Brama obsługująca (SGW) jest kluczowym elementem architektury Evolved Packet Core (EPC) sieci Long Term Evolution (LTE). Odgrywa kluczową rolę w routingu i zarządzaniu ruchem danych użytkowników pomiędzy rozwiniętymi węzłami NodeB (eNodeB) lub stacjami bazowymi a zewnętrznymi sieciami danych pakietowych, zapewniając wydajne i niezawodne dostarczanie danych.
Kluczowe funkcje SGW w sieciach LTE:
1. Routing i przekazywanie danych:
- SGW odpowiada za routing i przekazywanie pakietów danych użytkowników w sieci LTE. Działa jako punkt kontrolny dla ruchu płaszczyzny użytkownika, zarządzając transmisją danych pomiędzy eNodeB a zewnętrznymi sieciami pakietowej transmisji danych.
2. Zarządzanie mobilnością:
- SGW zajmuje się zarządzaniem mobilnością Sprzętu Użytkownika (UE). Kiedy UE przemieszcza się pomiędzy różnymi eNodeB, SGW zapewnia, że połączenie danych użytkownika pozostaje nienaruszone, zarządzając procesem przekazywania i aktualizując lokalizację użytkownika.
3. Zarządzanie sesją:
- SGW odpowiada za zarządzanie sesjami, które polega na ustanawianiu, modyfikowaniu i udostępnianiu sesji użytkowników. Zachowuje informacje kontekstowe związane z sesjami użytkowników, umożliwiając bezproblemową łączność podczas wydarzeń związanych z mobilnością.
4. Zarządzanie nośnikami:
- SGW odgrywa rolę w zarządzaniu nośnikami, które są kanałami logicznymi umożliwiającymi zróżnicowaną jakość usług (QoS) dla różnych typów danych użytkownika. Zapewnia tworzenie, modyfikację i wydawanie nośników w oparciu o wymagania sieci i użytkownika.
5. Przydział adresu IP:
- SGW uczestniczy w przydzielaniu i zarządzaniu adresami IP dla UE w sieci LTE. Dynamicznie przypisuje adresy IP do UE, ułatwiając ich łączność z zewnętrznymi sieciami danych pakietowych, takimi jak Internet.
6. Opłaty i egzekwowanie zasad:
- SGW zajmuje się funkcjami ładowania, śledzeniem wykorzystania danych do celów rozliczeniowych. Przyczynia się również do egzekwowania zasad, zapewniając, że ruch danych użytkownika jest zgodny z określonymi zasadami i parametrami QoS.
7. Współpraca z innymi elementami sieci:
- SGW współpracuje z innymi elementami sieci LTE, takimi jak MME (Mobility Management Entity) i PGW (PDN Gateway), aby ułatwić płynną komunikację i efektywne zarządzanie danymi użytkowników.
SGW Architektura i komponenty:
1. Węzeł SGW:
- SGW jest realizowany jako węzeł sieciowy w architekturze LTE EPC. Zwykle jest zaprojektowany do obsługi dużej liczby połączeń użytkowników i wydajnego zarządzania ruchem danych.
2. Połączenie z eNodeB:
- SGW ustanawia połączenia z wieloma eNodeB, służąc jako punkt zakotwiczenia dla ruchu danych użytkowników. Zapewnia prawidłowe przesyłanie pakietów danych pomiędzy eNodeB a sieciami zewnętrznymi.
3. Połączenie z PGW:
- SGW łączy się z bramką PDN (PGW), kolejnym istotnym elementem architektury EPC. Połączenie pomiędzy SGW i PGW jest niezbędne do zarządzania ruchem danych pomiędzy siecią LTE a zewnętrznymi sieciami pakietowej transmisji danych.
4. Kotwiczenie mobilności:
- SGW służy jako punkt zakotwiczenia mobilności dla UE, umożliwiając im utrzymanie łączności podczas przemieszczania się pomiędzy różnymi eNodeB. Zarządza procesem przekazania, zapewniając płynne przejście bez przerw w świadczeniu usług.
5. Obsługa nośnika:
- SGW zajmuje się obsługą nośników, które są powołane do konkretnych usług lub zastosowań. Zarządza tworzeniem, modyfikacją i wydawaniem nośników w celu spełnienia dynamicznych wymagań ruchu danych użytkowników.
SGW w przepływie danych LTE:
1. Wejście i wyjście danych:
- SGW odpowiada za obsługę wejścia danych (dane przychodzące z UE) i wyjścia (dane wychodzące do UE). Zapewnia, że pakiety danych są odpowiednio kierowane i przekazywane pomiędzy siecią LTE a zewnętrznymi sieciami pakietowej transmisji danych.
2. Przydział adresu IP:
- SGW przydziela i zarządza adresami IP dla UE, umożliwiając im nawiązywanie połączeń z sieciami zewnętrznymi i dostęp do usług takich jak Internet.
3. Zarządzanie jakością usług (QoS):
- SGW przyczynia się do zarządzania QoS, ułatwiając tworzenie i zarządzanie nośnikami o określonych parametrach QoS. Dzięki temu różne typy danych użytkownika otrzymają odpowiedni poziom usług.
4. Informacje o ładowaniu:
- SGW śledzi informacje o ładowaniu, rejestrując wykorzystanie danych dla każdego UE. Informacje te są kluczowe dla celów rozliczeniowych i monitorowania wykorzystania zasobów sieciowych.
Rozważania i ewolucje:
1. Integracja z sieciami 5G:
- Wraz z ewolucją w kierunku sieci 5G architektura i funkcjonalności SGW mogą ulec zmianom. Wprowadzono nowe koncepcje, takie jak funkcja płaszczyzny użytkownika (UPF), aby obsługiwać funkcje płaszczyzny użytkownika.
2. Optymalizacja sieci:
- SGW odgrywa rolę w optymalizacji wydajności sieci poprzez efektywne zarządzanie ruchem danych, zapewnianie niezawodnej łączności i przyczynianie się do egzekwowania QoS.
3. Skalowalność i redundancja:
- Biorąc pod uwagę rosnącą liczbę podłączonych urządzeń i rosnący ruch danych, wdrożenia SGW muszą być skalowalne i wspierać mechanizmy redundancji, aby zapewnić odporność sieci.
Podsumowując, brama obsługująca (SGW) w sieciach LTE jest krytycznym elementem zarządzającym routingiem, przekazywaniem i zakotwiczaniem mobilności ruchu danych użytkownika. Odgrywa kluczową rolę w zapewnianiu wydajnej transmisji danych pomiędzy eNodeB a zewnętrznymi sieciami danych pakietowych, przyczyniając się jednocześnie do zarządzania sesjami i nośnikami, przydzielania adresów IP i funkcji ładowania w architekturze sieci LTE.