一、LTE Qos 

LTE是基于承载 Bearer的Qos策略设计。无线承载分为SRB（Signalling Radio Bearer）和DRB（Data Radio Bearer）。SRB用于信令的传输，DRB用于数据的传输，所有SRB的调度优先级要高于所有的DRB。

1.1.QCI

       QCI（QoS class identifier），是系统用于标识业务数据包传输特性的参数，协议23203定义了不同的承载业务对应的QCI值。需要特别注意的是QCI=5的IMS信令业务，属于Non-GBR，优先级设置为比GBR类承载高。

1.2.GBR和Non-GBR

       根据QCI的不同，承载（Bearer）可以划分为两大类：GBR（Guaranteed Bit Rate，保证比特速率）类承载和Non-GBR类承载。

       GBR类承载，用于对实时性要求较高的业务，需要调度器对该类承载保证最低的比特速率，其QCI的范围是1-4。有了这个最低速率外，还需要一个最高速率进行限制。对于GBR承载来说，使用MBR来限制该承载的最大速率。MBR（Maximum Bit Rate，最大比特速率）参数定义了GBR承载在RB资源充足的条件下，能够达到的速率上限。MBR的值大于或等于GBR的值。

       Non-GBR类承载，用于对实时性要求不高的业务，不需要调度器对该类承载保证最低的比特速率，其QCI的范围是5-9。在网络拥挤的情况下，业务需要承受降低速率的要求。对于Non-GBR，使用UE-AMBR（Aggregate Maximum Bit Rate，聚合最大比特速率）来限制所有Non-GBR承载的最大速率（注意，不是限制某个Non-GBR承载，而是针对UE级别的。The GBR denotes bit rate of traffic per bearer while UE-AMBR denote bit rate of trafficper groupof bearers.）。

1.3.默认承载和专用承载

       默认承载用于数据量小且实时性低的数据业务，属于Non-GBR。当UE完成ATTACH过程后，由核心网配置默认承载的AMBR、QCI等参数。当默认承载无法满足实时性要求时，网侧会新建一个GBR的专用承载，以满足速率和时延要求。当然，如果数据量大而实时性要求不高时，专用承载也可以使用QCI值较大的Non-GBR承载。（A dedicated bearer can either be a GBR or a Non-GBR bearer while a default bearer shall be a Non-GBR bearer）

QCI、GBR、Non-GBR、MBR、AMBR之间的关系如下图所示：

       无论是默认承载，还是专用承载，后续当eNB调度的时候，由资源调度器考虑AMBR值。eNB需要给UE发送指定逻辑信道的优先级、PBR（Prioritised Bit Rate）和BSD（Bucket Size Duration）参数。同样的，对于GBR，涉及最小速率和最大速率的GBR、MBR参数也需要由eNB侧调度时考虑。

  二、5G Qos

       5G采用数据流In-band QoS标记机制，基于业务的QoS需求，网关或APP Server对数据流标记相应的QoS处理标签，网络侧基于QoS标签，执行数据包转发；QoS标签可基于业务数据流的需求实时变化，实时满足业务需求。

       GW的NAS将多个有相同QoS需求的IP flow映射到同一个QoS flow；gNB将QoS flow映射到DRB，使无线侧适配QoS需求；

RAN侧有一定自由度，如gNB可将QoS流转换成DRB；下行映射属于网络实现；上行映射基于reflective QoS或RRC配置。
 

5G的Qos等级定义如下：

       5G QoS模型同样支持保障流比特速率（GBR QoS）的QoS流和非保障流比特速率（Non-GBR）的QoS流，也同样用AMBR来钳制Non GBR总带宽，5G QoS模型还支持反射QoS。

2.1Qos参数

一个QoS流的QoS配置包含的QoS参数如下：

- 每条QoS流的QoS配置都会包含的QoS参数：5QI、ARP。

- 每条Non-GBR QoS流的QoS配置可能还会包含参数：反射Qos属性（RQA）。

- 每条GBR QoS流的QoS配置还会包含参数：保证流比特率(GFBR)、最大流比特率(MFBR)。

- 每条GBR QoS流的QoS配置可能还会包含：指示控制、最大丢包率。

2.1.15QI

5G Qulity identity ，用于索引一个5G QoS特性。

2.1.2ARP

       ARP参数包含优先级、抢占能力、可被抢占等信息；优先级定义了UE资源请求的重要性，在系统资源受限时，ARP参数决定了一个新的QoS流是被接受还是被拒绝。

2.1.3RQA 

       RQA（Reflective QoS Attribute）是一个可选参数，其指示了在该QoS流上的某些业务可以受到反射QoS的影响。仅当核心网通过信令将一个QoS流的RQA参数配给接入网时，接入网才会使能RQI在这条流的无线资源上传输；RQA可以通过N2接口在UE上下文建立和QoS流建立/修改时携带给NG-RAN。

2.1.4Notification Control

       通知控制；对于GBR的QoS流，核心网通过该参数控制NG-RAN是否在该GBR QoS流的GFBR无法满足时上报消息通知核心网；如果网络使能通知控制，则NG-RAN发现该流的GFBR无法满足时就要给SMF发送通知，同时继续保持该QoS流的正常运作；至于收到通知后SMF如何处理则属于网络配置的策略。

2.1.5Flow Bit Rate

对于GBR QoS流，其5G QoS参数还会包含如下参数：

- 保证流比特率(GFBR) -上行和下行

- 最大流比特率（MFBR）-上行和下行

2.1.6Aggregate Bit Rate

    聚合最大比特率，AMBR定义了一个PDU/UE的所有non-GBR QoS流的比特率之和的上限，AMBR不应用于GBR QoS流。

2.1.7Default Value

       对于每条PDU会话的建立，SMF从UDM获取订阅的默认5QI和ARP值。SMF使用授权的默认5QI和ARP值去设置默认QoS流的QoS参数。

2.1.8Maximum Packet Loss Rate（最大丢包率）

最大丢包率表示一条QoS流可以忍受的最大丢包率；最大丢包率参数只可能会在GBR的QoS流上提供。

2.2、 反射QoS

    反射QoS作为5G QoS引入的新功能，在没有SMF通过信令提供QoS规则的情况下，UE可以通过反射QoS将上行用户面数据映射到QoS流上；这仅用于IP和ethenet类型的PDU会话；这是UE基于接收到的下行数据进行推导出来的QoS规则；对于同一个PDU会话，反射QoS和非反射QoS可以同时并存。

       对于支持反射QoS功能的UE，如果5GC对下行数据使用反射QoS功能，UE要从收到的下行数据包中推导出上行的QoS规则，之后UE将推导出来的上行QoS规则用于对应的上行QoS流中。

       如果UE支持反射QoS功能，UE应该在每条PDU会话建立时告诉网络。

       在特殊情况下（这取决于UE的实现），UE可以通过PDU会话修改流程将其能力修改为不支持反射QoS（如果PDU会话建立时已经通知网络其支持反射QoS），同时UE应该删除其所有通过反射推导出来的QoS规则，网络应该停止这条PDU会话的所有和反射QoS有关的用户面操作。此外，网络可以通过信令将之前UE推导使用的QoS规则发给UE。UE在此后的整个PDU会话生命期内都不应该再通知网络其支持反射QoS功能了。

3、LTE/5G网络Qos机制比较

3.1、4G网络Qos机制
 

特点：

QoS控制的基本粒度是EPS承载(Bearer)；

需要通过建立多个专用承载为UE提供具有不同QoS保障的业务。

缺点：

LTE QoS机制更适用于运营商内部应用；

基于承载的QoS管理机制粒度较粗，无法实现业务流粒度的QoS控制；

承载建立信令开销大、较慢，无法跟踪TCP session变化。

3.2、5G网络Qos机制
 

特点：

核心网取消承载概念，基于流QoS管控更精细；

RAN侧决定 流→RAN侧承载的映射，给RAN侧更大自由度。

最后

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