L’ePDG permet à un abonné connecté à un Wi-Fi non fiable d’accéder au cœur de réseau de l’opérateur via un tunnel IPsec. Le PGW relie la session à Internet et aux autres réseaux IP et attribue l’adresse IP de l’abonné. L’interface S2b relie les deux ; une session Wi-Fi et une session LTE peuvent être ancrées sur le même PGW.
Quel est le rôle d’un PGW dans un cœur LTE ?
Le PGW, ou PDN Gateway (passerelle vers le réseau de données par paquets), est un nœud du cœur de réseau LTE/4G, l’EPC (Evolved Packet Core). Il relie les abonnés aux réseaux externes. Il attribue l’adresse IP de l’abonné, achemine les paquets et assure le NAT (traduction d’adresses réseau). Le même nœud prend en charge la gestion du trafic, la QoS (qualité de service) et la facturation.
Notre PGW se situe dans l’EPC de l’opérateur, à la frontière avec les réseaux externes. Il sert de point de sortie de tout le trafic utilisateur vers le réseau IP externe, Internet. Pour l’adressage, notre PGW peut jouer lui-même le rôle de serveur DHCP ou utiliser un serveur externe.
Dans l’architecture 3GPP, le PDN GW est la passerelle qui termine l’interface SGi vers le réseau de données par paquets. Ses fonctions comprennent l’attribution d’adresses IP à l’UE (équipement utilisateur), le filtrage des paquets par utilisateur, la facturation et les fonctions DHCP.
Quel est le rôle d’un ePDG, et pourquoi le trafic Wi-Fi en a-t-il besoin ?
L’ePDG relie le cœur de réseau de l’opérateur (EPC) aux réseaux non 3GPP non fiables qui nécessitent un accès sécurisé, comme les réseaux d’accès Wi-Fi. Le téléphone de l’abonné établit une connexion sécurisée avec l’ePDG, transparente pour le point d’accès Wi-Fi local. L’abonné est authentifié par sa carte SIM auprès du serveur AAA (autorisation, authentification et comptabilité) de l’opérateur.
Tous les réseaux Wi-Fi ne passent pas par l’ePDG. L’accès depuis des réseaux non 3GPP non fiables utilise l’ePDG, tandis que le Wi-Fi fiable, un TWAN (réseau d’accès WLAN fiable), se connecte au PGW via S2a.
Notre ePDG crée un tunnel IPsec (Internet Protocol Security) depuis l’équipement utilisateur pour chaque session PDN, à l’aide d’IPsec/IKEv2 (Internet Key Exchange version 2). L’authentification s’appuie sur la carte SIM de l’opérateur et sur EAP-AKA (Extensible Authentication Protocol, Authentication and Key Agreement). Notre ePDG s’intègre également au cœur IMS (IP Multimedia Subsystem) existant de l’opérateur.
L’appareil se connecte à un réseau Wi-Fi disponible, établit un tunnel sécurisé avec l’ePDG et s’authentifie sur le réseau de l’opérateur. La voix et le trafic utilisateur transitent ensuite par le cœur EPC, exactement comme avec une connexion LTE. Nous détaillons les tunnels et l’intégration IMS dans ePDG Explained.
Où se situe chaque nœud sur le chemin du téléphone vers Internet
En LTE, le trafic utilisateur suit généralement ce chemin : UE → eNodeB (la station de base LTE) → SGW → PGW → réseau IP externe. Le SGW (Serving Gateway) ne relie pas directement l’abonné à Internet ; c’est le rôle du PGW. Dans l’architecture 3GPP, un téléphone connecté à un Wi-Fi non fiable atteint le PGW via un tunnel IPsec vers l’ePDG, puis via S2b.
LTE : UE → eNodeB → SGW –S5/S8–> PGW –SGi–> Internet, réseaux IP
Wi-Fi non fiable : UE –tunnel IPsec–> ePDG –S2b–> PGW
Dans l’architecture 3GPP, un téléphone connecté à un Wi-Fi non fiable reçoit deux types d’adresse IP. L’une sert à l’intérieur du réseau d’accès Wi-Fi pour joindre l’ePDG, extrémité du tunnel IPsec. Une ou plusieurs autres servent vers les réseaux externes : le PGW les attribue et l’ePDG les transmet au téléphone.
| Nœud | Où il se situe | Ce qu’il fait |
|---|---|---|
| SGW | Chemin LTE, entre l’eNodeB et le PGW | Ne relie pas directement l’abonné à Internet |
| ePDG | Entre l’EPC et le Wi-Fi non fiable ou d’autres réseaux non 3GPP | Accès sécurisé de l’abonné au cœur de réseau |
| PGW | Frontière de l’EPC avec les réseaux externes | Connexion à Internet et aux réseaux IP ; gestion du trafic, QoS, facturation |
Notre glossaire présente les autres fonctions du SGW (Serving Gateway).
Comment l’ePDG et le PGW sont reliés : S2b et les autres interfaces du PGW
S2b est l’interface entre l’ePDG et le PGW. Notre PGW fonctionne avec une interface S2b native, qui permet le handover pour la VoWiFi (voix sur Wi-Fi). Côté PGW, S2b côtoie les interfaces dédiées au LTE, au Wi-Fi fiable, au contrôle des politiques, à l’authentification et aux réseaux externes.
Notre PGW se connecte à l’EPC de l’opérateur via les interfaces suivantes :
| Interface | Ce qu’elle relie |
|---|---|
| S2b | ePDG et PGW |
| S5/S8 | S8 relie le SGW du réseau visité et le PGW du réseau d’origine ; sans roaming, S5 relie le SGW et le PGW d’un même réseau |
| SGi | PGW et réseaux de données externes |
| Gx | PCRF (fonction de règles de politique et de facturation) et PGW, via Diameter |
| S2a | PGW et un TWAN, réseaux Wi-Fi fiables |
| S6b | PGW et systèmes d’authentification des abonnés des réseaux non 3GPP, sur S2a et S2b |
Notre PGW est conforme aux normes 3GPP et aux spécifications GTPv2. Il traite tous les Information Elements (IE) des messages Create Session Request et génère des réponses Create Session Response valides.
Dans l’architecture 3GPP générale, Gx relie la PCRF à la PCEF (fonction d’application des politiques et de la facturation). La PCEF fait partie des fonctions du PGW, et la politique de la PCRF est appliquée au niveau du PGW.
Ce que devient la session quand le téléphone passe du Wi-Fi au LTE
Lorsqu’un abonné se déplace d’une station de base à l’autre, et même entre différents SGW, son PGW reste le même. Avec notre PGW, l’adresse IP reste inchangée lors de ces déplacements. Notre PGW assure la continuité de session lorsque le téléphone bascule entre LTE et Wi-Fi, si le réseau utilise un ePDG.
Selon l’architecture 3GPP, lorsqu’un téléphone passe du LTE à un Wi-Fi non fiable, le serveur AAA indique à l’ePDG quel PGW dessert l’abonné. Après le handover, la session passe par un tunnel IPsec vers l’ePDG, puis jusqu’à ce PGW. Le PGW peut répondre avec la même adresse IP que celle attribuée précédemment.
Les téléphones basculent entre Wi-Fi et LTE pour que la transmission de la voix ne soit pas interrompue. La VoWiFi et la VoLTE (voix sur LTE) fonctionnent sur le même cœur de réseau et utilisent les mêmes codecs HD. Notre page consacrée à la VoLTE et la VoWiFi traite de la partie voix.
La place de chaque nœud dans les scénarios courants des opérateurs
Pour l’Internet mobile, le PGW achemine le trafic utilisateur vers Internet. En roaming, S8 relie le SGW du réseau visité et le PGW du réseau d’origine. En 5G NSA (Non-Standalone), le PGW assure les mêmes fonctions pour le trafic 5G. Pour les appels via un Wi-Fi non fiable, l’ePDG fait entrer l’abonné dans le cœur de réseau et S2b le relie au PGW.
| Scénario | Ce que cela implique en plus côté PGW |
|---|---|
| Internet mobile en LTE | Attribution des adresses IP, routage des paquets, NAT |
| Roaming | Dans le réseau d’origine, S5 relie un SGW local et un PGW local |
| 5G NSA | La radio 5G, NR (New Radio), fonctionne sur le cœur 4G (EPC) |
Dans notre solution, la fonction PCEF est un produit distinct, Stingray Service Gateway. C’est pourquoi nous pouvons aussi fournir notre PGW seul : il fonctionne alors avec une PCEF d’autres fournisseurs.
Comment nous travaillons avec les opérateurs sur le PGW et l’ePDG
Nous développons Stingray PGW et Stingray ePDG conformément aux normes 3GPP. Notre ePDG est une solution logicielle. Le travail avec un opérateur commence par un formulaire de demande, et le parcours du premier contact jusqu’au contrat comporte cinq étapes.
- Vous remplissez le formulaire de demande sur la page de notre PGW ou de notre ePDG.
- Nous précisons votre besoin et vous donnons accès à la documentation.
- Ensemble, nous analysons votre situation actuelle : volume de trafic, équipements disponibles et fonctionnalités nécessaires.
- Nos ingénieurs installent le logiciel choisi sur votre matériel ou votre machine virtuelle et l’adaptent à vos besoins.
- Après un test concluant, nous signons le contrat.
Notre PGW utilise CUPS (Control and User Plane Separation) pour garantir la fiabilité et la continuité de service. Notre propre protocole optimisé de contrôle du canal de données, BCP, assure performance et tolérance aux pannes. Un système distribué de stockage des sessions permet aux modules de traitement de fonctionner de manière indépendante. Nous expliquons les raisons de cette séparation dans CUPS pour PCEF et PGW.
FAQ
Que signifie PGW ?
PGW signifie PDN Gateway, PDN désignant le packet data network (réseau de données par paquets). On l’écrit aussi PDN GW ou P-GW. C’est le nœud du cœur LTE qui donne aux abonnés l’accès aux réseaux externes.
Quelle interface relie l’ePDG et le PGW ?
S2b relie l’ePDG et le PGW, et notre PGW prend en charge S2b de manière native. Sur un Wi-Fi non fiable, la session passe par un tunnel IPsec vers l’ePDG et par des bearers S2b vers le PGW.
L’adresse IP de l’abonné change-t-elle quand un appel passe du LTE au Wi-Fi ?
L’adresse IP que le téléphone utilise vers les réseaux externes est attribuée par le PGW ; en Wi-Fi, c’est l’ePDG qui la transmet au téléphone. Selon l’architecture 3GPP, lorsque le téléphone passe du LTE à un Wi-Fi non fiable, le PGW peut répondre avec la même adresse IP.
Comment la QoS est-elle gérée pour le trafic qui passe par l’ePDG ?
La politique de QoS est définie dans le cœur de réseau : la PCRF l’envoie au PGW via Gx, et le PGW l’applique à la session grâce à sa fonction PCEF, y compris pour les sessions arrivant via S2b. L’ePDG reçoit la QoS du bearer depuis le PGW via S2b et l’applique au tunnel IPsec sur sa portion du chemin. Notre ePDG utilise également les informations sur l’abonné qu’il reçoit du serveur AAA.
Un PGW peut-il fonctionner avec une PCEF d’un autre fournisseur ?
Oui. Dans notre solution, la PCEF est un produit distinct : Stingray PGW peut donc être livré sans elle et fonctionner avec une PCEF d’autres fournisseurs. Il est conforme aux normes 3GPP et prend en charge toutes les interfaces nécessaires.
Le PGW est-il utilisé dans les réseaux 5G ?
Oui, dans les réseaux 5G Non-Standalone. La radio 5G (NR) y utilise le cœur de réseau 4G (EPC). Le PGW reste un élément clé et assure les mêmes fonctions pour le trafic 5G.
