Interface S11 entre MME et SGW : Définition et Fonction

Interface S11 entre MME et SGW : Définition et Fonction

L’interface S11 connecte l’entité MME (Mobility Management Entity) au SGW (Serving Gateway) dans l’architecture EPC (Evolved Packet Core) des réseaux LTE. Elle repose sur le protocole GTPv2-C (GPRS Tunneling Protocol Version 2 – Control plane) et joue un rôle crucial dans la gestion des sessions et de la mobilité des utilisateurs. Cette interface assure l’échange de messages de signalisation nécessaires à l’établissement, la modification et la libération des tunnels de données.

Rôle fondamental de l’interface S11

L’interface S11 est utilisée pour coordonner les processus de gestion de session entre le MME et le SGW. Elle intervient dès la première attache de l’UE (User Equipment), lors de la demande de session PDP (Packet Data Protocol), et continue d’être sollicitée pendant les procédures de mobilité ou de mise à jour de contexte. Son rôle est strictement lié à la signalisation de contrôle, en aucun cas au transport des données utilisateurs (user plane).

• Établissement de tunnel GTP-U via la signalisation GTP-C
• Gestion de la mobilité intra-MME ou inter-MME (en S10/S5)
• Mise à jour des paramètres de session (QoS, TEID, adresse IP)
• Libération des ressources et des contextes associés

Protocole utilisé : GTPv2-C

Le protocole de transport utilisé sur l’interface S11 est GTPv2-C, qui permet la séparation claire entre plan de contrôle et plan utilisateur. Chaque message échangé entre le MME et le SGW sur cette interface est encapsulé dans un message GTP-C, transporté sur UDP/IP (port 2123).

Fonctions principales du MME et du SGW via S11

Le MME agit comme le nœud maître de la signalisation de mobilité et de session. Lorsqu’un UE s’attache au réseau, le MME utilise S11 pour demander au SGW la création d’un tunnel de données vers l’eNodeB. Le SGW, de son côté, crée une entrée de contexte utilisateur et transmet les informations nécessaires à la configuration du tunnel vers le PGW (Packet Gateway).

Procédures clés sur l’interface S11

1. Create Session Request / Response : Utilisé lors de l’attachement initial de l’UE. Le MME initie la création de tunnel vers le SGW, qui lui-même initie ensuite la communication avec le PGW.
2. Modify Bearer Request / Response : Permet la mise à jour dynamique des paramètres QoS ou l’ajout de flux dédiés selon le profil de l’utilisateur.
3. Delete Session Request / Response : Sert à libérer les ressources allouées une fois la session terminée ou lors de la déconnexion volontaire ou forcée de l’UE.

Exemple de signalisation via S11

Lorsqu’un terminal mobile allume son équipement pour se connecter au réseau LTE, le MME reçoit un message d’attachement. Ensuite, il envoie un message GTP-C « Create Session Request » au SGW via S11. Ce message contient :

• L’identité de l’UE (IMSI)
• Les paramètres de QoS requis
• L’adresse IP souhaitée
• Les informations du réseau d’accès

Le SGW répond avec un « Create Session Response » contenant les identifiants GTP-U (TEID), l’adresse IP attribuée à l’UE, ainsi que les paramètres du bearer par défaut.

Différence entre interfaces S5 et S11

Bien que similaires sur le plan technique (toutes deux basées sur GTPv2-C), S5 et S11 ont des rôles et des entités cibles distincts. S11 relie le MME au SGW dans le plan de contrôle. S5 connecte quant à elle le SGW au PGW, dans le plan de données, mais peut aussi transporter de la signalisation.

• S11 : Contrôle de session entre MME et SGW
• S5 : Transport de données entre SGW et PGW (et parfois aussi signalisation)

Importance dans la gestion de la mobilité

L’interface S11 joue un rôle critique lors des handovers entre cellules LTE. Lors d’un handover intra-MME, le contexte utilisateur est maintenu, mais une mise à jour de tunnel est initiée via « Modify Bearer Request ». En revanche, en cas de changement d’MME (handover inter-MME), S11 intervient pour supprimer les anciens contextes via « Delete Session Request », puis en initie de nouveaux via « Create Session Request » avec le nouveau SGW si nécessaire.

Sécurité et redondance

Les opérateurs peuvent déployer des configurations redondantes sur l’interface S11, notamment via l’usage de plusieurs MME et SGW. Le routage des messages GTP-C est assuré avec redondance et équilibre de charge, ce qui assure la fiabilité des procédures de gestion de session, même en cas de défaillance partielle du réseau.

Conclusion

L’interface S11 est un composant essentiel de l’architecture LTE, servant de point de coordination entre les entités de gestion de la mobilité (MME) et de transport de données (SGW). Sa conception fondée sur GTPv2-C permet une signalisation efficace, flexible et sécurisée. Sa maîtrise est cruciale pour tout ingénieur réseau travaillant sur le cœur EPC ou sur l’évolution vers les réseaux 5G.

Pour approfondir le rôle du SGW dans les transferts inter-eNodeB, explorez les mécanismes de relocation de tunnel dans le contexte des handovers X2 et S1.