Welche Funktion haben SGW und PGW?

In LTE-Netzwerken (Long-Term Evolution) sind sowohl das SGW (Serving Gateway) als auch das PGW (Packet Data Network Gateway) integrale Komponenten innerhalb der EPC-Architektur (Evolved Packet Core). Diese Gateways spielen eine entscheidende Rolle bei der Verwaltung der Datenkonnektivität, der Paketweiterleitung und dienen als Vermittler zwischen Benutzergeräten (UEs) und externen Paketdatennetzwerken. Lassen Sie uns die Funktionen und Verantwortlichkeiten von SGW und PGW in LTE-Netzen im Detail untersuchen.

Funktionen von SGW in LTE:

1. Datenrouting und -weiterleitung:

Optimierung der Datenübertragung: Die Hauptfunktion des SGW besteht darin, Benutzerdatenpakete innerhalb des LTE-Netzwerks zu leiten und weiterzuleiten. Es optimiert die Datenübertragung zwischen UEs und externen Paketdatennetzen, wie dem Internet.

2. Trägerverwaltung:

Einrichtung, Wartung und Freigabe: Das SGW verwaltet die Einrichtung, Wartung und Freigabe von Trägern. Träger stellen Kommunikationskanäle mit spezifischen Quality of Service (QoS)-Parametern dar und stellen sicher, dass UEs über die notwendigen Ressourcen für ihre Kommunikationsanforderungen verfügen.

3. Downlink-Paketpufferung:

Temporärer Speicher für Downlink-Daten: Das SGW puffert Downlink-Benutzerdatenpakete vorübergehend und ermöglicht so eine effiziente Datenübermittlung an UEs. Dies ist besonders wichtig in Szenarien, in denen das UE möglicherweise nicht sofort für den Empfang von Daten verfügbar ist.

4. Anreicherung des Benutzerebenen-Headers:

Hinzufügen oder Ändern von Headern: Das SGW kann eine Header-Anreicherung für Benutzerdatenpakete im Downlink durchführen und nach Bedarf Header hinzufügen oder ändern. Dies geschieht, um die mit den Benutzerdaten verknüpften Informationen zu erweitern oder zu ändern.

5. Paketfilterung:

Verkehrskontrollrichtlinien: Das SGW implementiert Paketfilterung, um den Datenverkehr basierend auf vordefinierten Richtlinien zu steuern und zu verwalten. Die Filterung kann auf Quell- oder Zieladressen, Anwendungen oder Inhaltstypen basieren.

6. Ladeunterstützung:

Nutzungsüberwachung für die Abrechnung: Das SGW überwacht die Datennutzung durch UEs und stellt Daten für Abrechnungs- und Abrechnungszwecke bereit. Es verfolgt das von einzelnen Benutzern verbrauchte Datenvolumen und ermöglicht eine genaue Abrechnung basierend auf vom Betreiber definierten Richtlinien.

7. Mobilitätsmanagement:

UE-Übergabeunterstützung: Das SGW ist an mobilitätsbezogenen Verfahren beteiligt und unterstützt Übergaben zwischen verschiedenen Zellen oder eNBs. Es gewährleistet eine nahtlose Konnektivität für UEs, während sie sich innerhalb des LTE-Netzwerks bewegen.

8. Rechtmäßige Überwachung:

Einhaltung von Vorschriften: Das SGW unterstützt rechtmäßige Abhörfunktionen, die es den Behörden ermöglichen, die Kommunikation im Einklang mit den gesetzlichen Anforderungen abzufangen und zu überwachen. Dies stellt die Einhaltung regulatorischer Standards sicher.

9. Kontextbehandlung:

Pflege des Benutzerkontexts: Das SGW verwaltet die mit jedem Benutzer verknüpften Kontextinformationen und stellt sicher, dass die relevanten Parameter und Einstellungen für die Dauer der Kommunikationssitzung beibehalten werden.

10. Roaming-Unterstützung:

Zusammenarbeit mit externen Netzwerken: Das SGW unterstützt nahtloses Roaming für UEs und ermöglicht die Kommunikation und Datenübertragung, wenn UEs zwischen LTE-Netzwerken und externen Netzwerken an verschiedenen Standorten wechseln.

Funktionen von PGW in LTE:

1. IP-Adresszuweisung:

Dynamische Zuweisung: Das PGW ist für die dynamische Zuweisung von IP-Adressen an Benutzergeräte innerhalb des LTE-Netzwerks verantwortlich. Dadurch können UEs über das Internet und andere IP-basierte Netzwerke kommunizieren.

2. Paketrouting:

Datenpfade bestimmen: Ähnlich wie beim SGW bestimmt der PGW die geeigneten Datenpfade für ein- und ausgehende Pakete. Es spielt eine Schlüsselrolle bei der Weiterleitung von Daten zwischen UEs und externen Paketdatennetzen und gewährleistet eine effiziente und zuverlässige Kommunikation.

3. Trägerkontrolle:

Einrichtung und Freigabe: Das PGW verwaltet wie das SGW die Einrichtung, Aufrechterhaltung und Freigabe von Trägern. Dadurch wird sichergestellt, dass UEs über die notwendigen Ressourcen für ihre Kommunikationsbedürfnisse verfügen.

4. Quality of Service (QoS)-Management:

Verkehrspriorisierung: Das PGW ist an der Verwaltung von QoS-Parametern beteiligt, um den Verkehr basierend auf verschiedenen Anwendungen und Diensten zu priorisieren. Dies gewährleistet ein konsistentes und zuverlässiges Benutzererlebnis, insbesondere in Szenarien mit unterschiedlichen Netzwerkbedingungen.

5. Lade- und Abrechnungsunterstützung:

Nutzungsüberwachung: Ähnlich wie das SGW überwacht das PGW die Datennutzung durch UEs und stellt Daten für Abrechnungszwecke bereit. Es verfolgt das von einzelnen Benutzern verbrauchte Datenvolumen und ermöglicht eine genaue Abrechnung basierend auf vom Betreiber definierten Richtlinien.

6. Rechtmäßige Überwachung:

Einhaltung von Vorschriften: Das PGW unterstützt rechtmäßige Abhörfunktionen und ermöglicht es Behörden, die Kommunikation im Einklang mit den gesetzlichen Anforderungen abzufangen und zu überwachen. Dies stellt die Einhaltung regulatorischer Standards sicher.

7. Paketfilterung:

Verkehrskontrollrichtlinien: Das PGW implementiert Paketfilterung, um den Datenverkehr basierend auf vordefinierten Richtlinien zu steuern und zu verwalten. Dies kann das Filtern basierend auf Quell- oder Zieladressen, Anwendungen oder Inhaltstypen umfassen.

8. Gateway zu externen Netzwerken:

Zugriff auf Internet und externe Dienste: Ähnlich wie das SGW dient das PGW als Gateway zwischen dem LTE-Netzwerk und externen Paketdatennetzwerken wie dem Internet. Es ermöglicht UEs, auf externe Dienste zuzugreifen, im Internet zu surfen und mit Geräten in anderen Netzwerken zu kommunizieren.

9. Dynamisches IP-Pool-Management:

Effiziente Ressourcenzuweisung: Das PGW verwaltet einen dynamischen Pool von IP-Adressen und gewährleistet so eine effiziente Zuweisung und Freigabe basierend auf der Nachfrage von UEs. Dies trägt zur optimalen Nutzung der verfügbaren IP-Ressourcen bei.

10. Packet Data Network (PDN)-Konnektivität:

PDN-Auswahl und Konnektivität: Das PGW unterstützt UEs bei der Auswahl und Verbindung zu bestimmten Paketdatennetzwerken (PDNs). Dadurch können UEs je nach ihren Vorlieben und Anforderungen auf verschiedene Dienste und externe Netzwerke zugreifen.

11. Mobilitätsmanagement:

Handhabung der UE-Mobilität: Das PGW ist an der Verwaltung mobilitätsbezogener Verfahren beteiligt, beispielsweise der Übergabe von UEs zwischen verschiedenen Zellen oder eNBs. Dies stellt eine nahtlose Konnektivität für UEs sicher, während sie sich innerhalb des LTE-Netzwerks bewegen.

12. Unterstützung für Notdienste:

Prioritäre Bearbeitung: Das PGW unterstützt Rettungsdienste durch die vorrangige Bearbeitung von Notrufen und gewährleistet so eine zeitnahe und zuverlässige Kommunikation in kritischen Situationen.

13. Deep Packet Inspection (DPI):

Analysieren des Paketinhalts: Das PGW kann eine Deep Packet Inspection durchführen, um den Inhalt von Paketen zu analysieren. Dies ermöglicht die Durchsetzung spezifischer Richtlinien, wie z. B. Traffic Shaping oder Content Filtering.

14. Roaming-Unterstützung:

Zusammenarbeit mit externen Netzwerken: Ähnlich wie das SGW unterstützt das PGW nahtloses Roaming für UEs und ermöglicht die Kommunikation und Datenübertragung, wenn UEs zwischen LTE-Netzwerken und externen Netzwerken an verschiedenen Standorten wechseln.

Abschluss:

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl SGW als auch PGW in LTE-Netzwerken als kritische Gateways innerhalb der EPC-Architektur fungieren, deren Funktionen von der Datenweiterleitung und Trägerverwaltung bis hin zur QoS-Verwaltung, Gebührenunterstützung und Zusammenarbeit mit externen Netzwerken reichen. Gemeinsam spielen sie eine Schlüsselrolle bei der Gewährleistung einer effizienten, sicheren und nahtlosen Kommunikation für Benutzergeräte in LTE-Netzwerken.