1、EPS 承载的用处与 3G 不同,EPS 中只有数据(PS 域)业务,用户与网络间必须先建立 EPS 承载(Bearer) 之后,才能在承载之上使用各种数据业务(如 IMS 语音业务、上网业务、FTP、游戏。)。每种数据业务的业务流,称为一个业务数据流 SDF,它可以用一个 IP 五元组来表示(IP 包中的源、目的 IP 地址、源、目的端口、协议(如 TCP、UDP 等),IP 地址可以支持模糊匹配) ,这个五元组即 TFT 过滤器。EPS 完全支持 IP 协议,而 IP 是无连接的,为了让 EPS 数据包在 EPS 核心网(eNB、SGW、PGW)内进行 QOS 管理和控制,EEPS 承载在
2、移动网络内部动态建立了一条“半固定连接”或“逻辑电路”。EPS Bearer 存在于 UE 和 PDN GW 之间,贯穿了整个移动网络。它完全取代了 3GPP 为 2G、3G 定义了 PDP Context 概念。EPS 承载是 QoS 控制的基本粒度, EPS 承载可以视为一个或多个业务数据流 SDF 的逻辑聚合体(即:多个业务流可以使用一个承载,即 聚合在一个承载上),即相同承载上的所有数据流将获得相同的 QoS 保障或承载级别的转发处理,即:映射到相同 EPS 承载的 SDF 们必须具有相同的 QCI 和 ARP,如:调度策略、缓冲队列管理策略、链路层 RLC 配置等。不同的 QoS 保
3、障需要不同类型的 EPS 承载来提供。如果两个 SDF 需要不同的承载级 QOS 处理,则需要为每个 SDF 建立一个单独的 EPS 承载。业务流与承载的对应关系EPS 业务流模板(TFT:traffic flow template)。一个 TFT 会包括多个包过滤器(packet filter,也称 分组过滤器),其中分为 上行业务流模板(UL TFT) 与 下行业务流模板(DL TFT) ,UL TFT 是 TFT 中的上行包过滤器集合,DL TFT 是 TFT 中的下行包过滤器集合。过滤器的主要内容是一个 IP 五元组(源地址目的地址源端口目的端口IP 之上的应用层协议号)。(注:过滤器
4、中也可以加入 TOS 信息,过滤器中某些字段可以省略,比如可以控制不比较端口)TFT 过滤器实际上是业务流的描述信息,TFT 过滤器 在 UE 与 PGW 上使用,UEPGW 匹配业务流与过滤器的过程就是用 每条业务流 的五元组检查是否符合过滤器。PGW 上,过滤器对 PGW 收到的下行 IP 数据包进行分类,PGW 用以得到 各个业务流。UE 上对于上行 IP 数据包也作此处理。每个专有 EPS 承载会关联到一个 TFT。默认承载可以不关联 TFT.在建立承载、更新承载的过程结束后,PGW 得到每个承载的 DL TFT,UE 得到每个承载的 UL TFT。可以通过设置某些业务流相关的包过滤器
5、的优先次序值低于专有承载的包过滤器的优先次序值的方式,强制这些业务流在缺省承载上传输。对于 PGW,如果业务流没有匹配上任何 DL TFT 过滤器,而此时默认承载又没有关联 TFT,则这个业务流会映射到默认承载上。否则这个业务流的数据包会丢弃掉。UE 对于上行业务流也作类似处理。UE 使用 UL TFT 将上行方向的业务映射到一个 EPS 承载,可以让多个业务流(分别对应一个包过滤器)聚合到一个 EPS 承载上。PGW( PCEF(GTP-based S5/S8)或者 BBERF(PMIP-based S5/S8) )使用 DL TFT 将下行方向业务映射到一个 EPS 承载。 PGW 的这个
6、功能属于 业务流绑定到承载 的功能。可以让多个业务流(分别对应一个包过滤器)聚合到一个 EPS 承载上。在 UE 与 eNB 之间,EPS 承载的物理传输通道是 无线承载 RB。EPS 承载会一一映射到无线承载上.在 PGW 与 SGW 之间,EPS 承载的下层传输通道是 PGW 与 SGW 之间的 S5/S8 接口(GTP 隧道),称为 S5/S8 Bearer( S5/S8 承载 )。所以:- UE 创建业务流集合和上行无线承载之间的映射关系,并且保存上行包过滤器和无线承载之间的映射关系。- P-GW 创建业务流集合和下行 S5/S8 承载之间的映射关系,并且保存下行包过滤器和S5/S8
7、承载之间的映射关系。- eNodeB 创建并保存无线承载和 S1 承载之间的一一映射关系:eNB 与 UE 之间是无线承载。而 eNB 与 SGW 之间是 S1 承载(它用来传输 EPS 承载 的数据)。- S-GW 创建并保存 S1 承载和 S5/S8 承载之间的一一映射关系:SGW 与 PGW 之间是 S5/S8 承载。另外,还有一个 E-RAB 概念,它等于一个 S1 承载和一个对应的无线承载。总之,在整个 EPS 承载的路径上,UE 与各网元有如下映射关系处理:UE 处理:UL-TFT - RB-ID eNB 处理:RB-ID S1-TEIDSGW 处理:S1-TEID S5/S8 T
8、EIDPGW 处理:DL-TFT - S5/S8 TEIDDSCP 标记对于 DiffServ 体系,IPv4 报文头部的 ToS 字段被用作 DiffServ 字段 DSCP,每个 DSCP 值对应了一种 PHB(表示一种数据转发行为,即数据包调度的策略)。QOS 标记(或 DSCP 映射、DSCP 标记)功能,就是把 EPS 承载的 QOS 映射到 IP QOS 上,使EPS 核心网传输层节点(路由器、SGWPGW)可以按 DiffServ 体系进行 QOS 控制。PGW 可以支持 承载级 DSCP 标记 功能(把 QCI 映射到 DSCP 头)。PGW 也完全具有 业务级DSCP 标记
9、功能(指按 用户的业务流 来置 DSCP 头,这意味着 QOS 控制的粒度细化到 业务流 )。(PCC 架构规定:基于 SDF 粒度的业务级别 QoS 控制 是可选操作 )SGW 可以支持承载级 DSCP 标记,避免去做按 TFT 匹配业务流的工作。eNB 对于上行与下行数据流,只是按无线 RB 与 S1 接口 GTP 隧道的映射进行透传,不解析其中的 IP 包。(eNB 空口最上层是 PDCP 协议,直接映射到 S1 接口的 GTP 隧道上)。所以:eNB、SGW 的 QOS 控制完全是按 EPS 承载的粒度 来进行调度。而 PGW 不但支持承载级别的 QOS 调度,还可以支持业务流粒度的 QOS 调度。图:EPS 用户面协议栈为了保证用户数据包在移动核心网与互联网上都按照同样的 QOS 策略来进行转发,SGW、PGW 不但要修改 GTP 下层 IP 头(外层 IP 头)的 DSCP 值,也要修改 GTP 上层(内层 IP头)的 DSCP 值。以 PGW 为例,对于上行数据流,PGW 从 GTP 隧道中取出数据包后,取出外层 IP 头的DSCPTOS 值,写入内层 IP 头。然后整个内层 IP 数据包发给互联网。对于下行数据流,PGW 将 QCI 映射到外层与内层的 IP 头的 DSCPTOS 值。