EPS网络总体技术研究(下)——CCSA.ppt
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1、7.3 标准 QCI 特性业务级别的 QoS 参数(每个 SDF 或者 SDF 集合)包括 QCI,ARP,GBR 和 MBR。每个 SDF 和而且仅和一个 QCI 相关联。与相同 IP-CAN session 对应的多个 SDF,如果具有相同的 QCI 和 ARP 值,可以作为一个单独的业务集合来处理,这就是 SDF 集合。下表说明了标准特性和标准 QCI 值之间的对应关系。表3 标准 QCI 特性,QCI,Resource,Type,Priority,Packet,DelayBudget(注1),Packet,LossRate(注2),Example Services,1,(注3),2,1
2、00 ms,10-2,Conversational Voice,2,(注3),GBR,4,150 ms,10-3,Conversational Video(Live Streaming),3,(注3),5,300 ms,10-6,Non-Conversational,Video,(Buffered,Streaming),4,(注3),3,50 ms,10-3,Real Time Gaming,5,(注3),1,100 ms,10-6,IMS Signaling,6,7,100 ms,10-3,Voice,Video(Live Streaming),(注3)Interactive Gaming,
3、7(注4),Non-GBR,6,Video(Buffered Streaming),8,8,300 ms,10-6,TCP-based(e.g.,www,e-mail,chat,ftp,p2p file sharing,progressive video,etc.),(注5)9(注6)76,9,注1:,对于一个PCEF和一个无线基站之间的延迟,20ms的延迟应该从给定的PDB中被减去来获得应用,在无线接口上的包延迟预算。这个延迟是PCEF靠近于无线基站的情况(大概10ms)或者PCEF远离无线基站的情况(例如在家乡地进行业务路由的漫游情况下,在欧洲和美国西海岸之间的一条通路的包延迟是大概50m
4、s)之间的平均值。这个平均值考虑了漫游是一种不典型的场景。被期待地,从给定的PDB中减掉这个20ms的平均延迟将在更多典型。情况下得到想要的端到端的性能。注意PDB定义了一个最大值。只要用户有充分的无线隧道质量,精确的包延迟,特别对于GBR的业务,应该比QCI指定的PDB更低。注2:可能发生在一个无线基站和一个PCEF之间的非拥塞相关的丢包率应该被看作可以忽略的。因此,为一个标准的QCI指定的一个PELR值完全适用于一个UE和无线基站之间的无线接口。注3:QCI可以特别和一个运营商控制的业务相关联,在这种业务中,当SDF集合被授权时,SDF集合的上行或者下行包过滤器在节点上及时地被知道。注4:
5、按照运营商的配置,QCI可以被用来表示特别业务的优先级。注5:QCI 能被使用来针对任何用户或者用户组的专有的 优先(premium)的承载(例如,和优先(premium)的上下文相关)。在这种情况下,当SDF集合被授权时,SDF集合的上行/下行包滤波器及时地在节点上被知道。二者择一地,对于优先(premium)的用户,QCI能被使用来针对一个UE或者PDN的缺省承载。注6:对于没有特权的用户,QCI特别被使用来针对一个UE或者PDN的缺省承载。注意AMBR能被用作一种工具来提供不同用户组之间的用户区别,这些不同用户组连接到相同的PDN并且在缺省承载上基于相同的QCI。这些特性描述了一个 SD
6、F 集合所对应的包传送处理情况。1、Resource Type(GBR or Non-GBR)Resource Type 决定了和业务或者承载级别的 GBR 值相关的专有网络资源能否被恒定地分配。GBR的 SDF 集合需要动态的策略和计费控制,而 Non GBR 的 SDF 集合可以只通过静态的策略和计费控制。2、Priority每个 QCI(GBR and Non-GBR)和一个优先级别相关联。优先级别 1 是最高的优先级别。优先级别用来区分相同 UE 的 SDF 集合,也用来区分不同 UE 的 SDF 集合。3、Packet Delay BudgetPacket Delay Budget(
7、PDB)表示了数据包在 UE 和 P-GW 之间可能被延迟的时间。对于某一个 QCI,PDB 的值在上行和下行方向上是相同的。PDB 的目的是支持时序和链路层功能的配置。使用 Non-GBR QCI 的业务应该会经历拥塞造成的丢包;使用 GBR QCI 的业务如果传输速率小于等于 GBR,一般情况下可以假设拥塞造成的丢包将不会发生。没有因为拥塞造成丢弃的数据包,仍然可能遭受非拥塞情况下的丢包(见下面描述的 PLR)。4、Packet Loss RatePacket Loss Rate(PLR)定义了已经被发送端链路层处理但没有被接收端成功传送到上一层的SDU的比率的上限。PLR说明了非拥塞情况
8、下数据包丢失速率的上限值。PLR的目的是考虑合适的链路层协议配置。对于某一个QCI,PLR的值在上行和下行方向上是相同的。7.4 演进分组系统(EPS)中的 PCC 应用EPS 应用 TS23.203 定义的 PCC 架构进行 QoS 策略和计费控制。PCC 功能由 AF、PCEF、PCRF 实77,现。EPS 需要支持 PCEF 和 PCRF 功能来使能动态的策略和计费控制,通过安装基于用户和业务的 PCC规则来实现动态策略和计费控制。EPS 也可能只支持 PCEF 功能,这种情况下只能实现静态策略和计费控制。,注:,PCEF静态策略和计费控制功能的本地配置不被标准化。PCEF静态策略和控制
9、功能不是基于签约信息的。,下面的描述适用于 EPS 下动态策略和计费规则的使用:,-,业务级(每个 SDF)QoS 参数在 PCC 规则(每个 SDF 一个 PCC 规则)中从 Gx 接口传递。业务级 QoS 由一个 QCI、ARP 可能以及上下行授权的保证和最大比特率值构成。QCI 代表 EPS要提供给 SDF 的 QoS 特性。ARP 指示为 SDF 分配和保持的优先级。PCRF 在 PCC 规则里分配的业务级 ARP 不同于存储在签约数据里的承载级 ARP。TS 23.203 中描述了 PCRF 可以选择的标准化的 QCIs 和其特征。PCRF 选择的 QCI 是接收的IP-CAN 能够
10、支持的。一个 IP-CAN 不要求支持所有的标准化的 QCIs。在初始附着之后的 UE 的 IP 地址分配时,也就是说通过 DHCP 机制来完成 IP 地址配置时,P-GW/PCEF 要通过 23203 中定义的 IP-CAN 会话修改流程或 IP-CAN 会话建立流程,把 UE 的IP 地址通知 PCRF。如果 PCRF 的响应导致 EPS 承载修改,那么 P-GW 就应该发起一个承载更新的过程。本地疏导(local breakout),拜访网络可以基于运营商策略,拒绝家乡网络授权的 QoS。,下面的描述适用于 EPS 下动态或静态策略和计费规则的使用:,-,对于 E-UTRAN,一个 EP
11、S 承载的 ARP 的值与映射到 EPS 承载的 SDF(s)的 ARP 值相同。相同的 UE/PDN 连接:不同 QCI 的 SDFs 或相同的业务级 QCI 但是 APR 不同,不能被映射到同一个 EPS 承载。一个 EPS 承载的承载级 QCI 与映射到 EPS 承载的 SDF(s)QCI 相同。,8 安全要求 中兴 334018.1 基本要求EPS 系统的安全架构如图所示,安全系统的基本要求包括:,USIM/AuC,K,KUPenc,KeNB,KNASint,KNASencUE/MME,CK,IKUE/HSSKASMEUE/ASME,KRRCint,KRRCenc,UE/eNB图41
12、EPS 系统的安全架构图78,-,EPS系统应该提供比Rel7 3GPP系统相同甚至更高的安全性。EPS系统在一个接入系统中的漏洞,不能影响其他接入系统的安全性。归属运营商能够控制EPS系统的安全策略。在UE移动的时候,业务提供者和终端应该感觉不到安全性的变化。一个USIM如果已经被3GPP系统或者EPS系统鉴权之后,当改变接入系统的时候,该USIM不应该被要求重新鉴权,除非运营商特殊要求。EPS系统应该能够对没有授权的第三方隐藏用户ID。EPS系统应该能够阻止没有授权的用户获取一个合法IP地址,然后利用该IP地址进行通信或者对EPS系统进行攻击。EPS系统支持合法监听。EPS系统支持业务保护
13、措施。EPS系统能够利用UICC上的USIM应用对用户进行鉴权,USIM同时也能够验证发起鉴权的EPC系统的合法性。EPS系统支持在UE和MME之间对NAS(非接入层)消息进行加密与完整性保护。,在 EPC 网络中采用的安全方式包括:,-,对用户平面,应进行加密;对RRC层,应进行加密和完整性保护;对NAS层,应进行加密和完整性保护;防止未鉴权的EPS业务的使用(通过对UE的鉴权和业务请求的合法性来实现)提供用户标识的保密性(通过临时标识和加密算方式)提供用户数据和信令的保密性(通过加密方式)提供信令数据的鉴权(完整性保护)UE对网络进行鉴权,8.2 鉴权和密钥管理EPS 系统支持网络对 UE
14、 的鉴权,也支持 UE 对网络的鉴权,EPS 鉴权程序是 EPS AKA,具体参考3GPP TS33.401。EPS 系统支持对安全上下文(含密钥)的管理,具体参考 3GPP TS33.401。8.3 接入层的安全EPS 系统支持 AS(接入层)的安全性,包括空中接口用户数据的加密和 RRC 信令的加密以及完整性。MME 通过给 eNodeB 发送必要的安全参数,来触发 RRC 级别的 AS 安全模式命令,具体参考 3GPPTS33.401。8.4 非接入层的安全EPS 系统支持 NAS(非接入层)的安全,包括 UE 到 MME 之间 NAS 信令的加密与完整性保护。MME用 NAS Secu
15、rity Mode Command 程序建立 UE 和 MME 之间的 NAS 安全连接。如果要改变安全算法,也可以用该程序。具体参考 3GPP TS33.401。8.5 用户标识的安全EPS 系统使用 M-TMSI 在 UE 和 MME 之间来标识用户,M-TMSI 和 IMSI 的关系只有 UE 和 MME知道。8.6 移动性的安全79,EPS 系统支持当 UE 在 E-UTRAN 和 UTRANGERAN 之间移动的时候,不同接入系统之间的密钥可以相互映射。具体参考 3GPP TS33.401。8.7 ME id 检查ME id 检查允许 MME 或者/和 HSS 或者/和 P-GW 的
16、运营商来检查用户设备是否合法(该设备是否被偷或者验证该设备是否有错误)。MME 将设备 Id 传到 EIR 来检查,MME 分析 EIR 的响应以决定后续的动作(比如,如果 EIR 返回该 ME 在黑名单中,于是发送附着拒绝给 UE)ME Id 检查的过程如下图所示:,UE,EIR,MME,1.Identity Request1.Identity Response2.ME Identity Check2.ME Identity Check Ack图42 ME id 检查,1.2.注:,MME 发送一个 ID 请求(Identity Type)给 UE,UE 返回 Identity 响应(Mob
17、ile Identity)。如果 MME 配置了到 EIR 来检查 IMEI,于是发送 ME Identity Check(ME Identity,IMSI)给 EIR。EIR 返回检查结果 ME Identity Check Ack。Id检查过程一般嵌套在Attach过程中。,在漫游情况下,为了允许 HPLMN 的运营商来检查 ME Id,VPLMN 需要在 UE 初始附着的时候,或者 UE 从 UTRAN/GERAN 移动到 E-UTRAN 下发起 TAU 过程,并且旧 SGSN 没有提供 ME Id 的时候,从 UE 获取 ME Id。为了减少由此而带来的信令时延,MME 需要在 EPC
18、 鉴权和加密过程中,获取 ME Id。在初始 Attach 的时候,MME 将 ME id 放在 Update Location 消息中带给 HSS。,9 与 GERAN/UTRAN 的互操作,CMCC+华为ALU,在 E-UTRAN 与 S4 SGSN 进行互操作之前,MME 需要判断与之互操作的 SGSN 是否为 S4 SGSN。如果 MME 与 SGSN 之间的接口消息的 GTP 版本为 GTPv2,则与 MME 互操作的 SGSN 为 S4 SGSN,互通结构图参见图 1-图 5。如果 MME 与 SGSN 之间的接口消息的 GTP 版本为 GTPv1,则与 MME 互操作的 SGSN
19、 为 Gn/Gp SGSN。MME 与 Gn/Gp SGSN 之间的互操作流程参见 9.2 节。9.1 MME 与 S4 SGSN 互操作9.1.1 E-UTRAN 到 UTRAN Iu 模式 RAT 间切换必要条件:UE 处于 ECM-CONNECTED 状态(E-UTRAN 模式)9.1.1.1 准备阶段80,UE,SourceeNodeB,Target RNC Source MME,HSS,2.Handover Required,3.Forward Relocation Request,PDN GW,Uplink and DownlinkUser Plane PDUs1.Handover
20、 Initiation,TargetTarget SGSN Serving GW Serving GW,4.Create Bearer Request4a.Create Bearer Response5.RelocationRequest5a.Relocation Request Acknowledge6.Create Bearer Request6a.Create Bearer Response7.Forward Relocation Response8.Create Bearer Request8a.Create Bearer Response图43 E-UTRAN 到 UTRAN IU
21、模式切换,准备阶段,1.2.,源 eNodeB 决定将 UE 切换到 UTRAN Iu 模式并发起切换流程。此时上、下行数据的传输路径为 UE 和源 eNodeB 间的承载;源 eNodeB 到 S-GW 和 P-GW 的 GTP 隧道。源 eNodeB 发送 Handover Required(S1 AP Cause,Target RNC Identifier,Source eNodeB Identifier,Source to Target Transparent Container)消息传给源 MME,请求核心网在目标 RNC,SGSN 和S-GW 建立承载资源。这些将被用于数据转发的承
22、载由目标 SGSN 确定(见下面第七步)。3.源 MME 通过Target RNC Identifier信元判断切换请求为到 UTRAN Iu 的 RAT 间切换,发起Handover resource allocation 流程。MME 向目标 SGSN 发送 Forward Relocation Request(IMSI,Target Identification,MM Context,PDN 连接 s,MME Tunnel Endpoint Identifier for Control Plane,MME Address for Control plane,Source to Targe
23、t Transparent Container,RAN Cause,ISRSupported,TI(s)消息。如果源 MME 能够为 UE 激活 ISR,则 ISR Supported 信息被设置。当ISR 被激活,并且 Target Identification 确定服务于目标侧的 SGSN,此消息应被发送到该 SGSN。源 MME 发送源侧所有的 PDN 连接上下文到目标 SGSN。PDN 连接上下文中包含 APN、地址、控制面 S-GW 的上行隧道参数和一个 EPS 承载上下文的列表。EPS 承载上下文中包含 S-GW和 P-GW 用户面地址和上行用户面 TEID。RAN Cause 指
24、示从源 eNodeB 收到 S1 AP 原因值。目标侧 SGSN 一一映射 EPS 承载到 PDP 上下文,并且映射一个 EPS 承载的 EPS 承载 QOS 参数值到一个承载上下文的 pre-Rel-8 QoS 参数值,具体映射方式参见 9.2.1.1。PDP 上下文的优先通过目标核心网节点完成,如目标侧 SGSN。MM 上下文包含安全相关的信息。4.目标 SGSN 决定是否切换 S-GW,例如:因为 PLMN 发生改变可能需要切换 S-GW。如果需要切换,SGSN 选择目标 S-GW(参见 5.2.2 节“S-GW 选择”)并向目标 S-GW 发送 BearerRequest messag
25、e(IMSI,SGSN Tunnel Endpoint Identifier for Control Plane,SGSN Address forControl plane,P-GW address(es)for user plane,P-GW UL TEID(s)for user plane,P-GW address(es)for control plane,and P-GW TEID(s)for control plane,the Protocol Type over S5/S8)消息。提供给S-GW 的是被用于 S5/S8 接口的协议类型。目标 SGSN 按照源侧发送的 PDP 上下文顺
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