[attach]367[/attach]
图一 EPS承载
1) UE通过UL TFT将上行数据映射到一个EPS承载上;
2) PDN GW通过DL TFT将下行数据映射到一个EPS承载上;
3) 通过Radio Bearer在UE和eNodeB之间的空口上传输数据。Radio Bearer和EPS承载一一对应。
4) 通过S1 Bearer在eNodeB和S-GW之间传输数据;
5) An E-RAB (E-UTRAN Radio Access Bearer)指的就是Radio Bearer,和与其关联的S1 Bearer;
6) 通过S5/S8 Bearer在S-GW和PDN GW之间传输数据;
7) UE保存了上行过滤器(uplink packet filter)和Radio Bearer之间的映射;
8) PDN GW保存了下行过滤器(downlink packet filter)和S5/S8 Bearer之间的映射;
9) S-GW保存了S1 Bearer和S5/S8 Bearer之间的映射。
有缺省承载(default)和专用承载(dedicated)两种:
EPS系统中,在进行Attach的同时,为用户建立一个缺省承载,保证其基本的业务需求。在PDN连接存在期间,缺省承载上下文始终保持激活,这样,就给UE提供“永远在线”的IP连接。
专用承载上下文表示UE和PDN之间额外的承载。专用承载总是有一个关联的缺省承载。专用承载可以释放,并不影响缺省承载。通过赋予指定的TFT(传输流模板Traffic Flow Template )和QoS(Quality of Service),专用承载可完成特定的业务。
[attach]368[/attach]
图二:QCI属性
注释:
1).1资源类型:用来决定与业务或者承载级别的GBR值相关的专有网络资源能否被恒定地分配。GBR的SDF集合需要动态的策略与计费控制,而Non-GBR的SDF集合可以只通过静态的策略与计费控制。
1).2优先级:针对不同用户或者不同数据流采用相应不同的优先级。
1).3数据包时延预算(PDB):用于表示数据包在UE和PDN-GW之间可能被延迟的时间,引入PDB参数的目的是支持时序和链路层功能的配置。对于同一个QCI,PDB值在上行和下行方向相同。
1).4数据包丢失率(PLR):定义为已经被发送端链路层处理但没有被接收端成功传送到上层SDU的比率,因此,PLR参数实际上体现了非拥塞情况下数据包丢失率的上限。对同一个QCI,PLR值在上下行方向上相同。
2) ARP(Allocation and Retention Priority)
ARP是在资源限制的情况下,决定接受还是拒绝承载的建立或修改请求。同时,ARP用于特殊的资源限制时(例如在切换时),决定丢弃哪个承载。一旦承载成功建立后,ARP对承载上的数据包传输没有任何影响。
3) GBR(Guaranteed Bit Rate)
保证比特率,通过恒定的分配网络资源,保证该承载上的比特率,这个承载就称为GBR承载。参数GBR代表了预期能够由GBR承载提供的比特速率。
4) MBR
MBR则限制了GBR承载能提供的比特速率,它表示了GBR承载提供期望数据速率的上限。
GBR承载主要用于语音、视频、实时游戏等业务,采用专用承载和静态调度的方式进行承载。
Non-GBR承载则主要用于各种数据业务的承载,为了尽可能提高系统的带宽利用率,EPS系统引入了汇聚(Aggregate)的概念,并定义了AMBR(Aggregate Maximum Bit Rate)参数。相同PDN连接的多个EPS承载可以共享相同的AMBR值。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。因此,AMBR参数实际上限制了共享这一AMBR的所有承载能所能提供的总速率。
缺省承载是Non-GBR承载。专用承载可以是GBR承载,也可以是Non-GBR承载。
4、优先级的总结
上述提到了3种优先级:TFT中过滤器的优先级、网络侧控制的ARP和QoS的优先级。下面对它们加以总结。
1) TFT中过滤器的优先级
匹配IP数据包时,优先使用哪个过滤器。这样就可以根据数据包的协议、端口号码、源IP地址等,使得满足指定过滤规则的数据包优先得到处理。
比如有些协议业务量大,一直占用资源,像譬如,AppleTalk协议采用0x809B,IPX使用0x8137,根据协议,将其过滤器设置为低优先级,就可以降低延迟。
许多应用都采用一些TCP或UDP端口进行通信,如 HTTP采用TCP端口80。通过检查IP数据包的端口号码,智能网络可以确定数据包是由哪类应用产生的。
许多应用都是通过其源IP地址进行识别的。由于服务器有时是专门针对单一应用而配置的,如电子邮件服务器,所以分析数据包的源IP地址可以识别该数据包是由什么应用产生的。
2) 网络侧控制的ARP
承载级的控制,决定哪类承载优先接入。比如在UE可进行语音和视频。运营商可配置传输语音的承载为高的ARP,传输视频的承载为低的ARP。在无线环境不好时(比如小区边缘),eNB就可以断开视频,只进行语音,以保证服务的连续性。
另外,ARP也可用于极端环境中,比如灾难情况,为其提供高ARP的承载,保证其服务。
3) QoS的优先级
优先保证哪个承载的QoS。可以根据QoS的优先级,决定优先传输哪个数据。比如用户同时在下载电影和打电话,通过提高打电话承载的QoS优先级,可以确保在下载的同时,不影响通话质量。
5、PDN
PDN (Packet Data Network)为UE提供IP数据连接,通过接入运营商的PDN,也可以接入外网。比如,下面几种PDN:
- Public Internet
- Operator’s private IP network which provides wireless application protocol (WAP) service
- Operator’s private IP network which provides multimedia messaging service (MMS) service
- Corporate intranet.
APN用来标识一个PDN,也可以定义PDN提供的一类服务。比如上述的WAP、MMS等。
UE在和运营商签约上网服务后,其签约信息保存在HSS中,包括缺省APN,QoS等。
在UE建立PDN连接时,如果不指定APN,MME将选择缺省的APN。
另外,UE也可以通过ESM INFORMATION RESPONSE消息,在加密模式下提供APN。
6、ESM规程
有两种ESM规程:
1) 和EPS上下文相关的规程
由网络侧发起,用来操纵EPS上下文:
- default EPS bearer context activation;
- dedicated EPS bearer context activation;
- EPS bearer context modification;
- EPS bearer context deactivation.
2) 业务相关的规程
由UE发起,请求建立PDN连接或者专用承载的资源,或者释放这些资源。
- PDN connectivity procedure;
- PDN disconnect procedure;
- bearer resource allocation procedure;
- bearer resource modification procedure.
另外,在Attach过程中,建立PDN连接时,可触发网络侧发起ESM information request 规程。
UE发起的业务相关的规程,将触发网络侧发起EPS上下文相关的规程。在网络侧通过发起规程作为响应时,UE就认为发起的规程成功结束。
7、PTI和EBI
PTI(procedure transaction identity)和EBI(EPS bearer identity)
UE发起的业务相关的规程,通过PTI来标识。网络侧的响应消息中携带UE指定的PTI。这样,UE可知是哪个规程的响应。
网络侧发起的EPS上下文相关的规程,通过EBI标识。UE的响应消息中携带EBI。
另外,如果网络侧发起的EPS上下文相关的规程,是由UE发起的业务相关的规程触发的,此时,网络侧发起规程,又作为UE的响应,所以,PTI和EBI都携带。如下图所示:
[attach]369[/attach]
图三:PTI和EBI
8、ESM和EMM的联系
在Attach过程中,网络侧激活EPS缺省承载,同时,还可以激活EPS专用承载。所以,激活缺省承载的消息,可包含在Attach规程的信元中传输。
Attach成功,缺省承载激活;Attach失败,也认为缺省承载激活失败。
除了Attach,在EMM的其它规程过程中,ESM消息挂起。
[attach]370[/attach]
图一:缺省EPS承载信令交互
- 网络侧发起激活缺省承载
A) EPS bearer identity
网络侧指定EBI,是EPS承载的ID,也用来匹配UE的响应消息。
B) Procedure transaction identity
作为UE的PDN建立请求的响应时,网络侧通过此信元携带UE指示的PTI;否则,填为 "no procedure transaction identity assigned"。
C) Access point name
这里使用网络侧配置的缺省接入点,指示UE要连接的网络。
D) PDN address
为UE分配的IP地址。
E) UE的响应
UE根据REQUEST消息中的PTI,将UE发起的PDN连接请求和激活的缺省承载关联起来。
UE检查REQUEST消息中的EBI:
1)如果发现是已经激活的缺省承载,则本地去激活该缺省承载,以及关联的所有专用承载,然后重新激活缺省承载。
2)如果是已经激活的专用承载,则本地去激活该专用承载,激活新的缺省承载。
在UE接受REQUEST时,响应ACCEPT。
如果拒绝,则响应REJECT,指明拒绝原因。
2 Dedicated EPS bearer context activation procedure
由网络侧发起,激活指派了特定TFT和QoS的EPS承载。可以和缺省承载激活规程一起发起。
在ACTIVATE DEDICATED EPS BEARER CONTEXT REQUEST请求消息中,指示了3个信息:
1) Linked EPS bearer identity
关联的EPS缺省承载上下文
2) EPS QoS
指示专用承载的QoS
3) TFT
指示专用承载的TFT。
UE检查REQUEST消息中的EBI:
1)如果发现是已经激活的缺省承载,则本地去激活该缺省承载,以及关联的所有专用承载,然后重新激活专用承载。
2)如果是已经激活的专用承载,则本地去激活该专用承载,激活新的专用承载。
3)如果找不到关联的缺省承载,UE将拒绝激活。
UE检查TFT IE:
[attach]371[/attach]
图五:TFT IE
在以下情况下,UE通过REJECT返回指定的拒绝原因:
1) TFT operation code不是"Create a new TFT"。
2) TFT operation code不是"Create a new TFT",但Packet filter list为空;或者在解码TFT IE的其它错误,比如packet filters个数不匹配等。
3) 过滤的规则冲突,比如没有IP包能满足该过滤规则。
4) TFT operation code是"Create a new TFT",但有两个以上的packet filter identifiers;或者有相同优先级的packet filter,或者packet filters的其它编码错误,比如使用了保留位等。
3、EPS bearer context modification procedure
由网络侧发起,修改EPS承载,为其指派QoS和TFT。
在MODIFY EPS BEARER CONTEXT REQUEST消息中,通过EBI指示修改的EPS承载。New EPS QoS和TFT为新指定的参数。
4、EPS bearer context deactivation procedure
由网络侧发起,去激活EPS承载。也作为UE发起的断开PDN连接的响应。
在没有NAS连接时,MME直接本地去激活,不必和UE进行信令交互。在重新进入CONNECTED态时,可通过ServiceRequest和TAU同步承载。
通过EBI指示去激活的承载,并由ESM cause指示去激活原因。如果去激活原因是:ESM cause #39 "reactivation requested":
去激活的是缺省承载时,UE将重新激活该承载。
去激活的是专用承载时,协议并没有指定UE怎么处理。可根据实现决定。
另外,UE和MME在下列情况下,发起本地去激活。
1) ServiceRequest没有恢复起来的承载。
2) 通过TAU的TRACKING AREA UPDATE ACCEPT携带的承载状态,在网络侧已经去激活,则UE本地去激活该承载。
3) 在Handover中,不能恢复的承载。
4) 其它原因E-UTRAN释放的承载。
需要注意的是,在ServiceRequest和TAU没有成功恢复缺省承载时,UE需要本地去激活所有关联的承载。
5、UE requested PDN connectivity procedure
请求建立PDN连接,由UE发起,建立和PDN之间的缺省承载。可以在Attach过程中完成,建立第一个缺省承载;也可以单独发起,同时接入多个PDN。
如果是在Attach过程发起的PDN连接建立请求,则PDN CONNECTIVITY REQUEST消息中,不指定APN(此时APN由网络侧配置)。
[attach]372[/attach]
图六 PDN连接连接信令交互
- REQUEST信元分析
A) EPS bearer identity
由于不是响应网络侧的规程,EBI填为”unassigned”.
B) Procedure transaction identity
UE分配的PTI
C) Request type
第一次建立和PDN的连接时,比如Attach过程中,为”initial request”类型。
从其它制式切换过来,建立的PDN时,为” handover”类型。
D) PDN type
为UE支持的IP类型。
E) ESM information transfer flag
如果用户想在Attach过程中指定APN,可设置ESM information transfer flag,网络侧依据这个标志,发起ESM information request规程,在加密模式下,让用户指定的APN。
F) Access point name
如果连接的PDN使用的缺省承载需要PAP/CHAP协议认证,则UE通过此信元,指定APN。
- 网络侧的响应
MME首先检查ESM information transfer flag,如果UE设置,则等ESM information request规程完毕。如果UE在ESM INFORMATION RESPONSE中并没有指定的APN,则仍使用缺省的APN。
如果网络侧可以接受建立PDN连接,则发起Default EPS bearer context activation 规程,作为响应。
如果网络侧可以不接受建立PDN连接,则通过PDN CONNECTIVITY REJECT拒绝UE,并指明原因。
6、UE requested PDN disconnect procedure
UE发起,断开PDN连接,去激活缺省承载。
通过linked EPS bearer identity指示去激活的缺省承载的ID。
网络侧通过EPS bearer context deactivation procedure响应。
如果网络侧不接收PDN断开请求,则通过PDN DISCONNECT REJECT拒绝UE,并指明原因。如果拒绝原因是:ESM cause #49 "last PDN disconnection not allowed",UE本地去激活这个PDN所有的承载。
7、UE requested bearer resource allocation procedure
UE发起,请求承载资源。
通过linked EPS bearer identity指示缺省承载的ID。
信元Required traffic flow QoS为UE指定的QoS参数;
信元Traffic flow aggregate指定请求承载上数据包过滤的参数,和TFT格式相同,但需要注意以下几点:
1) TFT operation为"Create new TFT"
2) packet filter identifier为0。
包过滤参数由网络侧设定,通过响应规程带回。
网络侧通过dedicated EPS bearer context activation procedure 或者 an EPS bearer context modification procedure响应。
网络侧不接受时,通过BEARER RESOURCE ALLOCATION REJECT拒绝UE,并指明原因。
8、UE requested bearer resource modification procedure
UE发起,修改或释放承载资源,或者修改包过滤规则,或增加包过滤规则。
信元EPS bearer identity for packet filter为准备操作的承载ID。
信元Traffic flow aggregate指定操作承载上数据包过滤的参数,和TFT格式相同。分以下几种情况:
1) 修改GBR(Guaranteed Bit Rate),而不修改包过滤参数。
TFT operation为" no TFT operation ";
指定packet filter identifier(s),修改GBR后,仍然使用的过滤参数。
另外通过Required traffic flow QoS信元,指定新的GBR。
2) 修改承载
TFT operation为"Replace packet filters in existing TFT" 或者 "Add packet filters to existing TFT";
3) 释放承载
TFT operation为"Delete packet filters from existing TFT"。
<GUTI> = <GUMMEI><M-TMSI>,
where <GUMMEI> = <MCC><MNC><MME Identifier>
and <MME Identifier> = <MME Group ID><MME Code>
简单说就是,GUTI带了old MME groupID和MME ID。所以可以通过GUTI直接找到old MME。而P-TMSI是无法直接找到old SGSN的,所以要加RAI才可以解析出old SGSN来。
以下是UE侧 GUTI和RAI+P-TMSI的映射关系,用于2G/3G和LET之间跨SGSN/MME切换。
The mapping of the GUTI shall be done to the combination of RAI of GERAN / UTRAN and the P‑TMSI:
E‑UTRAN <MCC> maps to GERAN/UTRAN <MCC>
E‑UTRAN <MNC> maps to GERAN/UTRAN <MNC>
E‑UTRAN <MME Group ID> maps to GERAN/UTRAN <LAC>
E‑UTRAN <MME Code> maps to GERAN/UTRAN <RAC> and is also copied into the 8 most significant bits of the NRI field within the P‑TMSI;
E‑UTRAN <M-TMSI> maps as follows:
- 6 bits of the E‑UTRAN <M-TMSI> starting at bit 29 and down to bit 24 are mapped into bit 29 and down to bit 24 of the GERAN/UTRAN <P‑TMSI>;
- 16 bits of the E‑UTRAN <M-TMSI> starting at bit 15 and down to bit 0 are mapped into bit 15 and down to bit 0 of the GERAN/UTRAN <P‑TMSI>;
- and the remaining 8 bits of the E‑UTRAN <M-TMSI> are mapped into the 8 MBS bits of the <P-TMSI signature> field.
For UTRAN, the 10-bit long NRI bits are masked out from the P-TMSI and also supplied to the RAN node as IDNNS (Intra Domain NAS Node Selector). However, the RAN configured NRI length should not exceed 8 bits.
SGSN/MME侧的映射关系也可以在23.003中找到,这里就不再赘述。欢迎光临 51学通信技术论坛 (http://51xuetongxin.com/bbs/) | Powered by Discuz! X2 |