LTE系统中AMBR特性和作用原理概述

5G通信技术

2019-09-29 09:43:59

159篇 作品

5442 总阅读量

最近有关LTE限速的事情已经引起了工信部的重视，相关领导和专家都出面澄清，表示不会因为5G而限制LTE速率。

那么，从技术的角度讲，LTE能否限制用户速率呢？具体又是如何实现的呢？

LTE系统中，QoS相关的UE AMBR参数可以一定程度上限制上下行传输速率，本文针对其特性和原理进行进行简单分析，并举例说明其作用机制。

1. LTE QoS概述

LTE系统通过端到端的QoS管理以及差异化服务策略来满足业务的QoS需求。LTE系统中端到端的QoS管理通过分段/分层的形式来实现，整个LTE网络端到端的QoS包括EPS承载与外部承载相关的QoS。下图为EPS承载业务体系，请参见TS36.300。

QoS控制的基本粒度是EPS承载(Bearer)，即相同承载上的所有数据流将获得相同的QoS保障（如调度策略、缓冲队列管理、链路层配置等），不同的QoS保障需要不同类型的EPS承载来提供。

当UE连接到LTE网络时，会首先创建从UE到PGW (UE - eNB - SGW - PGW)之间的EPS承载。随后，根据所使用的业务类型(如Internet、IPTV和VoIP等)来创建专用EPS承载。

根据QoS的不同， EPS Bear可以划分为两大类，即 GBR(确保比特率，Guaranteed Bit Rate) 和 Non－GBR类型。所谓GBR，是指即使在网络资源紧张的情况下，系统也能保证业务(或者承载)所需的恒定比特速率。而Non－GBR则是指在网络拥挤的情况下，业务(或者承载)的需求缩率难以保证，有可能降低速率。

缺省EPS承载通常为Non-GBR类型，专用承载则可能是GBR或者Non-GBR类型。IP流根据IP地址、端口和业务类别等信息映射到业务数据流SDF(Service Data Flow)上。

https://www.netmanias.com/en/?m=view&id=blog&tag=36&no=5932

LTE中的EPS承载的QoS由以下参数来控制：

· 资源类别：GBR或Non-GBR

· QoS参数：

- QCI：QoS级别标识(Class Identifier)，分别对应不同的业务延迟和丢包率等需求。

- ARP：用于准入控制，表示承载建立和抢占优先级(Allocation and Retention Priority)。

- GBR：表征能够由GBR承载提供的预期比特速率。

- MBR：表示GBR承载所提供的比特速率上限。

- APN-AMBR：APN为所用Non-GBR承载所提供的聚合最大比特速率(AMBR)。

- UE-AMBR：UE的所用Non-GBR承载所能使用的聚合最大比特速率(AMBR)。

2. UE AMBR基本特性

Non-GBR承载为各种数据业务提供尽力而为性(Bestof effort)服务，为了尽可能提高系统的带宽利用率，EPS系统引入了汇聚的概念，采用AMBR参数来管理一个APN下或者UE下多个Non-GBR承载的总速率，多个Non-GBR之间可以共享该AMBR所设定的速率。

如下图所示，UR-AMBR在上行和下行方向上分别考虑，且AMBR仅作用于non-GBR承载，不涉及GBR承载。

http://www.sploty.com/en/apn-ambr-and-ue-ambr.html

UE-AMBR参数作为UE的签约数据保存在HSS中，并通过网络注册流程由HSS传送给MME。当UE建立起到某PDN的第一条数据连接时，相应的上下行UE-AMBR即可以通过默认承载建立流程传送到eNodeB实体，由eNodeB完成其控制与执行。

APN-AMBR参数是存储在HSS中的针对每个接入点名称(APN)的签约参数，它实际上限制了同一个APN中的所有PDN连接期望提供的累计比特速率。其中，下行APN-AMBR由PDN-GW负责执行，上行APN-AMBR由UE或PDN-GW负责执行。

在APN-AMBR和UE-AMBR都激活且启用的情况下，UE-AMBR的实际值还受APN-AMBR制约，为APN-AMBR与HSS所分配的AMBR二者之间的最小值。

3. 下行UE AMBR作用机制举例

3.1. AMBR参数设置

根据TS36.413，上下行可以分别设定UEAggregate Maximum Bit Rate，分别对应参数：

- UEAggregate Maximum Bit Rate Downlink

- UE Aggregate Maximum Bit Rate Uplink

速率取值范围为：

INTEGER(0..10,000,000,000)bit/s，即0~10Gbps。

3.2. AMBR作用机制举例

AMBR总体来说是个流量的概念。下面举例说明其作用方式。

通过设定一个速率和一个周期就可以控制一段时间内可以传送的流量大小。比如，采用Davail参数来表示剩余流量。

· 没有达到最大流量之前，可以一直传送数据，Davail不停地降低。

· Davail达到负值，表示流量用完了，就不再传数了。

· 下一个周期到来后重新复位初始值，再启动新的一轮数据传送过程。

· AMBR门限针对UE设定。

· AMBR控制作用到相关的多个无线承载上，无线承载采用LCP来表示。

· 可以采用参数来控制LCP是否启用UE AMBR。

· AMBR 相关feature功能是否启用以小区为单位设定(Tambr,dl)。

AMBR只会限制总流量，不会限制每个TTI中TBS的大小。

AMBR只控制DRB的流量，MAC_CE不受控制。

假定采用Non-GBR类型的EPS承载，则启用下行UEAMBR之后，多个AMBR周期内，流量控制参数Davail的走势如下如所示。新的周期开始时，流量门限恢复到UE AMBR设定值，随着数据的不断传送，剩余流量Davail逐渐降低，Davail降到0则意味着UEAMBR所对应的流量用尽，因此UE不能再进行数据业务的传送工作。