付费下载自CNKI论文期刊网。发表于《电视技术》2012年05期。
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【作者】 佘广桥； 段红光； 李暾；
【作者简介】
佘广桥( 1984－) ，硕士生，研究方向为第四代移动通信;
段红光( 1969－) ，高级工程师，研究生导师，主要从事第三、四移动通信中高层协议和相关网络优化以及移动通信路测产品的开发和研究；
李 暾( 1980－) ，工程师，主要研究方向为移动终端嵌入式基带软件开发。
【机构】 重庆邮电大学通信学院； 重庆重邮信科通信技术有限公司；
【摘要】 为了更好地保证端到端的QoS机制，为用户提供差异化服务体验，EPS系统支持通过EPS承载对分组数据进行传送。通过对业务流模板(TFT)的研究，了解UE中上行分组过滤器(UL_PF)与EPS承载的关系，研究上行IP分组包与分组过滤器(PF)的匹配过程，给出一种PF与IP分组包之间的匹配实现方案，最终实现IP数组在EPS承载上传输。
【关键词】 演进分组系统； 业务流模板； 上行分组过滤器； 演进分组系统承载； 匹配过程；
随着网络向全IP化的快速发展，由无线接口长期演进(LTE)和系统结构演进(SAE)两个重要部分组成的演进分组系统(EPS)成为支持全面的分组系统之一。EPS系统中定义了分组数据网络(PDN)连接业务的概念，PDN连接业务是指EPS网络提供在UE与PLMN的外部PDN之间的IP连接，可支持一个或者多个业务数据流的传输。
在EPS系统中，服务质量(QoS)的控制基本粒度是承载，即同一承载上的所有业务数据流将获得同样的QoS保障，不同承载类型提供不同的QoS保障。一个EPS承载可看作UE与PDN_GW之间的逻辑电路，业务流模板(TFT)中的每个分组包过滤器(PF)对应一个EPS承载。通过与承载对应的PF，将PDN下的业务数据流进行分类并分发到不同的EPS承载上传输。
下文将通过介绍TFT基本概念，分析上行方向的业务流模板(TFT)如何将不同QoS需求的IP分组数据匹配发送到相应的EPS承载上，然后给出一种PF与IP分组包之间的匹配实现方案。
1 TFT概述
1.1 EPS承载
EPS系统提供端到端QoS，其沿用了UMTS系统相似的QoS框架，即分层次、分区域的QoS体系结构，上层的QoS要求分解为下层的QoS属性，下层为上层提供承载业务EPS承载业务架构如图1所示。
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在上行方向中，UE存储一上行分组过滤器和一数据无线承载之间的映射关系去建立业务数据流和数据无线承载的绑定。在下行方向中，PDN网关存储一下行PF和一S5/S8承载的映射关系去建立业务数据流和S5/S8的绑定。在上行和下行方向中，eNB存储一数据无线承载和一S1承载之间的一一映射关系去建立数据无线承载和S1承载的绑定。在上行和下行方向中，服务网关存储一S1承载和一S5/S8承载之间的一一映射关系去建立S1承载和S5/S8的绑定。
EPS系统中有以下承载类型概念:默认承载、专用承载、保证比特速率(GBR)承载和Non－GBR承载，其关系如表1中所示。
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承载关系备注GBR承载专用承载Non－GBR承载默认承载专用承载专用承载建立在默认承载之上
在用户进行网络附着的同时，为该用户建立了一保证基本业务需求的默认承载，此时UE侧也分配了相应的IP地址和APN。在网络资源允许条件下，用户需要其他QoS的业务需求时，基于默认承载而产生的EPS承载称为专用承载。在默认EPS承载激活过程中，默认EPS承载没有分配TFT，相当于默认承载是一个全匹配TFT，网络可以在默认EPS承载建立之后任何时候给其分配TFT。在专用承载修改过程或EPS承载修改过程中，可根据特定QoS和TFT建立EPS承载。
1.2 TFT概念
用户的IP包需要映射到不同的EPS承载，以获取相应的QoS保障，这样的映射关系是通过TFT及其中的分组过滤器(PF)来实现的。TFT是相应EPS承载上所有PF的集合，PF表示将用户的一种用户业务数据流(SDF)映射到相应EPS承载上。
一个TFT由一个或多个下行分组过滤器或是0个及多个上行分组过滤器组成，其中每个PF通过惟一分组过滤器标识符(PF ID)来识别，同时含有一优先级索引(EPI)，该EPI的取值在使用相同IP地址和APN的所有EPS承载的同一方向(上行或下行方向)下是惟一的，优先级取值范围是0(优先级最高)～255(优先级最低)。
因此，每个合法的上行或下行PF都包含:在给定TFT中的惟一PF ID、在同一IP地址和APN的同一方向(上行或下行)的所有PF中的惟一EPI以及至少一个下列属性:
1)Remote Address and Subnet Mask;
2)Protocol Number(IPv4)/Next Header(IPv6);
3)Local Port Range;
4)Remote Port Range;
5)IPSec Security Parameter Index(SPI). IPSec;
6)Type of Service(TOS)(IPv4)/Traffic class(IPv6)and Mask;
7)Flow Label(IPv6)。
其中“remote”代表外网实体，“local”代表MS。以上属性中，有些属性是可与其他属性共存的，而有些属性是不能与一些特定属性共存的。如表2中列出了PF有效属性组合，其中标记“X”的属性可以共存在同一PF中。
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通过EPS承载索引(EBI)可将所有PF与EPS承载相互映射，每个EPS承载有对应的EBI参数和TFT，而每个TFT最多含有16个PF。PDN连接与EPS承载、TFT、PF关系如图2所示。
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EPS系统中，PDN连接可能存在多个专用承载(含有多个PF)，PF匹配按PF优先级从高到低原则依次与PDU进行匹配。如果接收的PDP协议数据单元(PDU)头部参数与某PF中有效属性组合的属性值全匹配，则PDU与PF匹配成功，同时PDU可在本PF映射的无线承载上传输。
2 TFT使用
在使用相同的IP地址和接入点名称(APN)，同时存在2个或以上的基于不同QoS业务需求的EPS承载的情况下，UE和网络之间的IP分组数据通过TFT来区分在哪个EPS承载上进行传输。
TFT模板主要完成以下功能:
1)完成接收到的所有IP分组包与PF匹配，直至匹配成功;
2)将匹配成功的IP分组包与EPS承载进行绑定及传输。
以下描述上行方向IP分组包与PF绑定过程，参考图3。
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1)首先选用优先级最高的PF进行匹配，若匹配成功，则将IP分组包与相应的承载进行绑定;
2)若匹配失败，则选择具有低一级优先级的PF进行匹配，直到绑定成功或所有PF都匹配完成为止;
3)若默认承载上没有分配TFT，所有PF匹配未成功的IP分组包将与默认承载绑定传输，否则丢弃本IP分组包。
从以上所述可知，PF与IP分组包的匹配过程主要是实现IP分组包分类到正确无线承载传送，送往何种无线承载是根据匹配成功的PF中对应EBI映射得出的。
3 匹配实现流程
TFT中分组过滤器PF与IP分组包的匹配，利用各个PF中存在的属性值与IP分组包包头信息(如源端口、目的端口、协议号等)进行比较来实现，IP分组包与PF匹配根据PF优先级从高到低原则匹配。PF中存在的属性值通过从网络侧获取，然后保存到UE中用于之后的IP包匹配比较。利用bitmap表示PF中各属性的有效性，根据表2可知此bitmap可用8位无符号字符构造：某比特对应某匹配属性，当某比特位为1时表示此属性有效，需要匹配比较，反之无效，不匹配比较，只使用前7比特位。表3表示bitmap中比特位对应PF属性，其中bitmap中最低比特位对应第1比特位。图4为PF与IP分组包匹配实现流程图。
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通过图4的实现流程最终可实现各个上行IP分组包在正确的无线承载进行传送。
4 小结
EPS系统中，用户能够建立多个承载，体验不同业务需求，如果没有很好地及时地将IP分组包与PF匹配成功传输，会影响用户体验本文通过对TFT模板的研究，对于上行方向PF与IP分组包之间的匹配给出一种基本的匹配实现方案，为了更快实现PF与IP分组包的匹配，对本文给出方案的优化可作为下一研究目标。
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