5G在Flow層面如何進(jìn)行QoS控制
當(dāng)QoS流被引入NR時(shí),可以看出,基于流的QoS與LTE中的QoS有一些不同的參數(shù),例如GFBR、MFBR和通知控制。此外,NR可以將多個(gè)流映射到一個(gè)DRB中。這意味著具有不同QoS信息的多個(gè)流將在DRB中被同等對(duì)待。它可能無(wú)法滿足每個(gè)流程的要求。
最大流量比特率(MFBR:Maximum Flow Bit Rate)
在LTE中,eNB實(shí)施與GBR承載相關(guān)聯(lián)的下行鏈路MBR,并實(shí)施與一組non-GBR承載相關(guān)聯(lián)的下行鏈路AMBR。對(duì)于上行鏈路,通過(guò)限制對(duì)UE的總授權(quán),eNB可以確保不超過(guò)UE-AMBR加上MBR之和。
在NR中,每個(gè)GBR QoS流應(yīng)與最大流比特率(MFBR)相關(guān)聯(lián)。MFBR限制了可以預(yù)期由GBR QoS流提供的比特率(例如,速率整形函數(shù)可以丟棄多余的流量)。
對(duì)于下行鏈路,可以由gNB來(lái)實(shí)施與GBR QoS流相關(guān)聯(lián)的MFBR。由于只有SDAP層(服務(wù)數(shù)據(jù)適配協(xié)議)可以識(shí)別流,因此在SDAP層中很容易實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于上行鏈路,可以考慮兩個(gè)選項(xiàng):
選項(xiàng)1:與LTE類似,gNB通過(guò)限制對(duì)UE的總授權(quán)來(lái)確保不超過(guò)UE-AMBR加上MFBR的總和。
選項(xiàng)2:速率成形功能是在業(yè)務(wù)量水平上實(shí)現(xiàn)的,以滿足每個(gè)流量的MFBR。由于與下行鏈路類似的原因,需要設(shè)計(jì)SDAP層中的機(jī)制來(lái)執(zhí)行此功能。
選項(xiàng)1簡(jiǎn)單,規(guī)格影響較小,但只能確??偙忍芈什怀^(guò)總限制,而不是每個(gè)流的比特率,這可能不滿足每個(gè)流的MFBR要求。方案2就更麻煩點(diǎn),但效果更好。
保證流量比特率(GFBR:Guaranteed Flow Bit Rate )
在LTE中,eNB保證與GBR承載相關(guān)聯(lián)的下行鏈路GBR。對(duì)于上行鏈路,eNB通過(guò)給每個(gè)承載一個(gè)優(yōu)先級(jí)比特率(PBR:prioritized bit rate)來(lái)保證GBR。當(dāng)執(zhí)行LCP過(guò)程時(shí),可以通過(guò)調(diào)度來(lái)滿足每個(gè)承載的PBR。
在NR中,引入了具有GFBR要求的GBR QoS流。關(guān)于如何滿足每個(gè)流量的GFBR,有兩種情況:
情況1:GBR QoS流和DRB之間的一對(duì)一映射。
對(duì)于這種情況,可以重用傳統(tǒng)LTE LCP過(guò)程以滿足每個(gè)GBR QoS流的GFBR要求。
情況2:GBR QoS流和DRB之間的多對(duì)一映射。
在這種情況下,具有不同要求的不同GBR流只能在DRB中同等對(duì)待。假設(shè)有一個(gè)場(chǎng)景,三個(gè)流被映射到一個(gè)DRB中,并且它們的GFBR值都是100kbps。為了滿足三個(gè)流的要求,DRB將配置至少300kbps的PBR。在這種情況下,如果三個(gè)流量中沒(méi)有一個(gè)流量超過(guò)100kbps,則可以滿足所有這些流量的GFBR要求。然而,如果flow?2的速率變?yōu)?50kbps,則流的總速率將超過(guò)邏輯信道的PBR。由于LCP無(wú)法區(qū)分這些流,而flow?1或flow?3的傳輸速率無(wú)法達(dá)到其GFBR要求,因此flow?2的傳輸速度可能超過(guò)100kbps。這種情況如圖1所示。

在多個(gè)GBR流到一個(gè)DRB映射情況下,使用當(dāng)前機(jī)制無(wú)法滿足每個(gè)流的GFBR。多個(gè)流到一個(gè)DRB映射情況下的每個(gè)流GFBR就需要一些增強(qiáng)功能了。
可以為GBR QoS流提供通知控制。通知控制指示如果在QoS流的生存期內(nèi)不能滿足QoS流的QoS目標(biāo),則RAN是否應(yīng)當(dāng)進(jìn)行通知。如果它被設(shè)置并且QoS目標(biāo)無(wú)法實(shí)現(xiàn),RAN向SMF發(fā)送通知。
除了UE側(cè)的上行延遲之外,LS中的其他參數(shù)都可以由gNB知道。因此,即使在UE側(cè)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)延遲目標(biāo),gNB也無(wú)法及時(shí)知道。
在LTE中,在MDT中定義了UL PDCP分組延遲測(cè)量和報(bào)告機(jī)制。根據(jù)QCI單獨(dú)進(jìn)行測(cè)量。UE應(yīng)將UL PDCP SDU排隊(duì)延遲報(bào)告為超過(guò)配置的延遲閾值的SDU與UE在測(cè)量期間接收的SDU總數(shù)的比率。
雖然該機(jī)制可以通知gNB UL延遲,但它不是動(dòng)態(tài)的,因此不及時(shí)。因此,應(yīng)該設(shè)計(jì)類似的UL延遲機(jī)制來(lái)及時(shí)報(bào)告流級(jí)別的UL延遲,以便gNB可以按照協(xié)議的要求向SMF發(fā)送通知。由于延遲報(bào)告處于流級(jí)別,因此應(yīng)在SCDP層中進(jìn)行測(cè)量和報(bào)告。
QFI何時(shí)應(yīng)該意識(shí)到?
在DL的情況下,UE應(yīng)該通過(guò)激活NAS?reflective QoS或活動(dòng)AS?reflective映射來(lái)知道QFI。如果NAS?reflective QoS和AS?reflective QoS都被停用,則UE可能不知道QFI。
對(duì)于UL,在任何情況下,gNB都應(yīng)該知道通過(guò)N3接口將QFI承載到UPF的QFI。
QFI是如何意識(shí)到的?
如果QFI應(yīng)該知道,那么上下行的方法都是相同的:由QoS流和DRB之間的1對(duì)1映射配置隱式指示,或者由SDAP報(bào)頭顯式攜帶。如果QoS流被1對(duì)1映射到DRB,則接收機(jī)可以從QoS流和DRB之間的映射配置中知道QFI。因此,SDAP標(biāo)頭不必?cái)y帶QFI。
如果多個(gè)QoS流被映射到DRB,則接收機(jī)需要SDAP報(bào)頭中的QFI來(lái)明確區(qū)分一個(gè)DRB中的不同QoS流。
如何處理1對(duì)1映射和多對(duì)1映射之間的重新配置?
如果1對(duì)1映射被重新配置為QoS流和一個(gè)DRB之間的多對(duì)1映射,則SDAP PDU將在帶QFI字段的格式和不帶QFI的格式之間進(jìn)行重構(gòu)。然而,根據(jù)NR預(yù)處理假設(shè),大多數(shù)L2分組可以以RLC PDU的格式緩沖在RLC傳輸緩沖器中。如果發(fā)生重新配置,則應(yīng)從RLC PDU到PDCP PDU以及從PDCP PDU到SDAP PDU對(duì)大量數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝,以包括或刪除QFI字段。此外,如果PDCP層激活報(bào)頭壓縮功能和加密功能,則L2緩沖器中的所有分組將被解密和解壓縮以恢復(fù)SDAP PDU。完成所有過(guò)程后,SDAP可以在SDAP標(biāo)頭中添加/刪除QFI字段,然后再次執(zhí)行所有傳輸處理。整個(gè)過(guò)程太復(fù)雜,給變送器帶來(lái)了處理負(fù)載。
在其他接收器解決方案中,將引入新機(jī)制來(lái)處理這兩種SDAP PDU格式之間的共存和區(qū)分。所有這些解決方案都將引入額外的實(shí)現(xiàn)或規(guī)范工作。因此,如果DRB有可能在1對(duì)1映射和多對(duì)1映射之間重新配置,則無(wú)論1對(duì)1還是多對(duì)1映像,所有SDAP PDU都可以攜帶QFI字段。例如,對(duì)于一些常規(guī)服務(wù),網(wǎng)絡(luò)可以配置為甚至在第一個(gè)1對(duì)1映射周期中攜帶QFI,以避免1對(duì)1和多對(duì)1映射之間的重新配置導(dǎo)致的復(fù)雜性。但對(duì)于某些特殊服務(wù),例如VoIP,其開銷敏感,可以在整個(gè)DRB生命周期中保持1對(duì)1映射,以盡可能減少開銷。
默認(rèn)DRB處理
如果在通過(guò)RRC或reflective映射將映射關(guān)聯(lián)配置到UE之前,UE具有用于傳輸?shù)牡谝籙L分組,則UE應(yīng)將UL分組映射到默認(rèn)承載中,這意味著默認(rèn)承載上的QoS流的數(shù)量是動(dòng)態(tài)變化的,并且不受gNB的控制。因此,默認(rèn)DRB應(yīng)配置為至少在UL中始終在SDAP報(bào)頭中包含QFI。