5G在Flow層面如何進行QoS控制

當QoS流被引入NR時，可以看出，基于流的QoS與LTE中的QoS有一些不同的參數，例如GFBR、MFBR和通知控制。此外，NR可以将多個流映射到一個DRB中。這意味着具有不同QoS資訊的多個流将在DRB中被同等對待。它可能無法滿足每個流程的要求。

最大流量比特率（MFBR：Maximum Flow Bit Rate）

在LTE中，eNB實施與GBR承載相關聯的下行鍊路MBR，并實施與一組non-GBR承載相關聯的下行鍊路AMBR。對于上行鍊路，通過限制對UE的總授權，eNB可以確定不超過UE-AMBR加上MBR之和。

在NR中，每個GBR QoS流應與最大流比特率（MFBR）相關聯。MFBR限制了可以預期由GBR QoS流提供的比特率（例如，速率整形函數可以丢棄多餘的流量）。

對于下行鍊路，可以由gNB來實施與GBR QoS流相關聯的MFBR。由于隻有SDAP層（服務資料适配協定）可以識别流，是以在SDAP層中很容易實作。

對于上行鍊路，可以考慮兩個選項：

• 選項1：與LTE類似，gNB通過限制對UE的總授權來確定不超過UE-AMBR加上MFBR的總和。
• 選項2：速率成形功能是在業務量水準上實作的，以滿足每個流量的MFBR。由于與下行鍊路類似的原因，需要設計SDAP層中的機制來執行此功能。

選項1簡單，規格影響較小，但隻能確定總比特率不超過總限制，而不是每個流的比特率，這可能不滿足每個流的MFBR要求。方案2就更麻煩點，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承載相關聯的下行鍊路GBR。對于上行鍊路，eNB通過給每個承載一個優先級比特率（PBR：prioritized bit rate）來保證GBR。當執行LCP過程時，可以通過排程來滿足每個承載的PBR。

在NR中，引入了具有GFBR要求的GBR QoS流。關于如何滿足每個流量的GFBR，有兩種情況：

• 情況1:GBR QoS流和DRB之間的一對一映射。

對于這種情況，可以重用傳統LTE LCP過程以滿足每個GBR QoS流的GFBR要求。

• 情況2：GBR QoS流和DRB之間的多對一映射。

在這種情況下，具有不同要求的不同GBR流隻能在DRB中同等對待。假設有一個場景，三個流被映射到一個DRB中，并且它們的GFBR值都是100kbps。為了滿足三個流的要求，DRB将配置至少300kbps的PBR。在這種情況下，如果三個流量中沒有一個流量超過100kbps，則可以滿足所有這些流量的GFBR要求。然而，如果flow 2的速率變為150kbps，則流的總速率将超過邏輯信道的PBR。由于LCP無法區分這些流，而flow 1或flow 3的傳輸速率無法達到其GFBR要求，是以flow 2的傳輸速度可能超過100kbps。這種情況如圖1所示。

在多個GBR流到一個DRB映射情況下，使用目前機制無法滿足每個流的GFBR。多個流到一個DRB映射情況下的每個流GFBR就需要一些增強功能了。

可以為GBR QoS流提供通知控制。通知控制訓示如果在QoS流的生存期内不能滿足QoS流的QoS目标，則RAN是否應當進行通知。如果它被設定并且QoS目标無法實作，RAN向SMF發送通知。

除了UE側的上行延遲之外，LS中的其他參數都可以由gNB知道。是以，即使在UE側沒有實作延遲目标，gNB也無法及時知道。

在LTE中，在MDT中定義了UL PDCP分組延遲測量和報告機制。根據QCI單獨進行測量。UE應将UL PDCP SDU排隊延遲報告為超過配置的延遲門檻值的SDU與UE在測量期間接收的SDU總數的比率。

雖然該機制可以通知gNB UL延遲，但它不是動态的，是以不及時。是以，應該設計類似的UL延遲機制來及時報告流級别的UL延遲，以便gNB可以按照協定的要求向SMF發送通知。由于延遲報告處于流級别，是以應在SCDP層中進行測量和報告。

在DL的情況下，UE應該通過激活NAS reflective QoS或活動AS reflective映射來知道QFI。如果NAS reflective QoS和AS reflective QoS都被停用，則UE可能不知道QFI。

對于UL，在任何情況下，gNB都應該知道通過N3接口将QFI承載到UPF的QFI。

如果QFI應該知道，那麼上下行的方法都是相同的：由QoS流和DRB之間的1對1映射配置隐式訓示，或者由SDAP報頭顯式攜帶。如果QoS流被1對1映射到DRB，則接收機可以從QoS流和DRB之間的映射配置中知道QFI。是以，SDAP标頭不必攜帶QFI。

如果多個QoS流被映射到DRB，則接收機需要SDAP報頭中的QFI來明确區分一個DRB中的不同QoS流。

如果1對1映射被重新配置為QoS流和一個DRB之間的多對1映射，則SDAP PDU将在帶QFI字段的格式和不帶QFI的格式之間進行重構。然而，根據NR預處理假設，大多數L2分組可以以RLC PDU的格式緩沖在RLC傳輸緩沖器中。如果發生重新配置，則應從RLC PDU到PDCP PDU以及從PDCP PDU到SDAP PDU對大量資料包進行解封裝，以包括或删除QFI字段。此外，如果PDCP層激活報頭壓縮功能和加密功能，則L2緩沖器中的所有分組将被解密和解壓縮以恢複SDAP PDU。完成所有過程後，SDAP可以在SDAP标頭中添加/删除QFI字段，然後再次執行所有傳輸處理。整個過程太複雜，給變送器帶來了處理負載。

在其他接收器解決方案中，将引入新機制來處理這兩種SDAP PDU格式之間的共存和區分。所有這些解決方案都将引入額外的實作或規範工作。是以，如果DRB有可能在1對1映射和多對1映射之間重新配置，則無論1對1還是多對1映像，所有SDAP PDU都可以攜帶QFI字段。例如，對于一些正常服務，網絡可以配置為甚至在第一個1對1映射周期中攜帶QFI，以避免1對1和多對1映射之間的重新配置導緻的複雜性。但對于某些特殊服務，例如VoIP，其開銷敏感，可以在整個DRB生命周期中保持1對1映射，以盡可能減少開銷。

如果在通過RRC或reflective映射将映射關聯配置到UE之前，UE具有用于傳輸的第一UL分組，則UE應将UL分組映射到預設承載中，這意味着預設承載上的QoS流的數量是動态變化的，并且不受gNB的控制。是以，預設DRB應配置為至少在UL中始終在SDAP報頭中包含QFI。