NSA組網下PCC管控策略應用研究

魏 芹 李 順 孫 楠 沈彩鳳 陳亮亮

中國移動通信集團江蘇有限公司宿遷分公司

0 引言

PCC是國際3GPP R7定義的動態策略和計費控制標準架構，采用基于業務、累積流量、用戶簽約信息、位置接入、時間等信息的多維策略手段，與營銷、計費策略相關聯，通過端到端業務質量控制，減少資源占用,實現不同數據業務類型的差異化服務。基于PCC架構的管控策略主要通過業務流量精確分析、多緯度多接口端到端的業務質量及用戶行為精確分析，從而達到網絡流量公平使用、流量均勻分布、提升VIP用戶體驗、帶寬按需分配的目的。目前NSA網絡已部署PCC架構，實際證明其具備管控能力，但其應用規模較小，要想更好地發揮作用，需要精細化分流業務承載。為了實現這個目標，參考4G擴展QoS分流策略，通過在NSA網絡新增4個擴展QoS承載，對熱點業務進行分流保障。新增的4個擴展Qos業務分配如下：QCI128承載掃碼支付業務，QCI130承載游戲業務，QCI131承載即時通信業務，QCI132承載抖音業務。

1 擴展QCI策略配置原理

1.1 5G QoS映射

5G采用數據流In-band QoS標記機制，基于業務的QoS需求，網關或APP Server對數據流標記相應的QoS處理標簽，網絡側基于QoS標簽，執行數據包轉發；QoS標簽可基于業務數據流的需求實時變化，實時滿足業務需求。GW的NAS將多個有相同QoS需求的IP flow映射到同一個QoS flow；gNB將QoS flow映射到DRB，使無線側適配QoS需求；RAN側有一定自由度，如gNB可將QoS流轉換成DRB；下行映射屬于網絡實現；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

1.2.1 5QI

5QI（5G Qulity Identity）是用來表示5G QoS參數的一個標量，比如：控制QoS流轉發處理的訪問節點特定參數。標準5QI與5G QoS特征的標準化組合有一對一的映射，5QI值與5G QoS特性的映射參數在接入節點（gNB）中是預先配置的。

1.2.2 ARP

QoS參數ARP包含優先級、搶占功能和搶占漏洞的信息。ARP優先級定義了資源請求的相對重要性。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制人的現有QoS流。ARP優先級層的范圍是從1到15，其中1是最高的。ARP優先級1-8只應分配給授權在運營商域內接受優先級處理的服務資源。ARP優先級9-15可以分配給由家庭網絡授權的資源，因此在UE漫游時適用。ARP搶占功能定義了一個服務數據流是否可以獲得已經分配給另一個ARP優先級較低的服務數據流的資源，ARP搶占功能和ARP搶占漏洞應設置為“啟用”或“禁用”。ARP搶占漏洞定義服務數據流是否可能丟失分配給它的資源，以便接納具有更高ARP優先級的服務數據流，應適當設置與默認QoS規則相關聯的QoS流的ARP先發制人漏洞，以將不必要釋放此QoS流的風險降至最低。

1.2.3 RQA

RQA是一個可選參數，它指示在該QoS流上承載的某些業務受到反射QoS的影響。只有當RQA被通知為QoS流時，RAN/AN才能夠為與該QoS流相對應的資源傳輸RQI。RQA可以在NG-RAN中的UE上下文建立和在QoS流建立或修改時經由N2參考點被發信號到NG-RAN。

1.2.4 Notification Control

QoS參數（Notification Control）指示在QoS流的生存期內，當GFBR不能（或再次）保證QoS流時，是否從NG-RAN請求通知。如果應用業務能夠適應QoS的變化，則通知控制可用于GBR QoS流。

1.2.5 Flow Bit Rates

僅對于GBR QoS流，附加的QoS參數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表示在平均時間窗口內網絡保證向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流的優先級確定的相對優先級。GFBR和MFBR被發送到QoS配置文件中的（R）AN，并作為每個單獨QoS流的QoS流級別QoS參數被發送到UE。

1.2.6 Aggregate Bit Rates

每會話聚合最大比特率（session AMBR）。subscribed Session AMBR是由SMF從UDM檢索的訂閱參數。SMF可以使用訂閱的會話AMBR或基于本地策略對其進行修改，或者使用從PCF接收的授權會話AMBR來獲得會話AMBR，該會話AMBR被發送到UE和（R）AN的適當UPF實體（以啟用UE-AMBR的計算）。會話AMBR限制在特定PDU會話的所有非GBR QoS流中預期提供的聚合比特率。會話AMBR是在AMBR平均窗口（標準值）上測量的。會話AMBR不適用于GBR QoS流。

每UE聚合最大比特率（UE-AMBR）。UE-AMBR限制可以預期在UE的所有非GBR QoS流中提供的聚合比特率。每個（R）AN應將其UE-AMBR設置為具有活動用戶平面的所有PDU會話的會話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。UE-AMBR是在AMBR平均窗口（標準值）上測量的。UE-AMBR不適用于GBR QoS流。

1.2.7 默認值（Default values）

對于每個PDU會話設置，SMF從UDM檢索5QI和ARP優先級以及可選的5QI優先級的訂閱默認值。

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流級保證流比特率（GFBR）值相關的專用網絡資源（例如，通過無線基站中的接納控制功能）。

1.2.10 優先級

與5G QoS特征相關聯的優先級表示QoS流中調度資源的優先級。

1.2.11 Packet Delay Budget

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

1.2.12 Packet Error Rate

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

1.2.13 Averaging Window

平均窗口表示計算GFBR和MFBR的持續時間，例如在RAN、UPF、UE中。

1.2.14 Maximum Data Burst Volume（最大數據突發容量）

最大數據突發容量表示5G-AN在5G-AN PDB（即5G-PDB的一部分）期間需要服務的最大數據量。

1.3 擴展QCI核心網側和無線側配置要求

1.3.1 核心網側要求

現網4G和5G網絡上針對QCI128/129/130/131承載的均為GBR業務，其速率受核心網下發GBR和MBR影響，由于目前組網方式為4G和5G為同一個核心網，策略同時生效，則需合理配置核心網側GBR和MBR參數，無線側QCI128/129/130/131的45G參數一致性，以確保業務能夠成功建立和控制對無線網資源的無限制占用。

1.3.2 無線側要求

擴展QCI需無線側完成擴展QCI配置，如果無線未進行擴展QCI添加，無法駐留4G網絡；目前NSA組網下，擴展QCI配置需要新增NSA部分，否則會導致SCG無法加腿、4G側E-RAB建立失敗等問題。

1.4 擴展QCI參數配置

對NSA模式下5G擴展QCI進行配置研究，在5G側參數配置同時，4G側錨點站點亦需要進行參數配置，NSA模式下5G站點參數配置如表1所示，NSA模式下錨點站點參數配置如表2所示。

表1 NSA站點參數配置

表2 4G錨點站參數配置

網絡制式 參數中文名稱 擴展QCI建議取值 備注優先級比特速率（kbps） 8不同邏輯信道方向的ARP1、2、3對應的D優先級比特速率均配置為8等效MLP索引 9 在QCI6、7、8、9合并基礎上，將擴展QCI129、130、131配置在等效MLP索引9中，QCI權重因子與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個數 9 QCI權重因子 1

1.5 無線側添加擴展QCI后附著測試驗證

基站側添加擴展QCI后，終端可以正常附著到4G網絡上，前臺測試軟件、基站側均顯示激活的專用承載為128。終端前臺測試信令（CDS）驗證如圖2所示，基站側信令跟蹤如圖3所示。

圖2 CDS測試信令

圖3 FPGA狀態機實現過程仿真波形圖

圖3 基站側信令

2 場景驗證

選取宿遷高校場景NSA小區進行驗證，統計用戶信令感知指標進行對比，高校場景整體感知速率從4045.47kbps提升到了5312.27kbps；高負荷場景感知速率從3227.38kbps提升到了4990.31kbps，改善效果顯著。在宿遷學院測試王者榮耀的平均時延改善21.13%；微信小視頻的發送時間改善55.56%，接收時間改善53.33%；微信掃碼支付時延改善33.60%，支付寶掃碼支付時延改善36.97%。

3 結束語

不同場景下的業務需求優先級不盡相同，如商圈場景對支付類業務的需求較高、高校場景對游戲類業務的需求較高。目前在網絡負荷日益增長的情況下開始出現少量業務侵占網絡資源，影響高優先級業務的現象，導致各類場景下高優先級業務質量不能得到保證。通過開展擴展Qos策略研究，保障高負荷場景下用戶主流業務感知，搭建業務模型，各類主流業務遷移至不同擴展QCI上，開展參數差異化配置及優化，提升用戶感知。