NSA组网下PCC管控策略应用研究

魏 芹 李 顺 孙 楠 沈彩凤 陈亮亮

中国移动通信集团江苏有限公司宿迁分公司

0 引言

PCC是国际3GPP R7定义的动态策略和计费控制标准架构，采用基于业务、累积流量、用户签约信息、位置接入、时间等信息的多维策略手段，与营销、计费策略相关联，通过端到端业务质量控制，减少资源占用,实现不同数据业务类型的差异化服务。基于PCC架构的管控策略主要通过业务流量精确分析、多纬度多接口端到端的业务质量及用户行为精确分析，从而达到网络流量公平使用、流量均匀分布、提升VIP用户体验、带宽按需分配的目的。目前NSA网络已部署PCC架构，实际证明其具备管控能力，但其应用规模较小，要想更好地发挥作用，需要精细化分流业务承载。为了实现这个目标，参考4G扩展QoS分流策略，通过在NSA网络新增4个扩展QoS承载，对热点业务进行分流保障。新增的4个扩展Qos业务分配如下：QCI128承载扫码支付业务，QCI130承载游戏业务，QCI131承载即时通信业务，QCI132承载抖音业务。

1 扩展QCI策略配置原理

1.1 5G QoS映射

5G采用数据流In-band QoS标记机制，基于业务的QoS需求，网关或APP Server对数据流标记相应的QoS处理标签，网络侧基于QoS标签，执行数据包转发；QoS标签可基于业务数据流的需求实时变化，实时满足业务需求。GW的NAS将多个有相同QoS需求的IP flow映射到同一个QoS flow；gNB将QoS flow映射到DRB，使无线侧适配QoS需求；RAN侧有一定自由度，如gNB可将QoS流转换成DRB；下行映射属于网络实现；上行映射基于reflective QoS或RRC配置。如图1所示。

图1 5G QoS映射

1.2 5G Qos参数

1.2.1 5QI

5QI（5G Qulity Identity）是用来表示5G QoS参数的一个标量，比如：控制QoS流转发处理的访问节点特定参数。标准5QI与5G QoS特征的标准化组合有一对一的映射，5QI值与5G QoS特性的映射参数在接入节点（gNB）中是预先配置的。

1.2.2 ARP

QoS参数ARP包含优先级、抢占功能和抢占漏洞的信息。ARP优先级定义了资源请求的相对重要性。允许在资源限制的情况下决定是否可以接受或需要拒绝新的QoS流。它还可用于确定在资源限制期间要先发制人的现有QoS流。ARP优先级层的范围是从1到15，其中1是最高的。ARP优先级1-8只应分配给授权在运营商域内接受优先级处理的服务资源。ARP优先级9-15可以分配给由家庭网络授权的资源，因此在UE漫游时适用。ARP抢占功能定义了一个服务数据流是否可以获得已经分配给另一个ARP优先级较低的服务数据流的资源，ARP抢占功能和ARP抢占漏洞应设置为“启用”或“禁用”。ARP抢占漏洞定义服务数据流是否可能丢失分配给它的资源，以便接纳具有更高ARP优先级的服务数据流，应适当设置与默认QoS规则相关联的QoS流的ARP先发制人漏洞，以将不必要释放此QoS流的风险降至最低。

1.2.3 RQA

RQA是一个可选参数，它指示在该QoS流上承载的某些业务受到反射QoS的影响。只有当RQA被通知为QoS流时，RAN/AN才能够为与该QoS流相对应的资源传输RQI。RQA可以在NG-RAN中的UE上下文建立和在QoS流建立或修改时经由N2参考点被发信号到NG-RAN。

1.2.4 Notification Control

QoS参数（Notification Control）指示在QoS流的生存期内，当GFBR不能（或再次）保证QoS流时，是否从NG-RAN请求通知。如果应用业务能够适应QoS的变化，则通知控制可用于GBR QoS流。

1.2.5 Flow Bit Rates

仅对于GBR QoS流，附加的QoS参数是适用于上行链路和下行链路的保证流比特率和最大流比特率。GFBR表示在平均时间窗口内网络保证向QoS流提供的比特率。MFBR将比特率限制为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流的优先级确定的相对优先级。GFBR和MFBR被发送到QoS配置文件中的（R）AN，并作为每个单独QoS流的QoS流级别QoS参数被发送到UE。

1.2.6 Aggregate Bit Rates

每会话聚合最大比特率（session AMBR）。subscribed Session AMBR是由SMF从UDM检索的订阅参数。SMF可以使用订阅的会话AMBR或基于本地策略对其进行修改，或者使用从PCF接收的授权会话AMBR来获得会话AMBR，该会话AMBR被发送到UE和（R）AN的适当UPF实体（以启用UE-AMBR的计算）。会话AMBR限制在特定PDU会话的所有非GBR QoS流中预期提供的聚合比特率。会话AMBR是在AMBR平均窗口（标准值）上测量的。会话AMBR不适用于GBR QoS流。

每UE聚合最大比特率（UE-AMBR）。UE-AMBR限制可以预期在UE的所有非GBR QoS流中提供的聚合比特率。每个（R）AN应将其UE-AMBR设置为具有活动用户平面的所有PDU会话的会话AMBR之和，该（R）AN最大为订阅的UE-AMBR的值。订阅的UE-AMBR是从UDM检索并由AMF提供给（R）AN的订阅参数。UE-AMBR是在AMBR平均窗口（标准值）上测量的。UE-AMBR不适用于GBR QoS流。

1.2.7 默认值（Default values）

对于每个PDU会话设置，SMF从UDM检索5QI和ARP优先级以及可选的5QI优先级的订阅默认值。

1.2.8 Maximum Packet Loss Rate

最大丢包率（UL，DL）表示在上行链路和下行链路方向上可以容忍的QoS流丢包的最大速率。如果符合GFBR，这将提供给QoS流。

1.2.9 资源类型

资源类型确定是否永久地分配与QoS流级保证流比特率（GFBR）值相关的专用网络资源（例如，通过无线基站中的接纳控制功能）。

1.2.10 优先级

与5G QoS特征相关联的优先级表示QoS流中调度资源的优先级。

1.2.11 Packet Delay Budget

分组包延迟预算（PDB）定义了在UE和终止N6接口的UPF之间包可能被延迟的时间的上限。

1.2.12 Packet Error Rate

分组包错误率（PER）定义了pdu的速率的上限，pdu已由链路层协议的发送方处理，但相应的接收器在RAN中未成功地将其传送到上层。

1.2.13 Averaging Window

平均窗口表示计算GFBR和MFBR的持续时间，例如在RAN、UPF、UE中。

1.2.14 Maximum Data Burst Volume（最大数据突发容量）

最大数据突发容量表示5G-AN在5G-AN PDB（即5G-PDB的一部分）期间需要服务的最大数据量。

1.3 扩展QCI核心网侧和无线侧配置要求

1.3.1 核心网侧要求

现网4G和5G网络上针对QCI128/129/130/131承载的均为GBR业务，其速率受核心网下发GBR和MBR影响，由于目前组网方式为4G和5G为同一个核心网，策略同时生效，则需合理配置核心网侧GBR和MBR参数，无线侧QCI128/129/130/131的45G参数一致性，以确保业务能够成功建立和控制对无线网资源的无限制占用。

1.3.2 无线侧要求

扩展QCI需无线侧完成扩展QCI配置，如果无线未进行扩展QCI添加，无法驻留4G网络；目前NSA组网下，扩展QCI配置需要新增NSA部分，否则会导致SCG无法加腿、4G侧E-RAB建立失败等问题。

1.4 扩展QCI参数配置

对NSA模式下5G扩展QCI进行配置研究，在5G侧参数配置同时，4G侧锚点站点亦需要进行参数配置，NSA模式下5G站点参数配置如表1所示，NSA模式下锚点站点参数配置如表2所示。

表1 NSA站点参数配置

表2 4G锚点站参数配置

网络制式 参数中文名称 扩展QCI建议取值 备注优先级比特速率（kbps） 8不同逻辑信道方向的ARP1、2、3对应的D优先级比特速率均配置为8等效MLP索引 9 在QCI6、7、8、9合并基础上，将扩展QCI129、130、131配置在等效MLP索引9中，QCI权重因子与QCI6、7、8、9合并启用（“1”表示启用，“0”表示不启用）EMLP的QCI映射 9;8;7;6;128;129;130;131;132;0 EMLP上映射的QCI个数 9 QCI权重因子 1

1.5 无线侧添加扩展QCI后附着测试验证

基站侧添加扩展QCI后，终端可以正常附着到4G网络上，前台测试软件、基站侧均显示激活的专用承载为128。终端前台测试信令（CDS）验证如图2所示，基站侧信令跟踪如图3所示。

图2 CDS测试信令

图3 FPGA状态机实现过程仿真波形图

图3 基站侧信令

2 场景验证

选取宿迁高校场景NSA小区进行验证，统计用户信令感知指标进行对比，高校场景整体感知速率从4045.47kbps提升到了5312.27kbps；高负荷场景感知速率从3227.38kbps提升到了4990.31kbps，改善效果显著。在宿迁学院测试王者荣耀的平均时延改善21.13%；微信小视频的发送时间改善55.56%，接收时间改善53.33%；微信扫码支付时延改善33.60%，支付宝扫码支付时延改善36.97%。

3 结束语

不同场景下的业务需求优先级不尽相同，如商圈场景对支付类业务的需求较高、高校场景对游戏类业务的需求较高。目前在网络负荷日益增长的情况下开始出现少量业务侵占网络资源，影响高优先级业务的现象，导致各类场景下高优先级业务质量不能得到保证。通过开展扩展Qos策略研究，保障高负荷场景下用户主流业务感知，搭建业务模型，各类主流业务迁移至不同扩展QCI上，开展参数差异化配置及优化，提升用户感知。