El ePDG permite que un suscriptor conectado a una red Wi-Fi no confiable acceda al núcleo del operador mediante un túnel IPsec. El PGW conecta la sesión con internet y otras redes IP y asigna la dirección IP del suscriptor. La interfaz S2b une a ambos; una sesión Wi-Fi y una sesión LTE pueden anclarse en el mismo PGW.
¿Qué hace un PGW en un núcleo LTE?
El PGW, o PDN Gateway (pasarela de red de paquetes de datos), es un nodo del núcleo de red LTE/4G, el EPC (Evolved Packet Core). Conecta a los suscriptores con las redes externas. Asigna la dirección IP del suscriptor, enruta los paquetes y realiza NAT (traducción de direcciones de red). El mismo nodo se encarga de la gestión del tráfico, la QoS (calidad de servicio) y la tarificación.
Nuestro PGW se ubica en el EPC del operador, en la frontera con las redes externas. Funciona como punto de salida de todo el tráfico de usuario hacia la red IP externa, es decir, internet. Para el direccionamiento, nuestro PGW puede actuar como servidor DHCP o utilizar uno externo.
En la arquitectura 3GPP, el PDN GW es la pasarela que termina la interfaz SGi hacia la red de paquetes de datos. Entre sus funciones están la asignación de direcciones IP al UE (equipo de usuario), el filtrado de paquetes por usuario, la tarificación y las funciones DHCP.
¿Qué hace un ePDG y por qué lo necesita el tráfico Wi-Fi?
El ePDG conecta el núcleo del operador (EPC) con redes no 3GPP no confiables que requieren un acceso seguro, como las redes de acceso Wi-Fi. El teléfono del suscriptor establece una conexión segura con el ePDG, transparente para el punto de acceso Wi-Fi local. El suscriptor se autentica mediante la SIM contra el servidor AAA (autorización, autenticación y contabilidad) del operador.
No todas las redes Wi-Fi pasan por el ePDG. El acceso desde redes no 3GPP no confiables utiliza el ePDG, mientras que el Wi-Fi confiable, una TWAN (red de acceso WLAN confiable), se conecta al PGW a través de S2a.
Nuestro ePDG crea un túnel IPsec (Internet Protocol Security) desde el equipo de usuario para cada sesión PDN, con IPsec/IKEv2 (Internet Key Exchange versión 2). La autenticación utiliza la SIM del operador y EAP-AKA (Extensible Authentication Protocol, Authentication and Key Agreement). Además, nuestro ePDG se integra con el núcleo IMS (IP Multimedia Subsystem) existente del operador.
El dispositivo se conecta a una red Wi-Fi disponible, establece un túnel seguro con el ePDG y se autentica en la red del operador. Después, la voz y el tráfico de usuario viajan por el núcleo EPC, igual que en una conexión LTE. Explicamos los túneles y la integración con IMS con más detalle en ePDG Explained.
Dónde se ubica cada nodo en la ruta del teléfono a internet
En LTE, el tráfico de usuario suele seguir esta ruta: UE → eNodeB (la estación base LTE) → SGW → PGW → red IP externa. El SGW (Serving Gateway) no conecta directamente al suscriptor con internet; eso lo hace el PGW. En la arquitectura 3GPP, un teléfono conectado a Wi-Fi no confiable llega al PGW mediante un túnel IPsec hacia el ePDG y luego a través de S2b.
LTE: UE → eNodeB → SGW –S5/S8–> PGW –SGi–> internet, redes IP
Wi-Fi no confiable: UE –túnel IPsec–> ePDG –S2b–> PGW
En la arquitectura 3GPP, un teléfono conectado a Wi-Fi no confiable recibe dos tipos de dirección IP. Una se usa dentro de la red de acceso Wi-Fi para llegar al ePDG, el extremo del túnel IPsec. Una o varias más se usan hacia las redes externas: las asigna el PGW y el ePDG las entrega al teléfono.
| Nodo | Dónde se ubica | Qué hace |
|---|---|---|
| SGW | Ruta LTE, entre el eNodeB y el PGW | No conecta directamente al suscriptor con internet |
| ePDG | Entre el EPC y el Wi-Fi no confiable u otras redes no 3GPP | Acceso seguro del suscriptor al núcleo |
| PGW | Frontera del EPC con las redes externas | Conexión con internet y redes IP; gestión del tráfico, QoS, tarificación |
En nuestro glosario describimos las demás funciones del SGW (Serving Gateway).
Cómo se conectan el ePDG y el PGW: S2b y las demás interfaces del PGW
S2b es la interfaz entre el ePDG y el PGW. Nuestro PGW trabaja con una interfaz S2b nativa, que permite el handover para VoWiFi (voz sobre Wi-Fi). Del lado del PGW, S2b se encuentra junto a las interfaces para LTE, Wi-Fi confiable, control de políticas, autenticación y redes externas.
Nuestro PGW se conecta al EPC del operador a través de estas interfaces:
| Interfaz | Qué conecta |
|---|---|
| S2b | ePDG y PGW |
| S5/S8 | S8 une el SGW de la red visitada con el PGW de la red de origen; sin roaming, S5 une el SGW y el PGW de una misma red |
| SGi | PGW y redes de datos externas |
| Gx | PCRF (función de reglas de políticas y tarificación) y PGW, sobre Diameter |
| S2a | PGW y una TWAN, redes Wi-Fi confiables |
| S6b | PGW y sistemas de autenticación de suscriptores de redes no 3GPP, en S2a y S2b |
Nuestro PGW cumple con los estándares 3GPP y las especificaciones GTPv2. Procesa todos los Information Elements (IE) de los mensajes Create Session Request y genera respuestas Create Session Response válidas.
En la arquitectura 3GPP general, Gx une la PCRF con la PCEF (función de aplicación de políticas y tarificación). La PCEF forma parte de las funciones del PGW, y la política de la PCRF se aplica en el PGW.
Qué pasa con la sesión cuando el teléfono cambia entre Wi-Fi y LTE
Cuando un suscriptor se desplaza entre estaciones base, e incluso entre distintos SGW, su PGW sigue siendo el mismo. Con nuestro PGW, la dirección IP se mantiene durante estos desplazamientos. Nuestro PGW admite la continuidad de la sesión cuando el teléfono cambia entre LTE y Wi-Fi, si la red utiliza un ePDG.
Según la arquitectura 3GPP, cuando un teléfono pasa de LTE a Wi-Fi no confiable, el servidor AAA le indica al ePDG qué PGW atiende al suscriptor. Después del handover, la sesión pasa por un túnel IPsec hacia el ePDG y continúa hasta ese PGW. El PGW puede responder con la misma dirección IP que asignó antes.
Los teléfonos cambian entre Wi-Fi y LTE para que la transmisión de voz no se interrumpa. VoWiFi y VoLTE (voz sobre LTE) funcionan sobre el mismo núcleo de red y utilizan los mismos códecs HD. Nuestra página sobre VoLTE y VoWiFi trata la parte de voz.
Qué lugar ocupa cada nodo en los escenarios habituales de un operador
En internet móvil, el PGW lleva el tráfico de usuario hacia internet. En roaming, S8 conecta el SGW de la red visitada con el PGW de la red de origen. En 5G NSA (Non-Standalone), el PGW cumple las mismas funciones para el tráfico 5G. En las llamadas por Wi-Fi no confiable, el ePDG da acceso al suscriptor al núcleo y S2b lo une con el PGW.
| Escenario | Qué más implica del lado del PGW |
|---|---|
| Internet móvil por LTE | Asignación de direcciones IP, enrutamiento de paquetes, NAT |
| Roaming | En la red de origen, S5 une un SGW local con un PGW local |
| 5G NSA | La radio 5G, NR (New Radio), funciona sobre el núcleo 4G (EPC) |
En nuestra solución, la función PCEF funciona como un producto independiente, Stingray Service Gateway. Por eso también podemos suministrar nuestro PGW por separado: en ese caso trabaja con una PCEF de otros fabricantes.
Cómo trabajamos con los operadores en PGW y ePDG
Desarrollamos Stingray PGW y Stingray ePDG conforme a los estándares 3GPP. Nuestro ePDG es una solución de software. El trabajo con un operador comienza con un formulario de solicitud, y el camino desde el primer contacto hasta el contrato tiene cinco pasos.
- Usted completa el formulario de solicitud en la página de nuestro PGW o de nuestro ePDG.
- Precisamos la tarea y le damos acceso a la documentación.
- Juntos analizamos su situación actual: volumen de tráfico, equipos disponibles y funcionalidades que necesita.
- Nuestros ingenieros instalan el software elegido en su hardware o máquina virtual y lo adaptan a sus tareas.
- Tras una prueba exitosa, firmamos el contrato.
Nuestro PGW utiliza CUPS (Control and User Plane Separation) para garantizar la confiabilidad y la continuidad del servicio. Nuestro propio protocolo optimizado de control del canal de datos, BCP, aporta rendimiento y tolerancia a fallas. Un sistema distribuido de almacenamiento de sesiones permite que los módulos de procesamiento trabajen de forma independiente. Explicamos los motivos de esta separación en CUPS para PCEF y PGW.
Preguntas frecuentes
¿Qué significa PGW?
PGW significa PDN Gateway, donde PDN es packet data network (red de paquetes de datos). También se escribe PDN GW o P-GW. Es el nodo del núcleo LTE que da a los suscriptores acceso a las redes externas.
¿Qué interfaz conecta el ePDG y el PGW?
S2b conecta el ePDG y el PGW, y nuestro PGW admite S2b de forma nativa. En Wi-Fi no confiable, la sesión pasa por un túnel IPsec hacia el ePDG y por bearers S2b hacia el PGW.
¿Cambia la dirección IP del suscriptor cuando una llamada pasa entre LTE y Wi-Fi?
La dirección IP que el teléfono usa hacia las redes externas la asigna el PGW; en Wi-Fi, el ePDG la entrega al teléfono. Según la arquitectura 3GPP, cuando el teléfono pasa de LTE a Wi-Fi no confiable, el PGW puede responder con la misma dirección IP.
¿Cómo se gestiona la QoS del tráfico que llega a través del ePDG?
La política de QoS se define en el núcleo: la PCRF la envía al PGW por Gx, y el PGW la aplica a la sesión mediante su función PCEF, incluidas las sesiones que llegan por S2b. El ePDG recibe la QoS del bearer desde el PGW por S2b y la aplica al túnel IPsec en su tramo de la ruta. Nuestro ePDG también utiliza la información del suscriptor que recibe del servidor AAA.
¿Puede un PGW trabajar con una PCEF de otro fabricante?
Sí. En nuestra solución, la PCEF funciona como un producto independiente, por lo que Stingray PGW puede entregarse sin ella y trabajar con una PCEF de otros fabricantes. Cumple con los estándares 3GPP y admite todas las interfaces necesarias.
¿Se usa el PGW en redes 5G?
Sí, en las redes 5G Non-Standalone. En ellas, la radio 5G (NR) utiliza el núcleo de red 4G (EPC). El PGW sigue siendo un elemento clave y cumple las mismas funciones para el tráfico 5G.
