NSA組網(wǎng)下PCC管控策略應(yīng)用研究

魏 芹 李 順 孫 楠 沈彩鳳 陳亮亮

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)江蘇有限公司宿遷分公司

0 引言

PCC是國(guó)際3GPP R7定義的動(dòng)態(tài)策略和計(jì)費(fèi)控制標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)，采用基于業(yè)務(wù)、累積流量、用戶簽約信息、位置接入、時(shí)間等信息的多維策略手段，與營(yíng)銷、計(jì)費(fèi)策略相關(guān)聯(lián)，通過(guò)端到端業(yè)務(wù)質(zhì)量控制，減少資源占用,實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型的差異化服務(wù)?；赑CC架構(gòu)的管控策略主要通過(guò)業(yè)務(wù)流量精確分析、多緯度多接口端到端的業(yè)務(wù)質(zhì)量及用戶行為精確分析，從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)流量公平使用、流量均勻分布、提升VIP用戶體驗(yàn)、帶寬按需分配的目的。目前NSA網(wǎng)絡(luò)已部署PCC架構(gòu)，實(shí)際證明其具備管控能力，但其應(yīng)用規(guī)模較小，要想更好地發(fā)揮作用，需要精細(xì)化分流業(yè)務(wù)承載。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，參考4G擴(kuò)展QoS分流策略，通過(guò)在NSA網(wǎng)絡(luò)新增4個(gè)擴(kuò)展QoS承載，對(duì)熱點(diǎn)業(yè)務(wù)進(jìn)行分流保障。新增的4個(gè)擴(kuò)展Qos業(yè)務(wù)分配如下：QCI128承載掃碼支付業(yè)務(wù)，QCI130承載游戲業(yè)務(wù)，QCI131承載即時(shí)通信業(yè)務(wù)，QCI132承載抖音業(yè)務(wù)。

1 擴(kuò)展QCI策略配置原理

1.1 5G QoS映射

5G采用數(shù)據(jù)流In-band QoS標(biāo)記機(jī)制，基于業(yè)務(wù)的QoS需求，網(wǎng)關(guān)或APP Server對(duì)數(shù)據(jù)流標(biāo)記相應(yīng)的QoS處理標(biāo)簽，網(wǎng)絡(luò)側(cè)基于QoS標(biāo)簽，執(zhí)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)；QoS標(biāo)簽可基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的需求實(shí)時(shí)變化，實(shí)時(shí)滿足業(yè)務(wù)需求。GW的NAS將多個(gè)有相同QoS需求的IP flow映射到同一個(gè)QoS flow；gNB將QoS flow映射到DRB，使無(wú)線側(cè)適配QoS需求；RAN側(cè)有一定自由度，如gNB可將QoS流轉(zhuǎn)換成DRB；下行映射屬于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)；上行映射基于reflective QoS或RRC配置。如圖1所示。

圖1 5G QoS映射

1.2 5G Qos參數(shù)

1.2.1 5QI

5QI（5G Qulity Identity）是用來(lái)表示5G QoS參數(shù)的一個(gè)標(biāo)量，比如：控制QoS流轉(zhuǎn)發(fā)處理的訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)特定參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)5QI與5G QoS特征的標(biāo)準(zhǔn)化組合有一對(duì)一的映射，5QI值與5G QoS特性的映射參數(shù)在接入節(jié)點(diǎn)（gNB）中是預(yù)先配置的。

1.2.2 ARP

QoS參數(shù)ARP包含優(yōu)先級(jí)、搶占功能和搶占漏洞的信息。ARP優(yōu)先級(jí)定義了資源請(qǐng)求的相對(duì)重要性。允許在資源限制的情況下決定是否可以接受或需要拒絕新的QoS流。它還可用于確定在資源限制期間要先發(fā)制人的現(xiàn)有QoS流。ARP優(yōu)先級(jí)層的范圍是從1到15，其中1是最高的。ARP優(yōu)先級(jí)1-8只應(yīng)分配給授權(quán)在運(yùn)營(yíng)商域內(nèi)接受優(yōu)先級(jí)處理的服務(wù)資源。ARP優(yōu)先級(jí)9-15可以分配給由家庭網(wǎng)絡(luò)授權(quán)的資源，因此在UE漫游時(shí)適用。ARP搶占功能定義了一個(gè)服務(wù)數(shù)據(jù)流是否可以獲得已經(jīng)分配給另一個(gè)ARP優(yōu)先級(jí)較低的服務(wù)數(shù)據(jù)流的資源，ARP搶占功能和ARP搶占漏洞應(yīng)設(shè)置為“啟用”或“禁用”。ARP搶占漏洞定義服務(wù)數(shù)據(jù)流是否可能丟失分配給它的資源，以便接納具有更高ARP優(yōu)先級(jí)的服務(wù)數(shù)據(jù)流，應(yīng)適當(dāng)設(shè)置與默認(rèn)QoS規(guī)則相關(guān)聯(lián)的QoS流的ARP先發(fā)制人漏洞，以將不必要釋放此QoS流的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

1.2.3 RQA

RQA是一個(gè)可選參數(shù)，它指示在該QoS流上承載的某些業(yè)務(wù)受到反射QoS的影響。只有當(dāng)RQA被通知為QoS流時(shí)，RAN/AN才能夠?yàn)榕c該QoS流相對(duì)應(yīng)的資源傳輸RQI。RQA可以在NG-RAN中的UE上下文建立和在QoS流建立或修改時(shí)經(jīng)由N2參考點(diǎn)被發(fā)信號(hào)到NG-RAN。

1.2.4 Notification Control

QoS參數(shù)（Notification Control）指示在QoS流的生存期內(nèi)，當(dāng)GFBR不能（或再次）保證QoS流時(shí)，是否從NG-RAN請(qǐng)求通知。如果應(yīng)用業(yè)務(wù)能夠適應(yīng)QoS的變化，則通知控制可用于GBR QoS流。

1.2.5 Flow Bit Rates

僅對(duì)于GBR QoS流，附加的QoS參數(shù)是適用于上行鏈路和下行鏈路的保證流比特率和最大流比特率。GFBR表示在平均時(shí)間窗口內(nèi)網(wǎng)絡(luò)保證向QoS流提供的比特率。MFBR將比特率限制為QoS流所期望的最高比特率。高于GFBR值直至MFBR值的比特率可以具有由QoS流的優(yōu)先級(jí)確定的相對(duì)優(yōu)先級(jí)。GFBR和MFBR被發(fā)送到QoS配置文件中的（R）AN，并作為每個(gè)單獨(dú)QoS流的QoS流級(jí)別QoS參數(shù)被發(fā)送到UE。

1.2.6 Aggregate Bit Rates

每會(huì)話聚合最大比特率（session AMBR）。subscribed Session AMBR是由SMF從UDM檢索的訂閱參數(shù)。SMF可以使用訂閱的會(huì)話AMBR或基于本地策略對(duì)其進(jìn)行修改，或者使用從PCF接收的授權(quán)會(huì)話AMBR來(lái)獲得會(huì)話AMBR，該會(huì)話AMBR被發(fā)送到UE和（R）AN的適當(dāng)UPF實(shí)體（以啟用UE-AMBR的計(jì)算）。會(huì)話AMBR限制在特定PDU會(huì)話的所有非GBR QoS流中預(yù)期提供的聚合比特率。會(huì)話AMBR是在AMBR平均窗口（標(biāo)準(zhǔn)值）上測(cè)量的。會(huì)話AMBR不適用于GBR QoS流。

每UE聚合最大比特率（UE-AMBR）。UE-AMBR限制可以預(yù)期在UE的所有非GBR QoS流中提供的聚合比特率。每個(gè)（R）AN應(yīng)將其UE-AMBR設(shè)置為具有活動(dòng)用戶平面的所有PDU會(huì)話的會(huì)話AMBR之和，該（R）AN最大為訂閱的UE-AMBR的值。訂閱的UE-AMBR是從UDM檢索并由AMF提供給（R）AN的訂閱參數(shù)。UE-AMBR是在AMBR平均窗口（標(biāo)準(zhǔn)值）上測(cè)量的。UE-AMBR不適用于GBR QoS流。

1.2.7 默認(rèn)值（Default values）

對(duì)于每個(gè)PDU會(huì)話設(shè)置，SMF從UDM檢索5QI和ARP優(yōu)先級(jí)以及可選的5QI優(yōu)先級(jí)的訂閱默認(rèn)值。

1.2.8 Maximum Packet Loss Rate

最大丟包率（UL，DL）表示在上行鏈路和下行鏈路方向上可以容忍的QoS流丟包的最大速率。如果符合GFBR，這將提供給QoS流。

1.2.9 資源類型

資源類型確定是否永久地分配與QoS流級(jí)保證流比特率（GFBR）值相關(guān)的專用網(wǎng)絡(luò)資源（例如，通過(guò)無(wú)線基站中的接納控制功能）。

1.2.10 優(yōu)先級(jí)

與5G QoS特征相關(guān)聯(lián)的優(yōu)先級(jí)表示QoS流中調(diào)度資源的優(yōu)先級(jí)。

1.2.11 Packet Delay Budget

分組包延遲預(yù)算（PDB）定義了在UE和終止N6接口的UPF之間包可能被延遲的時(shí)間的上限。

1.2.12 Packet Error Rate

分組包錯(cuò)誤率（PER）定義了pdu的速率的上限，pdu已由鏈路層協(xié)議的發(fā)送方處理，但相應(yīng)的接收器在RAN中未成功地將其傳送到上層。

1.2.13 Averaging Window

平均窗口表示計(jì)算GFBR和MFBR的持續(xù)時(shí)間，例如在RAN、UPF、UE中。

1.2.14 Maximum Data Burst Volume（最大數(shù)據(jù)突發(fā)容量）

最大數(shù)據(jù)突發(fā)容量表示5G-AN在5G-AN PDB（即5G-PDB的一部分）期間需要服務(wù)的最大數(shù)據(jù)量。

1.3 擴(kuò)展QCI核心網(wǎng)側(cè)和無(wú)線側(cè)配置要求

1.3.1 核心網(wǎng)側(cè)要求

現(xiàn)網(wǎng)4G和5G網(wǎng)絡(luò)上針對(duì)QCI128/129/130/131承載的均為GBR業(yè)務(wù)，其速率受核心網(wǎng)下發(fā)GBR和MBR影響，由于目前組網(wǎng)方式為4G和5G為同一個(gè)核心網(wǎng)，策略同時(shí)生效，則需合理配置核心網(wǎng)側(cè)GBR和MBR參數(shù)，無(wú)線側(cè)QCI128/129/130/131的45G參數(shù)一致性，以確保業(yè)務(wù)能夠成功建立和控制對(duì)無(wú)線網(wǎng)資源的無(wú)限制占用。

1.3.2 無(wú)線側(cè)要求

擴(kuò)展QCI需無(wú)線側(cè)完成擴(kuò)展QCI配置，如果無(wú)線未進(jìn)行擴(kuò)展QCI添加，無(wú)法駐留4G網(wǎng)絡(luò)；目前NSA組網(wǎng)下，擴(kuò)展QCI配置需要新增NSA部分，否則會(huì)導(dǎo)致SCG無(wú)法加腿、4G側(cè)E-RAB建立失敗等問(wèn)題。

1.4 擴(kuò)展QCI參數(shù)配置

對(duì)NSA模式下5G擴(kuò)展QCI進(jìn)行配置研究，在5G側(cè)參數(shù)配置同時(shí)，4G側(cè)錨點(diǎn)站點(diǎn)亦需要進(jìn)行參數(shù)配置，NSA模式下5G站點(diǎn)參數(shù)配置如表1所示，NSA模式下錨點(diǎn)站點(diǎn)參數(shù)配置如表2所示。

表1 NSA站點(diǎn)參數(shù)配置

表2 4G錨點(diǎn)站參數(shù)配置

網(wǎng)絡(luò)制式 參數(shù)中文名稱 擴(kuò)展QCI建議取值 備注優(yōu)先級(jí)比特速率（kbps） 8不同邏輯信道方向的ARP1、2、3對(duì)應(yīng)的D優(yōu)先級(jí)比特速率均配置為8等效MLP索引 9 在QCI6、7、8、9合并基礎(chǔ)上，將擴(kuò)展QCI129、130、131配置在等效MLP索引9中，QCI權(quán)重因子與QCI6、7、8、9合并啟用（“1”表示啟用，“0”表示不啟用）EMLP的QCI映射 9;8;7;6;128;129;130;131;132;0 EMLP上映射的QCI個(gè)數(shù) 9 QCI權(quán)重因子 1

1.5 無(wú)線側(cè)添加擴(kuò)展QCI后附著測(cè)試驗(yàn)證

基站側(cè)添加擴(kuò)展QCI后，終端可以正常附著到4G網(wǎng)絡(luò)上，前臺(tái)測(cè)試軟件、基站側(cè)均顯示激活的專用承載為128。終端前臺(tái)測(cè)試信令（CDS）驗(yàn)證如圖2所示，基站側(cè)信令跟蹤如圖3所示。

圖2 CDS測(cè)試信令

圖3 FPGA狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)過(guò)程仿真波形圖

圖3 基站側(cè)信令

2 場(chǎng)景驗(yàn)證

選取宿遷高校場(chǎng)景NSA小區(qū)進(jìn)行驗(yàn)證，統(tǒng)計(jì)用戶信令感知指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，高校場(chǎng)景整體感知速率從4045.47kbps提升到了5312.27kbps；高負(fù)荷場(chǎng)景感知速率從3227.38kbps提升到了4990.31kbps，改善效果顯著。在宿遷學(xué)院測(cè)試王者榮耀的平均時(shí)延改善21.13%；微信小視頻的發(fā)送時(shí)間改善55.56%，接收時(shí)間改善53.33%；微信掃碼支付時(shí)延改善33.60%，支付寶掃碼支付時(shí)延改善36.97%。

3 結(jié)束語(yǔ)

不同場(chǎng)景下的業(yè)務(wù)需求優(yōu)先級(jí)不盡相同，如商圈場(chǎng)景對(duì)支付類業(yè)務(wù)的需求較高、高校場(chǎng)景對(duì)游戲類業(yè)務(wù)的需求較高。目前在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷日益增長(zhǎng)的情況下開(kāi)始出現(xiàn)少量業(yè)務(wù)侵占網(wǎng)絡(luò)資源，影響高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的現(xiàn)象，導(dǎo)致各類場(chǎng)景下高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)質(zhì)量不能得到保證。通過(guò)開(kāi)展擴(kuò)展Qos策略研究，保障高負(fù)荷場(chǎng)景下用戶主流業(yè)務(wù)感知，搭建業(yè)務(wù)模型，各類主流業(yè)務(wù)遷移至不同擴(kuò)展QCI上，開(kāi)展參數(shù)差異化配置及優(yōu)化，提升用戶感知。