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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流LTE_中的QoS【精品文档】第 11 页LTE中的QoS（1）(2010-05-19 09:56:49) 标签：分类： EPS系统中，QoS控制的基本粒度是EPS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QoS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EPC和PDN的边界。EPS Bearer存在于UE和PDN

2、 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PMIP的S5/S8接口，一般认为EPS Bearer存在与UE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 Context）。根据QoS的不同， EPS Bear可以划分为两大类： GBR(Guranteed Bit Rate) 和 NonGBR。所谓GBR，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

3、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的值。相反的，NonGBR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NonGBR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NonGBR承载。一般来说，每个PDN连接都对应着一个Default Bearer和一

4、个IP Address，只有在UE和PDN都支持IPV4，IPV6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PDN连接的有效期内将会一直保持此Default 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Default 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Ded

5、icated 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 Bear采用不同的QoS机制。专有承载可以是GBR承载，也可以是NonGBR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。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eNodeB之间的S1接口和eNodeB到UE之间

6、的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S1承载之间的一一映射；S-GW通过创建S1承载与S5/S8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 Bearer

7、，以获得相应的QoS保障。这样的映射关系是通过TFT（Traffic Flow Template）和其中的Packet Filters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IP端口号，协议号等内容。专有的EPS Bearer必须有与之相应的TFT。相反的，缺省的EPS Bear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E

8、PS Bearer的IP数据包会被映射到缺省的EPS 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QCI（QoS Class Identifier）和ARP （Allocation And Retention Priority）。QCI同时应用于GBR和Non-GB

9、R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，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 character

10、isticsQCIResource TypePriorityPacket Delay Budget (NOTE1)Packet Error LossRate (NOTE2)Example Services1(NOTE3)2100ms10-2Conversational Voice2(NOTE3)GBR4150ms10-3Conversational Video (Live Streaming)3(NOTE3)350ms10-3Real Time Gaming4(NOTE3)5300ms10-6Non-Conversational Video (Buffered Streaming)5(NOTE

11、3)1100ms10-6IMS Signalling6(NOTE4)6300ms10-6Video (Buffered Streaming)TCP-based (e.g., www, e-mail, chat, ftp, p2p file sharing, progressive video, etc.)7(NOTE3)Non-GBR7100ms10-3Voice,Video (Live Streaming)Interactive Gaming8(NOTE5)8300ms10-6Video (Buffered Streaming)TCP-based (e.g., www, e-mail, ch

12、at, ftp, p2p file9(NOTE6)9sharing, progressive video, etc.) ARP是分配和保留优先级(Allocation and Retention Priority)。 ARP同时应用于GBR和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

13、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NonGBR的Bearer。当其他EPS承载不传送任何业务时，这些Non-GBR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-AMBR和(APN)-AMBR。UEAMBR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。AMB

14、R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) 标签：分类：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

15、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， 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VoIP呼叫。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QoS准则，通过基于Diameter的RAR（ReA

16、uthentication Request）命令发送给PGW。PGW根据相应的QoS准则来配置EPS Bearer的QoS，并发送Create 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 V2Create Bearer Request Flags: 72 010. . = Version: 2 . 1. = T: 1 Message Type: Create Bearer Request (95) Message Length: 743 Tunnel Endpoint Iden

17、tifier: 3300033 (MME的GTP C的TEID 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 fla

18、g: 0 . 0000 = Instance: 0 EPS Bearer ID (EBI) : IE Type: EPS Bearer ID (EBI) (73) IE Length: 1 000. . = CR flag: 0 . 0000 = Instance: 0 . 0000 = EPS Bearer ID (EBI): 0 （EBI是由MME分配的，由于此时并没有分配，所以设置为零） Fully Qualified Tunnel Endpoint Identifier (F-TEID) : IE Type: Fully Qualified Tunnel Endpoint Identi

19、fier (F-TEID) (87) IE Length: 9 000. . = CR flag: 0 . 0000 = Instance: 0 1. . = V4 (True-IPV4 address field Exists,False-Doesnt Exist in F-TEID): True .0. . = V6 (True-IPV6 address field Exists,False-Doesnt Exist in F-TEID): False .0 0001 = Interface Type: S1-U SGW GTP-U interface (1) TEID/GRE Key:

20、34 F-TEID IPv4: 30.0.2.1 (30.0.2.1) Fully Qualified Tunnel Endpoint Identifier (F-TEID) : IE Type: Fully Qualified Tunnel Endpoint Identifier (F-TEID) (87) IE Length: 9 000. . = CR flag: 0 . 0001 = Instance: 1 1. . = V4 (True-IPV4 address field Exists,False-Doesnt Exist in F-TEID): True .0. . = V6 (

21、True-IPV6 address field Exists,False-Doesnt Exist in F-TEID): False .0 0101 = Interface Type: S5/S8 PGW GTP-U interface (5) TEID/GRE Key: 34 F-TEID IPv4: 20.0.0.1 (20.0.0.1) EPS Bearer Level Traffic Flow Template (Bearer TFT) : IE Type: EPS Bearer Level Traffic Flow Template (Bearer TFT) (84) IE Len

22、gth: 8 000. . = CR flag: 0 . 0000 = Instance: 0 001. . = Operation Code: Create New TFT (1) . 0001 = Number of Packet Filters: 1 .0 . = Ebit: False Packet Filter 1 . 0000 = Packet Filter Identifier: 0 .11 . = Direction: bidirectional (3) (上行和下行双向的Filter) Evaluation Precedence: 0 Length of Packet Fil

23、ter: 3 Component Type: Single remote port type (80) Single remote port type: 80 Bearer Level Quality of Service (Bearer QoS) : IE Type: Bearer Level Quality of Service (Bearer QoS) (80) IE Length: 22 000. . = CR flag: 0 . 0000 = Instance: 0 . .1 = PVI (Pre-emption Vulnerability): True .00 00. = PL (

24、Priority Level): 0 .0. . = PCI (Pre-emption Capability): False （PVI，PL，以及是ARP的属性，具体内容参见3GPP 23.401） Label (QCI): 9 Maximum Bit Rate For Uplink: 65535000 Maximum Bit Rate For Downlink: 65535000 Guaranteed Bit Rate For Uplink: 65535000 Guaranteed Bit Rate For Downlink: 65535000MME为每个EPS Bearer分配相应的EBI

25、（EPS Bearer ID），构造相应的 Activate Dedicated EPS Bear消息，将其作为NAS PDU，包含在发送到eNodeB的Bear Setup Request 消息中。eNodeB将EPS Bearer的QoS映射到空口上的QoS，然后通过向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息来建立相应的DRB，并对DRB进行PDCP层，逻辑层，以及RLC层等进行配置。在消息中还作为NAS PDU传输来自MME的Activate Dedicated EPS Bear。在NAS PDU中，LBI （Linked EPS Bear ID）给出了与D

26、edicated EPS Bearer对应的Default EPS Bear的标识， TFT表示应用到UE的上行TFT，其中的Precedence指出了Packet Filter的优先级，数值越低，表示优先级越高。UE在发送上行数据包的时候，按照Packet Filter的优先级对数据包进行匹配，如果匹配成功， UE就会在相应的EPS Bearer（Radio Bearer）上发送数据，否则的话， UE会在缺省的EPS Bearer上发送数据。+-Rrc | -Dcch Union | +-message_ | -c1 Union | -rrcConnectionReconfiguration

36、ansactionIdentifier=omit | +-negotiatedQos=omit | +-negotiatedLlcSapi=omit | +-radioPriority=omit | +-packetFlowIdentifier=omit | +-protocolConfigurationOptions=omit +-PiggybackedPduList=omitUE存贮得到的相应QoS信息，并作相应的处理，然后向eNodeB回应RRCConnectionReconfiguration Complete消息。eNodeB接收到UE的回应后，回复给MME Bear Setu

37、p Response消息。UE NAS层同时会构造Activate Dedicated EPS Bearer Context Complete消息，并将其作为NAS PDU通过UL Info Transfer发送给eNodeB， eNodeB将此NAS PDU 透传给MME。MME接收到后，生成 Create Bearer Response 消息，发送给SGW和PGW。GPRS Tunneling Protocol V2Create Bearer Response Flags: 72 010. . = Version: 2 . 1. = T: 1 Message Type: Create B

38、earer Response (96) Message Length: 424 Tunnel Endpoint Identifier: 1 Sequence Number: 0 Spare: 256 Cause : IE Type: Cause (2) IE Length: 2 000. . = CR flag: 0 . 0000 = Instance: 0 Cause: Request accepted (16) . .0 = Cause Source (CS: True-Error originated by remote node, False-Error originated by N

39、ode sending the Message): False Bearer Context : Grouped IE IE Type: Bearer Context (93) IE Length: 37 000. . = CR flag: 0 . 0000 = Instance: 0 Cause : IE Type: Cause (2) IE Length: 2 000. . = CR flag: 0 . 0000 = Instance: 0 Cause: Request accepted (16) . .0 = Cause Source (CS: True-Error originated by remote node, False-Error originated by Node sending the Message): False EPS Bearer ID (EBI) : IE Type: EPS Bearer

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