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LTE与5G网络QoS机制解析

一、LTE QoS机制

LTE网络的QoS机制以承载（Bearer）为核心，主要分为SRB（信令_MATH bearer）和DRB（数据_Radio Bearer）两种类型。SRB优先级高于DRB，用于信令传输，而DRB负责数据传输。LTE的QoS机制通过QCI（QoS Class Identifier）来区分不同业务的传输特性。

1.1 QCI（QoS Class Identifier）

QCI是系统用来标识业务数据包传输特性的参数，主要用于区分不同业务的QoS需求。根据协议23203的定义，不同承载业务对应不同的QCI值。需要注意的是，QCI=5的IMS信令业务属于Non-GBR类，且优先级高于GBR类承载。

1.2 GBR与Non-GBR承载

通过QCI值的划分，LTE网络将承载分为GBR类和Non-GBR类。

• GBR类承载：主要用于对实时性要求较高的业务，调度器需要为该类承载保证最低比特速率（GBR）。QCI值范围为1-4。
• Non-GBR类承载：适用于对实时性要求不高的业务，调度器不需要保证最低比特速率，QCI值范围为5-9。

对于GBR承载，除了最低比特速率外，还需要定义最大比特速率（MBR），用于在RB资源充足时限制承载的最大速率。Non-GBR承载则通过UE-AMBR（聚合最大比特速率）来限制所有Non-GBR承载的总速率，仅针对UE级别施加限制。

1.3 默认承载与专用承载

默认承载是针对数据量小且实时性要求低的业务开启的Non-GBR承载。默认承载在UE完成ATTACH时由核心网配置AMBR、QCI等参数。

如果默认承载无法满足实时性要求，网侧会新建GBR专用承载来满足速率和时延需求。反之，当数据量大且实时性要求不高时，专用承载可以使用QCI值较大的Non-GBR承载。

二、5G QoS机制

5G网络的QoS机制相较于LTE更加灵活和精细化。其核心原理是基于数据流的In-band QoS标记机制，网关或APP Server根据业务需求为数据流设置相应的QoS处理标签。

2.1 QoS参数

5G QoS流的配置参数包括：

• 5QI（Quality Identity）：用于标识5G QoS特性，类似于LTE中的QCI。
• ARP（Abstract Retries Parameter）：包含优先级、抢占能力等信息，用于确定新的QoS流是否可以被接受。
• RQA（Reflective QoS Attribute）：可选参数，仅在核心网通过信令设置时，接入网才会启用。此参数主要用于支持反射QoS功能。
• Flow Bit Rate：包括上行和下行的GFBR（Guaranteed Flow Bit Rate）和MFBR（Maximum Flow Bit Rate）。
• Aggregate Bit Rate（AMBR）：定义所有Non-GBR QoS流的总速率上限，仅对Non-GBR承载生效。
• Maximum Packet Loss Rate：仅在GBR QoS流中定义，表示QoS流能容忍的最大丢包率。

2.2 反射QoS

反射QoS是5G QoS机制的一大创新。在没有SMF通过信令提供QoS规则的情况下，UE可通过反射QoS将上行用户面数据映射到QoS流上。这主要用于IP和IPv4类型的PDU会话。

对于支持反射QoS的UE，5GC在下行数据使用反射QoS时，UE会从下行数据推导出上行QoS规则，并用于对应的上行QoS流。

2.3 5G QoS等级定义

5G QoS模型支持GBR和Non-GBR两类QoS流，且使用AMBR对Non-GBR QoS流进行带宽限制。与LTE不同，5G支持基于反射QoS的动态QoS管理。

三、LTE与5G网络QoS机制对比

3.1 LTE网络QoS特点

• 基于承载作为QoS控制的基本粒度。
• 需要通过多个专用承载为业务提供不同QoS保障。
• 承载建立流程耗时较长，难以支持动态业务需求。

3.2 5G网络QoS特点

• 基于流的QoS管控更加精细化。
• RAN侧承载映射更灵活，支持更详细的QoS管理。

3.3 对比优势

• 5G QoS模型支持基于反射QoS的动态调整，更适合复杂的业务场景。
• 5G网络的流粒度QoS控制能力大大提升了QoS管理的精度。

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