5G网络中的承载与标识符解析

### 5G网络中的承载与标识符解析 #### 1. 无线承载与分组数据单元会话 在长期演进（LTE）网络中，用户设备（UE）与分组数据网络（PDN）之间的IP连接是通过PDN连接或演进分组系统（EPS）会话来建立的。EPS会话通过UE与PDN之间的逻辑路径（UE - 分组数据网络网关（PGW） - PDN）传输带有UE IP地址标记的IP数据包。EPS承载则是在LTE网络中，即UE与PGW之间（UE - 演进型基站（eNB） - 服务网关（SGW） - PGW）传输IP数据包的逻辑管道。一个UE可以同时拥有多个EPS承载，这些不同的EPS承载通过移动性管理实体（MME）分配的EPS承载ID来识别。 实际上，一个EPS承载是由三个底层承载串联而成的： - **数据无线承载（DRB）**：位于UE和eNB之间，在UE与接入节点之间建立用户平面时设置。 - **S1承载**：在eNB和SGW之间，在UE与演进分组核心网（EPC）建立EPS连接时设置。 - **S5/S8承载**：位于SGW和PGW之间，在UE与PGW建立PDN连接时设置。 演进通用陆地无线接入网随机接入承载（E - RAB）是一种两端分别在UE和SGW的承载，由DRB和S1承载组成，从逻辑上连接了UE与SGW。LTE的服务质量（QoS）架构描述了网络运营商如何创建和配置不同类型的承载，以便根据服务的QoS要求将各种IP流量类别（用户服务）映射到合适的承载上。在这种情况下，承载是一种为每个用户创建的封装机制或隧道，用于在LTE接入网和核心网内传输具有特定QoS要求的各种流量。 在LTE和新无线（NR）网络中，有两种类型的无线承载，即信令无线承载（SRB）和DRB。SRB仅用于传输无线资源控制（RRC）和非接入层（NAS）消息，而DRB用于传输用户平面流量。RRC消息用于UE与接入节点（如eNB或gNB）之间的信令，NAS消息用于UE与核心网络之间的信令。RRC消息用于封装NAS消息，以便通过接入节点在UE和核心网络之间传输（对接入节点透明）。 SRB进一步分为三种类型： | SRB类型 | 用途 | 模式 | | ---- | ---- | ---- | | SRB0 | 传输使用公共控制信道的RRC消息 | RLC透明模式 | | SRB1 | 传输使用专用控制信道的RRC消息，在SRB2未配置时可封装NAS消息 | RLC确认模式 | | SRB2 | 传输使用专用控制信道并封装NAS消息的RRC消息，优先级低于SRB1，在安全激活后配置 | RLC确认模式 | 在LTE中，连接建立和EPS会话开始时，会建立一个默认的EPS承载，该承载没有保证比特率，具有尽力而为的QoS特性。对于活跃用户，可以通过协商和连接重新配置来建立具有保证比特率和特定QoS属性的专用EPS承载，以满足各种服务的需求。在LTE中，QoS控制是针对每个EPS承载进行的，因此EPS承载和无线承载具有一对一的关系。 端到端承载有两种类型： - **默认承载**：在附着过程中，为UE分配IP地址后建立，具有尽力而为的QoS特性。 - **专用承载**：通常在从空闲模式转换后的呼叫建立过程中建立，但也可以在附着过程中建立，支持具有保证比特率的各种QoS特性。 承载建立的协商是在UE和核心网络中的接入点名称（APN）之间进行的，APN将承载映射到外部网络，如互联网或IP多媒体子系统（IMS）。需要注意的是，承载的可用性和配置严格受运营商配置的控制，以及UE与提供分组数据单元（PDU）连接服务的PDN之间的关联。PDU会话可以基于IPv4、IPv6、以太网或非结构化格式。 在NR网络中，UE通过PDU会话接收服务，这是UE与数据网络之间的逻辑连接。支持多种PDU会话类型，如IPv4、IPv6和以太网。与EPS不同，当UE附着到网络时，EPS至少会创建一个默认承载，而5G系统（5GS）可以在需要服务时独立于UE的附着过程建立会话，即可以在没有任何PDU会话的情况下进行附着。5GS还支持UE通过单个或多个接入网络（包括3GPP和非3GPP网络）向同一数据网络或不同数据网络建立多个PDU会话。对于一个PDU会话，用户平面功能（UPF）的数量没有具体规定，但部署至少一个UPF对于服务给定的PDU会话是必不可少的。对于具有多个PDU会话的UE，不需要像EPC中的SGW那样的汇聚点，即不同PDU会话的用户平面路径是完全分离的。这意味着处于RRC_IDLE状态的UE每个PDU会话都有一个独立的缓冲节点。 5G的QoS框架旨在允许检测和区分子服务流，以提供相对于前代3GPP无线接口标准更好的用户体验。由于LTE承载框架不足以满足某些5G服务要求，因此在5