2G，3G和LTE的QoS對比與研究

黃 偉

（南京欣網通信科技股份有限公司，江蘇 南京 210019）

2G，3G和LTE的QoS對比與研究

黃 偉

（南京欣網通信科技股份有限公司，江蘇 南京 210019）

隨著網絡技術不斷發展，多數主流運營商都面臨著同時維護多張網絡的問題。不同網絡會有不同的定位，提供不同的業務，而QoS直接決定了運營商給客戶提供的業務質量，文章在此通過對2G/3G/LTE網絡的QoS進行了對比分析研究.

QoS；LTE QoS；互操作

2G/3G/LTE網絡所提供的QoS質量是不同的，2G，3G設備所支持的QoS協議版本也可能是不同的，終端在不同網絡間切換時，必然存在QoS映射協商的需求。由于QoS與用戶感受密切相關，因此，了解終端在網絡的QoS映射協商機制，也很有必要。GSM業務的QoS主要基于R98及以前的協議版本的(本文用“R98”表示)，TD-SCDMA業務的QoS主要基于R99及后續的協議版本 (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

續表1

Octet 1—5字段是R98協議對PS域QoS的定義；Octet 6—13字段是R99協議對PS域QoS的定義，在R98字段上直接進行了擴充。

2 GPRS系統在R97引入了QoS的概念

對于GPRS業務，在PDP報文激活時，MS和CN通過QoS profile進行QoS的協商.QoS profile 主要包含網絡可提供的PS業務QoS的等級，如時延、比特速率、可靠性等。只要PDP報文處于激活狀態，PS業務的QoS文件將始終有效。

理論上，GPRS可提供多種不同的QoS特征參數組合，但實際應用中，GPRS業務使用的都是BE(Best Effort)業務，即所有業務的QoS都是沒有保證速率的。

在GPRS中，QoS profile存儲在MS，SGSN和GGSN中，BSS只負責無線資源的分配，并不解析或存儲QoS profile。

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

表2 R99QoS內容

為了更好地支撐日益豐富的業務，LTE系統在無線網絡取消了專用信道的概念，轉而采用共享信道的機制，以更好地支撐系統的調度機制，因此，對3G系統的QoS協商機制進行了改進。

EPS承載沿用了TD-SCDMA的QoS結構，采用了分層、分段的QoS體系結構，EPS系統承載的QoS參數包含QCI，ARP，GBR，MBR，UE-MBR和APN-AMBR。

根據業務類型不同，承載可分為GBR承載和NON-GBR承載，兩種承載都包含QCI和ARP。

QCI是一個索引參數，關聯了資源類型、優先級、分組延遲預算和分組丟包率。

ARP其作用是用于在資源受限的時候決定接收承載建立/修改請求還是拒絕，也可用于在資源受限時決定是否丟棄該承載。ARP包含3個參數：優先級、搶占能力、被搶占的脆弱性。通過這3個參數定義了業務的重要性，EPS系統ARP有15級，1優先級最高，15最低。

每個承載都包含GBR和MBR。對于GBR承載，GBR定義了該業務的最小帶寬，MBR定義了該業務的最大帶寬。對于NON-GBR承載，協議只定義了MBR參數（類似于以前的BE盡力而為業務），但對其進行了改進，通過AMBR來提升資源的利用率。AMBR分為UE-AMBR和APN-AMBR。在HSS中存儲簽約的UE-AMBR參數和APN-AMBR參數。

3 2G/3G/LTE系統QoS映射

考慮到現有多個系統的定位和覆蓋現狀，系統之間難免要進行互操作，如切換、跟蹤區更新等，因此下面簡單地說明以下互操作時參數的映射。對于不同版本的QoS屬性，其映射應該遵從一個基本原則，那就是盡量提供相同或者至少相似的QoS。

3.1 2G與3G QoS參數映射

2G與3G QoS參數映射主要發生在以下幾方面：

（1）PDP報文從R99 SGSN移動到 R98- SGSN時，R99 SGSN完成R99到R98 QoS的映射。（2）PDP 報文從R98 SGSN移動到 R99 SGSN時，R99 SGSN完成R98 到R99 QoS的映射。（3）當GGSN為R98，其他網元均為R99時，由SGSN在發送Creat PDP Context Request到GGSN前完成R99到R98 QoS的映射。（4）R99 HLR在發送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R98參數，基于實現）。

3.2 R98到R99 QoS的映射

3GPP 23.107中定義了R99到R97/R98 QoS轉換與映射，如表3所示。

表3 R98到R99 QoS的映射

續表3

3.3 R99到R98 QoS的映射

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

表4 R98到R99 QoS的轉換與映射

續表4

3.4 LTE與2G/3G QoS參數映射準則

EPS承載中的ARP和PDP上下文的ARP參數一一對應映射；EPS GBR承載的GBR和MBR參數與GRPS承載業務類型為‘會話類’和‘流媒體類’的PDP上下文的GBR和MBR參數一一對應映射；對于交互類和后臺類業務的PDP上下文的MBR參數的映射，由運營商策略決定；為使AMBR和MBR對應起來，MBR的總和建議不超過AMBR。UEAMBR基于R99 UE所有交互類/背景類PDP上下文MBR之和設置，APN-AMBR基于R99 UE激活的相應APN所有交互類/背景類PDP上下文MBR之和設置。

R99 QoS參數Traffic Delay和SDU Error Ratio分別對應QCI的Packet Delay Budget 和Packet Error Loss Rate。QCI關聯相關參數可映射到R99 Traffic Class，Traffic Handling，Statistics Descriptor。

4 結語

通過對比分析，在LTE/SAE網絡中，沿用了3G中QoS的分層架構，通過承載體現QoS，與3G相比，主要有以下變化：

（1）使用EPS承載替代了3G網絡中PDP上下文的概念，一個EPS承載關聯一條UE與PGW之間的邏輯通路；（2）LTE網絡引入了默認承載的概念，縮短了用戶在開始業務時的時延；（3）核心網不再與接入網進行QoS協商，接入網只可以接收或拒絕；（4）在3G網絡中，PDP上下文由UE發起；而在LTE網絡中，承載的建立流程由網絡側觸發；（5）LTE對QoS進行了簡化，使用QCI代替了3G中的13種QoS參數，eNB可通過QCI推導出其對應的QoS參數。

[1]塞西亞.LTE-UMTS長期演進理論與實踐[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，專科，助理工程師；研究方向：網絡優化、規劃。