移动通信中的QoS解析

对于Interactive、background和best effort业务，没有实时质量的要求，GBR可以不考虑。对于这些业务，可以采用给他们定义不同的优先级达到控制QoS的目的。考虑所有的业务类型包括 Streaming在内，根据用户的需要为每种业务定义不同的优先级，使它们在共享资源的情况下，高优先级的业务具有优先使用权，同时又兼顾每种业务的特 性如Streaming的GBR映射，最终实现QoS。例如，定义4个优先级，不考虑信令等其他因素，把Streaming定义成最高优先级P1，交互式 业务为P2，背景业务P3，Best Effort为P4，那么在对共享资源的MS进行调度时，从高优先级到低优先级的MS依次调度，在完成高优先级的所有MS调度之后如果还有剩余资源才继续 调度低优先级的MS，并且在属于同一优先级的MS之间进行轮流调度以考虑其公平性，这样就达到了控制不同业务的吞吐量的目的。此外，其他参数也可以用这种 方法综合考虑进来，例如对于ABQP中定义的参数，交互式业务还需要考虑THP(Traffic Handling Priority)，对于不同的THP的交互式业务，应该允许定义不同的优先级。另外，可能Precedence Class也是用户希望能够考虑的一个参数，那么对于每一种业务都有三种不同的Precedence(high，

middle，low)，都可以定义不同 的优先级。最终的实现有多种办法，例如可以如前所说定义总的优先级4种，每种内部又根据THP或者Precedence class分成子优先级;或者，定义更多个的优先级，允许用户根据需要对业务、THP、Precedence的组合任意作优先级的映射。 3.3应用及其意义

QoS对于实现EDGE中的高速数据业务具有重大意义。引进QoS的网络才能保证各种业务的有效应用。

这里通过一个例子来说明上述解决方案在BSS中的应用：在一个无线时隙上同时有3个MS进行下行传输，MS1进行的是 streaming，MS2进行的是交互式业务，MS3进行的是背景业务。MS1的GBR是29.6Kb/s，根据估算，如果用MCS9发送数据的话，大 概需要每20ms调度29.6/59.2=0.5次。因此MS1占用了该时隙一半的无线资源。MS2是交互式业务，具有比背景业务高的优先级，因此网络端 总是先满足MS1的GBR，然后，根据优先级允许在已经满足MS1的情况下，允许MS2发送数据，如果仍然有资源剩余，则允许MS3发送数据。调度的结果 可能是：MS1每40ms发一次下行数据，MS2也是每40ms发送一次下行数据，但是MS3从来没有数据发送，因为资源永远被高优先级的MS占用了。

可见，相对应传统的不支持QoS的平均分配资源的方案(每个MS每60ms被调度一次)，QoS在BSS中的应用使得Streaming获得了 更高的传输速率并保证了GBR，也使得交互式业务比背景式业务获得了相对比较高的传输速率。他们体现在终端用户那里，Video的播放非常平滑以及网页浏 览的速度较高。可以预见这种优质的业务质量将会吸引到更多的用户。此外也可以看到，本文提出的方案非常简单、直接并具有实际应用价值，它使得提供QoS的 BSS在资源使用上根据业务类型更加优化。

需要指出的是本文只是简单介绍了这个QoS的解决方案，实际上一个完整的QoS解决方案要复杂的多，例如在上面的例子中，MS3就无法实现传输数据的功能，这会导致终端用户的数据传输失败，因此必须引进其他机制保证低优先级的用户数据传输不被中断掉。 4. 结束语

本文介绍了QoS在EDGE中的概念、业务类型以及协商过程，提出了一种BSS内实现QoS的无线资源分配解决方案，主要针对 Streaming业务提出了具体的资源分配算法。同时考虑多种业务的并存提出了QoS综合解决方案即通过进行业务和优先级映射实现不同业务的QoS区 分。目前，上海贝尔阿尔卡特公司的Edge产品采用业界领先的QoS解决方案，它使得网络能够非常高效的支持了Streaming业务，特别是在网络负载 高，用户量大的情况下，相对于传统的网络，吞吐量最多可提高4至5倍，并且非常稳定(基本上没有抖动)，保证了Streaming业务在终端的使用效果， 达到业界领先水平。 参考文献：

[1]:3GPP 44.060: “GPRS; MS-BSS interface; RLC/MAC protocol” [2]: 3GPP 48.018: “GPRS; BSS-SGSN;GGSN ”

[3]: 3GPP 24.008: “Mobile radio interface Layer 3 specification; Core network protocols; Stage 3”

[4]:杨留清 张闽申 徐菊英，数字移动通信系统，人民邮电出版社 [5]:崔鸿雁 徐海博 张平，第三代蜂窝网络核心网的QoS技术分析，数据通信，2006年01期

第三代蜂窝网络核心网的QoS技术分析

摘要：介绍了3G核心网的服务质量保证问题。

按照网络实体和3G演进的版本分别对核心网的QoS保证技术进行了重点分析，并与有线网络的QoS保证方案的特点进行对比，分析了3G网络R5版本在QoS方面遇到的问题。

关键词：3GQoSMSCGGSNSGSN 0.引言

未来3G系统所采用无线技术应具有高频谱利用率、高业务质量、适应多业务环境等特点，并具有较好的网络灵活性和全覆盖能力。CDMA2000、 WCDMA、TD-SCDMA三种技术是未来3G主流应用技术。3GPP组织制订了四个版本，即R99、R4、R5和R6。R99版本的主要特点是核心网 方面基于GSM。R4的主要特征是在核心网电路域引入了软交换的概念，即传统MSC分离为媒体网关(MGW)和MSC服务器两部分，实现了控制和承载分 离。R5是全IP网，其核心网部分在结构上引入多媒体子系统(IMS)。R4/R5版本的核心网中的网络实体与GSM网络比较有了许多变化，例如将MSC 分成两个不同的实体，MSCServer和

MGW(MediaGatewayFunction)。但3G与GSM最大的不同是在网络中引入两个全新的节点 SGSN(Serving GPRS Support Node)和GGSN(Gateway GPRS Support Node)。

第三代移动通信系统的整个核心网络将呈现出和IP技术紧密结合并逐步向全IP网络演进的发展趋势：其中3G电路交换核心网络主要由现有的核心网 络

(3GMSC(M11)演进，而3G分组核心网络主要从GSM/GPRS核心网络演进，因此对网络服务质量(QoS)提出了更高的要求。如何充分利用网 络中的QoS保证使用户获得满意的服务，同时又能有效地利用网络资源成为3G网络建设的一个重要问题。

1.3G核心网对QoS的要求及保证技术

QoS包括调控不同业务的流量；保证实时业务的带宽、低时延、低丢包率；为不同业务定制相应带宽；减少网络丢包率；平滑网络流量，提高带宽利用 率；调整物理接口速率等。对基于IP的语音QoS主要解决以下问题：网络的两个节点之间特定应用业务流的平均速率；数据包在网络的两个节点之间传送的平均 往返时间，即时延及时延的变化；网络传输过程中的丢包率；网络的可用性；完成整个呼叫建立过程的时间。针对各种业务对时延灵敏度的不同要求，3GPP规范 的QoS

的体系结构中大致将其分为四个类别：会话类要求保证数据流传输的连续性，要求低时延，低丢包率；流媒体型要保证连续性的同时减小时延；Web等交 互型对时延和数据的正确率有严格要求。后台型业务要保证数据的正确率。 3G核心网QoS的保证技术可分为按核心实体划分及版本划分。

按核心实体划分：3G核心网中分组域的主要设备是SGSN和GGSN。SGSN将来自MS的QoS需求传送给GGSN；根据网络资源情况实现接 纳控制，对于实时业务Conversational、Streaming类进行资源预留，提供保证的QoS；对用户数据监控，保证与TCA的一致性，实现 流量监控功能；对承载业务分配共享资源，实现资源管理；根据对应承载的QoS业务能力，进行标记，实现业务映射功能。GGSN根据网络负荷情况，修改商定 的QoS参数，并将结果反馈给SGSN，实现接纳控制作用；对承载业务分配共享资源，实现资源管理；对从SGSN来的QoS请求进行权限认证，实现 COPS的PEP功能；对用户数据监控，保证与TCA的一致性，实现流量监控功能；根据对应承载的QoS业务能力，进行标记，实现业务映射功能；根据用户 业务质量需求，实现业务QoS等级的分类功能；实现

Diffserv边缘节点功能(包括RSVP代理功能)，实现与外部网络IP承载业务的互通功能；同 时，SGSN和GGSN可以根据业务流类型和业务处理优先级的协商结果，通过Diffserv技术，将不同业务类型所对应的QoS业务按照不同类型映射为 相应的码字。

在电路交换域中，R4将MSC分离为MSCServer和MGW两个网元，其中MSCServer负责呼叫控制和多媒体网关控制；MGW负责处 理用户面的话务。采用Diffserv技术保证电路域话务在IP传输网中的QoS。将IP话务流标注上相应的Diffserv代码，然后再送到IP骨干网 中。运营商根据需要修改Diffserv代码的映射方式，也可在信令链路中实施技术。

按版本划分：R99版本的QoS保证技术：R99版本中给每个用户引入了PDP上下文，每个PDP对应不同服务质量的会话。GGSN中的

TFT(TrafficFlowTemplate)对数据包进行过滤，并将它们发送到正确的PDP上下文中。PDP上下文激活消息从UE接收后，SGSN 利用GPRS签约订单检查需要的QoS并从而降低需要的服务质量。修改后的PDP上下文激活信息被SGSN向前传给GGSN。GGSN基于得到的资源降低 需要的QoS。修改后的PDP上下文激活消息再被GGSN发回SGSN。SGSN让RNC给需要的QoS建立到UE的RAB(无线接入承载)。

不对称PDP上下文将支持R4以上的版本，允许为上下行链路分别设置QoS。这个特性对上下行完全不同QoS需求的流应用非常有用。

R4版本的QoS解决方案：3GPPR4版本中，SGSN可以看作GSM进入GPRS核心网的路由器，它将分组数据发送到相关基站子系统。PS 域中的SGSN类似GSM中的MSC/VLR的功能，它存放用户的鉴权和位置信息。主要功能是对移动