基于4/5G融合网络QoS差异化服务关键技术研究

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1 移动通信网络中的4/5G QoS技术
       QoS即服务质量，是移动通信网络业务质量的综合体 现，是用户对运营商提供服务满意度的一个重要指标。 在网络中可以通过保证传输带宽、降低传送时延、降低 数据丢包率以及时延抖动等措施来提高服务质量。随着 移动通信网络技术的发展和网络架构的更迭，自3G网 络提供基于金银铜分级粗粒度的QoS差异化保障之后， 4G、5G网络也纷纷基于自身的网络架构提出了不同的 QoS机制。
1.1 4G网络中的QoS原理
        4G网络中的QoS架构基于扁平化的网络结构设计提供了端到端的QoS保障。区别于3G时代的QoS，4G 中的QoS虽然保留了分层次、分区域的体系设计，但是上层QoS需求会被分解至下层QoS，上层仅使用下层的服务而并不关心下层的实现细节。基于EPS承载的4G QoS架构图如图1所示。其网 络提供的差异化QoS能力由UE(User Equipment)、eNodeB (Evolved Node B)、SGW(Serving Gateway)、PGW(PDN Gateway)共同保障，通过QCI来区分不同保障等级的QoS承载。 根据处理范围，EPS分为处理无线接入网相关技术的 LTE部分和处理核心网相关技术的EPC部分;根据建立 时间，可以分类为默认承载与专用承载;根据业务类型分类，则可将EPS分类为保证比特率(GuaraIlteed Bit Rate， GBR)承载与Non—GBR承载。

1.2 5G网络中的QoS

5G网络的QoS模型是以QoS流为基础，支持GBR、 non—GBR以及Delay Critical GBR。在非接入层(Non— Access—Stratum，NAS)层面，QoS流在PDU会话内部通过一 个封装在NG—U头部的参数QoS now ID(即QFI)来标 识。与4G网络的QCI相似，5G网络中使用5QI区分不 同的QoS等级，其值代表标准的或者预设的5G QoS特性。图2所示为3GPP标准定义的5G QoS端到端模型架构。对于每个UE，5GC可以建立一个或者多个 PDU会话，对于每个UE的每个PDU会话，NG—RAN建 立一个或者多个DRB，NG—RAN能够将数据包映射到不 同PDU会话的不同DRB上，NG—RAN至少为每个PDU 会话建立一个缺省DRB。UE和5GC中的NAS级的包过 滤器都能把上下行数据包和特定的QoS now关联，UE 和NG—RAN中的AS应用级映射规则能够将上下行 QoS Flow和DRB关联。NG—RAN和5G—C通过将数据包 映射到相关的QoS now和DRB来执行QoS配置，包含如下两个步骤：一是将IP—Flow映射到QoS Flow，二是 将QoS now映射到DRB。

来源：朱佳琳,张敏,李凯,等. 基于4/5G融合网络QoS差异化服务关键技术研究[J]. 电子技术应用,2022,48(6):54-57,63.