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基于QoS流的5G定制化网络实现与应用

作者:云杰 发布时间:2021-08-03 10:20:32点击:

  基于QoS流的5G定制化络实现与应用

       各种行业应用的迅猛发展,对移动络的传输质量也呈现出多种个性化需求。传统3/4G络统一时延、速率的服务方式很难满足定制化需求,随着5G独立组的发展,在协议数据单元会话中,基于服务质量流ID进行精细的、区分用户业务流粒度的、能够具备服务等级协议的服务质量保障能力的实现与应用,对比传统“大锅饭”式的络服务,为5G客户了可定制化的络服务,在满足客户需求的同时,也打破了流量的单一计费模式,将大量的小流量、高价值的业务引入了专有承载的快车道,提升了这部分流量原有价值的同时,也为运营商了流量差异化经营的能力。本文重点讨论基于QoS流的5G定制化络实现方案及典型的业务应用场景。

  1 移动QoS技术发展历程

  QoS即业务质量,是指对于特定的业务需求制定的服务质量标准,在数据IP世界里,QoS是基于流量优先级业务的基本要素。自从3G络之后,无线数据业务将越来越多地被应用,随着4G络的成熟和5G络的商用,QoS已经成为高速数据业务使用感知的保障。

  1.1 QoS的演进

  R99及以后版本的设备开始支持QoS,在R99中,引入了通用分组无线服务技术支持节点、关GPRS支持节点和移动站,SGSN和基站子系统之间进行QoS协商,并通过在核心的传输控制和BSS的无线资源分配终实现了QoS保障,如图1所示。R4允许为上下行链路分别设置QoS。R5版本开始引入的IP多媒体业务子系统,用多协议标签交换来保证控制数据和用户数据的传输质量,一个承载、会话和服务分离的分层机制来保证QoS。

  3GPP标准规范中主要定义了4种QoS业务类型:(1)Conversational Class:实时会话,R99不支持,如基于IP的语音传输,是当前非常热门的话题;(2)Streaming Class:流业务,如Video;(3)Interactive Class:交互式业务,包括传统的Internet应用,如Web浏览;(4)Background class:背景业务,如E-mail下载、短信服务(或文件传输协议下载。其他类型都可作为业务处理。

  QoS技术在5G络的发展

  4G QoS技术尽管效果明显,但管理颗粒度较粗,承载建立信令开销大,无法跟踪数据流QoS需求的变化,所以不能满足5G众多新应用对QoS多样化的要求。为此,5G系统引入两级QoS映射,核心取消承载概念,基于流QoS管控更为精细,无线接入侧决定流→RAN侧承载的映射,给RAN侧以更大自由度。GW的非接入层将多个有相同QoS需求的IP流映射到同一个QoS流;gNB将QoS流映射到数据无线承载,使无线侧NR(New Radio)适配QoS需求;RAN侧有一定自由度,如gNB可将QoS流转换成DRB;下行映射属于络实现;上行映射基于Reflective QoS或无线资源控制配置。

  5G QoS模型基于QoS流,5G QoS模型支持GBR的QoS流和Non-GBR的QoS流,5G QoS模型还支持反射QoS。QoS流是PDU会话中精细的QoS区分粒度,在由NG-RAN与5GC组成的5G系统中,一个QFI用于标识一条QoS流;PDU会话贯穿于无线承载与用户面NG-U接口中,PDU会话中具有相同QFI的用户平面数据会获得相同的转发处理(如:相同的调度和相同的准入门限等)。QFI在一个PDU会话内要唯一,也就是说一个PDU会话可以有多条(多64条)QoS流,但每条QoS流的QFI都不同(取值范围为0~63),UE两条PDU会话的QFI可能会重复。QFI可以动态配置或等于5G QoS标识(5G QoS Identifier,5QI) 。

  

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