房海濤

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司陜西分公司，陜西 西安 710065）

1 5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略綜述

5G的出現(xiàn)改變了市場(chǎng)商業(yè)模式，在5G的發(fā)展過程中，2B業(yè)務(wù)的服務(wù)價(jià)值得到了進(jìn)一步提高。例如，運(yùn)營(yíng)商在5G時(shí)代將會(huì)面對(duì)市場(chǎng)生態(tài)環(huán)境的轉(zhuǎn)型，而2B業(yè)務(wù)則正是運(yùn)營(yíng)商要面對(duì)的核心轉(zhuǎn)型業(yè)務(wù)。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言，不同的行業(yè)在經(jīng)營(yíng)發(fā)展5G期間往往在帶寬、丟包率等層面具有不同的要求，只有盡量滿足行業(yè)的特殊要求，才能真正意義上提高業(yè)務(wù)服務(wù)能力。若運(yùn)營(yíng)商依然按照傳統(tǒng)以通道服務(wù)為主體的固定收費(fèi)來開展各項(xiàng)業(yè)務(wù)，就會(huì)在浪費(fèi)大量資源的同時(shí)逐漸被時(shí)代所淘汰。為了能夠結(jié)合垂直行業(yè)二代差異化需求來為用戶提供相對(duì)應(yīng)的解決方案，就要重視對(duì)5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略的應(yīng)用，以此來滿足不同用戶的實(shí)際需求。

網(wǎng)絡(luò)切片能夠讓運(yùn)營(yíng)商在單一硬件基礎(chǔ)上，劃分出多個(gè)虛擬邏輯隔離的網(wǎng)絡(luò)，不同的網(wǎng)絡(luò)可以在使用中對(duì)不同類型服務(wù)的特征需求進(jìn)行適配。需要注意的是，同一網(wǎng)絡(luò)切片的QoS要求具有明顯的差異性，當(dāng)用戶需求出現(xiàn)分歧時(shí)，就應(yīng)該結(jié)合用戶需要來進(jìn)行QoS的單獨(dú)制定，進(jìn)而滿足用戶的真實(shí)訴求。通過測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，在端至端的網(wǎng)絡(luò)切片中，位于空口處的時(shí)延、丟包等各種數(shù)據(jù)信息，規(guī)模數(shù)據(jù)占比較大，因此，要注意針對(duì)空口位置的QoS策略展開分析，以此來優(yōu)化數(shù)據(jù)使用率，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)的情況發(fā)生。4G與5G的QoS機(jī)制具有明顯的差異，4G中的QoS往往帶有相對(duì)較粗的基本粒度，4G通常會(huì)更多采用EPS，所以相較于5G QoS，4G QoS很多時(shí)候無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)粒度QoS控制，而且因?yàn)?G承載后的成本較大，無(wú)法靈活地處理各種情況，因此4G的QoS在使用層面有待完善。而以QoS flow為核心的5G QoS則在使用中能夠更加精細(xì)化地進(jìn)行控制，由于相同的RAN側(cè)可以在一定程度上直接決定承載映射關(guān)系，因此5G QoS應(yīng)該在運(yùn)行期間賦予RAN側(cè)更多自由度，5G QoS在不同業(yè)務(wù)中在面對(duì)差異性需求時(shí)，自由度的提高將會(huì)讓業(yè)務(wù)處理變得更加簡(jiǎn)單。所以在如今的時(shí)代背景下，5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略不可避免，通過對(duì)其進(jìn)行分析并將分析結(jié)果使用在5G 2B業(yè)務(wù)中，能夠進(jìn)一步提高資源利用率。

2 5G QoS模型

2.1 概念分析

5G QoS模型在使用中必須明確基礎(chǔ)的概念性問題：第一，PDU Session。PDU會(huì)話是UE（用戶終端）與PDU連接網(wǎng)絡(luò)的連接，該連接可以在運(yùn)行中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)業(yè)務(wù)都將對(duì)應(yīng)不同的PDU會(huì)話。第二，QoS Flow。在QoS轉(zhuǎn)發(fā)處理期間，QoS流屬于最小粒度。而且在5G滿足用戶差異化需求時(shí)，QoS流還可以看作最佳粒度。第三，QFI。ID主要用量識(shí)別QoS流，在相同的會(huì)話中，QFI不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的情況，而在PDU的不同會(huì)話中則可以重復(fù)應(yīng)用。第四，QoS rule?？梢栽谑褂弥袑?duì)終端上行流量與QoS流進(jìn)行關(guān)聯(lián)。第五，PDR。分組檢測(cè)可以對(duì)下行數(shù)據(jù)包進(jìn)行分類與映射，在UPF中，上、下行PDR都可以在SMF中完成配置[1]。

2.2 QoS流規(guī)則

5G系統(tǒng)中的QoS流是用來實(shí)現(xiàn)差異性管理的最佳粒度，所有的PDU會(huì)話都需要QoS流。其中，Non-GBR的QoS流必須保證在PDU的全生命周期內(nèi)始終發(fā)揮作用。在此期間，默認(rèn)QoS流要在匹配數(shù)據(jù)的情況下對(duì)應(yīng)默認(rèn)承載，即默認(rèn)數(shù)據(jù)要在默認(rèn)QoS流得到呈現(xiàn)。默認(rèn)QoS流的專有QoS流與4G專載具有較高的相似度，QoS流具有受PCF控制的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，QoS流在PDU建立、修改期間能夠直接生成或預(yù)先配置。SMF屬于功能實(shí)體，可以利用PCF得到QoS規(guī)則信息，并將信息傳輸至UE等對(duì)象。例如，在視頻回傳期間，業(yè)務(wù)所對(duì)應(yīng)的QoS流將會(huì)在PDU會(huì)話建立中生成，該QoS流所對(duì)應(yīng)的rule將會(huì)利用AMF傳遞給UE，PDU建立后，由UE生成的上行視頻能夠與專有QoS流自動(dòng)匹配。

2.3 基礎(chǔ)參數(shù)分析

在針對(duì)QoS進(jìn)行分析管理時(shí)，QoS流可以歸納為GBR QoS流、Non-GBR QoS流、Delay Critical GBR QoS流三種類型，其中第三類QoS流屬于極度敏感時(shí)延的業(yè)務(wù)模式，是為了能滿足5G低時(shí)延特性所出現(xiàn)的QoS流。在QoS中，5QI與ARP非常重要，5QI可以作為標(biāo)量，能夠用于對(duì)QoS特性進(jìn)行索引，5QI值與其對(duì)應(yīng)的QoS特性在3GPP中的定義非常明確，而ARP則代表著用戶資源特性，其參數(shù)可以分為優(yōu)先級(jí)、可搶占性以及可被搶占性。GBR QoS流還包括流比特率（GFBR）與最大流比特率（MFBR）。

2.4 5QI參數(shù)分析

5QI是從4G概念中的QCI演變出來的一種概念，如今5QI概念已經(jīng)得到了相應(yīng)的定義。相較于4G中QCI所帶有的9個(gè)等級(jí)而言，5G額外增加了十幾個(gè)5QI等級(jí)，這意味著業(yè)務(wù)分類粒度將會(huì)被變得更加精細(xì)且明確。通過對(duì)GBR以及Non-GBR中的5QI參數(shù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)兩者的QoS特性存在明顯不同，這部分特性能夠在2B業(yè)務(wù)中進(jìn)行參考與使用。在對(duì)空口資源進(jìn)行分配時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，在面對(duì)無(wú)須保障帶寬且需要QoS有保障的2B用戶時(shí)，可以在設(shè)計(jì)階段將業(yè)務(wù)類型設(shè)計(jì)為Non-GBR，若用戶對(duì)帶寬有需求，則可以將業(yè)務(wù)類型配置成為GBR，不用的5QI參數(shù)可以有效區(qū)分用戶的SLA等級(jí)[2]。

3 5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略在2B業(yè)務(wù)中的應(yīng)用分析

在5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略落實(shí)中，GBR與Non-GBR調(diào)度策略存在明顯差異性，其中GBR業(yè)務(wù)要始終讓帶寬滿足用戶的差異化需求，所以GBR業(yè)務(wù)和GFBR等參數(shù)存在直接聯(lián)系，Non-GBR業(yè)務(wù)要通過加權(quán)因子參數(shù)調(diào)度來進(jìn)行優(yōu)先級(jí)調(diào)度，因此在對(duì)AN側(cè)開展QoS配置期間，所有5QI參數(shù)都將與加權(quán)因子相對(duì)應(yīng)，因此可以將5QI看作Non-GBR業(yè)務(wù)需要考慮的核心因素。在信道等因素足夠穩(wěn)定的情況下，加權(quán)因子與業(yè)務(wù)速率存在一定程度上的線性聯(lián)系。

3.1 GBR類型調(diào)度

GBR業(yè)務(wù)流需要結(jié)合核心網(wǎng)策略的GFBR參數(shù)來進(jìn)行分配，其中所有未超出GFBR的內(nèi)容都能夠得到保障。在不擁塞的情況下，GFBR與MFBR能夠得到保障，該策略可以針對(duì)所有QoS流來進(jìn)行使用。

3.2 Non-GBR加權(quán)因子調(diào)度

Non-GBR在運(yùn)行中需要支持5QI開展優(yōu)先級(jí)調(diào)度，在運(yùn)行期間，若空口質(zhì)量以及時(shí)延等影響因素都可以始終保證較高的一致性，就意味著Non-GBR上下行帶寬和加權(quán)因子是線性關(guān)聯(lián)的，比如在對(duì)基站進(jìn)行調(diào)度時(shí)，若用戶在Non-GBR策略下出現(xiàn)了擁塞的問題，如果上行帶寬小于用戶帶寬，則用戶所分配的帶寬將等于上行帶寬；如果上行帶寬大于用戶帶寬，則要結(jié)合算法進(jìn)行分析，不同的用戶所得到的帶寬存在差異性。

3.3 5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略的應(yīng)用

GBR以及Non-GBR在調(diào)度策略以及參數(shù)配置中具有明顯差異性，因此在對(duì)5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略進(jìn)行分析時(shí)，必須在兩種不同的策略場(chǎng)景中開展測(cè)試，通過對(duì)5G QoS特性在基站空口側(cè)調(diào)度情況進(jìn)行分析，可以讓5G QoS發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值。空口上行帶寬能夠?yàn)橛脩籼岣叨说蕉说臉I(yè)務(wù)保障，屬于SLA保障的關(guān)鍵與必須突破的瓶頸；而對(duì)空口資源分配策略進(jìn)行分析與驗(yàn)證，則正是掌握5G QoS策略的必要環(huán)節(jié)，通過在現(xiàn)網(wǎng)中完成5G測(cè)試環(huán)境的搭建，可以大幅提高測(cè)試準(zhǔn)確性[3]。

3.3.1 組網(wǎng)方案與原理

在組網(wǎng)運(yùn)行過程中，數(shù)據(jù)流量將會(huì)從A端主機(jī)進(jìn)入5G CPE，然后流量將會(huì)直接上傳到gNB中，并經(jīng)過RAN承載網(wǎng)進(jìn)入5G核心網(wǎng)，流量經(jīng)由5G外網(wǎng)段最終將會(huì)進(jìn)入Z端主機(jī)。此時(shí)流量將被劃分為三條端對(duì)端的專線，即PC1、PC2、PC3主機(jī)分別對(duì)應(yīng)的PC11、PC22、PC33。通過在三條專線分別構(gòu)建PDU會(huì)話，能夠生成三種QoS流，此時(shí)通過針對(duì)QoS流來設(shè)置5QI，就能夠有效分析空口側(cè)的帶寬情況。在應(yīng)用環(huán)境下，基站上行帶寬大約可以達(dá)到230 Mbps，單CCPE最大帶寬約為150 Mbps，該數(shù)據(jù)可以利用空口測(cè)試儀測(cè)量獲取。

3.3.2 GBR QoS流優(yōu)先級(jí)調(diào)度運(yùn)用

在GBR QoS流中，優(yōu)先級(jí)調(diào)度在核心網(wǎng)中需要針對(duì)三條業(yè)務(wù)QoS流配置所面對(duì)的5QI參數(shù)來配置5QI所對(duì)應(yīng)的GFBR、MFBR參數(shù)。在分析參數(shù)時(shí)，應(yīng)該注意在空口擁塞的情況下，針對(duì)配置參數(shù)條件進(jìn)行分析，以此來獲取配置參數(shù)的實(shí)際效果。通過對(duì)處于擁塞條件下，不同5QI所承載的QoS帶寬進(jìn)行分析，能夠驗(yàn)證出帶寬是否能在使用中滿足設(shè)計(jì)期間所預(yù)計(jì)的保障效果，通過在應(yīng)用中凸顯調(diào)度優(yōu)先級(jí)用戶相互之間存在的差異性，可以在分析中讓QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度差異性進(jìn)一步得到提升。通過在三條QoS流中分別選擇5QI值，可以有效提高分析結(jié)果的精確度。通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，在GBP QoS中，QoS流與GFBR的總數(shù)小于上行寬帶時(shí)，在空口擁塞下，QoS流依然會(huì)得到絕對(duì)保障，此時(shí)QoS流將會(huì)占據(jù)部分原屬于Non-GBR的空口資源。除此之外，由于GFBR與MFBR相互之間的部分并沒有保障，因此還會(huì)出現(xiàn)大量的丟包情況。

3.3.3 Non-GBR QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度應(yīng)用

在對(duì)Non-GBR QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，同樣要在核心網(wǎng)側(cè)針對(duì)三條業(yè)務(wù)線的QoS流配置對(duì)應(yīng)的5QI參數(shù)，在此期間，所有5QI參數(shù)都必須在基站側(cè)配置所對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)加權(quán)因子。在應(yīng)用期間，需要對(duì)相關(guān)參數(shù)在空口擁塞條件下的保障效果進(jìn)行分析，并對(duì)擁塞條件下所有5QI所對(duì)應(yīng)QoS流的帶寬情況進(jìn)行觀察與判斷，以此來驗(yàn)證QoS流能否真正滿足預(yù)期中的保障效果，并表現(xiàn)出調(diào)度優(yōu)先級(jí)下不同用戶所存在的差異性[4]。在應(yīng)用過程中，所使用的三條QoS流將會(huì)分布選擇各不相同的5QI值，若某一條線路的業(yè)務(wù)流其上行寬帶超過了由加權(quán)因子計(jì)算后所得出的帶寬參數(shù)，就意味著該業(yè)務(wù)流在運(yùn)行中達(dá)到的帶寬擁塞的狀態(tài)。通過進(jìn)行對(duì)應(yīng)用測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，采用Non-GBR的加權(quán)因子調(diào)度策略能夠計(jì)算出最終結(jié)果，這意味著當(dāng)空口質(zhì)量、時(shí)延等影響因素足夠穩(wěn)定時(shí)，Non-GBR QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度將會(huì)與上行調(diào)度優(yōu)先級(jí)加權(quán)因子之間產(chǎn)生直接聯(lián)系，由于二者的聯(lián)系為正比關(guān)系，因此在對(duì)加權(quán)因子進(jìn)行調(diào)整時(shí)，帶寬所分配的數(shù)值也將會(huì)隨之發(fā)生改變。

3.4 5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度下的2B業(yè)務(wù)分析

2B業(yè)務(wù)屬于5G在發(fā)展中的核心應(yīng)用，在面對(duì)垂直行業(yè)進(jìn)行帶有差異性的2B業(yè)務(wù)創(chuàng)新時(shí)，所獲取到的價(jià)值將會(huì)得到持續(xù)的增長(zhǎng)，并更好地滿足用戶需求。作為運(yùn)營(yíng)商在運(yùn)營(yíng)期間的主要挑戰(zhàn)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)要以終端的方式大面積對(duì)接各種關(guān)鍵點(diǎn)，其中帶有差異性等級(jí)保障極為重要。在5G正式進(jìn)行商用的初期，所采用的QoS策略，將成為實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)業(yè)務(wù)差異化管理的核心元素，該策略可以在結(jié)合5G QoS理論模型與現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境時(shí)，對(duì)5G條件下GBR業(yè)務(wù)調(diào)度以及Non-GBR加權(quán)因子調(diào)度的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行分析，通過設(shè)計(jì)不同的策略模式，并以應(yīng)用測(cè)試的方式進(jìn)行分析，能夠在對(duì)比測(cè)試期間，驗(yàn)證不同等級(jí)GBR與Non-GBR業(yè)務(wù)在使用中所得到的真實(shí)效果，并實(shí)現(xiàn)對(duì)空口側(cè)兩者不同帶寬調(diào)度行為、保障作用的分析。通過對(duì)比分析可以得出，GBR業(yè)務(wù)在空口擁塞的運(yùn)行條件下，同樣能夠獲取到絕對(duì)保障，即最低限度保障。而Non-GBR則無(wú)法獲得足夠的保障。需要注意的是，在空口資源相對(duì)較為緊張時(shí)，GBR業(yè)務(wù)在運(yùn)行期間可以大規(guī)模搶占原屬于Non-GBR業(yè)務(wù)的資源，即在5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度下，Non-GBR將會(huì)按照調(diào)度優(yōu)先級(jí)以及加權(quán)因子比例來重新規(guī)劃并分配空口資源，重新得到規(guī)劃的空口資源將會(huì)更好地實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)等級(jí)劃分。在5G 2B業(yè)務(wù)研發(fā)中，可以結(jié)合實(shí)際需求來滿足不同用戶真實(shí)要求，實(shí)現(xiàn)帶有差異性的服務(wù)，進(jìn)而充分發(fā)揮屬于5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有的價(jià)值。

3.5 5G時(shí)代2B業(yè)務(wù)的發(fā)展

2B業(yè)務(wù)作為企業(yè)與企業(yè)相互之間開展的一種商業(yè)模式，能夠?qū)⑵髽I(yè)網(wǎng)絡(luò)以及企業(yè)中各種產(chǎn)品與服務(wù)借助網(wǎng)絡(luò)與客戶進(jìn)行聯(lián)系，5G網(wǎng)絡(luò)憑借其極強(qiáng)的技術(shù)力，可以為客戶提供良好的業(yè)務(wù)服務(wù)，進(jìn)而為企業(yè)發(fā)展提供幫助。在5G時(shí)代，5G所擁有的技術(shù)性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于4G，在5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度下，2B業(yè)務(wù)的發(fā)展將會(huì)步入嶄新的時(shí)代。人口紅利的消失意味著2C市場(chǎng)的增速將會(huì)隨之放緩，因此2B企業(yè)用戶將必然會(huì)逐漸占據(jù)2C用戶的市場(chǎng)消費(fèi)份額，成為5G市場(chǎng)的關(guān)鍵用戶。5G 2B作為市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)，將會(huì)促使新企業(yè)商業(yè)模式的轉(zhuǎn)型，在轉(zhuǎn)型過程中，5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度將會(huì)成為5G 2B業(yè)務(wù)的發(fā)展契機(jī)，因?yàn)?G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度能夠讓2B業(yè)務(wù)變得更加具有靈活性，通信價(jià)值同樣會(huì)有所提高。只要能夠在商業(yè)模式的變化中對(duì)5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度進(jìn)行合理利用，就可以推動(dòng)2B行業(yè)在未來發(fā)展中實(shí)現(xiàn)技術(shù)、業(yè)務(wù)上的突破[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度是5G時(shí)代發(fā)展2B業(yè)務(wù)的關(guān)鍵，通過對(duì)5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度進(jìn)行分析，可以讓2B業(yè)務(wù)變得更加靈活，進(jìn)而提高2B業(yè)務(wù)的運(yùn)行質(zhì)量。相信隨著更多人意識(shí)到5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度的重要性，5G 2B業(yè)務(wù)中的5G QoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度一定會(huì)發(fā)揮更多價(jià)值。■