2G，3G和LTE的QoS对比与研究

黄 伟

（南京欣网通信科技股份有限公司，江苏 南京 210019）

2G，3G和LTE的QoS对比与研究

黄 伟

（南京欣网通信科技股份有限公司，江苏 南京 210019）

随着网络技术不断发展，多数主流运营商都面临着同时维护多张网络的问题。不同网络会有不同的定位，提供不同的业务，而QoS直接决定了运营商给客户提供的业务质量，文章在此通过对2G/3G/LTE网络的QoS进行了对比分析研究.

QoS；LTE QoS；互操作

2G/3G/LTE网络所提供的QoS质量是不同的，2G，3G设备所支持的QoS协议版本也可能是不同的，终端在不同网络间切换时，必然存在QoS映射协商的需求。由于QoS与用户感受密切相关，因此，了解终端在网络的QoS映射协商机制，也很有必要。GSM业务的QoS主要基于R98及以前的协议版本的(本文用“R98”表示)，TD-SCDMA业务的QoS主要基于R99及后续的协议版本 (本文用“R99”表示)。

1 R98/R99和LTE的QoS

3GPP TS24008 定义了PS域具体的QoS字段，如表1所示。

表1 PS域具体的QoS字段

续表1

Octet 1—5字段是R98协议对PS域QoS的定义；Octet 6—13字段是R99协议对PS域QoS的定义，在R98字段上直接进行了扩充。

2 GPRS系统在R97引入了QoS的概念

对于GPRS业务，在PDP报文激活时，MS和CN通过QoS profile进行QoS的协商.QoS profile 主要包含网络可提供的PS业务QoS的等级，如时延、比特速率、可靠性等。只要PDP报文处于激活状态，PS业务的QoS文件将始终有效。

理论上，GPRS可提供多种不同的QoS特征参数组合，但实际应用中，GPRS业务使用的都是BE(Best Effort)业务，即所有业务的QoS都是没有保证速率的。

在GPRS中，QoS profile存储在MS，SGSN和GGSN中，BSS只负责无线资源的分配，并不解析或存储QoS profile。

R98QoS主要包括：时延等级(Delay Class，DC)、可靠性等级 （Reliability Class，RC）、峰值吞吐率等级(Peak Throughput Class，PTC)、平均吞吐率等级(Mean Throughput Class，MTC)、优先等级(Precedence Class，PC)。R99QoS内容如表2所示。

表2 R99QoS内容

为了更好地支撑日益丰富的业务，LTE系统在无线网络取消了专用信道的概念，转而采用共享信道的机制，以更好地支撑系统的调度机制，因此，对3G系统的QoS协商机制进行了改进。

EPS承载沿用了TD-SCDMA的QoS结构，采用了分层、分段的QoS体系结构，EPS系统承载的QoS参数包含QCI，ARP，GBR，MBR，UE-MBR和APN-AMBR。

根据业务类型不同，承载可分为GBR承载和NON-GBR承载，两种承载都包含QCI和ARP。

QCI是一个索引参数，关联了资源类型、优先级、分组延迟预算和分组丢包率。

ARP其作用是用于在资源受限的时候决定接收承载建立/修改请求还是拒绝，也可用于在资源受限时决定是否丢弃该承载。ARP包含3个参数：优先级、抢占能力、被抢占的脆弱性。通过这3个参数定义了业务的重要性，EPS系统ARP有15级，1优先级最高，15最低。

每个承载都包含GBR和MBR。对于GBR承载，GBR定义了该业务的最小带宽，MBR定义了该业务的最大带宽。对于NON-GBR承载，协议只定义了MBR参数（类似于以前的BE尽力而为业务），但对其进行了改进，通过AMBR来提升资源的利用率。AMBR分为UE-AMBR和APN-AMBR。在HSS中存储签约的UE-AMBR参数和APN-AMBR参数。

3 2G/3G/LTE系统QoS映射

考虑到现有多个系统的定位和覆盖现状，系统之间难免要进行互操作，如切换、跟踪区更新等，因此下面简单地说明以下互操作时参数的映射。对于不同版本的QoS属性，其映射应该遵从一个基本原则，那就是尽量提供相同或者至少相似的QoS。

3.1 2G与3G QoS参数映射

2G与3G QoS参数映射主要发生在以下几方面：

（1）PDP报文从R99 SGSN移动到 R98- SGSN时，R99 SGSN完成R99到R98 QoS的映射。（2）PDP 报文从R98 SGSN移动到 R99 SGSN时，R99 SGSN完成R98 到R99 QoS的映射。（3）当GGSN为R98，其他网元均为R99时，由SGSN在发送Creat PDP Context Request到GGSN前完成R99到R98 QoS的映射。（4）R99 HLR在发送Insert Subscriber Data消息到R98 SGSN前，需完成R99到R98 QoS的映射（如果HLR可存储R98参数，基于实现）。

3.2 R98到R99 QoS的映射

3GPP 23.107中定义了R99到R97/R98 QoS转换与映射，如表3所示。

表3 R98到R99 QoS的映射

续表3

3.3 R99到R98 QoS的映射

3GPP 23.107中定义了R98 到R99 QoS的转换与映射，如表4所示。

表4 R98到R99 QoS的转换与映射

续表4

3.4 LTE与2G/3G QoS参数映射准则

EPS承载中的ARP和PDP上下文的ARP参数一一对应映射；EPS GBR承载的GBR和MBR参数与GRPS承载业务类型为‘会话类’和‘流媒体类’的PDP上下文的GBR和MBR参数一一对应映射；对于交互类和后台类业务的PDP上下文的MBR参数的映射，由运营商策略决定；为使AMBR和MBR对应起来，MBR的总和建议不超过AMBR。UEAMBR基于R99 UE所有交互类/背景类PDP上下文MBR之和设置，APN-AMBR基于R99 UE激活的相应APN所有交互类/背景类PDP上下文MBR之和设置。

R99 QoS参数Traffic Delay和SDU Error Ratio分别对应QCI的Packet Delay Budget 和Packet Error Loss Rate。QCI关联相关参数可映射到R99 Traffic Class，Traffic Handling，Statistics Descriptor。

4 结语

通过对比分析，在LTE/SAE网络中，沿用了3G中QoS的分层架构，通过承载体现QoS，与3G相比，主要有以下变化：

（1）使用EPS承载替代了3G网络中PDP上下文的概念，一个EPS承载关联一条UE与PGW之间的逻辑通路；（2）LTE网络引入了默认承载的概念，缩短了用户在开始业务时的时延；（3）核心网不再与接入网进行QoS协商，接入网只可以接收或拒绝；（4）在3G网络中，PDP上下文由UE发起；而在LTE网络中，承载的建立流程由网络侧触发；（5）LTE对QoS进行了简化，使用QCI代替了3G中的13种QoS参数，eNB可通过QCI推导出其对应的QoS参数。

[1]塞西亚.LTE-UMTS长期演进理论与实践[M].北京：人民邮电出版社，2009.

Comparison and study of 2G, 3G and QoS in LTE

Huang Wei
（Nanjing Xin Network Communications Polytron Technology Inc., Nanjing 210019, China）

With the continuous development of network technology, the majority of mainstream operators are facing problems of maintaining multiple network at the same time. Different networks have different positioning, and provide different services, while QoS directly determines the quality of business operators providing to customers, that is what the article studied through the analysis and comparison of 2G /3G/LTE network QoS.

QoS; LTE QoS; interoperability

黄伟（1984— ），男，江苏南京，专科，助理工程师；研究方向：网络优化、规划。