4G EPS 中的 Bearer
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目錄前文列表承載的內涵EPS BearerQoSQoS 的關鍵參數APRGBR、MBRAMBRUE 是如何選擇 EPS Bearer 的?E-RABRadio BearerS1 BearerS5/S8 BearerDedicated Bearer 的建立流程
前文列表
《4G EPS 第四代移動通信系統(tǒng)》
《4G EPS 的架構模型》
《4G EPS 的網絡協議棧》
《4G EPS 的接口類型》
承載的內涵
從抽象層面看,所謂承載(Bearer)實際上就是一個 邏輯的數據通道。當我們談論某個具體的 Bearer 時,我們可以不去考慮底層的細節(jié),Bearer 就是傳輸數據的實體,上層把數據交給這個實體,就等同于交給對端。將 EPS Bearer 拆分為 Radio Bearer、S1 Bearer 和 S5 Bearer,則代表各個網元實體區(qū)間的通道。
EPS Bearer
我們知道,PDN Connection 就是 UE 到 PDN 之間的邏輯數據通路,我們稱之為 EPS 端到端業(yè)務隧道(End-to-End Service),而 EPS Bearer 就是包含在 PDN Connection 中更小的隧道。PDN Connection 的作用是保證 UE 和 PDN 之間的連通性,在 UE 和 PDN 之間傳送 SDFs(Service Data Flow,業(yè)務數據流,e.g. IP 數據包),而 EPS Bearer 的作用是實現更精細化的 QoS(Quality of Service,服務質量)控制。
由此,引申出 EPS Bearer 的準確定義:在 UE 到 APN(PGW)之間,具有相同 QoS 的 SDFs 稱為一個 EPS Bearer。
EPS Bearer 可分為 Default Bearer 和 Dedicated Bearer 兩種類型:
Default Bearer(缺省承載):在 UE 附著(Attach)流程中,UE 會請求 EPS 會建立第一條 UE 與 PDN 之間的 PDN Connection,在建立 PDN Connection 的同時會建立 1 個 Default Bearer,兩者具有共同的生命周期,在 PDN Connection 存在期間,Default Bearer 的上下文就始終保持激活。從某種意義來說,Default Bearer 幾乎等同于 PDN Connection,前者是后者的外在表現、是 IP 連通性的具體實現,體現了 EPS 的一個重要特征 —— IP Always On(IP 永久在線)。
Dedicated Bearer(專用承載):只能由 EPS 發(fā)起建立,并且前提是已經建立了 Default Bearer。Dedicated Bearer 為 UE 提供特定的 QoS,所以其上下文表示了 UE 和 PGW 之間額外的傳輸要求。Dedicated Bearer 被釋放時,并不會影響到 Default Bearer。(PS:NB-IoT 不支持 Dedicated Bearer,PGW 通過請求中的 RAT(無線接入技術)類型標簽識別并不會為 NB-IoT 激活專用承載。)
因為 UE 可以創(chuàng)建多個 PDN Connection,具有多個 EPS Bearer,所以這些 Bearer 就需要通過 EBI(EPS Bearer Identity)來進行標識。EBI 是由 MME 分配給 EPS Bearer,以 UE 為單位,用于區(qū)分同一個 UE 中的多個 EPS Bearer,不同的 UE 之間的 EBI 可以重復。并且 EBI 只適用于 E-UTRAN 接入方式。EBI 長度為 4 位,0-4 作為保留,可用取值范圍為 5-15,所以,從 MME 的角度看,UE 最多可有 11 個 EPS Bearer,這也反過來限制了 UE 接的的 APN 數量,以及 PDN Connection 的數量。
需要注意的是,通過 Dedicated Bearer 的 EBI 是無法判斷該 Bearer 所對應的 APN 的,而是需要通過 Dedicated Bearer 對應的 Default Bearer 所具有的 EBI 來識別,因為確定了 Default Bearer,就確定了 PDN Connection,就確定了 APN。而對于 Dedicated Bearer 而言 Default Bearer 的 EBI 稱之為 Linked EPS Bearer ID(LBI),只有找到 Default Bearer 所屬的 APN,才能知道 Dedicated Bearer 所屬的 APN。
QoS
前文說到,EPS Bearer 的作用就是實現更加精細化的 QoS(Quality of Service,服務質量)控制。所以,在 EPS 中,QoS 控制的基本單位是 EPS Bearer,相同 EPS Bearer 上所有的 SDF 具有相同的 QoS 保障(e.g. 速率、時延和誤碼率),不同的 QoS 保障需要不同類型的 EPS Bearer 來提供。
每當 UE 請求一個新的業(yè)務時,PGW 將從 PCRF(策略與計費執(zhí)行功能)收到 PCC(策略與計費控制)規(guī)則,其中就包括業(yè)務所要求的 QoS。如果當 Default Bearer 不能滿足 PCC 規(guī)則所要求的 QoS 時,就需要額外的創(chuàng)建出 QoS 對應的 Dedicated Bearer,以供 UE 使用。在建立了 Dedicated Bearer 之后,Default Bearer 的使用優(yōu)先級就被降低了。注意,這并非代表 Default Bearer 就沒有用處了。
也就是說,什么時候建立 Dedicated Bearer,建立何種 Dedicated Bearer,實際上是與 UE 到 PDN 之間的 SDF 對 QoS 的需求相關的,表現了 UE 對網絡質量的期望。例如:對于下載業(yè)務,UE 期望網絡 速率高;對于游戲業(yè)務,UE 期望網絡 延遲低;對于視頻語音業(yè)務。UE 期望網絡 平穩(wěn)(誤碼率低)。3GPP TS 23.203 根據用戶不同的期望將 QoS 劃分為多個類別,以 QCI(QoS Class Identity)表示,不同的 QCI 適用于不同的業(yè)務類型。
你可能會發(fā)現,當使用視頻 APP 下載視頻的時候網速很快,但用即時通訊 APP 的時候網速又慢了下來。這是因為不同的 UE APP 向網絡提出了不同的 QoS 期望。
根據是否保證速率,QCI 1-9 又分為兩大類型:
GBR(Guaranteed Bit Rate,保證比特率):QCI 1-4,指 EPS Bearer 要求的比特速率被網絡 “永久” 恒定的分配,即使在網絡資源緊張的情況下,相應的比特速率也能夠保持。只能用于 Dedicated Bearer。例如:VoLTE 中的 IMS 語音和 IMS 視頻。
Non-GBR:QCI 5-9,指的是在網絡擁擠的情況下,業(yè)務需要承受低速率的要求,由于 Non-GBR 承載不需要占用固定的網絡資源,因而可以長時間地建立。常用于 Default Bearer,也可以用于 Dedicated Bearer。例如:上網業(yè)務。
以 IMS 的 VoLTE 業(yè)務為例,APN IMS 的 Default Bearer QCI=5,是 Non-GBR 類型;而 VoLTE 業(yè)務中 IMS 語音使用的 Dedicated Bearer QCI=1、IMS 視頻使用的 Dedicated Bearer QCI=2,都是 GBR 類型,這是因為 VoLTE 需要穩(wěn)定的帶寬來傳輸 IMS 語音或 IMS 視頻數據。
至此,我們應該可以理解為什么 VoLTE 能夠邊打電話邊高速上網了:首先 VoLTE 的 APN 是 IMS,與 Internet 的 APN(e.g. 中國移動的 cmnet)不同;其次,VoLTE 的 Voice/Video 都使用了 Dedicated Bearer,網絡質量得到了保障。
QoS 的關鍵參數
從上述表格可以看出,QoS 同樣具有 Priority Level(優(yōu)先級),取值越小優(yōu)先級越高,當網絡資源不能滿足所有 SDF 的時延預算(PDB)時,網絡調度應首先滿足優(yōu)先級高的 SDF,直到達到其保證速率(GBR)得到滿足。下面繼續(xù)介紹一系列與速率相關的 QoS 參數,包括:GBR,MBR,APN-AMBR 和 UE-AMBR。
APR
(ARP,Allocation and Retention Priority,分配和保留優(yōu)先級):ARP 可同時應用于 GBR 和 Non-GBR 承載。主要目的是能夠決定是否接受請求的承載建立或修改(尤其對于 GBR 承載的無線容量是否有效),或者在資源受限時拒絕上述請求。
每一個 EPS Bearer 都有關聯的 QCI 和 ARP。QCI+ARP 的組合是 PDN Connection 唯一標識 EPS Bearer 的依據,每個 QCI+ARP 組合對應的唯一的 EPS Bearer。
ARP 的 A(Allocation)表示 “分配”、R(Retention)表示 “保留”,ARP 就是 SDF 分配和保留資源的優(yōu)先級。資源充足時,ARP 沒有太大意義,資源緊張時,ARP 就非常重要了。ARP 包含三部分:
Priority Level:表示資源請求的優(yōu)先級,取值范圍為 1-15,取值越小則優(yōu)先級越高。
Pre-emption Capability:是否具備 “搶” 資源的能力,取值為 0 或 1。
Pre-emption Vulnerability:是否具備 “被搶” 資源的能力,取值為 0 或 1。
通過 ARP 三個參數的組合就能夠表述某個 EPS Bearer 在資源緊張的場景中的 QoS 競爭力。例如:Bearer A 可以 “搶”,Bearer B 可以 “被搶”,此時,假若 Bearer A 的優(yōu)先級大于 Bearer B,那么在資源不足時,Bearer A 可以 “搶占” Bearer B 的帶寬資源。
3GPP TS 23.401 也提供了一個 ARP 應用場景:視頻通話中兩個 EPS Bearer 分別用于 Video 和 Voice,可以配置 Voice 承載的 ARP 優(yōu)先級高于 Video 承載,當其他高優(yōu)先級業(yè)務需要資源時,eNB 可根據 ARP 優(yōu)先級保留 Voice 承載,釋放 Video 承載,盡可能保持通話的連續(xù)性(人見不著,聲音還在)。這就解釋了為什么我們在信號不好的地方開微信視頻時,是卡屏但可以聽見的。
GBR、MBR
保證比特速率(GBR):僅應用于 GBR 承載,提供給 GBR 承載保證的比特速率。GBR 承載的業(yè)務包括語音、流媒體、實時游戲等。
最大比特速率(MBR):僅應用于 GBR 承載,它為業(yè)務設置數據傳輸速率的限制。如果發(fā)現業(yè)務的數據傳輸速率超過 MBR 時,網絡將通過業(yè)務量整形算法來限制速率。MBR 的值一般大于或等于 GBR 的值。
每個 GBR 類型的 EPS Bearer 都有關聯的 GBR 和 MBR 參數。GBR 表示可以期望 EPS Bearer 提供速率的下限,MBR 則表示速率的上限。
AMBR
聚合最大比特速率(AMBR):僅應用于 Non-GBR 承載,同一個 UE 的多個 SAE 承載可以共享同一個 AMBR,即一組 SAE 承載中的每個承載可以使用全部的 AMBR 資源。如果超出了 AMBR 限制,網絡可能在上行鏈路和下行鏈路使用業(yè)務流量調節(jié)算法,就像 MBR 的調節(jié)算法一樣。可細分為 APN-AMBR 和 UE-AMBR。
對于 UE,每個 APN 都有關聯的 APN-AMBR 參數。APN-AMBR 是 UE 某個 APN 的、所有 PDN Connection 的、Non-GBR 類型承載的速率之和的上限。也就是說,如果 UE 到某個 APN 有多個 PDN Connection,那么就要把所有 PDN Connection 的 Non-GBR 類型承載計入。這也說明另外一個問題:如果 UE 到某個 APN 如果有多個 PDN Connection,則必須使用同一個(物理)PGW,否則無法聚合計算。
比 APN-AMBR 更進一步的是 UE-AMBR,每個注冊態(tài)(EMM-REGISTERED)的 UE 都有關聯的 UE-AMBR。UE-AMBR 是 UE 所有 APN 的、所有 PDN Connection 的、Non-GBR 類型承載的速率之和的上限。
和 APN-AMBR 不同,UE 如果和多個 APN 建立 PDN Connection, 那么這些 APN 可能不在同一個(物理)PGW 上。這些 PDN Connection 的一端只能是同一個 UE,但另一端就不一定是同一個 PGW 了。可見,顯然是無法在 PGW 上實現 UE-AMBR 限流的。和 APN-AMBR 相同的是,UE-AMBR 也不能都交給 UE 處理(防止 UE 耍賴),那么就只能在 eNB 上處理了。
簡而言之,EPS 在 PGW 和 UE 實現 APN-AMBR 限流,在 eNB 實現 UE-AMBR 限流。
UE 是如何選擇 EPS Bearer 的?
之前的文章中我們提到過,UE 是根據 APP 的業(yè)務需求(e.g. TCP、HTTP/HTTPs 傳輸協議)來選擇 PDN Connection 的,如果同一個 APN 中具有多個不同 PDN Type 的 PDN Connection 的話,那么 UE 就根據 TCP/IP L3(網絡層)協議來完成選擇,例如:IPv4 的數據就發(fā)往 PDN Type 為 IPv4 的 PDN Connection。
在了解了上面內容之后,我們可以想到,UE 在選擇完 PDN Connection 之后,實際上還需要繼續(xù)選擇更加細粒度的 EPS Bearer 來傳輸數據。這是通過 PF(Packet Filter)和 TFT(Traffic Flow Template)來實現的。
PF(業(yè)務數據過濾器,Packet Filters):用于允許/拒絕 SDF 通過,實現對 SDF 的過濾。如果 SDF 匹配 PF 設定的條件,PDN Connection 就會使用 PF 對應的 EPS Bearer 來傳輸 SDF。對于 IPv4 類型 SDF 而言,PF 是一個五元組(源/目的 IP 地址,源/目的端口號,協議號)。
注:根據 3GPP TS 23.060 描述 PF 應該包含以下條件中的一項或多項(部分項目不能共存):Remote Address and Subnet Mask、ProtocolNumber (IPv4) / Next Header (IPv6)、Local Addressand Mask、Local Port Range、RemotePort Range、IPSec Security Parameter Index (SPI)、Type of Service (TOS) (IPv4) / Traffic class (IPv6) and Mask、Flow Label (IPv6)。
TFT(傳輸流模板,Traffic Flow Template):是一組 PF 的集合,由 PGW 創(chuàng)建并通過 SGW、MME 轉發(fā)到 UE。分為 UL TFT(UpLink TFT,上行過濾模版)和 DL TFT(DownLink TFT,下行過濾模版)。數據上行方向,UE 通過 UL TFT 將 SDF 映射到對應的 EPS Bearer;數據下行方向,PGW 通過 DL TFT 將 SDF 映射到對應的 EPS Bearer。每個 Dedicated Bearer 都必須關聯到某一個 TFT,Default Bearer 也可以關聯到 TFT,但通常不會這么做,因為希望所有不能映射到 Dedicated Bearer 的上/下行數據都會被映射到 Default Bearer 上來。
每個 PF 都會具有一個唯一標識 PFI(Packet Filter Identifier),用于 PGW 創(chuàng)建或修改 TFT 時對 PF 進行區(qū)分。PFI 只在 TFT 內有效,不同 TFT 之間的 PFI 可以重復。不過,我們更需要關注的其實是 PF 的優(yōu)先級(Packet Evaluation Precedence)。
在同一個 PDN Connection 中,每個 PF 的優(yōu)先級是唯一的,取值越小優(yōu)先級越高。當 UE 發(fā)送上行數據時,在 UE 擁有的全部 TFT 中找到優(yōu)先級最高的 PF 進行匹配,如果沒有匹配成功,則依次遞減直至成功為止。UE 再將 SDF 映射到包含此 PF 的 TFT 上,最終通過該 TFT 找到對應的 EPS Bearer。如果所有 PF 都不匹配,那么 UE 則將 SDF 映射進沒有關聯任何 UL TFT 的 EPS Bearer,一般為 Default Bearer。如果所有 EPS Bearer 都有關聯了 UL TFT,則 UE 丟棄數據,所以一般不會為 Default Bearer 關聯 TFT。
NOTE:這也意味著同一條 PDN Connection 中沒有關聯到 TFT 的 EPS Bearer 只能有一個,也就只能是 Default Bearer 了。
說得更加準確的話,實際上,UE 保存的 UL TFT 映射了 Radio Bearer;PGW 保存的 DL TFT 映射到了 S5/S8 Bearer;而 SGW 則保存了 S1 Bearer 和 S5/S8 Bearer 之間的映射。對此,在下文中會有更深的認識。
現在我們姑且理解為:UE 會擁有多個 UL TFT,匹配 UL TFT 中的 PF 的 SDF 就會使用 PDN Connection 中與該 TFT 對應的 EPS Bearer 來傳輸上行數據;PGW 也會擁有多個 DL TFT,匹配 DL TFT 中的 PF 的 SDF 就會使用 PDN Connection 中與該 TFT 對應的 ESP Bearer 來傳輸下行數據。
E-RAB
回過頭來繼續(xù)看這張圖,EPS Bearer 可以被拆分為三段:Radio Bearer(無線承載,RB)、S1 Bearer 和 S5 Bearer。其中,RB + S1 Bearer 的組合稱為 E-RAB。
E-RAB(E-UTRAN Radio Access Bearer)是 EPS 中的 RAB,由與 eNB 相關的兩段承載(RB + S1 Bearer)構成,所以稱之為 “無線訪問承載”。E-RAB 通過 E-RAB ID 來進行標識,由 MME 分配。E-RAB 作為 EPS Bearer 的一部分,與 EPS Bearer 一一對應,所以 E-RAB ID 也和 EBI(EPS Bearer ID)一一對應。例如:EPS Bearer 的 EBI 為 5,那么 E-RAB ID 也為 5。
雖然從上圖看,E-RAB 處于 EPS Bearer 的下層,但實際上兩者是包含關系,E-RAN 出于方便 EPS 系統(tǒng)運行邏輯(對無線訪問連接的管理)的考慮被設計出來,在信令流程中常作為整體操作(建立、修改、釋放)。例如:MME 向 eNB 發(fā)送 E-RAB Setup Request 要求 eNB 建立 E-RAB 時,E-RAB 會被作為一個整體創(chuàng)建。同樣的,在 UE 切換中,eNB 發(fā)生變化時,E-RAB 也會作為一個整體被修改;如果 eNB 的空閑定時器(User Inactive Timer,常見配置為 10 秒或 20 秒)超時了,E-RAB 也會作為一個整體釋放。
那么,為什么要釋放 E-RAB 呢?是因為空口的資源寶貴,UE 沒有上下行數據時,網絡側就應該釋放資源給其他的 UE,而且 UE 保持連接態(tài)也會持續(xù)耗電。由 eNB 來負責監(jiān)測 UE 的活躍性,通過監(jiān)測 DRB 緩存來實現。在空閑定時器超時后通知 MME 釋放 E-RAB 資源,包括:控制平面的 NAS 信令連接(RRC 連接和 S1AP 連接),以及用戶平面的 E-RAB(RB 和 S1 Bearer)。
需要注意的是,釋放 E-RAB 并不會導致 PDN Connection 的斷開。前文中提到,PDN Connection 要保證 UE IP 的 “永久在線”,所以并不會因為 E-RAB 資源的釋放就輕易的斷開 PDN Connection,即:Default Bearer 是支持部分釋放的,但不能全部釋放,除了主動斷開 PDN Connection。PDN Connection 體現在 ESM Context 中,UE、PGW、MME 都保存了 PDN Connection 的信息,包括其核心屬性:APN、PDNType、UE IP 等,這些都不會因為 E-RAB 的釋放而丟失。Default Bearer 體現在 UE、eNB、SGW、PGW 等實體具體占用的資源中(e.g. NE IP、Port、TEID 等)。所以,只要 S5 Bearer 存在,Default Bearer 就存在,雖然可能并不完整。
在 Default Bearer 不完整的情況下,當 UE 希望進行上下行傳輸時,網絡側首先需要再次建立 NAS 信令連接,然后通過 Service Request(業(yè)務請求)流程建立 E-RAB,再構成了完整的 Default Bearer。但實際上,此時的 eNB 可能以及不是原來的 eNB 了,體現了 UE 的移動性。
為了便于管理 E-RAB,EPS 提供了相應的控制信令來完成傳輸網元(UE、eNB、SGW)之間的連接,主要包括三個部分:NAS 信令、RRC 信令和 S1AP 信令,以及用來傳輸信令的各種更加細粒度(RB、S1 Bearer) Bearer。另外 E-RAB 的管理主要體現在 S1 Bearer,包括 E-RAB 的建立、修改和釋放。而對于 RB 的管理,即空口連接的管理可以看做是 E-RAB 管理過程中的子過程。
Radio Bearer
Radio Bearer,簡稱 RB。上文提到,EPS 對 RB 的管理,即對 Uu 空口連接的管理,是 E-RAB 管理的子過程。RB 是 eNB 為 UE 分配的一系列協議實體及配置的總稱,包括 PDCP 協議實體、RLC 協議實體,以及 MAC 層和 PHY 層分配的一系列資源等。RB 在 UE 到 eNB 之間的 Uu 接口上傳輸數據,任何在 Uu 接口上傳輸的數據都要經過 RB。
值得注意的是,雖然 PDCP 對控制面和用戶面都支持加密保護,但只會在用戶面支持 RoHC(Robust Header Compression,頭壓縮協議,減少 IP Header 占用資源),也只對控制面支持完整性保護。另外,有些業(yè)務對時延敏感(e.g. 語音通話、實時游戲),有些業(yè)務對可靠性敏感(e.g. IMS 信令),則可以在 RLC 層,分別通過配置的 UM、AM 模式來滿足不同需求。
注:RLC 提出了三種模式
透明模式(Transparent Mode,TM):不添加 RLC 頭,可以分段/級聯。
非確認模式(Unacknowledged Mode,UM):必須添加 RLC 頭,兩種傳送數據方式:1. 檢測且將沒有出錯的數據傳遞到高層;2. 立即傳遞到高層。
確認模式(Acknowledged Mode,AM):必須添加 RLC 頭,無錯傳遞(通過重發(fā)機制保證),順序傳遞或無序傳遞(僅用于上行切換),唯一傳遞(相同檢測功能)。
但實際上,RB 在協議層面的實體主要只會看 PDCP(Packet Data Convergence Protocol,分組數據匯聚協議)。上層(e.g. UE APP)將業(yè)務數據交給 PDCP 實體,經過逐層封裝(以及分段、映射、復用)后經 PHY 層發(fā)送,接收方(一般是 eNB)再逐層解封,最后由對端 PDCP 實體將業(yè)務數據交給上層。從上層的角度看,提供傳送數據服務的 PDCP 實體,就是 RB,而并不了解 PDCP 的細節(jié)。
RB 可以傳送業(yè)務數據,也可以傳送信令數據。通常而言,用于業(yè)務數據(上層為 User Plane Entity)的承載稱為 DRB(Data Radio Bearer);用于信令數據(上層為 Control Plane Entity)的承載稱為 SRB(Signalling Radio Bearer)。在建立 EPS Bearer 時,MME 向 eNB 發(fā)送 E-RAB Setup,eNB 向 UE 發(fā)送 RRC Connection Reconfiguration,PDCP 內容就是 DRBs to ADD。
DRB(Data Radio Bearer,數據無線承載):傳輸的是用戶面(數據平面)的數據包。根據 QoS 不同,UE 與 eNB 之間可同時最多建立 8 個 DRB。也就說是 UE 最多存在 8 個 Default Bearer,即:8 個 PDN Connection。
SRB(Signaling Radio Bearer,信令無線承載):承載的是控制面的數據,用于 RRC 和 NAS(位于 PDCP 之上)的消息傳輸。根據承載信令的不同分為以下三類:
SRB0:承載 RRC 連接建立之前的 RRC 信令, 使用 CCCH 邏輯信道,msg3、4 均使用 SRB0,在 RLC 層采用 TM 模式;
SRB1:承載 RRC 信令和 SRB2 建立之前的 NAS 信令,SRB1 先于 SRB2 建立,所以使用 DCCH 邏輯信道,msg5 使用 SRB1,在 RLC 層采用 AM 模式;
SRB2:承載 NAS 信令,使用 DCCH 邏輯信道,在 RLC 層采用 AM 模式。SRB2 總是在 E-UTRAN 安全模式完成后才能建立;
DRB ID 用來區(qū)分 UE 的多個 DRB,取值范圍為 1-32。但因為 MAC 層的邏輯信道僅有 LCID=3-10 是用于 DRB 的(LCID=1-2 用于 SRB),所以實際上 UE 最多只能有 8 個 DRB。相應的,UE 最多可有 8 個 EPS Bearer,即 8 個 PDN Connection。
實際上,從物理實現的層面來看,在 UE 和 eNB 之間真正傳送數據的是 PHY 的無線信道,DRB 是在 PDCP 層上抽象出來的(用戶面)邏輯數據通道,UE 和 eNB 使用 DRB ID 區(qū)分 UE 的多個 DRB。但問題是,eNB 不只為一個 UE 服務,eNB 會同時向多個 UE 發(fā)送信號,UE 也會收到 eNB 發(fā)送給其他 UE 的信號,所以 eNB 和 UE 之間還需要對其他的 UE ID(RNTI)進行區(qū)分。例如:在下行方向,RRC 連接建立時,eNB 會給 UE 分配一個 C-RNTI(Cell Radio Network Temporary Identity,小區(qū)無線網絡臨時身份),UE 使用 C-RNTI 對 PDCCH(物理下行控制信道)進行解擾,通過其中的 DCI(Downlink Control Information,下行控制信息)才能在相應的位置解調出自己的 PDSCH(物理下行共享信道),最終獲得自己的下行數據。
S1 Bearer
S1 Bearer(S1 承載)在 eNB 到 SGW 之間傳輸業(yè)務數據,通過 S1AP 信令來進行管理的,包括 S1 Bearer 的建立、修改和釋放。可分為:
S1-U 接口:傳輸的是 eNB 到 SGW 之間的用戶面數據。
S1-MME 接口:傳輸的是 eNB 到 MME 之間的控制面數據。
S5/S8 Bearer
S5/S8 Bearer(S5/S8 承載):在 SGW 和 PGW 之間傳輸數據。S5 和 S8 接口的區(qū)別在于:當 SGW 和 PGW 歸屬同一運營商時(Intra-PLMN)時使用 S5;當 SGW 和 PGW 歸屬不同運營商(Inter-PLMN)時使用 S8。S5 和 S8 本質上沒有太大的區(qū)別。
Dedicated Bearer 的建立流程
EPS Dedicated Bearer 的建立,可以由網絡側發(fā)起,也可以由 UE 側發(fā)起。
Dedicated Bearer 建立的信令流程由網絡側發(fā)起:不要求 UE 的應用層了解 EPS Bearer 的 QoS 信息,UE 的應用層可以通過應用層協議(信令)與網絡側協商 QoS 的相關信息,如:SIP/SDP、RTSP 等,但這種應用層的 QoS 協商并不包含承載層 QoS 的內容;
PCRF 根據 UE 應用層所需求的 QoS 信息,生成相應的 PCC 規(guī)則(包含 QoS 信息),通過基于 Diameter 的 RAR(Re-Authentication Request)命令發(fā)送給 PGW。
PGW 根據相應的 QoS 信息來配置 EPS Bearer 的 QoS,并發(fā)送建立承載請求信令給 SGW。
SGW 將相應的消息轉發(fā)給 MME。
MME 向 eNB 發(fā)送 E-RAB 建立請求,包含 E-RAB ID、QoS 和目的 SGW 等信息。
eNB 接收建立請求消息后,建立 RB(DRB)。
eNB 返回 E-RAB 建立響應消息,E-RAB 建立列表信息中包含成功建立的承載信息;E-RAB 建立失敗列表消息中包含沒有成功建立的承載消息。
Dedicated Bearer 建立的信令流程由 UE 側發(fā)起:UE 的應用層直接向網絡側提出承載層 QoS(包括:QCI、GBR 等)的申請,如果網絡側接受了 UE 的請求,就會與 UE 進一步進行信令交互,建立 Dedicated Bearer。
連接狀態(tài)下的 UE 通過 UL informationTransfer 消息將 Bearer resource allocation Request(或者是 Bearer resource modification request)消息傳遞給 eNB。
eNB 通過 UPLINK NAS TRANSPORT 消息將 Bearer resource allocation Request(或者是 Bearer resource modification request)消息發(fā)送給 EPC。
EPC 進行承載資源申請?zhí)幚怼?br />
EPC 通過 E-RAB SETUP REQUEST 傳遞 Activate dedicated EPS bearer context request 消息告知 eNB。
eNB 通過 Reconfiguration 消息,將 NAS 消息 Activate dedicated EPS bearer context request 傳遞給 UE。
UE 建立 Dedicated Bearer 成功,返回 RRC Connection Reconfiguration Complete 消息,表明承載建立成功。
eNB 發(fā)送 E-RAB SETUP RESPONSE 消息給 EPC,表明 RB 建立成功。
UE 在發(fā)送 Reconfiguration Complete 完成后,通過 UL information Transfer 消息將 Activate dedicated EPS bearer context accept 消息告知 eNB。
eNB 發(fā)送 UL NAS TRANSPORT 消息 Activate dedicated EPS bearer context accept 告知 EPC。
至此,UE 已經可以通過 Dedicated Bearer 發(fā)送上下行數據了。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的4G EPS 中的 Bearer的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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