最新lte中的qos知识讲解.docx
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最新lte中的qos知识讲解
LTE中的QoS
(1)
(2010-05-1909:
56:
49)
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标签:
分类:
LTECallProcessing
杂谈
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,PDNGW位于EPC和PDN的边界。
EPSBearer存在于UE和PD\GW之间。
通常情况下(GTPBasedS5/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EPSBearer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(PDPContext)<>根据QoS的不同,EPSBear可以划分为两大类:
GBR(GuranteedBitRate)和Non-GBRo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(MaximumBitRate)参数定义了GBRBear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,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,山于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PD\都支持IFV4,IFV6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DefaultBearerCIP地址有可能变化吗?
)。
如果UE存在与多个PDX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DedicatedEPSBear。
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DedicatedEPSBe吐上,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山网络侧来发起,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。
From3GPP23.4014.1.2.2TheEPSbearerwithGTP-basedS5/S8
如上图所示,eNodeB通过创建无线承载与SI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±,PacketFilter通常包括源/L1的IP地址,源/□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EPSBe吐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被释放的悄况下,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±oTFT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是山eNodeB来控制的,每个承载都有相应的QoS参数QCI(QoSClassIdent辻ier)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(23o203)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
Resource
Type
Priority
Packet
Delay
Budget
(NOTE1)
Packet
Error
Loss
Rate
(NOTE2)
ExampleServices
1
(NOTE3)
2
100ms
IQ-2
ConversationalVoice
2
(NOTE3)
GBR
4
150ms
10"
ConversationalVideo(LiveStreaming)
3
(NOTE3)
3
50ms
IO-3
RealTimeGaming
4
(NOTE3)
5
300ms
10-6
Xon-ConversationalVideo(BufferedStreaming)
5
(NOTE3)
1
100ms
10-6
IMSSignalling
6
(NOTE4)
6
300ms
10-6
Video(Buffered
Streaming)
TCP-based(e.g・,www,e-mail,chat,ftp,p2pfilesharing,progressivevideo,etc.)
7
(NOTE3)
Non-GBR
7
100ms
io-3
Voice,
Video(LiveStreaming)
InteractiveGaming
8
(NOTE5)
8
300ms
Video(Buffered
Streaming)
TCP-based(e.g・,www,e-mail,chat,ftp,p2pfile
9
(NOTE6)
9
sharing,progressivevideo,etc・)
ARP是分配和保留优先级(AllocationandRetentionPriority)oARP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,应山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八的总速率,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AMBRoAMBR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一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)
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标签:
分类:
LTECallProcessing
杂谈
与缺省的EPS承载不同,专有EPS承载的建立,是为了满足用户特左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QCLGBR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PGWC
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:
1
000••…=CRflag:
0
•…0000=Instance:
0
•…0101=EPSBearerID(EBI):
5
BearerContext:
[GroupedIE]
IEType:
BearerContext(93)
IELength:
69
000••…=CRflag:
0
•…0000=Instance:
0
EPSBearerID(EBI):
IEType:
EPSBearerID(EBI)(73)
IELength:
1
000••…=CRflag:
0
•…0000=Instance:
0
•…0000=EPSBearerID(EBI):
0(EBI是由MME分配的,由于此时并没有分配,所以设宜为零)
FullyQualifiedTunnelEndpointIdentifier(F-TEID):
IEType:
FullyQualifiedTunnelEndpointIdentifier(F-TEID)(87)
IELength:
9
000••…=CRflag:
0
•…0000=Instance:
0
1=V4(Tnie-IPV4addressfieldExists,False-Doesn*tExistinF-TEID):
True.0=V6(Tnie-IPV6addressfieldExists,False-Doesn*tExistinF-TEID):
False...00001=InterfaceType:
Sl-USGWGTP-Uinterface
(1)
TEID/GREKey:
34
F-TEIDIPv4:
30.0.2.1(30.0.2.1)
FullyQualifiedTunnelEndpointIdentifier(F-TEID):
IEType:
FullyQualifiedTunnelEndpointIdentifier(F-TEID)(87)
IELength:
9
000••…=CRflag:
0
•…0001=Instance:
1
1=V4(Tnie-IPV4addressfieldExists,False-Doesn*tExistinF-TEID):
True
.0=V6(Tnie-IPV6addressfieldExists,False-Doesn*tExistinF-TEID):
False
...00101=InterfaceType:
S5/S8PGWGTP-Uinterface(5)
TEID/GREKey:
34
F-TEIDIPv4:
20.0.0.1(20.0.0.1)
EPSBearerLevelTrafficFlowTemplate(BearerTFT):
IEType:
EPSBearerLevelTrafficFlowTemplate(BearerTFT)(84)
IELength:
8
000••…=CRflag:
0
•…0000=Instance:
0
001••…=OperationCode:
CreateNewTFT
(1)
....0001=NumberofPacketFilters:
1
…0....=Ebit:
False
PacketFilter1
•…0000=PacketFilterIdentifier:
0
..11....=Direction:
bidirectional(3)(上行和卜行双向的Filter)
EvaluationPrecedence:
0
LengthofPacketFilter:
3
ComponentType:
Singleremoteporttype(80)
Singleremoteporttype:
80
BearerLevelQualityofService(BearerQoS):
IEType:
BearerLevelQualityofService(BearerQoS)(80)
IELength:
22
000••…=CRflag:
0
•…0000=Instance:
0
1=PVI(Pre-emptionVulnerability):
True
..0000..=PL(PriorityLevel):
0
.0・・・・・・=PCI(Pre-emptionCapability):
False(PVI,PL,以及是ARP的属性,具体内容参见3GPP23.401)
Label(QCI):
9
MaximumBitRateForUplink:
65535000
MaximumBitRateForDownlink:
65535000
GuaranteedBitRateForUplink:
65535000
GuaranteedBitRateForDownlink:
65535000
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,逻借层,以及RLC层等进行配置。
在消息中还作为NASPDU传输来自MME的ActivateDedicatedEPSBcaro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指岀了PacketFilter的优先级,数值越低,表示优先级越髙。
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)上发送数拯,否则的话,UE会在缺省的EPSBearer上发送数拯。
+-Rrc
IVDcch[Union]
I+-message_
I\-cl[Union]
IVrrcConnectionReconfiguration[Union]
I+-rrc_TransactionIdentifier=0[INTEGER!
I+-criticalExtensions
I\-cl[Union]
IVrrcConnectionRcconfiguration_r8[Union]
I+-measConfig=omit
I+-mobilityControlInfo=omit
I+-dedicatedInfoNASList=omit
I+-radioResourceConfigDedicated
II+-srb_ToAddModList=omit
II+-drb_ToAddModList[RecordOf]
IH[0]
I11+-eps_BearerIdentity=6[INTEGER]
III+-drb_Identity=2[INTEGER]
I11+・pdcp_Config
IIII+-discardTimer=infinity.[ENUM]
I11I+-rlc_AM
IIIII+-statusReportRequired=true[BOOLEAN]
IIII+-rlc.UM=omit
I11I+-headerCompression
IIIIVnotUsed[Union]=NULL
I11+-rlc_Config
I11I\-am[Union]
IIII+-ul_AM_RLC
IIIII+-t_PollRetransmit=ms80[ENUM]
IIIIl+-pollPDU=pl28[ENUM]
IIIII+-pollByte=kB125[ENUM]
IIIII+-maxRetxThreshold=t4[ENUM]
IIII+-dl_AM_RLC
I11I+-t_Reordering=ms80[ENUM]
IIII+-t_StatusProhibit=ms60[ENUM]
III+-logicalChannelIdentity=4[INTEGER]
I11+-logicalChannelConfig
I11+-uLSpecificParameters
III+-priority=13[INTEGER]
I11+-prioritiscdBitRate=infinity_[ENUM]
I11+-bucketSizeDuration=ms100[ENUM]
III+-logicalChannelGroup=2[INTEGER]
II+-drb_ToRcleaseList=omit
II+-mac_MainConfig=omit
II+-sps_Config=omit
II+-physicalConfigDedicated=omit
I+-securityConfigHO=omit
I+-nonCriticalExtension=omit
+-Nas[RecordOf]
[0]
+-SecurityProtection
I+-Status=,0010,B[BITSTRING]
+-Pdu
+-Msg
IVaCTIVATE_DEDICATED_EPS_BEARER_CONTEXT_REQUEST[Union]
I+-epsBearerId=6*H[HEXSTRING]
I+-protocolDiscriminator=,0010'B[BITSTRING]
I+-procedureTransactionIdentifier=,00,0[OCTETSTRING]
I+-messageType=,1100010KB[BITSTRING]
I+-spareHalfOctet=,0,H[HEXSTRING]
I+-linkcdEpsBe
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