5G优化案例基于不同场景的5G网络QoS参数配置研究.docx

1、5G优化案例基于不同场景的5G网络QoS参数配置研究基于不同场景的5G网络QoS参数配置研究XX4.1测试目的 294.2针对QCI 3参数测试 294.2.1参数配置 294.2.2测试方法 304.2.3测试数据 304.3针对QCI 9参数测试 314.3.1参数配置 314.3.25G时延需关注的网管指标 334.3.3测试方法 334.3.4测试数据 334.4测试总结 344.4.1QCI3测试 344.4.2QCI9测试 341背景5G时代是一个万物感知、万物智能和万物互联的时代，未来不同服务对于网络的要求将是多样化的，为了适配未来不同服务对网络的差异化需求，保证不同业务用户感知

2、需 求，江苏电信针对三组业务研究QoS参数配置，并输出指导意见，具体如下：（1）PDCP、RLC参数组的不同配置对典型业务（实时游戏）时延的影响（2）非缓冲大数据量业务（如高清视频直播等），验证不同参数配置对业务速率和时延的影响（3）缓冲类大数据量业务，验证不同参数配置对业务速率的影响。25G QoS 原理介绍2.1NSA 中QoS 流中国电信NSA组网采用Option 3x，核心网仍然是EPC，承载建立的信令面都依赖于eNodeB。NR系统作为SgNB（Secondary gNodeB）参与业务分流，因此NR的QoS配置信息来源于X2接口添加SgNB承载建立的请求信息（SGNB ADDITI

3、ON REQUEST）或修改SgNB承载建立的请求消息（SGNB MODIFICATION REQUEST）。上述消息会携带SgNB上建立承载所需要的QCI（QoS Class Identifier）、ARP（Allocation and Retention Priority）、MBR（Maximum Bit Rate）、GBR（Guaranteed Bit Rate）、UE-AMBR（per UEAggregateMaximum Bit Rate）等信息，NR根据这些信息提供差异化QoS保障。2.2SA 中QoS 流5G的QoS模型基于QoS流，与LTE类似，5G Qos流可分为保证比特率的

4、GBR QoS流和不保证比特率的Non-GBR Qos流，5G QoS模型还支持反射QoS。QoS流是PDU会话中最精细的QoS区分粒度，两个PDU会话的区别就在于它们的QoS流不一样（就是QoS流的TFT参数不同）；在5G系统中一个QoS流ID（QFI）用于标识一条QoS流； PDU会话中具有相同QFI的用户平面数据会获得相同的转发处理（如相同的调度、相同的准入门限等）；QFI在一个PDU会话内要唯一，也就是说一个PDU会话可以有多条（最多64条） QoS流，但每条QoS流的QFI都是不同的（取值范围063），UE的两条PDU会话的QFI是可能会重复的；QFI可以动态配置或等于5QI。在5G

5、S，一条PDU会话内要求有一条关联默认QoS规则的QoS流，在PDU的整个生命周期内这个默认QoS流保持存在，且这个默认的QoS流要是Non-GBR QoS流。2.3QoS 规则UE执行上行用户面数据业务的分类和标记，也就是根据QoS规则将上行数据关联到对应的QoS流去。这些QoS规则可以是显示提供给UE的（也就是在PDU会话建立/修改流程中通过信令显示配置给UE），或者在UE上预配置，或者UE使用反射QoS机制隐式推导出来。一条QoS流可以有多个QoS规则。一个QoS规则包含：关联的QoS流的QFI、数据包过滤器集（一个过滤器列表）、优先级。每个PDU会话都要配置一个默认的QoS规则，默认的

6、QoS规则关联到一条QoS流上。默认QoS规则可以配置为允许所有上行包通过。只要默认QoS规则不包含数据包过滤器集或包含允许所有UL数据包通过的数据包过滤器集，就不会将反射性QoS应用于与默认QoS规则关联的QoS流，并且不再给此QoS流发送RQA。2.4Qos 流配置一个QoS流是“GBR”还是“Non-GBR”取决于它的QoS配置；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

7、：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2.4.15QI5QI是一个标量，用于索引一个5G QoS特性。取值范围180；标准5QI与QCI的对应关系是一对一映射的，这类规则在最小化配置中存在且不能修改。例如5QI1映射到QCI1，5QI9 映射到QCI9。其它5QI与QCI的对应关系可自由配置，当出现大于或等于2个QoS Flow映射到相同QCI时，QoS Flow映射到QCI的原则如下:-GBR类型，或5QI值为5或69的Qos Flow，将会各自单独映射到DRB（这些DRB的QoS等级是相同的，但DRB

8、ID不同）。-Non-GBR类型，或5QI值不为5且不为69的QoS Flow，gNodeB会将多个QoS Flow映射到同一个DRB上。标准化的5QI映射关系见下表：5QI类型优先级分组预估时延误包率平均窗口典型业务1GBR2100ms10-22000ms会话语音2GBR4150ms10-32000ms视频会话3GBR350ms10-32000ms实时游戏，V2X消息，配电中压，过程自动化监控4GBR5300ms10-62000ms非会话视频65GBR0.775ms10-22000ms关键任务用户平面即按即说语音（例如MCPTT）66GBR2100ms10-22000ms非关键用户平面即按即

9、说语音67GBR1.5100ms10-32000ms关键任务视频用户平面75GBR2.550ms10-22000msV2X消息5Non-GBR1100ms10-6N/AIMS信令6Non-GBR6300ms10-6N/A基于TCP的视频7Non-GBR7100ms10-3N/A语音、视频、交互式游戏8Non-GBR8300ms10-6N/A基于TCP的视频9Non-GBR9300ms10-6N/A基于TCP的视频69Non-GBR0.560ms10-6N/A关键任务延迟敏感信令（例如MCPTT 信令）70Non-GBR5.5200ms10-6N/A关键任务数据（与CQI 6/8/9相同）79N

10、on-GBR6.550ms10-2N/AV2X消息80Non-GBR6.810ms10-6N/A基于TCP/UDP的低时延eMBB业务，AR业务2.4.2ARPARP (Allocation/Retention Priority)，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。ARP包含三个信息:（1）优先级(priority level )定义了UE资源请求的重要性，决定了一个新的QoS流是被接受还是被拒绝。（2）被抢占能力(pre-emption capability )信息定义了一个

11、业务流是否可以抢占低优先级的业务流的资源。（3）被抢占脆弱性(pre-emption vulnerability)信息定义一个业务流的资源是否可以被高优先级的业务流抢占。2.4.3RQARQA（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。2.4.4指示控制对于GBR的QoS流，核心网通过该参数控制NG-RAN是否在该GBR QoS流的

12、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。2.4.5GFBR&MFBRGFBR表示由网络保证在平均时间窗口上向QoS流提供的比特率；MFBR将比特率限制为QoS流所期望的最高比特率（例如，超过MFBR时数据包可能被UE/RAN/UPF丢弃、延时传 输）；网络通过QoS流的优先级调度处理来使比特率在GFBR和MFBR的范围内。2.4.6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；最大丢包率参数只在GFBR的QoS流上提

13、供。当前版本，最大丢包率（上行、下行）参数仅在属于语音媒体的GBR QoS流上使用。2.4.7Session-AMBR&UE-AMBR每个PDU Session都会有一个会话聚合最大比特率，Session-AMBR是用户订阅数据， SMF从UDM获取；SMF可以直接使用订阅数据的Session-AMBR，或者根据本地策略进行相应修改后再使用，或使用从PCF获取的该PDU会话的Session-AMBR。Session-AMBR定义了一个PDU会话的所有non-GBR QoS流的比特率之和的上限，也就是说一个PDU会话的所有non-GBR QoS流的比特速率之和不能大于该PDU的Session-A

14、MBR。Session-AMBR不应用于GBR QoS流。每个UE都有一个聚合最大比特率（UE-AMBR），一个UE-AMBR定义了一个UE所有的non- GBR QoS流比特率之和的上限，也就是一个UE的所有non-GBR QoS流的比特率之和不能大于UE-AMBR。UE-AMBR是用户订阅数据，AMF可从UDM获取出来给RAN使用。UE-AMBR仅应用于non-GBR QoS流，不应用于GBR QoS流。AMBR平均窗口，其用于统计Session-AMBR和UE-AMBR，用于Session-AMBR和UE-AMBR的AMBR平均窗口参数是一个标准化值，且是相同的。2.5QoS 管理2.5

15、.1下行调度 QoS 保障在下行调度QoS保障中，gNodeB可以获得下行各承载业务的数据量，并根据输入的QoS 参数、信道质量、历史速率等因素综合确定承载的调度优先级和选定需要调度的承载。下行调度QoS保障可由gNodeB独立完成。下行基础调度优先级计算公式如下：下行调度QoS保障包括Non-GBR业务的UE-AMBR限速、Non-GBR业务的最小速率保障、GBR 业务的最小速率保障以及GBR业务最大速率限制。（1）Non-GBR 业务的UE-AMBR 限速Non-GBR业务的UE-AMBR速率限制，是针对一个UE下所有Non-GBR承载的。下行缓存中有待传数据时，每TTI对比该UE所有No

16、n-GBR承载上T时间内传输吞吐量是否大于UE Aggregate Maximum Bit Rate Downlink x T：如果大于，需要暂停各承载的数据分流及调度。如果不大于，保持基本的调度计算出的优先级不变。NSA组网下，T为1000ms；SA组网下，T为3000ms。（2）Non-GBR 业务的最小速率保障Non-GBR业务的最小速率保障，是针对承载来配置的，用来保障一个Non-GBR承载的下行最小速率。下行缓存中有待传数据时，每TTI对比一个Non-GBR承载在T时间内传输吞吐量是否小于该承载上所对应的gNBDUMacParamGroup.DlGuaranteedRate配置值 x

17、 T：如果小于，将无线资源优先分配给该承载使用，尽量保障该承载的速率达到该承载的gNBDUMacParamGroup.DlGuaranteedRate配置值。如果不小于，保持基本的调度计算出的优先级不变。NSA组网下，T为1000ms；SA组网下，T为3000ms。（3）GBR 业务的最小速率保障GBR业务的最小速率保障，是针对一个承载的。gNodeB通过eNodeB或者5G核心网获取GBR业务的最小速率保障值。下行缓存中有待传数据时，每TTI对比UE GBR承载上T时间内传输吞吐量是否小于GBR业务的最小速率保障值：如果小于，将无线资源优先分配给该承载使用，尽量保障该承载的速率达到GBR业务

18、的最小速率保障值。如果不小于，保持基本的调度计算出的优先级不变。NSA组网下，T为1000ms；SA组网下，T为承载的QCI等级对应的gNBQciBearer.AveragingWindowDur配置值。（4）GBR 业务的最大速率限制GBR业务的最大速率限制，是针对一个承载限制的。gNodeB通过eNodeB或者5G核心网获取GBR业务的最大速率限制值。下行缓存中有待传数据时，每TTI对比UE GBR承载上T时间内传输吞吐量是否大于配置值：如果大于，需要暂停该承载的数据调度。如果不大于，保持基本的调度计算出的优先级不变。NSA组网下，T为1000ms；SA组网下，T为承载的QCI等级对应的g

19、NBQciBearer.AveragingWindowDur配置值。2.5.2上行调度 QoS 保障与下行调度QoS保障不同，在上行调度QoS保障中，gNodeB无法准确获得UE上行各承载上需要发送业务的数据量，因此上行调度QoS保障需要UE和gNodeB共同完成。UE 侧QoS保障：gNodeB通过综合考虑信道质量，历史传输速率以及业务的QCI级别计算出UE的调度优先级。UE获得到上行调度机会后，被调度的UE根据逻辑信道保障速率、逻辑信道优先级、逻辑信道的Packet Delay Budget、逻辑信道分组信息进行二次调度，从而控制UE各承载的差异化。gNodeB 侧QoS保障：gNodeB

20、侧的QoS保障主要是通过综合考虑信道质量，历史传输速率以及业务的QCI级别确定UE的调度优先级。上行基础调度优先级公式在gNodeB侧是按照UE级别来计算的，公式如下： 。上行调度QoS保障包括Non-GBR业务的UE-AMBR限速、Non-GBR业务的最小速率保障、GBR 业务的最小速率保障以及GBR业务的最大速率限制。（1）Non-GBR 业务的 UE-AMBR 限速Non-GBR业务的UE-AMBR速率限制，是针对一个UE所有Non-GBR承载的。当用户上行BSR0时，每TTI对比该UE所有Non-GBR承载上T时间内传输吞吐量是否大于UE Aggregate Maximum Bit R

21、ate Uplink的配置值 x T：如果大于，需要暂停各承载的数据分流及调度。如果不大于，保持基本的调度计算出的优先级不变。NSA组网下，T为500ms；SA组网下，T为3000ms。（2）Non-GBR 业务的最小速率保障Non-GBR业务的最小速率保障，是针对承载来配置的，用来保障一个Non-GBR承载的上行最小速率。当用户上行BSR0时，每TTI对比一个Non-GBR承载上T时间内传输吞吐量是否小于gNBDUMacParamGroup.UlGuaranteedRate的配置值 x T：如果小于，需要提高该承载的调度优先级，将无线资源优先分配给该承载使用，尽量保障该承载的速率达到gNBD

22、UMacParamGroup.UlGuaranteedRate的配置值。如果不小于，保持基本的调度计算出的优先级不变。NSA组网下，T为500ms；SA组网下，T为3000ms。（3）GBR 业务的最小速率保障GBR业务的最小速率保障，是针对一个承载的。当用户上行BSR0时，每TTI对比UE GBR承载上T时间内传输吞吐是否小于配置值：如果小于，将无线资源优先分配给该承载使用，尽量保障该承载的速率达到配置值。如果不小于，保持基本的调度计算出的优先级不变。NSA组网下，T取值固定为500ms；SA组网下，T取值等于承载的QCI等级对应的gNBQciBearer.AveragingWindowDu

23、r配置值。（4）GBR 业务的最大速率限制GBR业务的最大速率限制，是针对一个承载限制的。当用户上行BSR0时，每TTI对比UE GBR承载上T时间内传输吞吐是否大于配置值：如果大于，需要暂停该承载的数据调度。如果不大于，保持基本的调度计算出的优先级不变。NSA组网下，T取值固定为500ms；SA组网下，T取值等于承载的QCI等级对应的gNBQciBearer.AveragingWindowDur配置值。35G 用户面各协议层参数介绍3.1SDAP 层相关参数配置SDAP实体位于SDAP子层，每个PDU会话都会建立对应的SDAP实体，一个UE可以有对多个SDAP实体（因为一个UE可以同时建立多

24、个PDU会话）。（1）SDAP 层主要功能包括：传输用户面数据。为上下行数据进行 QoS Flow 到 DRB 的映射。在上下行数据包中标记 QoS Flow ID：在数据包上加上 SDAP 头，即标记 QFI。为上行 SDAP 数据进行反射 QoS 流到 DRB 的映射：根据下行数据包的 SDAP 头推导出上行“QoS 流DRB 的映射”规则。QoS Flow到DRB的映射3.2PDCP 层相关参数配置PDCP子层架构在NR中，PDCP层位于RLC层之上，SDAP层（用户面）或RRC层（控制面）之下。它通过SAP（Service Access Point）与SDAP/RRC层进行通信，并通过

25、RLC信道与RLC层进行通信。除SRB0外，每个无线承载对应一个PDCP实体，一个PDCP实体可以与1/2/4个RLC实体相关 联。（1）PDCP子层的主要功能包括：用户平面数据的包头压缩和解压缩，。安全性功能：用户和控制平面协议的加密和解密、完整性保护。数据的传输功能：下层重建时，对向上层发送的 PDU 顺序发送和重排序；对映射到 AM 模式的 RB 的下层 SDU 进行重排序。PDCP SDU 重传和丢弃，PDCP PDU 的复制和重复丢弃。（2）PDCP子层的主要参数包括：discardTimer：该参数表示 PDCP 丢弃定时器的大小,如果参数配置过大，会造成业务延时不能满足 QCI

26、要求； 如果配置过小，会造成 PDCP 层数据丢弃严重，影响吞吐量。建议值：QCI1,QCI2,QCI7,QCI65,QCI66：低频UM模式MS150(150)；低频AM模式MS300(300)；QCI3,QCI75,QCI79：UM模式MS50(50)；低频AM模式MS300(300)； QCI4：UM模式MS150(150)；AM模式MS300(300)；QCI5,QCI6,QCI8,QCI9,QCI69,QCI70：UM模式MS150(150)；AM模式INFINITY(无穷大)；ReorderingTimer：该参数表示 PDCP 重排序定时器的大小，该参数代表 PDCP 重排序时间

27、窗口，如果该定时器配置较小，则导致发送端频繁的 TCP 重传，浪费资源；如果配置过大，则导致接收端判断乱序包传输失败时延较大，不能及时触发TCP 重传，从而造成业务延时和吞吐量下降。建议值：QCI1,QCI2,QCI7,QCI65,QCI66:低频UM模式MS50(50);低频AM模式NSA DC场景参数配置为MS300(300),其他场景参数配置为MS200(200);QCI3,QCI75,QCI79:低频UM模式MS20(20);低频AM模式NSA DC场景参数配置为MS300(300),其他场景参数配置为MS100(100);高频UM模式MS15(15);QCI4,QCI5,QCI69:

28、低频UM模式MS50(50);低频AM模式NSA DC场景参数配置为MS300(300),其他场景参数配置为MS1500(1500);高频UM模式MS15(15);QCI6,QCI8,QCI9,QCI70:低频UM模式MS50(50);低频AM模式NSA DC场景参数配置为MS300(300),其他场景参数配置为MS180(180);DlDataPdcpSplitMode ： 该参数用于设置下行数据 PDCP 分流模式， 取值“SCG_AND_MCG”时为动态分流，表示根据分流算法动态向 LTE 网元和 5G 网元分流； 取值“MCG_ONLY”为主站分流，表示只向 LTE 网元分流；取值“S

29、CG_ONLY” 为辅站分流，表示只向 5G 网元分流。在 QCI2QCI4, QCI65QCI67, QCI75,QCI82QCI85 场景下，该参数配置不生效，仅向辅站分流。建议值：SCG_ONLY(仅向辅站分流)PdcpSnSize：该参数表示 gNodeB 和 UE 的下行 PDCP 序列号长度。PDCP 序列号应足够长以避免大量的数据包丢失而导致的 Hyper Frame Number(HFN)不匹配，但PDCP 序列号越长 PDCP 头开销越大，降低有效数据吞吐量。AM 模式下 PDCP 序列号长度应和 RLC 序列号长度保持一致，UM 模式下PDCP 序列号长度应大于等于RLC序

30、列号长度，否则，会有丢包风险。建 议 值 ：QCI1,QCI5,QCI65,QCI66,QCI69: BITS12(12)； QCI2,QCI3,QCI4,QCI6,QCI7,QCI8,QCI9,QCI70,QCI75,QCI79: BITS18(18)；UlDataSplitPrimaryPath：该参数用于设置上行数据分流的主路径，其中 MCG 指主小区组，SCG 指辅小区组。取值为“MCG”时，表示上行数据分流主路径为 MCG； 取值为“SCG”时，表示上行数据分流主路径为 SCG。建议：SCG(分流主路径为SCG)UlDataSplitThreshold：该参数用于设置 UE 做 LTE-NR NSA DC 时上行数据分流的门限，如果 UE PDCP 缓存高于门限，UE 会同时向主站和辅站分流，在 QCI2QCI4, QCI65QCI67, QCI75, QCI82QCI85 场景下，该参数配置不生效，仅向辅站分流。建议值：INFINITY(INFINITY)PdcpReportPollingPeriod：该参数表示 option3X 架构下，NR PDCP 向 LTE RLC 发起 report polling 的周期。该参数设置越小，轮询周期越短，分流越精确， TCP 业务吞吐率越高，但该参数设置的值小于 X2 时延时