在5G无线侧,QoS处理是基于DRB的。QoS的用户面标记在NG3上的封装报头中携带,即没有对e2e分组报头的任何改变。在下行链路中,无线侧基于NG3标记和经由NG2信令提供的相应QoS特性,还考虑与下行链路分组相关联的NG3隧道,将QoS流绑定到接入专用资源上。分组过滤器不用于将QoS流绑定到RAN中的接入特定资源上。当从RAN向CN传递上行分组时,RAN确定NG3 QoS标记,并基于从接入层接收的信息选择NG3隧道。在上层,UE将上行链路分组与QoS规则相匹配,并将上行链路分组绑定到该QoS规则的NAS级别QoS(A/B-type)(通过反射QoS显式发信号或隐式导出)。当将上行分组从上层传递到UE中的AS时,上层向AS指示NAS级QoS(经由相应的QoS标记),包括允许AS识别PDU会话的信息。相反,当将下行分组从AS传递到UE中的适当上层实例时,AS负责选择与PDU会话相对应的合适上层实例。AS还向上层实例指示NAS级QoS(经由相应的QoS标记)。
Flow到DRB映射
从技术上讲,单级或两级都可以实现将flow映射到正确的DRB。考虑到以下方面,首选两级映射:
1.NAS和AS之间的清晰协议设计:根据协议,上层(例如NAS)执行NAS过滤,并指示QoS标记,该标记可以向AS标识所确定的NAS级别QoS配置文件。基于接收到的QoS标记,让AS执行AS过滤以将QoS流(由QoS标记标识)映射到正确的DRB是很自然的。通过这种两级映射,可以确保NAS过滤和AS过滤之间的清晰分离功能。
2.AS中不需要TFT(packet filter)感知:通过两级映射,NAS基于分组过滤和QoS规则执行NAS过滤,AS基于从NAS接收到的QoS标记执行AS过滤。AS既不需要解析也不需要知道分组过滤器。
3.更少的信令开销:当建立DRB时,映射在每个DRB上的NAS级QoS应至少通知UE非反射QoS。通过两级映射,信息将是每个DRB上的QoS标记。使用单级映射时,信息应该是每个DRB上的TFT(分组过滤器)。毫无疑问,5元组的TFT消耗了更多的信令开销。
PDU会话和DRB之间的流映射
一个UE可以与多个APN通信,从而产生多个PDU会话。对于一个UE中的多个PDU会话,第一个问题是:
来自不同PDU会话的流量是否可以映射到一个DRB?
NR系统中QoS框架的一个关键目标是简化核心技术和接入技术的独立演进。这也是为什么放弃LTE中的端到端EPS承载概念的原因,为此,Uu中的DRB只能根据来自核心的一对一耦合EPS承载信息来建立/释放。如果为各个PDU会话建立单独的DRB,则RAN中的DRB管理行为仍然受到所建立的PDU会话的限制。这与上述关键目标相矛盾。
此外,来自单个PDU会话的不同流可能需要单独的QoS处理。如果假设DRB是特定于PDU会话的,并且即使它们具有相同或相似的QoS要求,也不能由来自不同PDU会话的不同流共享,则需要在RAN中建立DRB,这可能是巨大的。大量DRB将使节点B和UE中的调度和优先级处理复杂化。
因此,为了QoS的灵活性和更好的实施,在接收到QoS规则后,如何建立DRB应取决于RAN的决策,其中考虑了无线资源使用、无线链路条件和调度策略等。最好不要在PDU会话和DRB之间引入任何类型的映射限制。换句话说,来自不同PDU会话的流量可以映射到相同的DRB。例如,如果UE的两个PDU会话传递具有相同或相似QoS规则的相同类型的服务,则它们可以共享相同的DRB。即使对于默认DRB也是如此,即不同的PDU会话可以映射到空中接口中的相同默认DRB。
协议既没有确定NG3(RAN2中称为NG-U)传输模式,也没有确定PDU会话和NG3传输之间的关系。为便于阐述,假设PDU会话和NGC3传输之间存在一对一映射,图1说明了NR的QoS框架,不同PDU会话共享DRB。
对于一个UE中的多个PDU会话,第二个问题是:
如何在PDU会话和DRB之间映射流?
无论来自不同PDU会话的流量是否可以映射到一个DRB,RAN(gNB/演进的eLTE)和UE都应该知道PDU会话和DRB之间的流映射。例如,应当向UE指示PDU会话和DRB之间的流映射信息。对于来自不同PDU会话的流量可以映射到一个DRB的情况,以下将讨论PDU会话和DRB之间的流映射。
下行的流映射
根据RAN的决定建立DRB。在下行链路中,RAN基于NG3标记和经由NG2信令提供的相应QoS特性(NAS级QoS profile)将流绑定到DRB,同时考虑与下行链路分组相关联的NG3隧道。NAS级QoS配置文件可以通过QoS标记来标识。假设来自不同PDU会话的流量可以映射到相同的DRB。当接收下行分组时,UE应确保将接收到的下行分组路由到正确的PDU会话。唯一的方法是通过无线将PDU会话的信息(例如,可以识别PDU会话的PID)嵌入到分组中。此外,将两层映射用于流到DRB的映射。然后,为了支持反射QoS,QoS标记还应嵌入下行分组中,以使UE将UL分组反射到相应的DRB。
上行的流映射
当上层完成NAS过滤时,QoS标记将被指示给AS。假设来自不同PDU会话的流量可以被映射到相同的DRB,当接收到用户面分组时,RAN(gNB/演进的eLTE)应确保将接收到的上行分组路由到正确的PDU会话或所说的正确的NG3隧道。同样,唯一的方法是通过无线将PDU会话的信息(例如,可以识别PDU会话的PID)嵌入到分组中。此外,在新的QoS框架中,RAN负责验证流是否映射到正确的DRB。此外,如果使用流到DRB映射的两级映射,则QoS标记也应嵌入上行分组中以便于验证。
以下行链路传输为例,下图2说明了下行分组中嵌入信息的示例格式。如果QoS标记的编码本身可以识别NAS级别的QoS简档和PDU会话,则只需要在分组中嵌入QoS标记。
经过上面的描述,所以需要在PDCP之上引入一个新的用户面协议层(SDAP),如图3所示。上面讨论的QoS标记和PID应该通过SDAP嵌入到分组中,例如在SDAP报头中。
同意保留DRB概念以服务需要相同分组转发处理的一组分组。以LTE 用户面协议栈为例,每个DRB与一个PDCP实体、一个RLC实体和一个逻辑信道相关联,这意味着PDCP和RLC都是特定于DRB的协议层,而不是所有DRB的公共层。而流映射功能是将来自UE中的NG3传输/上层的分组分发到DRB,或者将来自DRB的分组聚合到UE中的NGC3传输/高层,这是所有DRB的公共功能。例如,假设具有两级映射,发射机中的流映射函数至少包括AS滤波。通过执行AS过滤,可以将来自UE中的NG3传输/上层的分组映射到正确的DRB。接收器中的流映射功能至少包括将接收到的分组从DRB路由到正确的PDU会话。RAN侧的接收机还应另外包括流到DRB映射验证功能。因此,引入SDAP层以适应该新功能而不是将其嵌入DRB特定层(例如PDCP)是合理的。
还有一个值得一提的考虑是,演进的eLTE应该支持新的QoS框架,以便能够连接到NextGen Core。引入这种新的SDAP不需要对现有用户面协议层(例如PDCP)进行更改,这对于演进的eLTE适应传统UE和下一代UE无疑是有益的。如图4所示,SDAP的引入使eLTE能够单独连接到EPC和NextGen Core,而不会产生相互影响。