4-LTE Identification III: EPS Session/Bearer Identifiers

原文链接:http://www.netmanias.com/en/?m=view&id=techdocs&no=5907


I. Introduction

在LTE Identification I II中我们学习了UE ID,ME ID,NE ID和Location ID。这篇文档将学习和用户数据传输有关的EPS会话/承载ID。端到端的会话包含应用层实体不在本篇文档讨论范围,仅仅包含提供用户用于PDN连接的EPS会话。在表1表示这篇文档讨论的ID。 
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我们在LTE identification I II中学习了不同的UE,ME,NE,有多个EPS会话ID和承载ID在一个UE中使用。这意味着,在一个UE中可以同时建立不止一个EPS会话和承载,所以需要ID来标识他们。

II. EPS Session and EPS Bearer: Overview

在我们讨论和EPS会话和承载相关的ID之前,我们需要了解一下EPS会话和承载是什么,并且描述一下这些ID之间的关系。 
图1显示了一个用户的EPS会话和承载,并在下面标识了ID。 
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2.1 EPS会话

UE和PDN之间的IP连接叫PDN连接或EPS会话。每一个PDN连接是由UE的IP地址和PDN ID(也叫APN)描述的。它有不止一个EPS承载来传输用户数据(IP数据包),并应用从PCRF到EPS承载获得的服务质量(QoS)策略。最小最基本的承载是EPS会话的一个默认EPS承载。

一旦EPS会话建立意味着1)已经选择一个用户使用服务的PDN(通过用户的输入或者基于HSS提供的签约信息),2)已经为用户分配了用于PDN内的IP地址,3)已经选择了用于用户IP数据包的策略规则(QoS和计费策略),4)在LTE网络上传送IP数据包的默认EPS承载已经建立了。通过已经建立的这个EPS承载,IP数据报可以通过运营商提供的策略在用户和PDN之间相关交换。 
会话的管理和操作,包括PCRF会在其他文档讨论,PDN ID(APN)将会作为和EPS会话相关的一个ID在本文档中讨论。

2.2 EPS承载

EPS承载负责传送和处理标记了UE IP地址的IP数据流,并在UE和PDN之间传输(UE – P-GW – PDN)。另一个方面,一个EPS承载就是LTE网络上传输IP数据包的管道,例如,在UE和PGW之间(UE – eNB – SGW - P-GW)。一个UE可以同时又多个EPS承载。不同EPS承载使用MME分配的EPS bearer ID来标识。 
如图1所示,一个EPS承载是由以下三个承载串接起来的(DRB,S1承载和S5承载):

  • [UE] - [eNB]: 无线数据承载 (DRB),EPS承载在LTE-Uu接口上建立。用户数据(IP数据包)通过DRB来传输。不同的DRB使用eNB分配的不同的DRB ID来标识。
  • [eNB] - [S-GW]: S1承载,EPS承载在S1-U接口上建立。用户数据通过GTP隧道传输。不同的S1承载使用由GTP隧道端点((eNB and S-GW))分配的TEID来标识。
  • [S-GW] - [P-GW]: S5承载,EPS承载在S5接口上建立。用户数据通过GTP隧道传输。不同的S5承载使用由GTP隧道端点((S-GW and P-GW) )分配的TEID来标识。

E-RAB是有UE和SGW两个端点的承载,包含DRB和S1承载。E-RAB是由DRB和S1承载串接,并在从UE到SGW连接(UE –eNB – S-GW)。不同的E-RAB使用由MME分配的E-RAB ID来标识。DRB ID和E-RAB ID是和EPS承载ID一对一映射的。

2.3 EPS承载的类型

之前我们描述了EPS相关的承载ID,现在我们看看EPS承载的不同类型和他们是怎么工作的。图2描述了EPS承载的不同类型:默认承载和专用承载。每一个PDN必须有一个默认的EPS承载,但可以没有或者有多个专用ESP承载。 
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LTE网络是全IP网络,提供给用户永久在线的IP连接。这就意味着,一旦UE使用初始附着到网络分配的IP地址连接到PDN,在LTE网络上在默认EPS承载建立之后,IP连接将一直保持连接,直到UE从LTE网络去附着(比如,PDN连接终止了)。即使用户没有数据要发送,这个默认的EPS承载也是一直保持激活,并准备着可能到达的用户数据。

如果默认的EPS承载不能足够满足QoS,则需要建立额外的EPS承载。建立的额外EPS承载叫做专用EPS承载,并且根据用户或者网络的需要可以建立多个专用承载。当没有用户数据,这些专用EPS承载可以被移除,但默认的EPS承载不会被移除,一直保持用户和网络之间的连接,直到用户从网络去附着。专用EPS承载是和默认EPS承载联接在一起的。这个联接的承载是用LBI(Linked EPS Bearer Identity)标识,指示他们都联接到同一个默认EPS承载。

UE发送或者UE接收的IP数据都是在LTE网络上根据QoS等级通过适当的EPS承载来传输。上行IP数据从UE一直映射到EPS承载,而下行IP数据是从PGW一直映射到EPS承载。

根据2.2和2.3节讨论的,和EPS承载相关的ID有EPS Bearer ID,E-RAB ID,DRB,TEID,LBI。第三章将详细介绍这些EPS会话和承载ID。

III. Identifiers for EPS Session/Bearer (Session/Bearer IDs)

3.1 识别PDN的ID:PDN ID(APN)

PDN使用PDN ID(APN)来标识。一个APN关联一个用户想连接PDN的接入点。在图3是APN和格式。APN是由网络ID和运营商ID组成。网络ID用来识别PDN,像因特网、企业v*n,或者用来识别PDN提供的服务,像IMS。

APN是在用户签约时由HSS作为签约信息提供的。一旦UE初始附着,一个默认的APN从HSS下载到MME。MME首先基于APN选择一个PDN连接UE,接着通过UE连接到的PDN选择PGW。在图3中,MME基于APN1选择PDN1,然后选择PGW 1建立PDN1连接。 
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3.2 在EPS网络标识用户数据传输的ID:EPS承载ID

EPS承载是UE和PGW之间虚拟连接集合,用来LTE网络上传输用户数据。EPS承载中不同的承载是用4bit的EPS承载ID标识的。表2是EPS承载ID值。一个UE可以最多11个EPS承载,他们的ID值从5-15。 
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图4是EPS承载相关的ID和他们是谁分配的。EPS承载ID,不论默认的还是专用的,都是由MME分配的。当UE初始附着到LTE网络,MME从HSS中获得建立默认EPS承载需要的QoS配置文件,并基于接收到的QoS建立起承载。当MME分配EPS承载ID时,发起默认EPS承载建立的过程。 
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EPS承载的两个端点是UE和PGW。他们都执行数据流过滤(UE过滤上行用户数据流,PGW过滤下行数据流)来通过数据流要发送的哪一个承载来决定。图2是包含五个IP数据流(1-5)的下行用户传输。当IP数据流从PDN到达PGW时,PGW实行数据流过滤来决定IP数据流传输使用哪一个承载,并使用相应的承载来传输。下行EPS承载数据是通过S5承载,S1承载和DRB最终到达UE,并把数据流以IP流的方式传输到上层。为了让这个过程进行,每一个实体都必须对每一个承载映射承载ID,如表3。图5是映射的过程。 
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3.3 在UE和EPC之间来识别EPS的ID:E-RAB ID

如图1/4/5所示,E-RAB是UE和SGW之间的一个EPS承载集合,用4bit的E-RAB ID来标识。E-RAB ID是由MME分配,通常和EPS承载ID有相同的值(根据EPS承载的建立),并和EPS承载ID一对一的对应。在EPS承载建立过程中,当MME请求eNB建立E-RAB时,eNB和UE创建DRB,和SGW创建S1承载。

默认EPS承载使UE一直和网络保持连接。当没有用户数据,UE保持在空闲状态,E-RAB是去激活的,只有S5承载保持存在。但是,只要用户数据到达,E-RAB重建,然后允许传送数据流从UE到PGW。

3.4 在无线链路上标识EPS承载的ID:DRB ID

如图1/4/5所示,DRB是在UE和eNB之间在无线链路上的一个集合,用4bit的DRB ID来标识。一旦建立EPS承载,DRB ID由eNB分配,并且和EPS承载ID一对一对应。在EPS承载建立过程中,当MME请求eNB建立E-RAB时,eNB分配DRB ID创建DRB来和UE通信,并基于需求的QoS选择合适的逻辑信道配置参数。

3.5 识别GTP隧道端点的ID:TEID

S1承载和S5承载,都是EPS承载的一个部分,分别在eNB和SGW之间,在SGW和PGW之间以GTP隧道的方式建立。GTP隧道是以上行和下行两个端点的TEID标识的,TEID是32bit。图4显示S1和S5 GTP隧道上TEID的分配。当EPS承载建立时,对于S5承载,SGW分配DL S5 TEID,PGW分配UL S5 TEID。对于S1承载,SGW分配UL S1 TEID,eNB分配DL S1 TEID。

3.6 连接默认EPS承载和专用EPS承载的ID:LBI

如图2所示,一个EPS会话有不止一个EPS承载。默认EPS承载在当EPS会建立时建立,在EPS会话结束时结束。另一方面,专用EPS承载可以在EPS会话建立后随时创建和删除。因为默认承载和专用承载都属于同一个用户的同一个PDN,所以需要一个ID来标识用于同一个PDN的两个不同的承载。这个引入的ID是LBI,默认EPS承载ID用作LBI。

当默认EPS承载创建时,MME分配一个承载ID,这个ID也作为一个LBI指定。接着,当专用EPS承载创建时,MME分配LBI(和承载ID一起)来标识默认承载。

IV. Summary

我们已经表1中分类了EPS会话和承载相关的ID。表4分类和列出他们使用的范围等。表5总结所有的LTE ID。 
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V. Closing

通过LTE identification文档,我们全部介绍了表1中的LTE ID,并且简要的介绍了他们的功能和目的。基于我们经学到的LTE网络架构和LTE identification,我们可以继续讨论高主要的议题。

References

[1] Netmanias Technical Document, “LTE Identification I: UE and ME Identifiers”, August 2013, 
http://www.netmanias.com/en/?m=view&id=techdocs&no=5905 
[2] Netmanias Technical Document, “LTE Identification II: NE and Location Identifiers”, August 2013, 
http://www.netmanias.com/en/?m=view&id=techdocs&no=5906 
[3] Netmanias Technology Document, “LTE Network Architecture: Basic”, July 2013, 
http://www.netmanias.com/en/?m=view&id=techdocs&no=5904 
[4] NMC Consulting Group Confidential Internal Report, “E2E LTE Network Design”, August 2010.