1
3GPP QoS 3GPP QoS 研究报告研究报告CCSA-CWTSWG2 CCSA-CWTSWG2 第第 22 次全会次全会
6~8/01/2004 6~8/01/2004 北京北京华为公司华为公司
2
3GPP 不同发展阶段的 QoS
GSM QoS
GPRS QoS
R99/R4 UMTS QoS
R5 UMTS QoS
R6 UMTS QoS
3
不同业务的不同业务的 QoSQoS 需求需求
Multimedia Services
Telecommunications for Disaster Relief
Emergency Calls
Location Based Services
Streaming Audio & Video
Best Effort Data (Email, Data Download, etc.)
Instant Messaging
Presence Services
Push Services
Interactive Massively Multiplayer Online
Gaming
Multicast
Speech Enabled Services Voice
Services (different)
Requirements(different)
Architecture
ProtocolsTop Down vs
Bottom Up approach
Mobile Commerce
4
GSMGSM 系统的系统的 QoSQoS
只有电路域,与分组域相比问题比较简单,电路建立后即能保证 QoS 。缺点:无数据传送时浪费资源。GSM 定义了一系列电路数据承载业务 ( GSM
02.02/ UMTS 22.002 )。参数: synchronous / asynchronous, transparent /
non transparent ,比特率集合很有限。这些原则适用域所有后续阶段的网络。
5
GPRSGPRS 系统的系统的 QoSQoS (( 11 ))
GPRS 系统提供 “ Best Effort” QoS ,不保证比特率、时延等。
在接入网没有 “ connection” 的概念,所有用户流都是混合的,不能保证 QoS 。
QoS 参数用来定义每个 incoming 分组的优先级,以及是否需要重传。
6
GPRSGPRS 系统的系统的 QoSQoS (( 22 ))
Name Value Delay class From 1 (short
delay) to 4 (background)
Reliability class From 1 (<= 10-5) to 5 (> 5*10-4)
Peak throughput class From 1 (< 16 kbit/s) to 9 (>= 2 Mbit/s)
Precedence class 1, 2 or 3 Mean throughput class defined but not
used 'yes' Reordering Required
(Information in the SGSN and the GGSN PDP Contexts) 'no'
GPRS QoS 参数
7
R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS (( 11 )) 目标:从 R5 开始保证分组域端到端 QoS ,结合
分组方式和电路方式的优势,即对无线资源的有效利用和有保证的 QoS 。
将来的长期发展趋势:逐渐淘汰电路域。 GPRS 主要障碍被消除, Iu 接口取代 Gb 接口,
接入网络能感知不同连接。 QoS 是一个很复杂的问题,包括了几乎所有的网
络单元,所有不同接口的 QoS 参数处理必须保持一致。
8
R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS (( 22 ))
AccessNetwork 1
CoreNetwork(s)
User 1 AccessNetwork 2
User 2
End-to-end aspects
Hop-by-hop aspects
9
R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS (( 33 ))
TE MT UTRAN CN IuEDGENODE
CNGateway
TE
UMTS
End-to-End Service
TE/MT LocalBearer Service
UMTS Bearer Service External BearerService
UMTS Bearer Service
Radio Access Bearer Service CN BearerService
BackboneBearer Service
Iu BearerService
Radio BearerService
UTRAFDD/TDD
Service
PhysicalBearer Service
New in UMTSNew in UMTS
10
R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS (( 44 ))Traffic class Conversational Streaming Interactive Background
Example of application
Voice Streaming video
Web browsing Background download of emails
Fundamental characteristics
- Preserve time relation (variation) between information entities of the stream
- Conversational pattern stringent and low delay
- Preserve time relation (variation) between information entities of the stream
- Request response pattern
- Preserve payload content
- Destination is not expecting the data within a certain time
- Preserve payload content
11
R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS (( 55 )) 业务类别:
conversational , streaming , interactive , background 。根据业务类别,应用下列 QoS 参数:
Maximum bitrate (kbps) Guaranteed bit rate (kbps) Delivery order (yes or no) Maximum SDU size (octets) SDU format information (bits) SDU error ratio Residual bit error ratio Delivery of erroneous SDUs (yes, no, don’t check) Transfer delay (ms) Traffic handling priority (1, 2 or 3) Allocation/Retention priority Source statistics descriptor (‘speech’/’unknown’)
12
R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS (( 66 ))Traffic class Conversational class Streaming class Interactive class Background class
Maximum bitrate (kbps) <= 2 048 (1) (2) <= 2 048 (1) (2) <= 2 048 - overhead (2) (3)
<= 2 048 - overhead (2) (3)
Delivery order Yes/No Yes/No Yes/No Yes/No
Maximum SDU size (octets) <=1 500 or 1 502 (4) <=1 500 or 1 502 (4) <=1 500 or 1 502 (4) <=1 500 or 1 502 (4)
SDU format information (5) (5)
Delivery of erroneous SDUs Yes/No/- (6) Yes/No/- (6) Yes/No/- (6) Yes/No/- (6)
Residual BER 5*10-2, 10-2, 5*10-3, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6
5*10-2, 10-2, 5*10-3, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6
4*10-3, 10-5, 6*10-8 (7) 4*10-3, 10-5, 6*10-8 (7)
SDU error ratio 10-2, 7*10-3, 10-3, 10-4, 10-5
10-1, 10-2, 7*10-3, 10-3, 10-4, 10-5
10-3, 10-4, 10-6 10-3, 10-4, 10-6
Transfer delay (ms) 100 – maximum value 280 (8) – maximum value
Guaranteed bit rate (kbps) <= 2 048 (1) (2) <= 2 048 (1) (2)
Traffic handling priority 1,2,3
Allocation/Retention priority
1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3
Source statistic descriptor Speech/unknown Speech/unknown
13
R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS (( 77 )) 核心网络
应用哪些 IP 或 ATM 的 QoS 能力,取决于运营商。对于 IP 骨干网,可应用 IETF 定义的 DiffServ 。从 UMTS QoS classes 到 Diffserv codepoints 的映射由运营商决定。
Iu 承载业务基于 IP 的 Iu BS, 可应用 IETF 定义的 DiffServ 。若运营商选择 ATM-SVC 作为内部的传输承载,
IP 网络之间的互通可应用 DiffServ 。
14
R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS (( 88 ))
从应用属性到 UMTS 承载业务属性的映射由运营商决定
从 UMTS 承载业务属性到无线接入承载业务属性有规范定义规则
从 UMTS 承载业务属性到核心网承载业务属性由运营商决定
15
R5 UMTSR5 UMTS 系统的系统的 QoSQoS (( 11 ))
R5 定义了 TE/MT 本地承载业务、 GPRS 承载业务和外部承载业务之间的交互,以及这些组合在一起为端到端业务提供 QoS 。
同时, R5 还描述了为分组域提供端到端 QoS 的IP 层必须机制,包括 IP 层和 GPRS 层可能的交互,以及应用层和 IP 层的交互。
16
R5 UMTSR5 UMTS 系统的系统的 QoSQoS (( 22 ))TE MT UTRAN CN Iu
EDGENODE
CNGateway
TE
UMTS
End-to-End Service
TE/MT LocalBearer Service
UMTS Bearer Service External BearerService
UMTS Bearer Service
Radio Access Bearer Service CN BearerService
BackboneBearer Service
Iu BearerService
Radio BearerService
UTRAFDD/TDD
Service
PhysicalBearer Service
IP Bearer only in Rel-5IP Bearer only in Rel-5
= IP BS Manager. Uses Diffserv Edge Function, IP Policy Enforcement Point and optionally also on RSVP/IntServ.
GPRS BearerGPRS Bearer
17
R5 UMTSR5 UMTS 系统的系统的 QoSQoS (( 33 )) 策略决策功能 PDF (Policy Decision Function) 将得到的
应用层参数(如 SDP )信息映射到 IP QoS 参数 (如RSVP ),该映射遵守特定的策略规则。 PDF 使用标准 IP 机 制 实 现 IP 承 载 层 基 于 业 务 的 本 地 策 略SBLP(Service Based Local Policy) 。 PDF 的决策将传送到 GGSN 中的 IP BS Manager ,即 IP 策略执行点PEP(IP Policy Enforcement Point) 。 PDF 是 P-CSCF 内部的逻辑实体。
PDF 和 GGSN 之间的 Go 接口采用 COPS 协议,传送相关信息和策略。
18
R5 UMTSR5 UMTS 系统的系统的 QoSQoS (( 44 ))
绑 定 机 制 ( Binding Mechanism ) 由GGSN 、 UE 和 PDF 共同实现。绑定信息包含 authorisation token 和 flow identifier , 在 PDP Context Activation 和 Modification 消 息 中 , 由UE 发给 GGSN ,用来将 PDP Context 承载和PDF 提供的与 IP 流相关的 SLBP 策略信息相关联。同时, GGSN 使用绑定信息决定 PDF 的地址。
19
R6 UMTSR6 UMTS 系统的系统的 QoSQoS (( 11 ))
RAB Manager
UMTS BS Manager
UMTS BS Manager
UMTS BS Manager
Subsc r
. Control
Adm ./Cap. Control Transl .
UE Gateway CN EDGE UTRAN
Ext Service Control
Iu BS Manager
Radio BS Manager
Iu NS Manager
UTRA ph . BS M
Radio BS Manager
UTRA ph . BS M
Adm ./Cap. Control
Adm ./Cap. Control
Adm ./Cap. Control
Iu BS Manager
Iu NS Manager
CN BS Manager
CN BS Manager
service primitive interface
BB NS Manager
BB NS Manager
protocol interface
Ext Netw .
IP BS Manager
Transl .
IP BS Manager
Policy Decision Function
Application Function
Go
Gq New in R6
20
R6 UMTSR6 UMTS 系统的系统的 QoSQoS (( 22 ))
在 R5 QoS 基础上的增强PDF 作为独立逻辑实体,从 P-CSCF 中独立出来PDF 与 AF(Application Function) 之间为 Gq 接口AF 将 QoS 相关的应用层信息参数(如 SDP )映射到策略建立信息,通过 Gq 接口发送给 PDF
Gq 接口协议目前尚未完全确定
21
3GPP QoS 3GPP QoS 技术文档技术文档
QoS 方面的 3GPP 主要技术文档:TS 22.002: Circuit Bearer Services (BS) supported
by a Public Land Mobile Network (PLMN)
TS 23.060: General Packet Radio Service (GPRS); Service description
TS 23.107: QoS concept and architecture
TS 23.207: End-to-end QoS concept and architecture
22
谢 谢!