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1、LTE/SAE的QoS机制具备更高的数据传输率、更灵活的频谱带宽配置、更小的系统时延、更低的运营成本、更多样化的业务、以及无缝移动性是运营商对下一代移动网络的必然要求。根据3GPPR8版本确定的长期演进(LTE)与系统架构演进(SAE)两大标准所构建的LTE/SAE系统,通过基于全IP的分组核心网,扁平化的网络层次架构,并支持多种接入技术灵活接入的特点满足了以上的要求。同时,提供具有严格服务质量(QoS)保证的数据、语音、图像、视频等多媒体业务,和支持跨不同接入网络的端到端QoS保证,成为LTE/SAE系统的研究重点之一。保证服务质量的目的是向用
2、户提供满意的服务,不同类型的业务对服务质量的要求有所不同,传统的衡量服务质量的参数包括端到端延迟、抖动、分组丢失率、网络吞吐率和数据传输可靠性等。由于LTE/SAE系统在接入网络结构上的优化,接入网结构更加扁平化,即把通用移动通信系统(UMTS)的无线网络控制器(RNC)和基站(NodeB)两个节点,简化到只有演进型基站(eNodeB)一个节点,从而演进系统的QoS结构相比UMTS的QoS进行了简化,但也做了不少增强和改进。比如由于希望更好地实现用户的“永远在线”体验,故引入了默认承载概念;为了取消UMTS系统复杂的QoS协商机制,放弃了专用信道
3、概念,采用共享信道和配备灵活的动态调度机制。下文将通过介绍LTE/SAE的承载业务架构,分析承载级QoS的参数和属性,然后将其与2G和3G的QoS比较,进一步说明LTE/SAE给用户带来的体验的提高。1、LTE/SAE的QoS机制1.1SAE承载业务架构，由于LTE/SAE系统需要提供的是端到端QoS,所以沿用了UMTS系统相似的QoS框架——分层次、分区域的QoS体系结构，即上层的QoS要求分解为下层的QoS要求分解为下层的QoS属性,下层为上层提供承载业务。SAE的QoS承载业务架构如下图所示。图中端到端的承载业务可以沿着端到端的路径划分成不
4、同的网络段业务。端到端承载业务可以分解成两部分:SAE承载业务与外部承载业务。其中,外部承载业务用于连接UMTS核心网和位于外部网络节点之间的业务承载。SAE承载业务则可以分为SAE无线承载业务与SAE接入承载业务两部分。SAE无线承载业务根据必需的QoS,在eNodeB与UE之间传输承载业务数据,将无线承载链接到对应的承载业务;SAE接入承载业务根据必需的QoS,在AGW和eNodeB之间传输承载业务数据,向eNodeB提供端到端承载的聚合QoS描述,同时将接入承载链接到对应的承载业务。SAE的QoS控制的基本粒度是承载,即相同承载上的所有流量
5、将获得相同的QoS保障,不同类型的承载提供不同的QoS保障。SAE还提出了一些新的承载类型概念,比如默认承载、专用承载、GBR承载和Non-GBR承载等。1)默认承载:一种满足默认QoS的数据和信令的用户承载。默认承载可以简单理解为一种提供尽力而为IP连接的承载,给用户设备(UE)提供永远在线!的IP连接。默认承载的QoS参数可以来自于从归属用户服务器(HSS)中获取的签约数据,也可以通过策略计费规则功能(PCRF)交互或者基于本地配置。2)专用承载:对某些特定业务所使用的SAE承载。一般情况下专用SAE承载的QoS比默认QoS的要求高。专用承载
6、在UE关联上行(UL)业务流模板(TFT),在PDNGW关联一个DL(下行)TFT,TFT中包含业务数据流的过滤器,而这些过滤器只能匹配某些准则的分组,专用承载的QoS参数总是由分组核心网分配。3)GBR承载:与保证比特速率(GBR)承载相关的专用网络资源,在承载建立或修改过程中通过例如eNodeB的接纳控制等功能永久分配给某个承载,这个承载在比特速率上要求能够保证不变。4)Non-GBR承载:与GBR承载相反,网络资源不能永久分配给某个承载,即不能保证该承载的比特速率不变,就是Non-GBR承载。专用承载可以是GBR承载或Non-GBR承载,而
7、默认承载应该是Non-GBR承载。一个承载维护的是一个服务数据流(SDF)的集合体,对应相同承载级别QoS的多个SDF的集合,每个SDF是由IP的5元组(源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号、IP层以上协议ID)描述,以此来识别终端和应用或服务。所以SDF可以用来连接到Web、流媒体服务器或邮箱服务器。1.2SAEQoS参数与属性1.2.1QoS参数一个SAE的承载关联到下列承载级QoS参数。(1)QoS分类标识(QCI)。QCI可同时应用于GBR和Non-GBR承载。一个QCI是一个值,用于指定访问节点内定义的控制承载级分组转发方式(
8、如调度权重、接纳门限、队列管理门限、链路层协议配置等),这些都可以有运营商预先设置到接入网节点(比如eNodeB)中。在接口上使用QCI
