5G核心网技术基础自学系列 | 基于流的QoS框架

Posted 2022-11-26 COCOgsta

书籍来源：《5G核心网 赋能数字化时代》

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QFI承载在N3(和N9) 上的(GTP-U) 封装报头中， 即对端到端数据包报头没有进行任何修改。标有相同QFI的数据包接受相同的流量转发处理(例如， 调度、准人阈值)。Qos流可以是GBR QoS流， 即要求保证流速率的QoS流， 或者是不需要保证流速率的QoS流(非GBR QoS流) 。

图9.2展示了分类过程和NG-RAN提供的DL数据包(即到达UPF并流向UE的包)和UL数据包(即UE生成的包，由应用发送到网络)的差异化包转发。图中数据包显示为IP包，但相同的原理也可应用于以太网帧。

对于DL， 在UPF中将数据包与SMF建立的数据包检测规则(PDR) 进行比较， 以对数据包进行分类(例如， 根据PDR中的IP五元组过滤器) ， 参见第6章和第10章。然后， 每个PDR与一个或多个QoS执行规则(QER) 进行关联， 该QER包含如何执行的信息， 比如具体速率。QER还包含要添加到GTP-U报头(N3封装报头) 中的QFI值。更多信息， 请参见第14章有关GTP-U的协议。

图9.2 QoS流到DRB的映射

在图9.2的例子中， 五个IP流的数据包被分类为三个QoS流， 然后通过NG-U隧道(即N3隧道) 发送到5G-AN(此时即NG-RAN) 。NG-RAN基于QFI标记和在PDU会话建立期间接收的相应的每个QFI的QoS配置文件(Profile) ， 决定如何将QoS流映射到DRB。如果在DRB上发送了多个QoS流， 则使用3GPP TS 37.324中指定的服务数据适配协议(SDAP) 进行多路复用， 也就是说， 如果NG-RAN决定为每个QFI建立一个DRB， 则没有必要使用SDAP层。如果使用了反射式QoS， 则需使用SDAP， 参阅3GPP TS 38.300。对于QFI5， NG-RAN决定使用专用的DRB， 而QFI2和QFI3复用在同一个DRB上。当配置了SDAP时， 会在PDCP顶部添加SDAP报头， 即数据包会增加一些开销， 并且SDAP用于QoS流到DRB的映射。也可以使用RRC重配来定义QoS流到DRB的映射，在这种情况下， 可以将一系列QFI值映射到一个DRB上。然后， NG-RAN使用DRB向UE发送数据包。UE的SDAP层保留所有QFI到DRB的映射规则， 并且数据包在UE内部被转发到UE中应用层的套接字接口(socket interface) ， 而不需任何3GPP特定的扩展，例如纯粹作为IP数据包。

对于UL，UE应用层生成的数据包， 首先与UE中从数据包过滤器集合中选出的那些数据包过滤器进行比对。此时按优先顺序检查这些数据包过滤器、当找到匹配项时，将为数据包分配QFI。分配的QFI和数据包被发送到UE接入层(AS) 的SDAP层， SDAP层依据可用的映射规则执行QFI到DRB的映射。如找到匹配项， 将在相应的DRB上发送数据包；如果没有匹配项， 则在默认的DRB上发送数据包， 并且SDAP报头会包含QFI，以便NG-RAN可以决定是否将该QFI移到另一个DRB上。对默认的DRB进行配置是可选的，但5GC可以提供额外的QoS流信息，指出非GBR QoS流可能比此PDU会话的其他Qos流的出现频率更高， 因而此类QoS流可不需任何SDAP报头而高效发送， 比如在默认DRB上。在图9.2中， QFI5是在DRB1上发送的， 但由于它是DRB 1上的唯一的QoS流， 因此不需要包含任何SDAP报头， 而QoS流2和3在DRB 2上发送， 其中SDAP报头指示数据包的QFI。NG-RAN依据可用信息来决定如何标记每个数据包的N3报头， 并将数据包转发给UPF。UPF将数据包解析为IP流， UPF还执行由SMF提供的各种N4规则所指示的速率管控和其他逻辑，例如计数。