet Service Provider Adresse aktiviert. Nach der Aktivie- GSM-Dienste (z. B. Telefon-, Telefax-
ITU International Telecommunication Union und Datendienst) über eine Chipkarte
rung können ankommende Pakete abonniert, so erhält er für jeden Dienst
LAN Local Area Network der Mobilstation über SGSN, BSC eine eigene MSISDN.
MCC Mobile Country Code und BTS zugestellt und empfangen 5
MMS Multimedia Messaging Service RADIUS: Abk. Remote Authentication
werden. Dial-in User Service. Für Remote-Ac-
MNC Mobile Network Code cess-Anwendungen entwickeltes Si-
MS Mobile Station Von besonderer Bedeutung für die cherheitsprotokoll (RFC 2138, 2139),
MSC Mobile Switching Center Funktionsweise eines GPRS-Net- um unerlaubte externe Zugriffe auf
MSISDN Mobile Station ISDN Number Daten und Systeme zu verhindern.
zes ist der Domain Name Service RADIUS funktioniert nach dem Client-
NAS Network Access Server (DNS). Die Aufgabe eines DNS ist Server-Konzept und legt die Koopera-
PDP Packet Data Protocol es, einen Domain Name in eine IP- tion zwischen einem AAA-Server (Au-
PLMN Public Land Mobile Network Adresse zu übersetzen. Zur Adres- thentication, Authorization and Ac-
PS Packet Switching counting Server) und einem Network
sierung externer IP-Netze (z. B. In- Access Server (NAS) fest. In diesem
PVC Permanent Virtual Circuit ternet oder Unternehmensnetze) Konzept kann der AAA-Server als
QoS Quality of Service wird innerhalb des GPRS-Netzes RADIUS-Server angesehen werden, in
RADIUS Remote Authentication Dial-in User jeweils ein Access Point Name (APN) dem sämtliche Informationen über Re-
Service mote-Benutzer zur Verfügung stehen.
verwendet. Der RADIUS-Client stellt ein Funktions-
RFC Request for Comments modul dar, das auf dem NAS installiert
SGSN Serving GPRS Support Node Der APN ist – vereinfacht ausge- wird.
SIM Subscriber Identity Module drückt – ein Domain-Name des ex- 6
Request for Comments: Sammlung
SS7 Signalling System No. 7 ternen Netzes nach RFC 1035 (Re- von Empfehlungen, Artikeln und Stan-
TMSI Temporary Mobile Subscriber Identity dards (RFC-Standards), in denen netz-
quest For Comments6). Er hat eine relevante Konventionen und allgemei-
UMTS Universal Mobile Telecommunications Länge von bis zu 63 alphanumeri- ne Informationen zum Internet festge-
System schen Zeichen und wird nur inner- halten sind. Als RFC sind auch die An-
VGGSN Visited GGSN halb des GPRS-Backbone benutzt. regungen und Verbesserungsvorschlä-
VLR Visitor Location Register ge bezeichnet, die die Teilnehmer des
Er dient dem SGSN zur Auswahl Internets beim so genannten RFC-Edi-
VPLMN Visited Public Land Mobile Network des richtigen GGSN und dem GGSN tor einreichen.
VPN Virtual Private Network zur Auswahl des richtigen externen 7
PDP: Abk. Packet Data Protocol. All-
VSGSN Visited SGSN Zielnetzes. Der APN wird durch ei- gemeiner Begriff für ein Protokoll, das
ne Anfrage des SGSN am Domain Daten in diskreten Einheiten bzw. Pa-
Name Server (DNS) in die IP-Adres- keten überträgt. Beispiele sind IPv4
oder X.25. Das GPRS von T-Mobile
se des GGSN umgewandelt. unterstützt derzeit den PDP-Typ IPv4.
zes verbunden. Er besitzt eine SS7- 8
TMSI: Abk. Temporary Mobile Subscri-
Anbindung für die Kommunikation Vor dem Senden von IP-Paketen ber Identity, dt. Temporäre Teilnehmer-
mit der zentralen Teilnehmerdaten- muss die Mobilstation (MS) eine kennung. Im GSM die von der Be-
bank des GSM-Netzes, dem Home GPRS-Einbuchung (GPRS Attach) sucherdatei (Visitor Location Register
= VLR) für die einzelne Mobilfunkver-
Location Register (HLR), und mit der und eine PDP7-Kontextaktivierung bindung vergebene Kennung mit Funk-
mobilen Vermittlungsstelle für die (PDP Context Activation) durchfüh- tionen im Rahmen der GSM-Sicher-
leitungsvermittelten Dienste, dem ren. heitsmechanismen.
458 Unterrichtsblätter Jg. 56 8/2003textaktivierung macht die MS dem
betreffenden GGSN bekannt, wo-
raufhin Datenübertragungen über
den GGSN in externe Netze mög- GPRS „Root“ DNS
lich sind. Im Rahmen der Kontext- 2
aktiverung adressiert die MS das VPLMN DNS 3
externe Zielnetz unter Angabe des
APN. Sofern die MS keinen APN 4
angibt, wird die Verbindung mit Hil- HPLMN DNS
fe eines „Default-APN“ aufgebaut,
der im SGSN fest hinterlegt ist. In Inter GPRS
1 5
der Regel verbirgt sich hinter die- Backbone
sem „Default-APN“ das Internet. Private IP
BG BG
Unterrichtsblätter
Der GGSN wendet bei jeder Anfor-
derung einer PDP-Kontextaktivie- VSGSN
rung eine Zugangskontrollfunktion BSS
(Admission Control) an. Diese Funk- 1
tion zieht die weitere Bearbeitung
BG Border Gateway HPLMN Home Public Land Mobile Network
der Anforderung, die Verhandlung BSS Base Station Subsystem VPLMN Visited Public Land Mobile Network
der QoS (Quality of Service) mit der DNS Domain Name System/Server VSGSN Visited Serving GPRS Support Node
MS oder deren Zurückweisung, GPRS General Packet Radio Service
nach sich. Das System prüft auch,
ob der beauftragte Dienst (Sub-
scription) die Berechtigung für den
Zugriff auf ein bestimmtes externes Derzeit wird allgemein der Home Ac- (Bild 3). Sofern dieser DNS die ent- Bild 3:
Netz eines ISP (Internet Service cess bevorzugt. Nachfolgend wird sprechende IP-Adresse nicht direkt APN-Namens-
umwandlung bei
Provider) oder eines Unternehmens daher lediglich der Ablauf für den auflösen kann, kontaktiert dieser Home Access
einschließt. Home Access beschrieben. Der Lo- entweder zunächst einen Root-DNS
cal Access ist wesentlich einfacher (2) und anschließend den DNS des
5 Funktionsweise und lässt sich als Untermenge von jeweiligen Heimatnetzes (3) oder
von GPRS Roaming Home Access betrachten. direkt den DNS des Heimatnetzes
(4).
Die GSM Association unterschei- Sobald sich die MS mit einem GPRS
det in ihrem Referenzdokument Attach zum ersten Mal im besuch- Die Grundlage für dieses Verfahren
IR.33 zwei grundlegende GPRS- ten GPRS-Netz anmeldet und sich bilden vereinbarte Regeln für die
Roaming-Szenarien: damit am VSGSN (Visited SGSN) Bildung eines internen APN, der im
registriert, kontaktiert der VSGSN Rahmen einer DNS-Anfrage (DNS
■ den „Home Access“, wobei der über das internationale SS7-Netz Query) vom SGSN an den DNS über-
PDP Context der Mobilstation das HLR im Heimatnetz, um die geben wird. Diese Regeln werden
zum GGSN des Heimatnetzes Berechtigung für GPRS Roaming im Dokument GSM 03.60 Annex A
aufgebaut wird, und zu prüfen. Das HLR im Heimatnetz beschrieben. Der interne APN ent-
■ den „Local Access“, wobei der legt darüber hinaus für jeden ein- hält folgende Bestandteile:
PDP Context der Mobilstation zelnen Teilnehmer fest, ob Home
zum GGSN des besuchten Net- Access oder Local Access genutzt ■ den externen APN, der über die
zes aufgebaut wird. werden soll. Falls für die MS eine Kontextaktivierung von der MS
Roaming-Berechtigung vorhanden angegeben wird und das exter-
Der Vorteil des Home Access be- ist, wird die MS über eine Confirm- ne Zielnetz bezeichnet9, sowie
steht darin, dass die jeweiligen Message entsprechend hierüber ■ den Mobile Network Code (MNC),
Dienste, wie z. B. MMS, Intranet informiert. Danach kann der Benut- den Mobile Country Code (MCC)
Access, Portale, ohne spezielle Kon- zer in gewohnter Weise eine GPRS- und die Endung „gprs“, die vom
figurationsänderungen auch beim Verbindung aufbauen. Hierzu muss SGSN ergänzt werden10.
Roaming unverändert zur Verfü- die MS wie oben beschrieben eine
gung stehen. Ein Nachteil ist, dass PDP-Kontextaktivierung durchfüh- Die Bestandteile externer APN,
beim Home Access der Teilnehmer- ren und kann dabei den APN eines MNC, MCC und Endung werden
verkehr in speziellen Fällen zwischen Zielnetzes angeben. jeweils durch Punkte voneinander
verschiedenen Ländern mehrfach getrennt:
hin- und hertransportiert wird. Wenn Beim Home Access bezeichnet der
ein Kunde von T-Mobile Deutsch- APN ein Zielnetz, das über den := .
land beispielsweise über das GPRS- GGSN des Heimatnetzes, den Home ..gprs
Netz eines französischen Betreibers GGSN (HGGSN), zu erreichen ist,
auf eine Internet-Seite in Frank- und beim Local Access ist der APN – Für das GPRS-Netz der T-Mo-
reich zugreift, so wird der Verkehr auf dem GGSN des besuchten Net- bile wurde für den MNC der
zunächst über die GPRS-Roaming- zes, dem Visited GGSN (VGGSN), Wert 01 und für den MCC der
Verbindung von Frankreich nach eingerichtet. Um den PDP Context Wert 262 festgelegt.
Deutschland und anschließend von bzw. den GTP-Tunnel (GTP = GPRS
Deutschland nach Frankreich über Tunneling Protocol) bis zum ent-
das Internet übertragen. Im Falle sprechenden GGSN aktivieren zu 9
Der externe APN wird im Referenz-
des Local Access würde der Inter- können, muss der APN in eine IP- dokument IR.33 „network id“ genannt.
net-Zugang direkt vom jeweiligen Adresse übersetzt werden. Hierzu 10
Die Endung „mnc.mcc.gprs“ wird im
französischen Betreiber zur Verfü- fragt der VSGSN einen DNS des Referenzdokument IR.33 „operator id“
gung gestellt werden. besuchten GPRS-Netzes (1) ab genannt.
Unterrichtsblätter Jg. 56 8/2003 459Auf Grund der Vielzahl der ver-
schiedenen GPRS-Netze sind di-
rekte Netz-Zusammenschaltungen
Operator A nur begrenzt praktikabel. Die An-
Operator D
DNS zahl der notwendigen direkten In-
DNS terconnections steigt quadratisch
GPRS Roaming Network mit der Anzahl der Roaming-Part-
Operator B Operator G ner. Daher wurde diese Kategorie
DNS GRX GRX DNS von den meisten Mobilfunkbetrei-
bern nur zu Beginn eingesetzt, um
frühzeitig GPRS Roaming anbieten
DNS DNS DNS zu können. Mittlerweile setzen je-
Operator C
doch fast alle GPRS-Netzbetreiber
DNS geroutete Verbindungen über GRX-
GRX
Netze ein.
Unterrichtsblätter
Das GRX steht für „GPRS Roaming
Exchange“ und basiert auf der Emp-
Operator E Operator F fehlung IR.34 der GSM Associa-
DNS DNS tion. Im Gegensatz zur Kategorie
der direkten Netz-Zusammenschal-
DNS Domain Name System/Server GRX GPRS Roaming eXchange tung bietet GRX folgende Vorteile:
GPRS General Packet Radio Service
Skalierbarkeit
Neue Roaming-Verbindungen kön-
Bild 4: – Die APN-Namensauflösung ist in interne IP-Netz eines GSM-Betrei- nen schneller und günstiger einge-
GRX-Netz- GSM TS 03.03/23.030 beschrie- bers, in dem SGSN, DNS und GGSN richtet und zudem einfacher betrie-
architektur
ben. zusammengeschaltet sind, wird im ben werden.
Gegensatz hierzu „GPRS Intra-
Die APN-Bildungsregeln sind die PLMN backbone“ genannt. Die Erreichbarkeit neuer
Grundlage für das Domain Name GSM-Netze werden in dieser No- Roaming-Partner
System, denn nur anhand verein- menklatur allgemein als PLMN (Pub- Alle bereits an GRX angeschalteten
barter Merkmale wie MNC und lic Land Mobile Network) bezeich- GPRS-Netze sind als Roaming-Net-
MCC kann der DNS im besuchten net. ze ohne spezielle Interconnection
Netz den zuständigen DNS im Hei- erreichbar.
matnetz ausfindig machen. Hierzu Inter-PLMN-Verbindungen sind er-
muss im DNS entweder ein Root- forderlich, um DNS-Abfragen zwi- Sicherheit
DNS unter der reservierten Top- schen den GPRS-Netzen zu ermög- Die Sicherheit ist mit Hilfe der
Level Domain „.gprs“ eingetragen lichen sowie GTP-Tunnels zwischen durchgängigen Trennung vom öf-
werden oder für jedes Roaming- VSGSN und HGGSN im Rahmen fentlichen Internet gegeben.
Netz wird abhängig von der Kom- einer PDP-Kontextaktivierung auf-
bination aus MNC und MCC jeweils bauen zu können. Die Verbindun- Quality of Service (QoS)
die IP-Adresse eines Heimat-DNS gen werden über die Gp-Schnitt- Im Gegensatz zu Verbindungen über
hinterlegt. stelle zwischen VSGSN und HGGSN das öffentliche Internet kann ein
geschaltet. GRX-Provider definierte Qualitäts-
Die Einrichtung eines speziellen klassen für die Datenübertragung
Root-DNS für GPRS Roaming wird Zur Einrichtung einer Inter-PLMN- liefern.
zwar von IR.33 empfohlen, ist je- Verbindung zwischen Heimatnetz
doch bisher noch nicht in Betrieb. und besuchtem GPRS-Netz gibt es 7 Grundlagen GRX
Derzeit müssen daher für jeden zwei Möglichkeiten:
Roaming-Partner spezielle Eintra- Eine GRX-Transportplattform (Bild 4)
gungen im DNS vorgenommen und ■ direkte Netz-Zusammenschal- besteht aus einem Router-Back-
aufwendig gepflegt werden, damit tung über festgeschaltete Ende- bone, einem Domain Name Service
DNS-Anfragen vom DNS des be- zu-Ende-Übertragungswege für die APN-Umwandlung, Netz-
suchten GPRS-Netzes direkt an den (Layer 1 oder Layer 2) zwischen übergänge zu anderen GRX-Platt-
DNS des jeweiligen Roaming-Part- den PLMN, formen sowie einem Zugangsnetz
ners weitergeleitet werden kön- ■ indirekte Netz-Zusammenschal- zur Anschaltung der GPRS-Netze.
nen11. tung mit gerouteten Verbindun- Die Roaming-Verbindungen wer-
gen über ein gemeinsames IP-
6 GPRS Roaming durch Transportnetz (Layer 3).
Interconnection 11
Siehe hierzu das Referenzdokument
Beispiele einer direkten Netz-Zu- IREG.21.
Um die beschriebene Roaming- sammenschaltung sind Mietleitun- 12
IPSec: Abk. Internet Protocol Security.
Funktionalität zu erbringen, ist eine gen oder virtuelle Verbindungen In der Internet Engineering Task Force
Zusammenschaltung von Heimat- (PVC = Permanent Virtual Circuit) (IETF) eine Arbeitsgruppe, die sich mit
Erweiterungen des Internet Protocol
netz und dem besuchten Netz auf über ein Frame Relay oder ATM- (IP) befasst, mit denen die Integrität,
der Grundlage von IP notwendig. (Asynchronous Transfer Mode-)Netz Authentizität und Vertraulichkeit der
Das Referenzdokument IR.34 der eines öffentlichen Providers. Zu die- IP-Kommunikation gesichert werden.
GSM Association bezeichnet diese ser Kategorie zählen beispielswei- Die IPSec-Erweiterungen sind im Stan-
dard für die Version 6 (IPv6) vorge-
als „GPRS inter-PLMN connec- se auch IPSec12-Verbindungen zwi- schrieben und müssen in allen IPv6-
tions“, welche über ein „Inter-PLMN schen den PLMN über das Inter- konformen Implementierungen vor-
backbone“ geschaltet werden. Das net. handen sein.
460 Unterrichtsblätter Jg. 56 8/2003den über gesicherte VPN-(Virtual GPRS-Netz und Firmennetz wird vaten APN vorliegt. Anhand dieser
Private Network-)Tunnels geführt. dabei über Frame Relay oder ATM Endung erkennt der DNS, dass es
im Festnetz der Deutschen Telekom sich um einen APN im eigenen Netz
Auf Grund der Netzübergänge zwi- hergestellt und ist somit vollständig handelt, und kann daher die IP-
schen den verschiedenen GRX-An- vom Internet getrennt. Anstelle von Adresse des zugehörigen GGSN
bietern genügt für den einzelnen Verschlüsselung und Tunnelling direkt ermitteln. Zu dieser IP-Adres-
GPRS-Betreiber eine einzige GRX- über das Internet kommen Layer-2- se kann der SGSN einen GTP-Tun-
Anschaltung zu einem Anbieter sei- Verbindungen (Frame Relay, ATM) nel zum GGSN aufbauen. Der GTP-
ner Wahl. Aktuell sind GRX-Ange- zum Einsatz, um die notwendige Tunnel ist über die Konfiguration im
bote mittlerweile bei fast allen inter- Transportsicherheit zu gewährleis- GGSN fest mit einem PVC zum
national tätigen Datennetzanbie- ten. Das Mobile IP VPN ist derzeit Firmennetz verknüpft. Über diese
tern erhältlich. Als Zugangstechnik in Kombination mit den folgenden Verbindung kann die Mobilstation
für die Anschaltung der GPRS-Net- Festnetzprodukten erhältlich: mit dem eigenen Firmennetz Daten
ze an eine GRX-Plattform kommen austauschen.
folgende Varianten in Frage: ■ IntraSelect Frame Relay (alter
Name: LAN to LAN Dial In13) Wird der gleiche APN beim Roa-
■ Layer-1-Anschaltungen ■ IntraSelect classic ming beispielsweise aus dem
(z. B. Mietleitung) ■ T-ATM Dial In GPRS-Netz von Orange France an-
■ Layer-2-Anschaltungen gesprochen, fügt der VSGSN von
(z. B. Frame Relay, ATM) Für jedes Kundennetz richtet T-Mo- Orange ebenfalls die Endung
■ Layer-3-Anschaltungen bile auf der GPRS-Plattform im DNS „.mnc01. mcc262.gprs“ hinzu, falls
(z. B. IPSec über Internet) sowie im GGSN jeweils einen kun- es sich hierbei um eine T-D1 Karte
denbezogenen privaten APN ein. mit einer gültigen APN-Subskrip-
Der Anschluss wird vom einen Rou- Der private APN wird über die Kon- tion handelt und das entsprechen-
ter, dem Border-Gateway, des GRX- figuration im GGSN direkt mit ei- de Teilnehmerprofil im HLR von
Providers am Zugangspunkt des nem bestimmten Frame Relay PVC T-Mobile den Home Access vor-
GPRS-Betreibers abgeschlossen. (Layer 2) zum Kundennetz ver- sieht. Unter dieser Endung findet
Dieses Border-Gateway bedient in knüpft. Aus Sicherheitsgründen wird der DNS von Orange die IP-Adres-
der Regel über eine Firewall des für jeden privaten APN im HLR der se des DNS von T-Mobile und führt
GPRS-Operators die Gp-Schitt- T-Mobile anhand der SIM-(Subscri- eine entsprechende DNS-Abfra-
stelle des SGSN oder des GGSN. ber Identity Module-)Karten eine ge durch. Der DNS von T-Mobile lie-
Die Firewall soll nach der Empfeh- Closed User Group (CUG) einge- fert daraufhin die IP-Adresse des
lung des Referenzdokuments IR.34 richtet. Somit können nur bestimm- HGGSN im T-Mobile Netz. Mit die-
nur den Austausch von Routing-In- te T-D1 Karten den privaten APN ser Adresse baut der VSGSN einen
formationen (z. B. mit BGP-4), DNS- adressieren, sofern sie im HLR für GTP-Tunnel zum HGGSN auf. Der
Verkehr (z. B. Queries, Updates) so- den betreffenden APN freigeschal- HGGSN im GPRS-Netz der T-Mo-
wie GTP-Tunnels erlauben. tet sind. bile stellt daraufhin die Verbindung
über einen Frame Relay PVC zum
Jeglicher Verkehr zwischen dem Das Mobile IP VPN umfasst folgen- Firmennetz her.
VSGSN und dem Heimat-PLMN de Bestandteile:
(Routing-, DNS-, GTP-Verkehr) und 9 Ausblick
in umgekehrter Richtung zwischen ■ Einrichtung einer privaten Netz-
dem HGGSN und dem besuchten kennung (APN) Die vorgestellten Konzepte für GPRS
GPRS-Netz wird am Edge-Router ■ Einrichtung und Administration Roaming bilden eine wesentliche
in einen äußeren VPN-Tunnel ge- der geschlossenen GPRS-Be- Grundlage für ein zukünftiges Roa-
packt und über das GRX-Back- nutzergruppe ming zwischen UMTS-(Universal
bone zum Zielpunkt (z. B. DNS oder ■ Bereitstellung der Port-Kapazi- Mobile Telecommunications Sys-
HGGSN) geschickt. tät am GPRS-Netzknoten, kun- tem-)Netzen. Zudem wird ein Roa-
denindividuelle Beschaltung des ming zwischen 2G (GPRS) und 3G
Der Einsatz des Routing-Protokolls GGSN (UMTS) benötigt, um auch den
BGP-4 wird vom Referenzdoku- ■ GPRS-Netzleistung für den Ver- UMTS-Kunden über den „Fallback“
ment IR.34 ausdrücklich empfoh- kehr über die Netzkennung auf 2G-Netze die gewohnte Flä-
len, um den betrieblichen Pflege- chenversorgung zu gewährleisten
aufwand bei lokalen Änderungen Über GPRS Roaming kann Mobile und über 2G-Netze auch kurzfristig
von IP-Adressen zu minimieren und IP VPN auch im Ausland für den si- ein breites Roaming-Angebot im
somit das globale Roaming-Sys- cheren Zugang zum Firmennetz Ausland zu ermöglichen. (Ge)
tem skalierbar zu halten. Jeder genutzt werden. Das nachfolgende
GPRS-Operator soll demnach in Beispiel veranschaulicht die be-
seinem internen IP-Backbone aus- schriebenen Roaming-Mechanis- Literaturhinweise
schließlich registrierte IP-Adressen men eines Mobile IP VPN des Kun- PRD IR.33, GSM Association, Version
einsetzen und dem GRX-Netz den den „Firma“. 3.1.0, 27.04.2000.
von ihm genutzten Adressbereich PRD IR.34, GSM Association, Version
über BGP-4 bekanntgeben. Beispiel 3.0.0, 28.04.2000.
Der private APN „firma.tda.t-d1. Martin Witt (Hrsg.): „GPRS – Start in die
8 GPRS Roaming de“ im GPRS-Netz der T-Mobile, mobile Zukunft“, MITP-Verlag, Bonn,
bei Mobile IP VPN den ein mobiles Endgerät mit T-D1 2000.
Karte im Rahmen der Kontextakti-
Mobile IP VPN ist eine mobile Netz- vierung signalisiert, wird vom SGSN
lösung der T-Mobile Deutschland in den internen APN „firma.tda.t-d1.
für den sicheren Zugriff über GPRS de.mnc001.mcc262.gprs“ umge- 13
Siehe hierzu den Beitrag „Das Produkt
auf firmeninterne Intranet-Anwen- setzt, sofern im HLR eine entspre- LAN to LAN“, Unterrichtsblätter Nr. 2/
dungen. Die Verbindung zwischen chende Subskription für diesen pri- 2000, S. 82 ff.
Unterrichtsblätter Jg. 56 8/2003 461Sie können auch lesen
