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QoS Flow 到DRB 的映射

作者:无线猪

#头条创作挑战赛#

在NR系统内切换时,当“Lossless HO”(即无损的,按顺序不重复到上层)可以由目标使用相同的DRB配置和QoS流到DRB映射作为源来实现,所以,在这个环节,就需要QoS Flow的重映射。

在NR QOS模型中,RAN/AS必须将QOS流映射到DRB,并且QOS流到DRB的映射取决于RAN节点的实现。当执行切换时,目标gNB可能具有与源gNB不同的QoS流到DRB映射策略,或者目标gNB可以为正在进行的业务提供更好的映射规则。因此,当建立与目标gNB的连接时,将改变UE的QoS流到DRB的映射。

在UE移动性期间改变QoS流到DRB映射的一种直接方式是首先执行切换,并在切换完成时改变映射。以这种方式,切换过程和到DRB重映射的QoS流可以解耦,并且不需要为Uu接口和Xn接口中的切换过程指定任何新的QoS重映射。以这种方式,如果目标gNB使用与源gNB相同的DRB配置和QoS流到DRB映射,则可以实现无损切换。

与解耦切换和QoS流重映射的最直接方式相比,将这两种操作结合在一起的主要好处是减少在目标gNB处启动新映射规则的延迟。因此,可以将重映射应用于切换之后的第一个数据分组。代价是源gNB和目标gNB之间需要一定的协调。目标gNB需要将新的映射规则转发给源gNB,源gNB将由UE通过HO命令接收。

然而,时延减少的增益有多大,是否真的有必要,这是值得怀疑的。如果某些业务不需要“Lossless HO”,则可以通过完全配置实现到DRB重新映射的QoS流。考虑到RRC连接重配置消息携带了重映射规则,因此RRC消息处理和RRC配置应用也存在延迟。与在切换之后监视下行链路PDCP分组中的QoS flow ID的延迟相比,时延差异取决于何时在UE侧接收到具有QoS flow ID的第一下行PDCP分组。

即使在没有切换的正常情况下,QoS流到DRB的重新映射也会导致无序的分组传递,这对许多应用程序和传输协议(TCP)都是有害的。如何避免?如果需要“Lossless HO”,则支持QoS流到DRB在切换处重新映射的时延增益非常有限。当在gNB间切换期间执行PDCP重新建立时,为了确保无重复的顺序传递,存储在PDCP重传缓冲器中的PDCP SDU将被重传,这由STATUS报告触发。在应用旧映射规则的所有数据包成功传递之前,无法启动新的重新映射规则。从接收器方面来看,它还需要将所有接收到的数据包保存在缓冲区中,并且在成功接收到所有未完成的数据包之前,不能将它们传递到上层。因此,应用新的重新映射规则的时延取决于未完成数据包的数量。

以上行分组传输的图1为例,flow 2从DRB2重新映射到DRB1。预期UE可以在HO之后立即发起新映射。在源gNB中,UE发送PDCP PDU 1~5,源gNB成功接收PDCP PDU 1、3、5。但只有PDCP PDU 1和3被确认。因此,源gNB向SGW发送PDCP SDU 1,并将PDCP PDU 3和5以及flow 2的其他新SDU从CN转发到目标gNB。

在HO之后,flow 2被重新映射到DRB1。由于DRB2中的flow 2的PDCP PDU 2、4、5尚未被网络确认,因此UE需要重新发送它们。为了确保按顺序递送,一种解决方案是UE保持flow 2的新分组(例如,DRB1中的PDCP PDU 5)一段时间,直到在旧DRB上成功完成PDCP PDU的重传。另一种解决方案是,网络将应用来自DRB1的新映射规则的flow 2的分组保存在接收缓冲器中一段时间。直到接收到应用来自DRB 2的旧映射规则的flow 2的所有未完成的PDCP PDU,应用缓冲的新规则的其他分组被依次传递到上层。无论使用哪种解决方案,由于PDCP重新建立,端到端延迟都会因未完成分组的重传而受损。因此,如果QoS流到DRB的重新映射支持无损HO,则时延的好处非常有限。

QoS Flow 到DRB 的映射

考虑到上述分析,由于HO,QoS流到DRB的重新映射可以通过将HO和QoS重新映射过程解耦来实现,首先执行HO,然后将QoS流重新映射到DRB。

在LTE中,EPS到DRB的映射是一对一的映射,直到服务终止,EPS到DRB的映射才改变。这意味着EPS到DRB的映射在切换时没有改变。

然而,QoS流到DRB的映射可能在NR中的切换时改变。根据目标gNB的情况,QoS流可能需要映射到与源gNB中使用的DRB不同的DRB。

一旦发生这种情况,就会导致数据包丢失和向上层的无序传递,如图2所示。

1) 数据包丢失

DRB 2仅在切换之前与QoS Flow#3相关联。如果QoS Flow#3到DRB的映射在切换时改变为DRB 1,则DRB 2不与任何其他QoS流相关联。因此,可以释放与DRB 2相关联的PDCP实体,并丢弃所有缓冲的PDCP SDU。这可能会导致数据包丢失。

2) 无序传递

如果QoS Flow#2到DRB的映射从DRB 1改变为DRB 2,则DRB 2中的分组可能晚于DRB 1中的分组到达SDAP接收器。由于SDAP中没有定义SN,因此SDAP无法对无序接收的数据包进行重新排序。因此,SDAP实体无法支持向上层的传递。

QoS Flow 到DRB 的映射

最小化分组丢失和支持按顺序传送的一个简单解决方案是,SDAP实体不将从新DRB接收的分组传送到上层,直到从旧DRB接收到的所有分组被传送到上层。

为了让SDAP实体知道从新DRB接收到的数据包何时应该存储在缓冲区中,可以考虑重新排序计时器,如图3所示。

QoS Flow 到DRB 的映射

1) QoS Flow#2从DRB 1重新映射到DRB 2。

2) SDAP接收器启动QoS Flow#2的计时器。当计时器运行时,SDAP接收器将从DRB 1接收的SDAP PDU传送到上层。然而,SDAP接收器将与从DRB 2接收的QoS Flow#2相关联的SDAP PDU存储在临时缓冲器中。

3) 当定时器期满时,SDAP接收机丢弃与从DRB 1接收的QoS Flow#2相关联的所有SDAP PDU(如果有的话),并且SDAP接收机将与存储在临时缓冲器中的QoS Flow#1相关联的SDAP PDU传送到上层。

4) 在存储在临时缓冲器中的所有SDAP PDU被传送到上层之后,SDAP接收器将与从DRB 2接收的QoS Flow#2相关联的SDAP PDU传送到上层。

基于定时器的解决方案相对于带内信令(例如,基于结束标记分组的解决方案)的显著优势在于,它不易受到结束标记分组丢失的影响。此外,由于不需要带内信令,因此该解决方案似乎非常简单。与基于带内信令的解决方案相比,该解决方案的缺点在于,如果一些分组在重新排序定时器期满之后到达旧的DRB,则分组丢失的概率可能更大。然而,通过适当设置重新排序计时器值,过时数据包的数量将被最小化。

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