-
LTE
中的
QoS
（
1
）
(2010-05-19 09:56:49)
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LTECallProcessing
杂谈
EPS
系统中，
QoS
控制的基本粒度是
EP
S
承载
(Bearer)
，即相同承载
上的所有数
据流将获得相同的
QoS
保
障（如调度策略，缓冲队列管理，链路层配置等），不
同的
Qo
S
保障需要不同类型的
EPS
承载来提
供。
在
EPS
系统中，
PDN
指的是外部的数据网络（相对于
LTE
运营商而言），例如
Internet
，
企业专用数据网等。
APN
（接入点名称）
的值作为
PDN
网络的标识，
PDN
GW
位于<
/p>
EPC
和
PDN
的边界。
EPS Bearer
存在于
UE
和
PDN
GW
之间。通常情况下
（
GTP
Based S5/S8
），
EPS
承
载可以看作是
UE
与分组数据网网关
(
PDN-GW)
之间
的逻辑电路，（对于基于
< br>PMIP
的
S5/S8
接口，一
般认为
EPS Bearer
存在与
U
E
与
SGW
之间）
。
EPS
承载取代了
UMTS
网络中的分组数据协议上下文
（
PDP <
/p>
Context
）
。
根据
QoS
的不同，
EPS
Bear
可以划分为两大类：
GBR(Guranteed
Bit
Rate)
和
Non
－
GBR
。所谓
GBR
< br>，是指承载要求的比特速率被网络“永久”恒定的分配，即
使在网络资源紧张的情
况下，
相应的比特速率也能够保持。
MBR(Maximum
Bit
Rate)
参数定义了
GBR Bea
r
在资源充足的条件下，能够达到的速率上限。
MBR
的值有
可能大于或等于
GBR
< br>的值。相反的，
Non
－
GBR
指的是在网络拥挤的情况下，业
务（或者承载）需要承受降低速
率的要求，由于
Non
－
GBR
承载不需要占用固定
的网络资源，因而可以长时间地建立。而
GBR
承载一般只是在需要时才建立。
EPS
系统中，为了提高用户体验，减小业务建立的时延，真正实现用
户的“永远
在线”，引入了默认承载（
Default
Bearer
）的概念，即在用户开机，进行网络
附着的同时，
为该用户建立一个固定数据速率的默认承载，
保证其基本的业务需
求，默认承载是一种
Non
－
GBR
承载。一般来说，每个
PDN
连接都对应着一个
Default
Bearer
和一个
IP Address
，只有在
UE
和
PDN
都支持
IPV4
，
IPV
6
双协
议栈，一个
PDN
连接才有可能对应两个
Default
Bearer
和
IP
Address
，
UE
在此<
/p>
PDN
连接的有效期内将会一直保持此
D
efault
Bearer
（
IP
地址有可能变化吗？）
。
如果
UE
存在与多个
PDN
的连接，那么
UE
可以有多个
Defa
ult EPS Bear
和
IP
地址
。默认承载的
QoS
参数可以来自于从归属用户服务器
(HSS)
中获取的签约数
据，也可以通过
PCRF
交互或者基于本地配置来改变这些值。
为了给相同
IP
地址的
UE
提供具有不同
QoS
保障的业务，
如视频通话，
移动电视
等，需要在
UE
和
PDN
之间建立一个或多个
Dedicated EPS Bear
。连接到相同
PDN
的其他
EPS
承载称为专有承载，
运营商可以根据
PCRF
（
Policy
And
Charging
Resource
Function
）定义的策略，将不同的数据流映射到相应的
Dedicated
EPS
Bear
上，并且对不同的
EPS <
/p>
Bear
采用不同的
QoS
机制。专有承载可以是
GBR
承
载，也可以是
Non
－
GBR
承载。专有承载的创建或修改只能由网络侧来发起，并
且承载
QoS
参数值总是由分组核心网来分配。
<
/p>
一个
EPSBearer
要经过不同的网
元和接口，如下图所示。包括：
PGW
到
SGW
之间
的
S5/S8
接口，
SGW
到
eNod
eB
之间的
S1
接口和
eNodeB
到
UE
之间的<
/p>
Uu
接口。
EPS Bearer
在每个接口上会映射到不同的底层承载，每个网络节点负责维护底
层承
载的标识以及相互之间的绑定关系。
From 3GPP
23.401 4.7.2.2 The EPS bearer with GTP-based S5/S8
<
/p>
如上图所示，
eNodeB
通过创建无线
承载与
S1
承载之间的绑定，实现无线承载与
< br>S1
承载之间的一一映射；
S-GW
通过创建
S1
承载与
S5/S8<
/p>
承载之间的绑定，
实现
S1
承载与
S5/S8
承载之间的一一映射。最终，
EPS
承载数据通过无线承载、
S1
承载以及
S5/S8
承载的级联，实现了
UE
与
PDN
之间
连接业务的支持。
用户的
IP
数据包需要映射到不同的
EPS
Beare
r
，以获得相应的
QoS
保障。这样<
/p>
的映射关系是通过
TFT
（
Traffic Flow
Template
）和其中的
Packet Filters<
/p>
来
实现的。
TFT
是映射到相应
EPS
Bearer
的所有
PacketFilter
的集合，
Packet
Filter
表示将用户的一种业务数据流（
SDF
，
Service
DataFlow
）映射到相应的
EPS
Bearer
上，
Packet Filter
通常包括源
/
目的
IP
地址，源
/
目的
I
P
端口号，
协议号等内容。专有的
EP
S
Bearer
必须有与之相应的
T
FT
。相反的，缺省的
EPS
Bea
r
通常并不配置特定的
TFT
，或者说
，配置的是通配
TFT
，这样所有不能映射
到专有
EPS
Bearer
的<
/p>
IP
数据包会被映射到缺省的
EPS <
/p>
Bearer
上。
在专有的
EPS
Bearer
被释放的情况下，原来映射到
专有
EPS
Bearer
上的数据包
也会被重新路
由到相应的缺省
EPS Bearer
上。
TFT
分为上行和下行两个方向，其中，上行
的
TFT
在
UE
侧对上行的数据包进行过滤和映射。下行的
TFT
在
PDN
侧对下行的数
据包进行过滤和映射。
在接入网中，空口上承载的
QoS
是由
eNodeB
来控制的，
每个承载都有相应的
QoS
参数
Q
CI
（
QoS Class
Identifier
）和
ARP
（
Allocation And Retention
Priority
）。
QCI
同时应用于
GBR
和
Non-GBR
承载
。
一个
QCI
是一个值，
包含优先级，
包延迟，
以及可接受的误包率等指标，
每个
QCI
都与一个优先级相关联，<
/p>
优先级
1
是最高
的优先级别。承载
QCI
的值决定了其在
eNodeB
的处理策略。例如，对于误包率
要求比较严格的
Bearer
，
ENodeB
一般通过配置
RLC
成
AM
模式来提高空口传输的
准确率。
标
准中
（
23
。
203
）
定义了九种不同的
QCI
的值，
在接口上传输的是
QCI
的值而不是其对应的
QoS
属性。
通过对
QCI
的标准化，
可以
规范不同的厂家对于
相应的
QoS
业务
的理解和处理，
方便在多厂商互连环境和漫游环境中不同设备／
系统间的互连互通。
Table 6.1.7: Standardized QCI
characteristics
QCI
Resource
Priority
Packet
Packet
Example Services
Type
Delay
Error
Budget
Loss
(NOTE
1)
Rate
(NOTE 2)
1
2
100 ms
10
-2
Conversational Voice
(NOTE
3)
2
4
150 ms
10
-3
Conversational Video (Live
(NOTE 3)
GBR
Streaming)
3
3
50 ms
10
-3
Real Time Gaming
(NOTE 3)
4
5
300 ms
10
-6
Non-Conversational Video
(NOTE 3)
(Buffered
Streaming)
5
1
100 ms
10
-6
IMS Signalling
(NOTE 3)
6
Video (Buffered Streaming)
(NOTE 4)
6
300 ms
10
-6
TCP-based (e.g., www,
e-mail,
chat,
ftp,
p2p
file
sharing, progressive
video,
etc.)
7
Non-GBR
Voice,
-3
(NOTE 3)
7
100 ms
10
Video (Live Streaming)
Interactive Gaming
8
(NOTE 5)
8
Video (Buffered
Streaming)
-6
300 ms
10
TCP-based
(e.g., www,
e-mail,
chat,
ftp,
p2p
file
9
9
sharing, progressive
(NOTE 6)
video, etc.)
ARP
是分配和保留优先级
(Allocation and
Retention Priority)
。
ARP
同
时应用于
GBR
和<
/p>
Non-GBR
承载，
主要应用于接入控
制，
在资源受限的条件下，
决
定是否接
受相应的
Bearer
建立请求。另外，
eNode B
可以使用
ARP
决定
在新的
承载建立时，已经已经存在承载的抢占优先级。一个承载的
ARP
仅在承载建立
之前对承载的建立产生影响。承载建立
之后
QoS
特性，应由
QCI
、
GBR
、
MBR
等参
数来决定。
为了尽可能提高系统的带宽利用率，
EPS
系统引入了汇聚的概念，
并定义了
AMBR
（
Aggregated Maximum Bit Rate
）参数。
AMBR
可以被运营商用来限制签约用户
的总速率，
它不是针对某一个
Bearer
，
而是针对一组
Non
－
GBR
的
Bearer
。
当其
他
EPS<
/p>
承载不传送任何业务时，
这些
Non-G
BR
承载中的每一个承载都能够潜在地
利用整个
AMBR
。
AMBR
参数限制
了共享这一
AMBR
的所有承载能所能提供的总速率。
3GPP
定义了
两种不同的
AMBR
参数：
UE-AM
BR
和
(APN)-AMBR
。
UE
－
AMBR
定义
了每
个签约用户的
AMBR
。
APN-AMBR
是针对
APN
的参数，
它定义了同一个
APN
中的所
有
EPSBearer
提供
的累计比特速率上限。
AMBR
对于上行和下行承载可以定义不
同的数值。
EPS
专有承载建立流程
(2010-05-26 07:54:22)
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LTECallProcessing
杂谈
与缺省的
EPS
承载不同，专有
EPS
承载的
建立，是为了满足用户特定
QoS
的需求。
EPS
专
有承载建立之前，必须存在相应的缺省
EPS
承载。
EPS<
/p>
专有承载的建立，
可以由网络侧来发起，
也可以由终端侧来发起。
在网络侧发起的专有
承载建立过程中，
专有承载建立的信令流程由网络侧发起，
不要求
UE
上的应用层了解
EPS
承
载层
QoS
的具体信息，
UE
上的应用层可以通过应用层的信令与网络协商
QoS
的相关信
息，如
SIP/SDP,
RTSP
等，但这种应用层的
QoS
协商并不包含承载层
QoS
的内容。在
UE
侧发起的
EPS
专有承载的建立中
（也称为承载资源分配过程）
，
UE
上
的应用层直接向网络
侧提出承载层
QoS
（包括
QCI
，
< br>GBR
等）的申请，如果网络侧接受
UE
的请求，就会与
UE
进一步信令交互，建立专有的
EPS Bearer
。
在网络侧发起的
EPS
专有承载的建立过程中，触发网
络侧建立专有承载的条件可以是来自
网络的应用层信令，也可以是来自
< br>UE
的应用层信令。例如，
UE
发起基于
IMS
的
VoIP
呼
叫或者
UE
需要接收基
于
IMS
的
V
oIP
呼叫。
< br>下图是在基于
GTP
的
S5
接口下，网络侧发起的
EPS
专有承载的建
立流程。
首先，
PCRF
根据
UE
应用层所需要的
QoS
信息，
生成相应的
< br>QoS
准则，
通过基于
Diam
eter
的
RAR
（
< br>Re
－
Authentication Request
）命令发送给
PGW
。
PGW
根据相应的
QoS<
/p>
准则来配置
EPS Bearer
的
QoS
，
并发送
C
reate Bearer Request
消息给
SGW
，
SGW
将
相应的消息转发给
MME
，
SGW
与
MME
之间的
信息示例如下：
GPRS Tunneling
Protocol V2
Create Bearer Request
Flags: 72
010. .... = Version: 2
.... 1... = T: 1
Message Type: Create Bearer Request
(95)
Message Length: 743
Tunnel Endpoint
Identifier: 3300033 (MME
的
GTP
－
C
的
TEI
D
值
)
Sequence Number: 0
Spare: 256
Linked EPS Bearer ID (LBI) :
IE Type: EPS Bearer
ID (EBI) (73)
IE
Length: 1
000. ....
= CR flag: 0
....
0000 = Instance: 0
.... 0101 = EPS Bearer ID (EBI): 5
Bearer Context :
[Grouped IE]
IE
Type: Bearer Context (93)
IE Length: 69
000. .... = CR flag: 0
.... 0000 = Instance: 0
EPS Bearer ID (EBI) :