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什么是QoS、QCI、ARP、默认承载和专用承载?
vertu
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发表于 2016-08-15 10:08:23  只看楼主 
什么是QoS

1、为什么需要QoS?

不管是在有线网络(以太网、IPTV之类等)和无线网络(LTE、Wi-Fi等),都有QoS(Quality of Service,服务质量)的概念。不同网络的QoS遵循不同的协议规范(如IETF RFC,IEEE 802,3GPP等协议规范),但它们都是为了保证消费等级更高的用户能够享受更好的服务、或者是保证更高优先级的业务。

由于LTE网络是一张数据网,上面承载各种业务(如:上网浏览、语音、在线游戏等)。由于业务特性和需求的不同(例如:不同业务对于时延的敏感性、对于传输带宽的要求不同等),所以需要LTE网络能够提供不同业务、不同用户的QoS服务。



什么是QoS

2、LTE网络中的QoS

在LTE网络中,核心网(EPS)、无线侧(eNB)在QoS流程中分别扮演不同角色。总的来说,QoS相关的一些主动约束、设定,更多的是在核心网侧进行(例如用户签约速率的设置、用户承载的业务优先级等);无线侧更多的是在执行核心网的策略:根据核心网发下来的QoS参数,对无线侧资源进行调度。

在UE附着(Attach)到LTE网络的过程中,需要创建连接UE和P-GW的EPS承载(UE <-> eNB <-> S-GW <-> P-GW)。每个UE可以有多条承载,数量取决于其所用的业务(例如:浏览网页、IPTV、语音等)以及运营商对不同业务所采取的策略。如下图所示:如果UE使用多项业务(例如访问多个网站),从P-GW侧来看,存在多个IP数据流(IP flow),P-GW需要将这些IP流映射到SDF(Service Data Flow,业务数据流),然后经过SDF级QoS处理再映射到承载,传递给UE。经过P-GW映射之后,在LTE网络内部进行承载级的QoS处理。

blob.png
什么是QoS

3、QoS与承载的关系

3GPP 定义的EPS 承载业务分层架构如下图所示。

blob.png

在EPS中,QoS控制的基本单元是承载。映射到同一个EPS承载的业务数据流将得到同样的QoS保障 (如调度策略、无线承载策略等)。如果想对两个SDF (Service Data Flow,业务数据流)提供不同的QoS,则这两个SDF需要分别建立不同的EPS 承载。


默认承载与
专用承载

1、承载的种类

LTE网络中,EPS 承载可按照建立时间分为两种类型:默认承载(Default EPS Bearer)、专用承载(Dedicated EPS Bearer)。

从UE附着(Attach)网络开始,必须建立一条承载,这就是“默认承载”。默认承载在UE附着网络时就创建、并一直保持激活,直至UE从网络去附着(Detach)(这也就是LTE为UE提供“永远在线”的IP连接)。

在默认承载之后创建的承载都称为“专用承载”。例如UE一开始连接网络是为了上网,那么在UE Attach时,给它分配一条“默认承载”,该承载可提供数据上网业务。如果之后UE要发起语音呼叫,通常语音业务有QoS要求,核心网将语音业务QoS定义为GBR(Guaranteed Bit Rate,保证速率)业务。那么原有的默认承载(Qos类型为Non-GBR)将无法满足语音呼叫的QoS要求,这时就需要创建一条新的承载(称其为“专用承载”)。

默认承载与
专用承载

2、承载相关的参数

默认承载的QoS类型是Non-GBR(Non-Guaranteed Bit Rate,非保证速率),意思是该承载只提供“尽力而为”(换句话说“不保证质量”)的传输。

专用承载可以是GBR、也可以是Non-GBR。

其中,默认承载是由核心网通过S1口的Initial Context Setup Request消息通知eNB进行建立的,如下图所示。

blob.png

从图中可以看到,在Initial Context Setup Request信令中有我们关心的一些内容:

“eRABToBeSetupList”中的ERAB ID和ERAB级别QoS参数,例如QCI= 9,ARP(Allocation Retention Priority,分配保留优先级)=1。

什么是QCI?

1、QCI的划分

QCI(QoS Class Identifier,QoS等级标识)用于衡量提供给SDF(服务数据流)的包的转发行为(如丢包率,包的分组时延预算)。3GPP 23.203协议6.1.7.2小节给出了LTE系统9种标准QCI的特性,如下表所示。

从表中可以看到QCI 1 ~ 4是GBR业务,QCI 5 ~ 9是Non-GBR业务。表中还给出了各个QCI的优先级为(1~9)、分组时延预算(Packet Delay Budget,PDB)为(50ms ~ 300ms) 、误丢包率(Packet Error Loss Rate)为(10--2  ~  10-6)。

blob.png


什么是QCI?

2、QCI与承载的关系

结合上一期提到的默认承载与专用承载再来看QCI优先级。

对于默认承载,它只支持Non-GBR类型的业务,QCI优先级为5~9,支持从信令到语音、视频、游戏、文件传输等等。

而对于专用承载,它既可以支持GBR业务,又可以支持Non-GBR业务。对于GBR业务的专用承载,QCI优先级为1~4,用于支持语音、在线视频通话、实时游戏、观看视频。对于Non-GBR业务的专用承载,QCI优先级为5~9,功能和Non-GBR业务的默认承载类似。

不过需要注意,QCI5仅用来传VoLTE的信令。比如在VoLTE语音或视频通话时,会建立一条QCI=5的默认承载传信令,同时建立一条QCI=1或QCI=2的专用承载传数据。

什么是ARP?

ARP(Allocation and Retention Priority,分配和保留优先级):当LTE网络中资源不足且有新的EPS承载需要建立时,LTE网元(如P-GW、S-GW或eNB)将会根据ARP来决定是否删除已有承载来建立新的承载或者是拒绝建立新的承载(例如:删除已有低优先级承载、建立新的高优先级承载)。

协议规定ARP有15个等级,取值为1~15,1为最高优先级。

ARP仅在决定是否创建新的EPS承载时需要考虑。一旦新的EPS承载已经建立、数据已经开始在该承载上传输,这时ARP将不再起作用、网元此时也不再管ARP的值。ARP的一个典型应用就是“紧急VoIP电话”,例如110。当网络资源不足时,如果有一个新的紧急VoIP呼叫(110)进来,此时将会删除一个已存在的EPS承载,去建立新的紧急VoIP呼叫。


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    发表于 2016-08-16 09:11:41 
    技术问题,回答得专家指数,快速升级
    不错的资料,感谢楼主分享文章

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    发表于 2016-08-24 17:37:24 
    东西挺不错的,谢谢分享

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    发表于 2016-12-22 10:16:54 
    谢谢分享

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    发表于 2016-12-22 16:52:37 
    不错,讲的挺好,看下

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    发表于 2017-02-11 09:00:06 
    感谢楼主分享,讲解不错!

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    发表于 2019-04-23 11:12:06 


    QUOTE:
    原帖由 vertu 于 2016-8-15 10:08:23 发表
    什么是QoS1、为什么需要QoS?不管是在有线网络(以太网、IPTV之类等)和无线网络(LTE、Wi-Fi等),都有QoS(Quality of Service,服务质量)的概念。不同网络的QoS遵循不同的协议规范(如IETF RFC,IEEE 802, ...

    谢谢分享

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    发表于 2019-05-05 22:10:23 


    QUOTE:
    原帖由 vertu 于 2016-8-15 10:08:23 发表
    什么是QoS1、为什么需要QoS?不管是在有线网络(以太网、IPTV之类等)和无线网络(LTE、Wi-Fi等),都有QoS(Quality of Service,服务质量)的概念。不同网络的QoS遵循不同的协议规范(如IETF RFC,IEEE 802, ...

    谢谢分享学习了

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    发表于 2020-02-21 14:01:44 


    QUOTE:
    原帖由 vertu 于 2016-8-15 10:08:23 发表
    什么是QoS1、为什么需要QoS?不管是在有线网络(以太网、IPTV之类等)和无线网络(LTE、Wi-Fi等),都有QoS(Quality of Service,服务质量)的概念。不同网络的QoS遵循不同的协议规范(如IETF RFC,IEEE 802, ...

    图片看不到了,能否补充下,谢谢。

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    发表于 2021-07-31 15:37:45 


    QUOTE:
    原帖由 vertu 于 2016-8-15 02:08:23 发表
    什么是QoS1、为什么需要QoS?不管是在有线网络(以太网、IPTV之类等)和无线网络(LTE、Wi-Fi等),都有QoS(Quality of Service,服务质量)的概念。不同网络的QoS遵循不同的协议规范(如IETF RFC,IEEE 802, ...

    大佬,图片看不到了,能重发一下么

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