LTE中的QOS

LTE中的QoS（1）(2010-05-1909:56:49)转载▼标签：杂谈分类：LTECallProcessingEPS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PDNGW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－GBR。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(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，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:StandardizedQCIcharacteristicsQCIResourceTypePriorityPacketDelayBudget(NOTE1)PacketErrorLossRate(NOTE2)ExampleServices1(NOTE3)2100ms10-2ConversationalVoice2(NOTE3)GBR4150ms10-3ConversationalVideo(LiveStreaming)3(NOTE3)350ms10-3RealTimeGaming4(NOTE3)5300ms10-6Non-ConversationalVideo(BufferedStreaming)5(NOTE3)1100ms10-6IMSSignalling6(NOTE4)6300ms10-6Video(BufferedStreaming)TCP-based(e.g.,)7(NOTE3)Non-GBR7100ms10-3Voice,Video(LiveStreaming)InteractiveGaming8(NOTE5)8300ms10-6Video(BufferedStreaming)TCP-based(e.g.,(NOTE6)9sharing,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