Handover ePDG

Handover позволяет абонентскому устройству (UE) автоматически переключать передачу трафика между сетями Wi-Fi и LTE без разрыва активной сессии. Функция используется для обеспечения непрерывности сервисов, прежде всего голосовых и мультимедийных (например, VoWiFi и VoLTE), при изменении условий подключения.

Переключение может происходить в двух направлениях:

Wi-Fi → LTE — при ухудшении качества Wi-Fi соединения или потере сигнала.

LTE → Wi-Fi — при обнаружении доступной Wi-Fi сети и наличии политики предпочтения Wi-Fi.

При корректной работе handover пользователь не замечает переключения: активная IP-сессия сохраняется, а сервис продолжает работать без разрыва.

Архитектура решения соответствует спецификациям 3GPP для интеграции 3GPP и non-3GPP доступов.

Основные спецификации:

3GPP TS 23.402 — Architecture enhancements for non-3GPP access

3GPP TS 24.302 — Access to the EPC via non-3GPP access networks

3GPP TS 33.402 — Security aspects of non-3GPP access

3GPP TS 29.273 — Evolved Packet Data Gateway (ePDG) interfaces

Участники процесса handover

В процессе переключения участвуют элементы радиосети LTE, Wi-Fi инфраструктуры и ядра мобильной сети.

Основные системы:

UE (User Equipment) — Абонентское устройство.

Wi-Fi Access Point — Точка доступа Wi-Fi, через которую устройство подключается к сети.

eNodeB (eNB) — Базовая станция LTE, обеспечивающая радиодоступ.

MME (Mobility Management Entity) — Узел управления мобильностью абонентов в LTE.

SGW (Serving Gateway) — Шлюз маршрутизации пользовательского трафика внутри мобильной сети.

PGW (Packet Data Network Gateway) — Шлюз подключения к внешним сетям (например, интернет).

PCRF (Policy and Charging Rules Function) — Система управления политиками трафика и параметрами QoS.

HSS (Home Subscriber Server) — База данных абонентов.

AAA Server (3GPP AAA) — Сервер аутентификации для non-3GPP доступа.

ePDG (Evolved Packet Data Gateway) — Шлюз, обеспечивающий безопасное подключение абонента к мобильному ядру через недоверенные Wi-Fi сети.

Элементы сети взаимодействуют друг с другом через стандартные интерфейсы 3GPP.

Основные интерфейсы, используемые при handover между Wi-Fi и LTE, приведены в таблице ниже.

Интерфейс	Соединяемые элементы	Назначение	Спецификация
SWu	UE — ePDG	Установка защищённого IPsec-туннеля при доступе через Wi-Fi	3GPP TS 24.302
SWm	ePDG — AAA	Аутентификация абонента через Diameter	3GPP TS 29.273
S2b	ePDG — PGW	Передача пользовательского трафика между Wi-Fi доступом и EPC	3GPP TS 29.273
S6b	ePDG — HSS	Получение данных абонента для аутентификации	3GPP TS 29.273
S11	MME — SGW	Управление bearer-сессиями LTE	3GPP TS 29.274
S1-U	eNodeB — SGW	Передача пользовательского трафика в LTE	3GPP TS 36.414
Gx	PGW — PCRF	Передача политик QoS и правил тарификации	3GPP TS 29.212

Типы handover

Handover Wi-Fi → LTE

Этот сценарий используется, когда абонент подключен к Wi-Fi, но качество соединения ухудшается.

Основные этапы:

Инициирование handover
Решение о переключении обычно принимает UE, анализируя:

уровень сигнала Wi-Fi

качество соединения

внутренние политики устройства.
После этого устройство начинает поиск доступной LTE сети.

Подключение к LTE
UE устанавливает радиосоединение с eNodeB и инициирует стандартную процедуру подключения к LTE.

Аутентификация и регистрация
MME выполняет процедуры:

аутентификации абонента через HSS

регистрации устройства в сети.

Установка пользовательской сессии
Создается сессия передачи данных через:

SGW

PGW
Параметры трафика и QoS определяются политиками PCRF.

Перенос пользовательского трафика
После установления LTE-сессии пользовательский трафик начинает передаваться через LTE.

Завершение Wi-Fi сессии
После успешного переключения IPsec-туннель Wi-Fi закрывается и ресурсы Wi-Fi соединения освобождаются.

Handover LTE → Wi-Fi

Этот сценарий используется для разгрузки мобильной сети или улучшения качества соединения при наличии доступной Wi-Fi сети.

Основные этапы:

Обнаружение Wi-Fi
UE обнаруживает доступную Wi-Fi сеть и, в зависимости от политики оператора, инициирует подключение.

Установка защищенного туннеля
UE устанавливает IPsec-туннель к ePDG с использованием протокола IKEv2.
Спецификация: 3GPP TS 24.302

Аутентификация
ePDG взаимодействует с AAA-сервером, который выполняет аутентификацию абонента.
Обычно используется механизм EAP-AKA, позволяющий использовать данные SIM-карты.
Спецификация: 3GPP TS 33.402

Создание пользовательской сессии
После успешной аутентификации ePDG устанавливает соединение с PGW, через которое создается пользовательская сессия передачи данных.

Перенос трафика
Пользовательский трафик начинает передаваться через Wi-Fi.

Освобождение LTE ресурсов
После переключения LTE-сессия закрывается, а радиоресурсы сети освобождаются.