Содержание
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.