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LTE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,放弃了专用信道概念,采用共享信道和配备灵活的动态调度机制。
下面将通过介绍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。

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(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e