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[资料分享] 4G_QoS相关参数总结.doc [复制链接]

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2014-7-9
发表于 2016-12-22 10:27:41 |显示全部楼层
前言:4G中QoS较2/3G有一些变化,主要体现在可基于用户、APN、承载不同维度进行控制,以及新增部分QoS参数两个方面。本文以介绍4G QoS中新增的一些参数的概念和意义为主线(与2/3G QoS相同的参数不再赘述),穿插简介了QoS是如何基于各不同维度控制,适合有PS以及SAE知识基础的工程师学习使用。
关键字:4G、LTE/SAE、承载、QoS、QCI、AMBR、ARP、TFT

1、概述
4G中QoS对于承载而言主要有QCI(包括MBR和GBR)、ARP几个参数,另外签约数据中对于用户/APN下数据传输速率相关的的参数有UE-AMBR和APN-AMBR。其中UE-AMBR/APN-AMBR只与Non-GBR承载相关。

2、承载
承载(Bearer)分为GBR承载和Non-GBR承载,QCI为1-4的标识GBR承载,QCI为5-9的标识Non-GBR承载;所有缺省承载都为Non-GBR承载,专有承载可以是GBR承载也可以是Non-GBR承载。
承载ID范围为5-15,即每个用户最多可以建立11个承载。不管是缺省承载还是PGW发起的专有承载的建立,承载ID都是由MME来分配。对应同一个APN的缺省承载和专有承载的承载QCI必须互不相同。

3、QCI
QCI用于决定要进行的业务类型(例如语音类业务,视屏类业务等),业务类型也就决定了对应在承载上数据传输速率,因此对应每个QCI都会有相应的GBR、MBR(MBR是指相应承载上传输速率最大值,GBR是指相应承载上传输速率的保障值,也即最小值)。
Non-GBR承载(QCI为5-9)对应的GBR以及MBR的取值都是0。
QCI、MBR、GBR是承载级别的,因此UE、eNodeB以及SGW/PGW都需要关注。修改他们中的任何数值都需要同步通知到UE、eNodeB以及SGW/PGW。
缺省承载的QCI取值是签约的APN的QCI,MBR以及GBR为0;专有承载的QCI、GBR、MBR是由PGW下发的,可以是由PGW本地配置或者PGW从PCRF处获得。
        关于QCI的详细的参数对应关系可以参见UGW GPI手册中的下表:
QCI        资源类型        优先级        分组数据延时        分组数据丢包率        业务举例
1        GBR        2        100ms        10-2        Conversational Voice
2                4        150ms        10-3        Conversational Video (Live Streaming)
3                5        300ms        10-6        Non-Conversational Video (Buffered Streaming)
4                3        50ms        10-3        Real Time Gaming
5        Non-GBR        1        100ms        10-6        IMS Signalling
6                6        100ms        10-3        Voice, Video (Live Streaming) Interactive Gaming
7                7        300ms        10-6        Video (Buffered Streaming)
TCP-based (e.g., www, e-mail, chat, ftp, p2p file sharing, progressive video, etc.)
8                8                       
9                9                       
4、ARP
ARP主要用于决定当资源受到限制时相应的承载可否建立和修改成功。这里说的资源主要指的是针对GBR承载的无线侧资源,因为空口侧的资源是最紧张的,所以ARP参数主要是下发给eNodeB,用于eNodeB侧裁决相应的承载可否建立成功。
ARP参数包含下面三个要素:priority level, pre-emption capability, pre-emption vulnerability。
1)Priority level标识资源紧张的情况下承载建立成功的优先级,数值越小优先级越高,也就是在资源紧张的情下ARP为1的承载建立优先于ARP为2的承载建立;
2)Pre-emption capability标识在资源不够的情况下是否可以抢占别的承载的资源(也就是释放掉别的承载以获得资源);
3)Pre-emption vulnerability标识在资源不够的情况下是否可以被抢占,即在资源不够的情况下承载会不会被触发释放掉以节约资源。
缺省承载ARP的级别一般都会比较高,这样可以保证缺省承载一直都会存在。
承载的ARP仅影响该承载是否能够成功建立,一旦承载建立成功,ARP就不会对这个承载上的数据传输有任何作用,数据传输速率仅由QCI(含MBR、GBR)决定。
承载建立后,ARP的作用就是在资源不足的情况下做为依据来判断裁决可以释放哪些承载,因为一般是空口侧的资源比较紧张,所以修改了ARP后(一般是网络侧PGW发起的),消息会发送到eNodeB,不会传输给UE(首次承载创建时传递给UE的QoS也不包含ARP,UE是不关注ARP的),所以也可以简单的理解为ARP主要是给eNodeB用的。
缺省承载的ARP取值是HSS中签约的ARP;另外,同APN下专有承载默认ARP值也是该签约的ARP(若PGW有特殊配置或者PCRF下发指定专有承载的ARP,则使用配置/下发的ARP)。
5、APN-AMBR
在HSS上签约的APN-AMBR是APN级别的,也就是每个签约的APN都有一个对应的APN-AMBR。APN-AMBR的取值表示这个APN下的所有Non-GBR承载数据传输速率之和可以达到的最大值。理论上某用户的一个Non-GBR承载数据传输速率最大值是可以达到APN-AMBR的值的(对应场景是这个用户有且只有这一个Non-GBR承载,且该承载对应的APN-AMBR不大于当前使用的UE-AMBR)。
由于eNodeB不感知APN,因此eNodeB不关注和识别APN-AMBR。所以不管是HSS发起的修改签约数据流程(只修改APN-AMBR),还是PGW发起的修改签约数据(修改APN-AMBR),都不用同步通知给eNodeB,只用通知UE,保持UE和PGW一致。上行的APN-AMBR处理在UE上执行,下行的APN-AMBR处理在PGW上执行。
APN-AMBR应用到的对象是一个承载群,也就是被所有这个APN下的Non-GBR承载共用。因此每个Non-GBR的承载信息中都没有指明APN-AMBR值,该值只由UE和PGW保存在对应APN的上下文中,UE和PGW上对应这个APN的Non-GBR承载数据传输速率和不可以超过APN-AMBR值。相应地,PGW或者HSS发起的修改流程中(只修改APN-AMBR),也不用指定承载ID。
QCI(MBR、GBR)应用到的对象是单个的承载,每个承载都有自己对应的QCI(MBR、GBR)。

6、UE-AMBR
签约的UE-AMBR是用户级别的,每个用户对应有一个UE-AMBR取值,表示这个用户上所有的Non-GBR承载上数据传输速率之和最大可以达到UE-AMBR的取值。但是因为UE和UGW上APN的概念的存在,承载都是建立在某用户的某个APN下面,因此对UE和UGW来说,某APN下所有Non-GBR承载速率之和已经由这个APN相应的APN-AMBR限制了,所以UE-AMBR对UE和UGW无效,即UE/UGW不感知UE-AMBR。但正如上一节所说的,eNodeB不会感知到APN,它的承载速率控制是用户级别的,因此eNodeB侧某个用户所有Non-GBR承载数据传输速率之和最大可以达到UE-AMBR。理论上某用户的一个Non-GBR承载的数据传输速率可达到UE-AMBR的取值(对应场景是这个用户有且只有这一个Non-GBR承载,且该承载对应的APN-AMBR不小于当前使用的UE-AMBR)。因为PGW不感知UE-AMBR,因此修改UE-AMBR只会是HSS发起(修改UE-AMBR签约值,或修改APN-AMBR导致当前使用的UE-AMBR改变),MME下发消息发到eNodeB就停止。
eNodeB使用的UE-AMBR是MME下发的,取值不一定等于签约的UE-AMBR。MME通过比较签约的UE-AMBR,与所有激活的APN的签约APN-AMBR之和,取得较小者传递给eNodeB,作为当前eNodeB使用的UE-AMBR。任何时候数据有变化MME都会通过UE Context Modification流程通知到eNodeB。
总的来讲,对于Non-GBR承载,在整个LTE端到端的数据传输中,在UE和PGW由APN-AMBR值进行控制,在eNodeB由UE-AMBR值进行控制,三者之间相互制约,一起控制用户/APN下所有的Non-GBR承载的速率。

7、TFT和Packet filter
Packet filter是用于来指定特定的某种业务,一般是用于专有承载。一个专有承载会对应一个TFT,对应的可以有多个packet filter(目前最多可以有16个,至少有1个),一个packet filter对应一种业务,即可以有多种业务对应一个专有承载。缺省承载默认的是通配的,即可以对应传递所有的业务。Packet filter表示传递数据时候的过滤条件,主要包含五元组(本端IP地址,对端IP地址,本端端口号,对端端口号,业务使用的协议号)。TFT以及packet filter只有UE和PGW感知,因此修改它不用通知eNodeB。数据包发送的时候会逐个匹配这些packet filter,匹配到哪个就用哪个,如果匹配到多个则通过优先级来选择。
TFT和Packet filter可以由PGW本地配置,也可以由PCRF下发。
附录:Abbreviations

APN-AMBR                per APN Aggregate Maximum Bit Rate
ARP                                Allocation and Retention Priority
GBR                        Guaranteed Bit Rate
MBR                        Maximum Bit Rate
QCI                                QoS Class Identifier
TFT                                Traffic Flow Template
UE-AMBR                per UE Aggregate Maximum Bit Rate


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