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3GPP QoS 3GPP QoS 研究报告研究报告CCSA-CWTSWG2 CCSA-CWTSWG2 第第 22 次全会次全会

6~8/01/2004 6~8/01/2004 北京北京华为公司华为公司

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3GPP 不同发展阶段的 QoS

GSM QoS

GPRS QoS

R99/R4 UMTS QoS

R5 UMTS QoS

R6 UMTS QoS

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不同业务的不同业务的 QoSQoS 需求需求

Multimedia Services

Telecommunications for Disaster Relief

Emergency Calls

Location Based Services

Streaming Audio & Video

Best Effort Data (Email, Data Download, etc.)

Instant Messaging

Presence Services

Push Services

Interactive Massively Multiplayer Online

Gaming

Multicast

Speech Enabled Services Voice

Services (different)

Requirements(different)

Architecture

ProtocolsTop Down vs

Bottom Up approach

Mobile Commerce

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GSMGSM 系统的系统的 QoSQoS

只有电路域，与分组域相比问题比较简单，电路建立后即能保证 QoS 。缺点：无数据传送时浪费资源。GSM 定义了一系列电路数据承载业务 （ GSM

02.02/ UMTS 22.002 ）。参数： synchronous / asynchronous, transparent /

non transparent ，比特率集合很有限。这些原则适用域所有后续阶段的网络。

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GPRSGPRS 系统的系统的 QoSQoS （（ 11 ））

GPRS 系统提供 “ Best Effort” QoS ，不保证比特率、时延等。

在接入网没有 “ connection” 的概念，所有用户流都是混合的，不能保证 QoS 。

QoS 参数用来定义每个 incoming 分组的优先级，以及是否需要重传。

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GPRSGPRS 系统的系统的 QoSQoS （（ 22 ））

Name Value Delay class From 1 (short

delay) to 4 (background)

Reliability class From 1 (<= 10-5) to 5 (> 5*10-4)

Peak throughput class From 1 (< 16 kbit/s) to 9 (>= 2 Mbit/s)

Precedence class 1, 2 or 3 Mean throughput class defined but not

used 'yes' Reordering Required

(Information in the SGSN and the GGSN PDP Contexts) 'no'

GPRS QoS 参数

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R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS （（ 11 ）） 目标：从 R5 开始保证分组域端到端 QoS ，结合

分组方式和电路方式的优势，即对无线资源的有效利用和有保证的 QoS 。

将来的长期发展趋势：逐渐淘汰电路域。 GPRS 主要障碍被消除， Iu 接口取代 Gb 接口，

接入网络能感知不同连接。 QoS 是一个很复杂的问题，包括了几乎所有的网

络单元，所有不同接口的 QoS 参数处理必须保持一致。

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R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS （（ 22 ））

AccessNetwork 1

CoreNetwork(s)

User 1 AccessNetwork 2

User 2

End-to-end aspects

Hop-by-hop aspects

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R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS （（ 33 ））

TE MT UTRAN CN IuEDGENODE

CNGateway

TE

UMTS

End-to-End Service

TE/MT LocalBearer Service

UMTS Bearer Service External BearerService

UMTS Bearer Service

Radio Access Bearer Service CN BearerService

BackboneBearer Service

Iu BearerService

Radio BearerService

UTRAFDD/TDD

Service

PhysicalBearer Service

New in UMTSNew in UMTS

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R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS （（ 44 ））Traffic class Conversational Streaming Interactive Background

Example of application

Voice Streaming video

Web browsing Background download of emails

Fundamental characteristics

- Preserve time relation (variation) between information entities of the stream

- Conversational pattern stringent and low delay

- Preserve time relation (variation) between information entities of the stream

- Request response pattern

- Preserve payload content

- Destination is not expecting the data within a certain time

- Preserve payload content

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R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS （（ 55 ）） 业务类别：

conversational ， streaming ， interactive ， background 。根据业务类别，应用下列 QoS 参数：

Maximum bitrate (kbps) Guaranteed bit rate (kbps) Delivery order (yes or no) Maximum SDU size (octets) SDU format information (bits) SDU error ratio Residual bit error ratio Delivery of erroneous SDUs (yes, no, don’t check) Transfer delay (ms) Traffic handling priority (1, 2 or 3) Allocation/Retention priority Source statistics descriptor (‘speech’/’unknown’)

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R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS （（ 66 ））Traffic class Conversational class Streaming class Interactive class Background class

Maximum bitrate (kbps) <= 2 048 (1) (2) <= 2 048 (1) (2) <= 2 048 - overhead (2) (3)

<= 2 048 - overhead (2) (3)

Delivery order Yes/No Yes/No Yes/No Yes/No

Maximum SDU size (octets) <=1 500 or 1 502 (4) <=1 500 or 1 502 (4) <=1 500 or 1 502 (4) <=1 500 or 1 502 (4)

SDU format information (5) (5)

Delivery of erroneous SDUs Yes/No/- (6) Yes/No/- (6) Yes/No/- (6) Yes/No/- (6)

Residual BER 5*10-2, 10-2, 5*10-3, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6

5*10-2, 10-2, 5*10-3, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6

4*10-3, 10-5, 6*10-8 (7) 4*10-3, 10-5, 6*10-8 (7)

SDU error ratio 10-2, 7*10-3, 10-3, 10-4, 10-5

10-1, 10-2, 7*10-3, 10-3, 10-4, 10-5

10-3, 10-4, 10-6 10-3, 10-4, 10-6

Transfer delay (ms) 100 – maximum value 280 (8) – maximum value

Guaranteed bit rate (kbps) <= 2 048 (1) (2) <= 2 048 (1) (2)

Traffic handling priority 1,2,3

Allocation/Retention priority

1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3

Source statistic descriptor Speech/unknown Speech/unknown

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R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS （（ 77 ）） 核心网络

应用哪些 IP 或 ATM 的 QoS 能力，取决于运营商。对于 IP 骨干网，可应用 IETF 定义的 DiffServ 。从 UMTS QoS classes 到 Diffserv codepoints 的映射由运营商决定。

Iu 承载业务基于 IP 的 Iu BS, 可应用 IETF 定义的 DiffServ 。若运营商选择 ATM-SVC 作为内部的传输承载，

IP 网络之间的互通可应用 DiffServ 。

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R99/R4 UMTSR99/R4 UMTS 系统的系统的 QoSQoS （（ 88 ））

从应用属性到 UMTS 承载业务属性的映射由运营商决定

从 UMTS 承载业务属性到无线接入承载业务属性有规范定义规则

从 UMTS 承载业务属性到核心网承载业务属性由运营商决定

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R5 UMTSR5 UMTS 系统的系统的 QoSQoS （（ 11 ））

R5 定义了 TE/MT 本地承载业务、 GPRS 承载业务和外部承载业务之间的交互，以及这些组合在一起为端到端业务提供 QoS 。

同时， R5 还描述了为分组域提供端到端 QoS 的IP 层必须机制，包括 IP 层和 GPRS 层可能的交互，以及应用层和 IP 层的交互。

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R5 UMTSR5 UMTS 系统的系统的 QoSQoS （（ 22 ））TE MT UTRAN CN Iu

EDGENODE

CNGateway

TE

UMTS

End-to-End Service

TE/MT LocalBearer Service

UMTS Bearer Service External BearerService

UMTS Bearer Service

Radio Access Bearer Service CN BearerService

BackboneBearer Service

Iu BearerService

Radio BearerService

UTRAFDD/TDD

Service

PhysicalBearer Service

IP Bearer only in Rel-5IP Bearer only in Rel-5

= IP BS Manager. Uses Diffserv Edge Function, IP Policy Enforcement Point and optionally also on RSVP/IntServ.

GPRS BearerGPRS Bearer

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R5 UMTSR5 UMTS 系统的系统的 QoSQoS （（ 33 ）） 策略决策功能 PDF (Policy Decision Function) 将得到的

应用层参数（如 SDP ）信息映射到 IP QoS 参数 （如RSVP ），该映射遵守特定的策略规则。 PDF 使用标准 IP 机 制 实 现 IP 承 载 层 基 于 业 务 的 本 地 策 略SBLP(Service Based Local Policy) 。 PDF 的决策将传送到 GGSN 中的 IP BS Manager ，即 IP 策略执行点PEP(IP Policy Enforcement Point) 。 PDF 是 P-CSCF 内部的逻辑实体。

PDF 和 GGSN 之间的 Go 接口采用 COPS 协议，传送相关信息和策略。

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R5 UMTSR5 UMTS 系统的系统的 QoSQoS （（ 44 ））

绑 定 机 制 （ Binding Mechanism ） 由GGSN 、 UE 和 PDF 共同实现。绑定信息包含 authorisation token 和 flow identifier ， 在 PDP Context Activation 和 Modification 消 息 中 ， 由UE 发给 GGSN ，用来将 PDP Context 承载和PDF 提供的与 IP 流相关的 SLBP 策略信息相关联。同时， GGSN 使用绑定信息决定 PDF 的地址。

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R6 UMTSR6 UMTS 系统的系统的 QoSQoS （（ 11 ））

RAB Manager

UMTS BS Manager

UMTS BS Manager

UMTS BS Manager

Subsc r

. Control

Adm ./Cap. Control Transl .

UE Gateway CN EDGE UTRAN

Ext Service Control

Iu BS Manager

Radio BS Manager

Iu NS Manager

UTRA ph . BS M

Radio BS Manager

UTRA ph . BS M

Adm ./Cap. Control

Adm ./Cap. Control

Adm ./Cap. Control

Iu BS Manager

Iu NS Manager

CN BS Manager

CN BS Manager

service primitive interface

BB NS Manager

BB NS Manager

protocol interface

Ext Netw .

IP BS Manager

Transl .

IP BS Manager

Policy Decision Function

Application Function

Go

Gq New in R6

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R6 UMTSR6 UMTS 系统的系统的 QoSQoS （（ 22 ））

在 R5 QoS 基础上的增强PDF 作为独立逻辑实体，从 P-CSCF 中独立出来PDF 与 AF(Application Function) 之间为 Gq 接口AF 将 QoS 相关的应用层信息参数（如 SDP ）映射到策略建立信息，通过 Gq 接口发送给 PDF

Gq 接口协议目前尚未完全确定

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3GPP QoS 3GPP QoS 技术文档技术文档

QoS 方面的 3GPP 主要技术文档：TS 22.002: Circuit Bearer Services (BS) supported

by a Public Land Mobile Network (PLMN)

TS 23.060: General Packet Radio Service (GPRS); Service description

TS 23.107: QoS concept and architecture

TS 23.207: End-to-end QoS concept and architecture

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