EPS承載業務架構

EPS ( Evolved Packet System)演進分組系統,EPS系統中QoS控制的基本顆粒度是EPS承載,相同的EPS承載上的數據流享受相同的QoS保障。 在EPS承載的業務架構體系中,端到端的業務可以分解為EPS承載和外部承載兩部分。 其中EPS承載可以繼續分解為無線承載、S1承載和S5/S8承載。

圖1  EPS承載業務架構 圖1 EPS承載業務架構

下面對EPS承載業務架構中不同承載間的綁定關係進行簡要說明。通過下述的不同層內及層間的綁定關係,最終EPS承載通過無線承載、S1承載和S5/S8承載的級聯實現了終端與PDNGW之間的業務連線。

–在上行方向,終端使用一個上行業務流模版將一個業務數據流綁定到一個EPS承載上。通過業務流模版中的多個分組包過濾器,可以將多個業務數據流復用到一個EPS承載上。

–在下行方向,PDNGW使用一個下行業務流模版將一個業務數據流綁定到一個EPS承載上。同樣,通過業務流模版中的多個分組包過濾器,可以將多個業務數據流復用到一個EPS承載上。

–一個E-RAB用於在終端和EPC間傳輸一個EPS承載的分組包。E-RAB和EPS承載間是一一對應關係。

–一個無線承載用於在終端和eNodeB間傳輸一個E-RAB承載的分組包。無線承載和E-RAB/EPS承載間存在一一對應關係。

–一個S1承載用於在eNodeB和一個S-GW間傳輸一個E-RAB承載的分組包。

–一個S5/S8承載用於在S-GW和PDNGW間傳輸一個EPS承載的分組包。

–終端存儲上行分組包過濾器和無線承載之間的映射關係,以形成上行方向上業務數據流和無線承載之間的綁定。

–PDNGW存儲下行分組包過濾器和S5/S8a承載之間的映射關係,以形成下行方向上業務數據流和S5/S8a承載之間的綁定。

–eNodeB存儲無線承載和S1承載之間的一一映射關係,以形成包括上下行方向上的無線承載和S1承載之間的綁定。

–S-GW存儲S1承載和S5/S8a承載之間的一一映射關係,以形成包括上下行方向上的S1承載和S5/S8a承載之間的綁定。

EPS

基本概念

3GPP在2004年底經過認真討論後決定的在3G頻段採用之前為B3G或4G發展的技術,以便於占有寬頻無線接入市場,並制訂了長期演進計畫(LTE)。除了對無線接入網演進的研究,3GPP還要研究系統架構方面的演進,並將其定義為SAE(系統架構演進)。因此整個計畫按照結構劃分為兩個部分:無線側(即LTE)和網路側(SAE)。3GPPLTE在接入網體系結構方面,考慮到最終將要實現所有業務通過分組域傳輸,如何保證各種分組業務、特別是實時性要求較高的分組業務的服務質量,原有的網路結構已無法滿足要求,所以需要進行調整與演進。

無線側的工作目標主要包括以下幾個方面:頻譜利用率、用戶吞吐量、時延上的性能提高;無線網路簡化;對基於分組的業務MBMS及IMS等的有效支持。

網路側的工作目標主要包括以下幾個方面:時延、容量、吞吐量的性能提高;核心網簡化;基於IP業務和服務的最佳化;對非3GPP接入技術的支持和切換的簡化。

系統架構

EPS的系統架構由以下幾部分組成:

l對於3GPP接入,EPS=UE+3GPP接入+EPC,其中,3GPP接入部分包括了E-UTRAN(EvolvedUniversalTerrestrialRadioAccessNetwork,進的通用陸地無線接入網路),關於E-UTRAN的介紹,請參見本章術語“E-UTRAN”。

l對於非3GPP接入,分為非3GPP可信接入網和非可信接入網。非3GPP可信接入網是指CDMA2000HRPD(HighRatePacketData,高速分組數據)等的其他行動網路。非3GPP不可信接入網的架構概念是從最初Release6規範定義的WLAN(WirelessLocalAreaNetwork,無線區域網路)互通概念繼承來的。對於非3GPP接入,EPS=UE+非3GPP接入+EPC。

下圖給出了上述情況的EPS架構示意圖。

圖2 EPS架構圖 圖2 EPS架構圖

EPS與QOS關係

LTE系統具有更高的傳輸速率、更靈活的頻寬配置,全IP化、扁平化的網路架構,可以提供多樣化的多媒體業務,因此需要端到端的QoS控制機制來保證不同業務的服務質量。同UMTS系統相比,LTE系統的QoS機制繼承了UMTS系統分層次、分區域的QoS體系構架和思想。同時考慮到LTE系統自身的特點,如扁平化網路架構、用戶永遠線上等,對LTE系統中的QoS機制進行了一定的簡化和部分內容的增強。

EPS系統中QoS控制的基本顆粒度是EPS承載,相同的EPS承載上的數據流享受相同的QoS保障,如調度策略、佇列管理策略、速率調整策略、RLC配置等。根據QoS參數不同,EPS承載可以分為GBR承載和Non-GBR承載兩類。GBR承載是指專用的網路資源在承載建立/修改的時候被永久分配,即使在網路資源緊張時也可以使用保證速率。而Non-GBR承載正相反,是沒有保證速率的承載,在網路資源緊張時業務速率可以被降速。

當終端連線到一個PDN時即建立了一個EPS承載,並且在PDN連線的整個期間,該EPS承載都將被保留,也就是為終端提供了到PDN的持續IP連線,這個承載就是LTE系統中引入的默認承載。通過默認承載實現了用戶的“永遠線上”功能,減小了業務建立的時延,有效改善了用戶的使用感受。通常情況下默認承載是Non-GBR類型承載,這樣不會長時間占用固定資源。默認承載的初始承載級QoS參數由網路側分配,基於用戶的簽約數據。終端在同一PDN上建立的其他EPS承載稱為專用承載,專用承載可以是GBR承載,也可以是Non-GBR承載。決定建立或修改一個專用承載的功能僅能由EPC執行,並且該承載級QoS參數由EPC分配。當終端同時和多個PDN連線時,終端可以同時有多個默認承載和IP位址。

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