5G在Flow层面如何进行QoS控制

当QoS流被引入NR时，可以看出，基于流的QoS与LTE中的QoS有一些不同的参数，例如GFBR、MFBR和通知控制。此外，NR可以将多个流映射到一个DRB中。这意味着具有不同QoS信息的多个流将在DRB中被同等对待。它可能无法满足每个流程的要求。

最大流量比特率（MFBR：Maximum Flow Bit Rate）

在LTE中，eNB实施与GBR承载相关联的下行链路MBR，并实施与一组non-GBR承载相关联的下行链路AMBR。对于上行链路，通过限制对UE的总授权，eNB可以确保不超过UE-AMBR加上MBR之和。

在NR中，每个GBR QoS流应与最大流比特率（MFBR）相关联。MFBR限制了可以预期由GBR QoS流提供的比特率（例如，速率整形函数可以丢弃多余的流量）。

对于下行链路，可以由gNB来实施与GBR QoS流相关联的MFBR。由于只有SDAP层（服务数据适配协议）可以识别流，因此在SDAP层中很容易实现。

对于上行链路，可以考虑两个选项：

• 选项1：与LTE类似，gNB通过限制对UE的总授权来确保不超过UE-AMBR加上MFBR的总和。
• 选项2：速率成形功能是在业务量水平上实现的，以满足每个流量的MFBR。由于与下行链路类似的原因，需要设计SDAP层中的机制来执行此功能。

选项1简单，规格影响较小，但只能确保总比特率不超过总限制，而不是每个流的比特率，这可能不满足每个流的MFBR要求。方案2就更麻烦点，但效果更好。

保证流量比特率（GFBR：Guaranteed Flow Bit Rate ）

在LTE中，eNB保证与GBR承载相关联的下行链路GBR。对于上行链路，eNB通过给每个承载一个优先级比特率（PBR：prioritized bit rate）来保证GBR。当执行LCP过程时，可以通过调度来满足每个承载的PBR。

在NR中，引入了具有GFBR要求的GBR QoS流。关于如何满足每个流量的GFBR，有两种情况：

• 情况1:GBR QoS流和DRB之间的一对一映射。

对于这种情况，可以重用传统LTE LCP过程以满足每个GBR QoS流的GFBR要求。

• 情况2：GBR QoS流和DRB之间的多对一映射。

在这种情况下，具有不同要求的不同GBR流只能在DRB中同等对待。假设有一个场景，三个流被映射到一个DRB中，并且它们的GFBR值都是100kbps。为了满足三个流的要求，DRB将配置至少300kbps的PBR。在这种情况下，如果三个流量中没有一个流量超过100kbps，则可以满足所有这些流量的GFBR要求。然而，如果flow 2的速率变为150kbps，则流的总速率将超过逻辑信道的PBR。由于LCP无法区分这些流，而flow 1或flow 3的传输速率无法达到其GFBR要求，因此flow 2的传输速度可能超过100kbps。这种情况如图1所示。

在多个GBR流到一个DRB映射情况下，使用当前机制无法满足每个流的GFBR。多个流到一个DRB映射情况下的每个流GFBR就需要一些增强功能了。

可以为GBR QoS流提供通知控制。通知控制指示如果在QoS流的生存期内不能满足QoS流的QoS目标，则RAN是否应当进行通知。如果它被设置并且QoS目标无法实现，RAN向SMF发送通知。

除了UE侧的上行延迟之外，LS中的其他参数都可以由gNB知道。因此，即使在UE侧没有实现延迟目标，gNB也无法及时知道。

在LTE中，在MDT中定义了UL PDCP分组延迟测量和报告机制。根据QCI单独进行测量。UE应将UL PDCP SDU排队延迟报告为超过配置的延迟阈值的SDU与UE在测量期间接收的SDU总数的比率。

虽然该机制可以通知gNB UL延迟，但它不是动态的，因此不及时。因此，应该设计类似的UL延迟机制来及时报告流级别的UL延迟，以便gNB可以按照协议的要求向SMF发送通知。由于延迟报告处于流级别，因此应在SCDP层中进行测量和报告。

在DL的情况下，UE应该通过激活NAS reflective QoS或活动AS reflective映射来知道QFI。如果NAS reflective QoS和AS reflective QoS都被停用，则UE可能不知道QFI。

对于UL，在任何情况下，gNB都应该知道通过N3接口将QFI承载到UPF的QFI。

如果QFI应该知道，那么上下行的方法都是相同的：由QoS流和DRB之间的1对1映射配置隐式指示，或者由SDAP报头显式携带。如果QoS流被1对1映射到DRB，则接收机可以从QoS流和DRB之间的映射配置中知道QFI。因此，SDAP标头不必携带QFI。

如果多个QoS流被映射到DRB，则接收机需要SDAP报头中的QFI来明确区分一个DRB中的不同QoS流。

如果1对1映射被重新配置为QoS流和一个DRB之间的多对1映射，则SDAP PDU将在带QFI字段的格式和不带QFI的格式之间进行重构。然而，根据NR预处理假设，大多数L2分组可以以RLC PDU的格式缓冲在RLC传输缓冲器中。如果发生重新配置，则应从RLC PDU到PDCP PDU以及从PDCP PDU到SDAP PDU对大量数据包进行解封装，以包括或删除QFI字段。此外，如果PDCP层激活报头压缩功能和加密功能，则L2缓冲器中的所有分组将被解密和解压缩以恢复SDAP PDU。完成所有过程后，SDAP可以在SDAP标头中添加/删除QFI字段，然后再次执行所有传输处理。整个过程太复杂，给变送器带来了处理负载。

在其他接收器解决方案中，将引入新机制来处理这两种SDAP PDU格式之间的共存和区分。所有这些解决方案都将引入额外的实现或规范工作。因此，如果DRB有可能在1对1映射和多对1映射之间重新配置，则无论1对1还是多对1映像，所有SDAP PDU都可以携带QFI字段。例如，对于一些常规服务，网络可以配置为甚至在第一个1对1映射周期中携带QFI，以避免1对1和多对1映射之间的重新配置导致的复杂性。但对于某些特殊服务，例如VoIP，其开销敏感，可以在整个DRB生命周期中保持1对1映射，以尽可能减少开销。

如果在通过RRC或reflective映射将映射关联配置到UE之前，UE具有用于传输的第一UL分组，则UE应将UL分组映射到默认承载中，这意味着默认承载上的QoS流的数量是动态变化的，并且不受gNB的控制。因此，默认DRB应配置为至少在UL中始终在SDAP报头中包含QFI。