LTE 承載

一、LTE 承載

       LTE是基於承載 Bearer的Qos策略設計，我們把UE到P-GW(PDN-Gateway)之間具有相同Qos的業務流稱爲一個EPS (Evolved Packet System)承載，EPS承載中UE到eNodeB空口之間的一段稱爲無線承載（RB， Radio Bearer）； eNodeB到S-GW (ServingGateway)之間的一段稱爲S1 承載。無線承載與S1 承載統稱爲E-RAB （Evolved RadioAccess Bearer）——即Uu口和S1承載合稱。

圖：LTE承載的位置關係

      一個RB上可能同時傳輸多個業務流，但這些業務流的Qos等級是相同的。實際上，RB是eNodeB爲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、MAC協議實體和PHY分配的一系列資源等。

       無線承載根據承載的內容不同分爲SRB (Signaling Radio Bearer)和DRB (Data RadioBearer)。SRB是系統的信令消息實際傳輸的通道，DRB是用戶數據實際傳輸的通道。

1、SRB

LTE中，SRB（signalling radio bearers—信令無線承載）作爲一種特殊的無線承載（RB），僅僅用來傳輸RRC和NAS消息，在協議36.331中，定義了SRBs的傳輸信道：
——SRB0用來傳輸RRC消息，在邏輯信道CCCH上傳輸；
——SRB1用來傳輸RRC消息（也許會包含piggybacked NAS消息），在SRB2承載的建立之前，比SRB2具有更高的優先級。在邏輯信道DCCH上傳輸；
——SRB2用來傳輸NAS消息，比SRB1具有更低的優先級，並且總是在安全模式激活之後才配置SRB2。在邏輯信道DCCH上傳輸。

SRB0

       SRB0是缺省承載，不用UE創建，可以說CCCH邏輯信道可用時SRB0就存在了，CCCH在UE和網絡沒有建立RRC連接的時候使用SRB0。

• SRB0沒有加密和完整性保護。
• SRB0上承載的信令有：RRCConnectionRequest、RRCConnectionReject、RRCConnectionSetup和RRCConnectionReestablishmentRequest、RRCConnectionReestablishment、RRCConnectionReestablishmentReject。
• SRB0在RLC層採用TM模式。

SRB1

       SRB1承載RRC信令（可能會攜帶一些NAS信令）和SRB2之前的NAS信令（用於建立、釋放SRB2），通過DCCH邏輯信道傳輸，DCCH在UE和網絡建立了RRC連接以後使用。

• SRB1有加密和完整性保護。
• SRB1上承載的信令有：除了SRB0之外的RRC信令。
• SRB1在RLC層採用AM模式。

SRB2

       SRB2承載NAS信令，通過DCCH邏輯信道傳輸，在RLC層採用AM模式。SRB2優先級低於SRB1，安全模式完成後才能建立SRB2。
      LTE中UE發起業務的過程時，先通過SRB0上傳輸信令建立SRB1,SRB1建立之後UE就進入RRC_Connected狀態，然後通過SRB1建立SRB2用來傳輸NAS信令；利用SRB1建立DRB來傳輸用戶數據。業務過程中通過SRB1進行管理，當業務結束後，通過SRB1將所有的DRB、SRB釋放，UE進入到RRC_IDLE狀態，此時UE唯一可以使用的資源就是SRB0。

2、DRB

默認承載：一種滿足默認QoS的數據的用戶承載，用於數據量小且實時性低的數據業務。默認承載可以簡單地理解爲一種提供盡力而爲的IP連接的承載，隨着PDN連接的完成而建立，隨着PDN的連接的釋放而銷燬，爲用戶提供永久在線的IP傳輸服務。

專用承載：專用承載是在PDN連接的基礎上建立的（也就是在默認承載基礎上），是爲了提供某種特定的QoS傳輸需求而建立的（默認承載無法滿足的）。一般情況下專用承載的QoS比默認承載的QoS要求高。

二、Qos

      在EPS系統中，QoS控制的基本粒度是EPS承載（Bearer），即相同承載上的所有業務數據流（SDF，Service DataFlow）將獲得相同的QoS保障（如調度策略、緩衝隊列管理、鏈路層配置等），不同的QoS保障需要不同類型的EPS承載來提供。
根據QoS的不同，EPS Bear可以劃分爲兩大類:GBR(Guranteed Bit Rate) 和 Non-GBR。

GBR，固定比特率，是指承載要求的比特速率被網絡恆定的分配，即使在網絡資源緊張的情況下，相應的比特速率也能夠保證。 Non-GBR，非固定比特率，指的是在網絡擁擠的情況下，業務需要承受低速率的要求。

       由於Non-GBR承載不需要佔用固定的網絡資源，因而可以長時間地存在。默認承載只能是Non-GBR承載。專有承載可以是GBR承載，也可以是Non-GBR。

1、QoS 參數

(1)QCI，用於指定訪問節點定義地控制承載級分組轉發方式（如調度權重、接納門限、隊列管理門限等）。QCI等級規定有9種，分別對應於不同業務，如下所示：

(2)分配和保留優先級(ARP)，ARP可同時應用於GBR和Non-GBR承載。ARP的主要目的是能夠決定是否接受請求的承載建立/修改(尤其對於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。
(3)保證比特速率(GBR)，GBR僅應用於GBR承載, 提供給GBR承載保證的比特速率, GBR承載的業務包括語音、流媒體、實時遊戲等。
(4)最大比特速率(MBR)，MBR僅應用於GBR承載, 它爲業務設置數據傳輸速率的限制。如果發現業務的數據傳輸速率超過MBR時, 網絡將通過業務量整形算法來限制速率。MBR的值一般大於或等於GBR的值。
(5)聚合最大比特速率(AMBR)，AMBR僅應用於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務流量調節算法,就像MBR的調節算法一樣。

       對於EPS來說，什麼情況建立“默認承載”或者“專用承載”，就和實際Qos有關。等級相對比較高的Qos，一般是分配給專用承載，而默認承載，使用的是Non-GBR。每當UE請求一個新的業務時，S-GW/P-GW將從PCRF（策略與計費執行功能）收到PCC（策略與計費控制）規則，其中包括業務所要求的Qos。如果默認承載不能滿足所要求的Qos時，則需要另外的承載服務，即建立專用承載以提供服務。
       用戶的IP數據包需要映射到不同的EPS Bearer，以獲得相應的Qos保障。這樣的映射關係是通過TFT（Traffic Flow Template）和其中的Packet Filters來實現的。TFT是映射到相應EPS Bearer的所有Packet Filter的集合。Packet Filters表示將用戶的一種業務數據流（SDF，Service DataFlow）映射到相應的EPS Bearer上。Packet Filters通常包括源/目的IP地址，源/目的IP端口號，協議號等內容。專用承載必須有與之相應的TFT。相反的，默認承載通常並不配置特定的TFT，或者說，配置的是通用TFT，這樣所有不能映射到專用承載的數據包會被映射到默認承載上。TFT分爲上行和下行兩個方向，其中，上行的TFT在UE側對上行的數據包進行過濾和映射，下行的TFT在PDN側對下行的數據包進行過濾和映射。

2、專用承載的建立

專用承載建立過程：

a）PCRF根據UE應用層所需要的QoS信息，生成相應的QoS準則，通過基於Diameter的RAR（Re－Authentication Request）命令發送給PGW。
b）PGW根據相應的Qos準則來配置EPS Bearer的QoS，併發送建立承載請求信令給SGW，SGW將相應的消息轉發給MME。
c）MME向eNB發送E-RAB建立請求，包含E-RAB ID,QoS,S-GW。
d）eNB接收建立請求消息後，和UE建立數據無線承載。
e）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。

專用承載建立流程說明：

1）連接狀態下的UE通過UL informationTransfer 消息將Bearer resource allocation Request 消息傳遞給eNB。(也可能發送Bearer resource modification request消息，用於修改現有承載的參數。)
2）eNB通過UPLINK NAS TRANSPORT消息將Bearer resource allocation Request發送給EPC。
3）EPC通過PCRF進行承載資源申請處理。
4）EPC通過E-RAB SETUP REQUEST傳遞Activate dedicated EPS bearer context request消息告知eNB。
5）eNB通過重配消息，將NAS消息Activate dedicated EPS bearer context request傳遞給UE。
6）UE建立專用承載成功，返回RRCConnectionReconfigurationComplete消息。
7）eNB發送E-RAB SETUP RESPONSE消息給EPC，表明無線承載建立成功。
8）UE在發送RRCConnectionReconfigurationComplete後，通過ULinformationTransfer 消息將Activate dedicated EPS bearer context accept消息告知eNB。
9）eNB發送UL NAS TRANSPORT消息Activate dedicated EPS bearer context accept告知EPC。
10）此時，上下行數據已經可以進行發送。