黃 偉

（南京欣網(wǎng)通信科技股份有限公司，江蘇 南京 210019）

2G，3G和LTE的QoS對(duì)比與研究

黃 偉

（南京欣網(wǎng)通信科技股份有限公司，江蘇 南京 210019）

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展，多數(shù)主流運(yùn)營(yíng)商都面臨著同時(shí)維護(hù)多張網(wǎng)絡(luò)的問題。不同網(wǎng)絡(luò)會(huì)有不同的定位，提供不同的業(yè)務(wù)，而QoS直接決定了運(yùn)營(yíng)商給客戶提供的業(yè)務(wù)質(zhì)量，文章在此通過(guò)對(duì)2G/3G/LTE網(wǎng)絡(luò)的QoS進(jìn)行了對(duì)比分析研究.

QoS；LTE QoS；互操作

2G/3G/LTE網(wǎng)絡(luò)所提供的QoS質(zhì)量是不同的，2G，3G設(shè)備所支持的QoS協(xié)議版本也可能是不同的，終端在不同網(wǎng)絡(luò)間切換時(shí)，必然存在QoS映射協(xié)商的需求。由于QoS與用戶感受密切相關(guān)，因此，了解終端在網(wǎng)絡(luò)的QoS映射協(xié)商機(jī)制，也很有必要。GSM業(yè)務(wù)的QoS主要基于R98及以前的協(xié)議版本的(本文用“R98”表示)，TD-SCDMA業(yè)務(wù)的QoS主要基于R99及后續(xù)的協(xié)議版本 (本文用“R99”表示)。

1 R98/R99和LTE的QoS

3GPP TS24008 定義了PS域具體的QoS字段，如表1所示。

表1 PS域具體的QoS字段

續(xù)表1

Octet 1—5字段是R98協(xié)議對(duì)PS域QoS的定義；Octet 6—13字段是R99協(xié)議對(duì)PS域QoS的定義，在R98字段上直接進(jìn)行了擴(kuò)充。

2 GPRS系統(tǒng)在R97引入了QoS的概念

對(duì)于GPRS業(yè)務(wù)，在PDP報(bào)文激活時(shí)，MS和CN通過(guò)QoS profile進(jìn)行QoS的協(xié)商.QoS profile 主要包含網(wǎng)絡(luò)可提供的PS業(yè)務(wù)QoS的等級(jí)，如時(shí)延、比特速率、可靠性等。只要PDP報(bào)文處于激活狀態(tài)，PS業(yè)務(wù)的QoS文件將始終有效。

理論上，GPRS可提供多種不同的QoS特征參數(shù)組合，但實(shí)際應(yīng)用中，GPRS業(yè)務(wù)使用的都是BE(Best Effort)業(yè)務(wù)，即所有業(yè)務(wù)的QoS都是沒有保證速率的。

在GPRS中，QoS profile存儲(chǔ)在MS，SGSN和GGSN中，BSS只負(fù)責(zé)無(wú)線資源的分配，并不解析或存儲(chǔ)QoS profile。

R98QoS主要包括：時(shí)延等級(jí)(Delay Class，DC)、可靠性等級(jí) （Reliability Class，RC）、峰值吞吐率等級(jí)(Peak Throughput Class，PTC)、平均吞吐率等級(jí)(Mean Throughput Class，MTC)、優(yōu)先等級(jí)(Precedence Class，PC)。R99QoS內(nèi)容如表2所示。

表2 R99QoS內(nèi)容

為了更好地支撐日益豐富的業(yè)務(wù)，LTE系統(tǒng)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)取消了專用信道的概念，轉(zhuǎn)而采用共享信道的機(jī)制，以更好地支撐系統(tǒng)的調(diào)度機(jī)制，因此，對(duì)3G系統(tǒng)的QoS協(xié)商機(jī)制進(jìn)行了改進(jìn)。

EPS承載沿用了TD-SCDMA的QoS結(jié)構(gòu)，采用了分層、分段的QoS體系結(jié)構(gòu)，EPS系統(tǒng)承載的QoS參數(shù)包含QCI，ARP，GBR，MBR，UE-MBR和APN-AMBR。

根據(jù)業(yè)務(wù)類型不同，承載可分為GBR承載和NON-GBR承載，兩種承載都包含QCI和ARP。

QCI是一個(gè)索引參數(shù)，關(guān)聯(lián)了資源類型、優(yōu)先級(jí)、分組延遲預(yù)算和分組丟包率。

ARP其作用是用于在資源受限的時(shí)候決定接收承載建立/修改請(qǐng)求還是拒絕，也可用于在資源受限時(shí)決定是否丟棄該承載。ARP包含3個(gè)參數(shù)：優(yōu)先級(jí)、搶占能力、被搶占的脆弱性。通過(guò)這3個(gè)參數(shù)定義了業(yè)務(wù)的重要性，EPS系統(tǒng)ARP有15級(jí)，1優(yōu)先級(jí)最高，15最低。

每個(gè)承載都包含GBR和MBR。對(duì)于GBR承載，GBR定義了該業(yè)務(wù)的最小帶寬，MBR定義了該業(yè)務(wù)的最大帶寬。對(duì)于NON-GBR承載，協(xié)議只定義了MBR參數(shù)（類似于以前的BE盡力而為業(yè)務(wù)），但對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)AMBR來(lái)提升資源的利用率。AMBR分為UE-AMBR和APN-AMBR。在HSS中存儲(chǔ)簽約的UE-AMBR參數(shù)和APN-AMBR參數(shù)。

3 2G/3G/LTE系統(tǒng)QoS映射

考慮到現(xiàn)有多個(gè)系統(tǒng)的定位和覆蓋現(xiàn)狀，系統(tǒng)之間難免要進(jìn)行互操作，如切換、跟蹤區(qū)更新等，因此下面簡(jiǎn)單地說(shuō)明以下互操作時(shí)參數(shù)的映射。對(duì)于不同版本的QoS屬性，其映射應(yīng)該遵從一個(gè)基本原則，那就是盡量提供相同或者至少相似的QoS。

3.1 2G與3G QoS參數(shù)映射

2G與3G QoS參數(shù)映射主要發(fā)生在以下幾方面：

（1）PDP報(bào)文從R99 SGSN移動(dòng)到 R98- SGSN時(shí)，R99 SGSN完成R99到R98 QoS的映射。（2）PDP 報(bào)文從R98 SGSN移動(dòng)到 R99 SGSN時(shí)，R99 SGSN完成R98 到R99 QoS的映射。（3）當(dāng)GGSN為R98，其他網(wǎng)元均為R99時(shí)，由SGSN在發(fā)送Creat PDP Context Request到GGSN前完成R99到R98 QoS的映射。（4）R99 HLR在發(fā)送Insert Subscriber Data消息到R98 SGSN前，需完成R99到R98 QoS的映射（如果HLR可存儲(chǔ)R98參數(shù)，基于實(shí)現(xiàn)）。

3.2 R98到R99 QoS的映射

3GPP 23.107中定義了R99到R97/R98 QoS轉(zhuǎn)換與映射，如表3所示。

表3 R98到R99 QoS的映射

續(xù)表3

3.3 R99到R98 QoS的映射

3GPP 23.107中定義了R98 到R99 QoS的轉(zhuǎn)換與映射，如表4所示。

表4 R98到R99 QoS的轉(zhuǎn)換與映射

續(xù)表4

3.4 LTE與2G/3G QoS參數(shù)映射準(zhǔn)則

EPS承載中的ARP和PDP上下文的ARP參數(shù)一一對(duì)應(yīng)映射；EPS GBR承載的GBR和MBR參數(shù)與GRPS承載業(yè)務(wù)類型為‘會(huì)話類’和‘流媒體類’的PDP上下文的GBR和MBR參數(shù)一一對(duì)應(yīng)映射；對(duì)于交互類和后臺(tái)類業(yè)務(wù)的PDP上下文的MBR參數(shù)的映射，由運(yùn)營(yíng)商策略決定；為使AMBR和MBR對(duì)應(yīng)起來(lái)，MBR的總和建議不超過(guò)AMBR。UEAMBR基于R99 UE所有交互類/背景類PDP上下文MBR之和設(shè)置，APN-AMBR基于R99 UE激活的相應(yīng)APN所有交互類/背景類PDP上下文MBR之和設(shè)置。

R99 QoS參數(shù)Traffic Delay和SDU Error Ratio分別對(duì)應(yīng)QCI的Packet Delay Budget 和Packet Error Loss Rate。QCI關(guān)聯(lián)相關(guān)參數(shù)可映射到R99 Traffic Class，Traffic Handling，Statistics Descriptor。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)比分析，在LTE/SAE網(wǎng)絡(luò)中，沿用了3G中QoS的分層架構(gòu)，通過(guò)承載體現(xiàn)QoS，與3G相比，主要有以下變化：

（1）使用EPS承載替代了3G網(wǎng)絡(luò)中PDP上下文的概念，一個(gè)EPS承載關(guān)聯(lián)一條UE與PGW之間的邏輯通路；（2）LTE網(wǎng)絡(luò)引入了默認(rèn)承載的概念，縮短了用戶在開始業(yè)務(wù)時(shí)的時(shí)延；（3）核心網(wǎng)不再與接入網(wǎng)進(jìn)行QoS協(xié)商，接入網(wǎng)只可以接收或拒絕；（4）在3G網(wǎng)絡(luò)中，PDP上下文由UE發(fā)起；而在LTE網(wǎng)絡(luò)中，承載的建立流程由網(wǎng)絡(luò)側(cè)觸發(fā)；（5）LTE對(duì)QoS進(jìn)行了簡(jiǎn)化，使用QCI代替了3G中的13種QoS參數(shù)，eNB可通過(guò)QCI推導(dǎo)出其對(duì)應(yīng)的QoS參數(shù)。

[1]塞西亞.LTE-UMTS長(zhǎng)期演進(jìn)理論與實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社，2009.

Comparison and study of 2G, 3G and QoS in LTE

Huang Wei
（Nanjing Xin Network Communications Polytron Technology Inc., Nanjing 210019, China）

With the continuous development of network technology, the majority of mainstream operators are facing problems of maintaining multiple network at the same time. Different networks have different positioning, and provide different services, while QoS directly determines the quality of business operators providing to customers, that is what the article studied through the analysis and comparison of 2G /3G/LTE network QoS.

QoS; LTE QoS; interoperability

黃偉（1984— ），男，江蘇南京，?？疲砉こ處?；研究方向：網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、規(guī)劃。