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5G(NR)网络QoS参数及问答

 和老康一起学5G 2023-02-05 发布于陕西

一、QoS映射规则5G(NR)网络中的数据包下行(DL)由UPF,上行(UL)由UE进行分类,然后映射到合适的QoS流,其中:

UPF使用数据包检测规则(PDR);

终端(UE)使用QoS规则;

当出现多个PDR规则时按优先顺序从最低到最高值进行评估;

如果未找到匹配项则丢弃数据包。

二、QoS报文标记与映射

下行数据包在UPF和AN之间的N3接口封装被标记为QFI。根据此标记接入网(AN)知道哪些数据包属于哪个QoS流;SDAP子层将流映射到合适DRB;终端(UE)通过SDAP子层进行从DRB到QoS流反向映射。

图1.应用(服务)层QoS映射关系

上行数据包由终端(UE)首先在接入网(AN)的SDAP层在N3接口进行QFI标记。UPF验证接收到的QFI是否与配置的QoS或反射QoS规则一致。

三、数据包QoS分类依据

下行链路中UPF使用数据包检测规则(PDR);

上行链路中终端(UE)使用QoS规则;

两者都使用具有一个或多个数据包过滤器进行过滤。它们中:

IP数据包过滤器基于字段组合:源/目标IP地址或IPv6前缀;源/目标端口号(可以是端口范围);IP/Next 报头类型之上的协议的协议 ID;服务类型(TOS) (IPv4)或流量类别(IPv6)和掩码;流标签(IPv6);安全参数索引和数据包过滤器方向。

以太网数据包过滤器基于字段组合:源/目标MAC地址(可能是一个范围);IEEE 802.3中定义的以太网类型;IEEE Std 802.1Q中定义的客户VLAN标签(C-TAG)和/或服务VLAN标签(S-TAG)VID字段;IEEE Std 802.1Q中定义的客户VLAN标签(C-TAG)和/或服务VLAN标签(S-TAG) PCP/DEI字段;IP Packet Filter Set,如果Ethertype表示IPv4/IPv6 payload和数据包过滤器方向。

四、QoS默认规则中每个PDU会话都要有一个与这种默认值相关联QoS流;此流在PDU会话生命周期内保持活动状态。对于IP和以太网会话默认QoS规则是唯一具有允许所有UL数据包过滤器集规则并且具有最高优先级。QoS规则和PDR是按优先级值的递增顺序进行评估。其中:不应用反射QoS并且不为使用默认QoS流发送RQA。                                                            QoS参数也有默认值。在每个会话的基础上SMF从UDM 获取订阅的会话 AMBR,以及non GBR 5QI、ARP和可选的5QI优先级的订阅默认值。基于与 PCF的交互,SMF可能会更改订阅值。

五、QoS模型中SMF作用如图2所示5G网络中QoS流由SMF控制,通过PDU会话建立或修改预先配置(创建/更新,其中:

图2.SMF与UE、gNB和UPF配置QoS信息

SMF与UDM和PCF交互以获得每个QoS流的订阅和授权参数。PCF使用包含数据包过滤器集的策略计费和控制(PCC)规则进行响应。SMF提取QoS 流绑定参数(5QI、ARP、优先级、MDBV、通知控制)并创建一个新QoS流(如此组合不存在)。将PCC规则绑定到QoS流是SMF的主要任务。

SMF将QoS流与QoS配置文件、规则和PDR相关联。PDR源自PCC规则并继承优先级值。PDR是传递给UPF的SDF模板一部分。SMF通过N2上的 AMF向AN发送QoS配置文件,通过N1上的AMF向UE发送QoS规则并通过 N4向UPF发送PDR。

SMF为每个QoS流分配一个QFI并为每个QoS规则分配一个标识符。这两个标识符在PDU会话中都是唯一的。

六、什么是反射式QoS?

对于上行(UL)数据包分类SMF向终端(UE)提供QoS规则;或终端(UE)隐含地从下行链路数据包中导出规则---这就是反射式QoS。

反射式和非反射QoS可在同一个PDU会话中共存。其中:反射QoS适用于IP PDU 会话和以太网PDU会话。终端(UE)在PDU会话建立期间向SMF指示它是否支持反射QoS,也可能会改变其支持并通过PDU会话修改来指示;终端(UE)派生的QoS规则将包括UL数据包过滤器、QFI和优先级值。

反射式QoS是按数据包控制的。SMF向UPF发出反射QoS指示(RQI)标记的使用信号。SMF通过N2接口向AN发送反射QoS属性(RQA)。随后UPF为使用反射QoS的SDF每个DL数据包包含RQI;接入网(AN)向终端(UE)指示RQI。

当终端(UE)收到带有RQI的下行(DL)数据包时会创建或更新上行(UL)流量的 QoS规则,还会启动反射式QoS计时器。每个终端(UE)派生规则都有一个计时器;当接收到匹配的下行(DL)数据包时,计时器将重新启动。而当定时器到期时,规则被丢弃。

七、QoS主要参数表

图3.5G网络QOS主要参数表

5QI(5G QoS标识符):调度权重、准入阈值、队列管理阈值、链路层协议配置等的 QoS 特性标识符。

ARP(Allocation and Retention Priority):优先级、抢占能力(可以抢占分配给其他QoS流的资源)和抢占漏洞(可以被其他QoS流抢占)的信息。

RQA(QoS反射属性):可选参数,此流上的某些流量可能使用反射QoS。

GFBR(保证流比特率):在平均时间窗口内测量,推荐为服务可以生存的最低比特率。

MFBR(最大流比特率 ):将比特率限制为此QoS流预期的最高值。

AMBR(聚合最大比特率):会话AMBR是跨所有QoS流的每个PDU会话。UE-AMBR适用于每个UE。

QNC(QoS通知控制):配置NG-RAN以在无法满足GFBR时通知SMF。如果应用程序可适应不断变化条件,则很有用。如果配置了替代QoS配置文件,NG-RAN 会指示这些配置文件中的一个是否与当前满足的性能指标相匹配。

最大数据包丢失率:在R16版本中仅限于语音媒体。

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