HS-GW je brána jádrové sítě, která poskytuje kotvu mobility a uživatelskou rovinu pro interoperabilitu mezi sítěmi 3GPP a 3GPP2 CDMA2000 HRPD.

Popis

HRPD Serving Gateway (HS-GW) je funkční entita definovaná ve specifikacích 3GPP pro interoperabilitu s přístupem non-3GPP, konkrétně pro připojení k sítím 3GPP2 CDMA2000 1xEV-DO (Evolution-Data Optimized), známým také jako sítě HRPD (High Rate Packet Data). Je to klíčová komponenta architektury Evolved Packet Core (EPC), která umožňuje plynulý přechod a kontinuitu služeb pro uživatelské zařízení (UE) pohybující se mezi sítěmi LTE/UMTS/GSM a CDMA HRPD. HS-GW se nachází v navštívené nebo domovské PLMN a rozhraní na jedné straně komunikuje s HRPD Access Network (AN) a na straně druhé s 3GPP EPC. Jejími hlavními úlohami je sloužit jako lokální kotva mobility pro UE během předávání mezi oběma typy přístupu a spravovat tunelování uživatelské roviny pro datový provoz.

Z architektonického pohledu HS-GW implementuje funkce analogické jak Serving Gateway (SGW), tak Packet Data Network Gateway (PGW) definované pro 3GPP přístupy, ale přizpůsobené pro rozhraní HRPD. Ukončuje specifické GRE (Generic Routing Encapsulation) tunely od HRPD AN. Na straně 3GPP EPC navazuje GTP tunely S5/S8 směrem k PGW (pokud není integrována s funkcionalitou PGW) nebo sama vystupuje jako PGW (pokud je nakonfigurována jako kombinace HSGW/PGW). HS-GW také komunikuje se serverem 3GPP AAA pro autentizaci, autorizaci a účtování procedur pro UE přistupující přes HRPD. Přiděluje UE IP adresu nebo tuto funkci deleguje na PGW.

Během předávání mezi RAT z E-UTRAN do HRPD (nebo naopak) je HS-GW klíčovým uzlem. Pro předávání z LTE do HRPD (optimalizované předávání) je cílový HS-GW připraven signalizací mezi MME (Mobility Management Entity) a HS-GW přes referenční bod S101. HS-GW ustaví potřebné zdroje s HRPD AN. Když se UE připojí přes HRPD v režimu nečinnosti, HS-GW provede procedury počátečního připojení, kontaktuje 3GPP AAA a HSS k autentizaci účastníka a získání jeho profilu. Poté ustaví PDN připojení k PGW, čímž vytvoří koncový bearer pro datový provoz UE. HS-GW také provádí vynucování politik, aplikuje QoS politiky a pravidla účtování přijatá od Policy and Charging Rules Function (PCRF) přes rozhraní Gxa.

K čemu slouží

HS-GW byla zavedena ve verzi 3GPP Release 8 spolu s počátečními specifikacemi LTE/EPC, aby řešila kritický požadavek reálného nasazení: plynulou interoperabilitu mezi novými sítěmi 3GPP LTE a široce rozšířenými legacy sítěmi 3GPP2 CDMA2000, zejména na trzích, jako je Severní Amerika, Japonsko a Jižní Korea, kde byla CDMA dominantní. Operátoři zavádějící LTE potřebovali standardizovanou a efektivní cestu, jak využít své stávající CDMA HRPD sítě pro pokrytí a záložní režim, obzvláště v počátečních fázích nasazení LTE, kdy bylo pokrytí řídké. Bez brány jako je HS-GW by byl přechod mezi těmito technologiemi omezen na jednoduché přesměrování typu ‘přeruš a pak vytvoř’, což by způsobilo významné přerušení služeb.

HS-GW řeší problém mobility v heterogenních sítích tím, že poskytuje jednotnou kotvu v rámci EPC pro přístupy 3GPP i HRPD. Abstrahuje specifika HRPD přístupové sítě a prezentuje ji jádru jako další IP-bázi přístupovou technologii. To umožňuje, aby klíčové funkce EPC, jako je plynulé předávání (prostřednictvím optimalizovaných procedur předávání), konzistentní vynucování politik a jednotné účtování, fungovaly přes technologickou hranici. Její vytvoření bylo motivováno potřebou architektury pro interoperabilitu s non-3GPP přístupy, která byla těsněji integrovaná než generický přístup I-WLAN, nabízející nižší latenci a lepší výkon pro předávání, což bylo zásadní pro hlasové a služby v reálném čase, jak se sítě vyvíjely směrem k VoLTE a SRVCC.

Klíčové vlastnosti

• Kotva mobility pro předávání mezi přístupem 3GPP (LTE/UMTS) a 3GPP2 HRPD
• Ukončovací bod pro specifické GRE tunely od HRPD Access Network
• Komunikuje se serverem 3GPP AAA pro autentizaci účastníka přes HRPD
• Navazuje GTP tunely (S5/S8) směrem k PGW nebo integruje funkcionalitu PGW
• Podporuje optimalizované procedury předávání přes rozhraní S101 (signalizace) a S103 (přeposílání dat)
• Vynucuje QoS politiky a pravidla účtování přijatá od PCRF přes rozhraní Gxa

Související pojmy

• HRPD – High Rate Packet Data

Definující specifikace

• TS 33.402 (Rel-19) — Security for non-3GPP access to EPS

📖 Anglický originál a plná specifikace: HS-GW na 3GPP Explorer