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5G QoS概念介绍
发布日期:2021-01-01

23.501 5.7.1中关于5G QoS参数定义了8类,具体如下:

5G QoS Identifier (5QI) Allocation and Retention Priority (ARP) Reflective QoS Attribute (RQA) Notification Control Flow Bit Rates Aggregate Bit Rates Default values Maximum Packet Loss Rate

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5QI

5QI是用来表示5G QoS参数的一个标量,比如:控制QoS流的QoS转发处理的访问节点特定参数。

标准5QI与5G QoS特征的标准化组合有一对一的映射 为预配置的5QI值的5G QoS特性在接入节点(gNB)中是预先配置的。 标准化或预先配置的5G QoS特性,通过5QI指示,并且除非修改某些5G QoS特性,否则不会在任何接口上发出信号。 为动态分配5QI的QoS流的5G QoS特性,作为QoS配置文件的一部分被通知。

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ARP

QoS参数ARP包含优先级、抢占功能和抢占漏洞的信息。ARP优先级定义了资源请求的相对重要性。允许在资源限制的情况下(通常用于GBR业务的接纳控制)决定是否可以接受或需要拒绝新的QoS流。它还可用于确定在资源限制期间要先发制人的现有QoS流。

ARP优先级层的范围是从1到15,其中1是最高的。ARP优先级1-8只应分配给授权在运营商域内接受优先级处理的服务资源(即,由服务网络授权的服务资源)。ARP优先级9-15可以分配给由家庭网络授权的资源,因此在UE漫游时适用。ARP抢占功能定义了一个服务数据流是否可以获得已经分配给另一个ARP优先级较低的服务数据流的资源,ARP抢占功能(pre-emption capability)和ARP抢占漏洞(pre-emption vulnerability)应设置为“启用”或“禁用”。ARP抢占漏洞定义服务数据流是否可能丢失分配给它的资源,以便接纳具有更高ARP优先级的服务数据流,应适当设置与默认QoS规则相关联的QoS流的ARP先发制人漏洞,以将不必要释放此QoS流的风险降至最低。

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RQA

RQA是一个可选参数,它指示在该QoS流上承载的某些业务(不一定全部)受到反射QoS的影响。只有当RQA被通知为QoS流时,RAN/AN才能够为与该QoS流相对应的资源传输RQI。RQA可以在NG-RAN中的UE上下文建立和在QoS流建立或修改时经由N2参考点被发信号到NG-RAN。

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Notification control

QoS参数Notification control指示在QoS流的生存期内,当GFBR不能(或再次)保证QoS流时,是否从NG-RAN请求通知。如果应用业务能够适应QoS的变化(例如如果AF能够触发速率自适应),则通知控制可用于GBR QoS流。

当在绑定到QoS流的PCC规则(从PCF接收)中设置QoS通知控制参数时,SMF应仅启用通知控制。 Notification control参数作为QoS配置文件的一部分发送到NG-RAN。 如果对于给定的GBR QoS流,启用了Notification control,并且NG-RAN确定GFBR不再能够被保证,则NG-RAN应向SMF发送通知并保持QoS流(即,当NG-RAN没有为该QoS流传送所请求的GFBR时),除非NG-RAN的特定条件要求释放该GBR QoS流的NG-RAN资源,例如由于无线链路故障或RAN内部拥塞,NG-RAN应该再次尝试保证GFBR。 当从NG-RAN接收到GFBR不能再被保证的通知时,SMF可以将该通知转发给PCF,5GC可以发起N2信令来修改或移除QoS流 当NG-RAN确定GFBR可以再次保证QoS流时(已发送GFBR不能再保证的通知),NG-RAN应发送通知,通知SMF GFBR可以再次保证,SMF可以将通知转发给PCF,NG-RAN应发出后续通知,说明在必要时不能再保证GFBR。 在切换期间,源NG-RAN没有显式地通知目标NG-RAN那些已经发送了GFBR不能再被保证的通知的QoS流。目标NG-RAN执行接纳控制,拒绝任何不能永久分配资源的QoS流。接受的QoS流包括在从NG-RAN到AMF的N2路径交换请求消息中。

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Flow Bit Rates

仅对于GBR QoS流,附加的QoS参数是适用于上行链路和下行链路的保证流比特率(Guaranteed Flow Bit Rate GFBR)和最大流比特率(Maximum Flow Bit Rate MFBR)。

GFBR表示在平均时间窗口内网络保证向QoS流提供的比特率。

MFBR将比特率限制为QoS流所期望的最高比特率(例如,在UE、RAN、UPF处的速率整形或控制功能可丢弃或延迟多余的业务)。

高于GFBR值直至MFBR值的比特率可以具有由QoS流的优先级确定的相对优先级。GFBR和MFBR被发送到QoS配置文件中的(R)AN,并作为每个单独QoS流的QoS流级别QoS参数被发送到UE。

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Aggregate Bit Rates

UE的每个PDU会话与以下聚合速率限制QoS参数相关联:

per Session Aggregate Maximum Bit Rate(session AMBR)。subscribed Session AMBR是由SMF从UDM检索的订阅参数。SMF可以使用订阅的会话AMBR或基于本地策略对其进行修改,或者使用从PCF接收的授权会话AMBR来获得会话AMBR,该会话AMBR被发送到UE和(R)AN的适当UPF实体(以启用UE-AMBR的计算)。会话AMBR限制在特定PDU会话的所有非GBR QoS流中预期提供的聚合比特率。会话AMBR是在AMBR平均窗口(标准值)上测量的。会话AMBR不适用于GBR QoS流。每个UE与以下聚合速率限制QoS参数相关联:

per UE Aggregate Maximum Bit Rate (UE-AMBR).UE-AMBR限制可以预期在UE的所有非GBR QoS流中提供的聚合比特率。每个(R)AN应将其UE-AMBR设置为具有活动用户平面的所有PDU会话的会话AMBR之和,该(R)AN最大为订阅的UE-AMBR的值。订阅的UE-AMBR是从UDM检索并由AMF提供给(R)AN的订阅参数。UE-AMBR是在AMBR平均窗口(标准值)上测量的。UE-AMBR不适用于GBR QoS流。

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默认值(Default values)

对于每个PDU会话设置,SMF从UDM检索5QI和ARP优先级以及可选的5QI优先级的订阅默认值。订阅的默认5QI值应为标准值范围内的非GBR 5QI。

SMF可以基于本地配置或与PCF的交互来改变默认的5QI和ARP优先级的订阅值,如果接收到,则改变5QI优先级,以设置与默认的QoS规则相关联的QoS流的QoS参数 SMF应根据本地配置或与PCF的交互,设置与默认QoS规则相关联的QoS流的ARP抢占能力和ARP抢占漏洞 SMF应对PDU会话的所有QoS流应用相同的ARP优先级、ARP抢占能力和ARP抢占漏洞值,除非QoS流需要不同的ARP设置 如果未部署动态PCC,SMF可以具有基于DNN的配置,以支持将GBR QoS流建立为与默认QoS规则关联的QoS流。此配置包含一个标准化的GBR 5QI以及用于UL和DL的GFBR和MFBR。

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Maximum Packet Loss Rate

最大丢包率(UL,DL)表示在上行链路和下行链路方向上可以容忍的QoS流丢包的最大速率。如果符合GFBR,这将提供给QoS流。

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5G QoS特性描述QoS流根据以下性能特性在UE和UPF之间接收边到边的分组转发处理:

Resource Type (GBR, Delay critical GBR or Non-GBR) Priority Level Packet Delay Budget Packet Error Rate Averaging window (for GBR and Delay-critical GBR resource type only) Maximum Data Burst Volume (for Delay-critical GBR resource type only)5G QoS特性应理解为针对每个QoS流(例如针对3GPP无线接入链路层协议配置)设置节点特定参数的指南。标准化或预先配置的5G QoS特性,通过5QI值指示,并且除非修改某些5G QoS特性,否则不会在任何接口上发出信号。

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资源类型

资源类型确定是否永久地分配与QoS流级保证流比特率(GFBR)值相关的专用网络资源(例如,通过无线基站中的接纳控制功能)。有以下资源类型:

GBR Non-GBR Delay-critical GBRGBR QoS流通常是按需授权的,这需要动态策略和收费控制。GBR QoS流使用GBR资源类型或延迟关键GBR资源类型。对于GBR和延迟关键GBR资源类型,PDB和PER的定义不同,而Maximum Data Burst Volume(MDBV)参数仅适用于延迟关键GBR资源类型。非GBR QoS流可以通过静态策略和收费控制进行预授权。非GBR QoS流仅使用非GBR资源类型。

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优先级

与5G QoS特征相关联的优先级表示QoS流中调度资源的优先级,其具有以下特征:

最低优先级值对应于最高优先级。 优先级用于区分同一UE的QoS流,也用于区分不同UE的QoS流。 在拥塞情况下,当不能满足一个或多个QoS流的所有QoS需求时,应使用优先级来选择QoS需求的优先级,使得具有优先级值N的QoS流优先于具有更高优先级值(即N+1、N+2等)的QoS流。 在非拥塞情况下,应使用优先级来定义QoS流之间的资源分配。此外,调度器可以基于其他参数(例如资源类型、无线电条件)对QoS流进行优先级排序,以优化应用程序性能和网络容量。 每个标准化的5QI都与优先级的默认值相关联-在QoS特征中指定 优先级也可以与标准的5QI一起发送到-R)AN,如果接收到优先级,则应使用优先级代替默认值。 优先级也可以与预先配置的5QI一起发送给(R)AN,如果接收到优先级,则应使用优先级代替预先配置的值。

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Packet Delay Budget

分组包延迟预算(PDB)定义了在UE和终止N6接口的UPF之间包可能被延迟的时间的上限。PDB具有以下特点:

对于特定的5QI,PDB的值在UL和DL中是相同的。 在3GPP接入的情况下,PDB用于支持调度和链路层功能的配置(例如调度优先级权重和HARQ目标操作点的设置)。 对于使用延迟关键资源类型的GBR QoS流,如果在PDB期间内数据突发不超过MDBV且QoS流不超过GFBR,则延迟超过PDB的分组被计为丢失。 对于GBR资源类型不超过GFBR的GBR QoS流,98%的包不应经历超过5QI的PDB的延迟。 使用GBR QoS流并以小于或等于GFBR的速率发送的服务通常可以假设不会发生与拥塞相关的分组丢弃。 使用非GBR QoS流的服务应该准备好经历与拥塞相关的分组丢弃和延迟。在未被接纳的情况下,98%的数据包不应该经历超过5QI的PDB的延迟 非GBR和GBR资源类型的PDB表示“软上界”,即“过期”分组(例如,已超过PDB的链路层SDU)不需要丢弃且不添加到PER。 对于延迟关键GBR资源类型,延迟超过PDB的数据包将添加到PER中,并且可以根据本地决策丢弃或传递。

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Packet Error Rate

分组包错误率(PER)定义了pdu(例如IP包)的速率的上限,pdu已由链路层协议(例如RLC)的发送方处理,但相应的接收器在RAN中未成功地将其传送到上层(例如PDCP)。

PER定义了非拥塞相关分组丢失率的上限。 PER的目的是允许适当的链路层协议配置(例如,3GPP接入的RAN中的RLC和HARQ)。 对于每个5QI,PER的值在UL和DL中相同。 对于具有延迟关键GBR资源类型的GBR QoS流,延迟超过PDB的分组被计为丢失,并包括在PER中,除非在PDB期间数据突发超过MDBV或QoS流超过GFBR。Averaging Window

平均窗口表示计算GFBR和MFBR的持续时间,例如在RAN、UPF、UE中。

每个GBR QoS流应与平均窗口相关联。 每个标准化的5QI(GBR和延迟关键GBR资源类型)都与平均值窗口的默认值相关联 平均值窗口也可以与标准的5QI一起发送到RAN和UPF,如果收到,则应使用该窗口代替默认值。 平均值窗口也可以与预先配置的5QI一起发送到RAN,如果接收到它,则应使用它来代替预先配置的值。

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Maximum Data Burst Volume(最大数据突发容量)

Maximum Data Burst Volume denotes the largest amount of data that the 5G-AN is required to serve within a period of 5G-AN PDB (i.e. 5G-AN part of the PDB)

Each GBR QoS Flow with Delay-critical resource type shall be associated with a Maximum Data Burst Volume

Every standardized 5QI of Delay-critical GBR resource type is associated with a default value for the MDBV

MDBV may also be signalled together with a standardized 5QI to the (R)AN, and if it is received, it shall be used instead of the default value. The MDBV may also be signalled together with a pre-configured 5QI to the (R)AN, and if it is received, it shall be used instead of the pre-configured value.

最大数据突发容量表示5G-AN在5G-AN PDB(即5G-PDB的一部分)期间需要服务的最大数据量。

具有延迟关键资源类型的每个GBR QoS流应与最大数据突发卷相关联 延迟关键GBR资源类型的每个标准化5QI都与MDBV的默认值相关联 MDBV也可以与标准化的5QI一起发送给(R)AN,如果收到,则应使用它代替默认值。MDBV也可以与预先配置的5QI一起被发送到(R)AN,并且如果它被接收,它应该被使用,而不是预先配置的值。

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