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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(DefaultBearer)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DefaultBearer和一个IPAddress,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DefaultBearer和IPAddress,UE在此PDN连接的有效期内将会一直保持此DefaultBearer(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DefaultEPSBear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
EPSBear。
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(PolicyAndChargingResourceFunction)定义的策略,将不同的数据流映射到相应的DedicatedEPSBear上,并且对不同的EPSBear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。
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之间的Uu接口。
EPSBearer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。
From3GPP23.4014.7.2.2TheEPSbearerwithGTP-basedS5/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EPSBearer,以获得相应的QoS保障。
这样的映射关系是通过TFT(TrafficFlowTemplate)和其中的PacketFilters来实现的。
TFT是映射到相应EPSBearer的所有PacketFilter的集合,PacketFilter表示将用户的一种业务数据流(SDF,ServiceDataFlow)映射到相应的EPSBearer上,PacketFilter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EPSBearer必须有与之相应的TFT。
相反的,缺省的EPSBear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EPSBearer的IP数据包会被映射到缺省的EPSBearer上。
在专有的EPSBearer被释放的情况下,原来映射到专有EPSBearer上的数据包也会被重新路由到相应的缺省EPSBearer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(QoSClassIdentifier)和ARP(AllocationAndRetentionPriority)。
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,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。
Table6.1.7:
StandardizedQCIcharacteristics
QCI
ResourceType
Priority
PacketDelayBudget(NOTE
1)
PacketErrorLoss
Rate(NOTE
2)
ExampleServices
1
(NOTE
3)
2
100
ms
10-2
ConversationalVoice
GBR
4
150
10-3
ConversationalVideo(LiveStreaming)
3
50
RealTimeGaming
5
300
10-6
Non-ConversationalVideo(BufferedStreaming)
IMSSignalling
6
4)
Video(BufferedStreaming)
TCP-based(e.g.,www,e-mail,chat,ftp,p2pfilesharing,progressivevideo,etc.)
7
Non-GBR
Voice,
Video(LiveStreaming)
InteractiveGaming
8
5)
TCP-based(e.g.,www,e-mail,chat,ftp,p2pfile
9
6)
sharing,progressivevideo,etc.)
ARP是分配和保留优先级(AllocationandRetentionPriority)。
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,eNodeB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(AggregatedMaximumBitRate)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。
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
(2010-05-2607:
54:
22)
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EPSBearer。
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(Re-AuthenticationRequest)命令发送给PGW。
PGW根据相应的QoS准则来配置EPSBearer的QoS,并发送CreateBearerRequest
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:
GPRSTunnelingProtocolV2
CreateBearerRequest
Flags:
72
010.....=Version:
2
....1...=T:
1
MessageType:
CreateBearerRequest(95)
MessageLength:
743
TunnelEndpointIdentifier:
3300033(MME的GTP-C的TEID值)
SequenceNumber:
0
Spare:
256
LinkedEPSBearerID(LBI):
IEType:
EPSBearerID(EBI)(73)
IELength:
000.....=CRflag:
....0000=Instance:
....0101=EPSBearerID(EBI):
5
BearerContext:
[GroupedIE]
BearerContext(93)
69
EPSBearerID(EBI):
....0000=EPSBearerID(EBI):
0(EBI是由MME分配的,由于此时并没有分配,所以设置为零)
FullyQualifiedTunnelEndpointIdentifier(F-TEID):
FullyQualifiedTunnelEndpointIdentifier(F-TEID)(87)
9
1.......=V4(True-IPV4addressfieldExists,False-Doesn'
tExistinF-TEID):
True
.0......=V6(True-IPV6addressfieldExists,False-Doesn'
False
...00001=InterfaceType:
S1-USGWGTP-Uinterface
(1)
TEID/GREKey:
34
F-TEIDIPv4:
30.0.2.1(30.0.2.1)
000.....=CRflag:
....0001=Instance:
...00101=InterfaceType:
S5/S8PGWGTP-Uinterface(5)
20.0.0.1(20.0.0.1)
EPSBearerLevelTrafficFlowTemplate(BearerTFT):
EPSBearerLevelTrafficFlowTemplate(BearerTFT)(84)
8
001.....=OperationCode:
CreateNewTFT
(1)
....0001=NumberofPacketFilters:
...0....=Ebit:
PacketFilter1
....0000=PacketFilterIdentifier:
..11....=Direction:
bidirectional(3)(上行和下行双向的Filter)
EvaluationPrecedence:
LengthofPacketFilter:
3
ComponentType:
Singleremoteporttype(80)
Singleremoteporttype:
80
BearerLevelQualityofService(BearerQoS):
BearerLevelQualityofService(BearerQoS)(80)
22
.......1=PVI(Pre-emptionVulnerability):
..0000..=PL(PriorityLevel):
.0......=PCI(Pre-emptionCapability):
False(PVI,PL,以及是ARP的属性,具体内容参见3GPP23.401)
Label(QCI):
MaximumBitRateForUplink:
65535000
MaximumBitRateForDownlink:
GuaranteedBitRateForUplink:
GuaranteedBitRateForDownlink:
MME为每个EPSBearer分配相应的EBI(EPSBearerID),构造相应的ActivateDedicatedEPSBear消息,将其作为NASPDU,包含在发送到eNodeB的BearSetupRequest消息中。
eNodeB将EPSBearer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NASPDU传输来自MME的ActivateDedicatedEPSBear。
在NASPDU中,LBI(LinkedEPSBearID)给出了与DedicatedEPSBearer对应的DefaultEPSBear的标识,TFT表示应用到UE的上行TFT,其中的Precedence指出了PacketFilter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PacketFilter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EPSBearer(RadioBearer)上发送数据,否则的话,UE会在缺省的EPSBearer上发送数据。
+-Rrc
|\-Dcch[Union]
|
+-message_
\-c1[Union]
\-rrcConnectionReconfiguration[Union]
+-rrc_TransactionIdentifier=0[INTEGER]
+-criticalExtensions
\-rrcConnectionReconfiguration_r8[Union]
+-measConfig=omit
+-mobilityControlInfo=omit
+-dedicatedInfoNASList=omit
+-radioResourceConfigDedicated
|+-srb_ToAddModList=omit
|+-drb_ToAddModList[RecordOf]
||[0]
||
+-eps_BearerIdentity=6[INTEGER]
+-drb_Identity=2[INTEGER]
+-pdcp_Config
|+-discardTimer=infinity_[ENUM]
|+-rlc_AM
||+-statusReportRequired=true[BOOLEAN]
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- LTE 中的 QoS