2024年6月3日发(作者：)
山东通信技术
Shandong
Communication
Technology
第41卷第1期2021年3月
Vol.41 No.l March. 2021
5G业务质量保障技术论述
程玉松，李明晏，董雪，何丽华
(中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，山东济南250101 )
摘要：面向垂直行业的多样化业务需求，对比分析5
G
网络下的三种质量保障技术---
QoS
、
DNN
和网络切片，介绍应用情况、
存在的问题及后续演进情况。5
G
网络下，结合使用
QoS
、
DNN
和网络切片质量保障技术，可实现网络资源的独占或优先调度,
减少网络的抖动和时延，增强业务的可靠性，满足垂直行业的个性化需求。
关键词：质量保障；
QoS
;
DNN
;网络切片
1引言
随着移动互联网的发展，越来越多的工业设备接人
2.1.1 5
GQoS
参数
5
G
网络下相关的
QoS
参数定义如下：
5
QI
:用于指示端到端网络，标识所承载业务是否为
保障型业务，5
QI
的等级高低指示业务的调度优先级。
移动网络中，这些设备分属不同的工业领域，具有不同
的特点和需求。相比4
G
网络，5
G
将不仅考虑人与人，
也考虑人与物、物与物的连接，支持包括以增强/虚拟
现实业务为代表的增强移动宽带，海量物联网连接的低
功耗广覆盖，以工业互联网、车联网业务为代表的低时
ARP
:分配和保持优先级，主要用于指示无线，标识
所承载的业务是否允许抢占其他业务的资源，被其他业
务抢占，以及抢占的优先级。
MBR
(
Maximum
Bit
Rate
):最大比特速率，用于指
延、高可靠三大类场景。为满足不同行业及用户的丰富、
示端到端网络，标识所承载业务所能允许的最大带宽。
多样化需求，5
G
网络需能够灵活组网、按需定制、保障
GBR
(
Guaranteed
Bit
Rate
):保证比特速率，标识
质量。
所承载业务所能允许的最小（保障）带宽。
2 5G网络中的质量保障技术
在5
G
网络中，主要的质量保障技术有
QoS
(
Quality
2.1.2 端到端差异化调度
通过
QoS
的5
QI
、
ARP
、
MBR
、
GBR
等参数的组合，
整个网络通过无线
DRB
(
Data
Radio
Bearer
,数据无线
承载）、传输
VLAN
(
Virtual
Local
Area
Network
,虚拟局
域网）、承载
DSCP
(
Differentiated
Services
Code
Point
,
差分服务代码点）以及核心转发流控等环节的资源调配，
实现对于不同用户/不同业务的差异化服务。5
G
网络
端到端
QoS
保障机制示意图如图1所示。
of
Service
,服务质量
）、DNN
(
Data
Network
Name
,数据
网络名称）和网络切片。
2.1
QoS
QoS
指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的
网络通信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制,
是用来解决网络延迟、阻塞等问题的一种技术。5
G
网
络下
QoS
技术可以通过定义
QoS
策略来提供端到端用
户或业务的带宽、时延、抖动等质量保障，通过分级的
方式来满足不同用户或业务的需求。
图1 5
G
网络端到端
QoS
保障机制示意图
收稿日期：2020-12-30
作者简介：程玉松（1979—),女，
S
级工程师，研究方向为5
G
核心网。
E
-
:
chengyusong
@
cmdi
.
2021年
山东通信技术
2.3.1
无线切片
10
(
1
)核心网QoS
1
)决定用户QoS规则，并将QoS规则与QoS流
无线切片隔离方案主要实现网络切片在无线网络部
分的资源隔离和保障。根据业务的时延、可靠性和隔离
性等要求，可以分为QoS保障、RB资源预留（静态、动
态）和载波隔离。
(
1
) QoS保障:可以在资源有限的情况下，保障不
同业务“按需定制”，为业务提供差异化服务质量的网络
服务，包括业务调度权重、接纳门限、队列管理门限等。
在资源抢占时，高优先级业务能够优先调度空口的资源；
在资源拥塞时，高优先级业务也可能受影响。
(2 )
RB
资源预留:允许多个切片共用同一个小区的
绑定，下发至无线和终端；
2)
根据QoS
(如
5
QI
)
映射为IPDSCP
、
传输网
VLAN优先级；
3
)根据切片标记传输网VLAN
ID
;
4
)分类下行数据流并关联到QoS流，标记
5
QI
。
(
2
)承载网QoS
:
根据DSCP进行区分优先级处理
实现承载网QoS功能。
(
3
)传输网QoS
:
根据VLAN
ID和VLAN优先级
进行传输QoS控制。
(4)
无线QoS
1
)根据QoS配置完成空口 QoS
(接入控制和调度）；
2
)根据QoS
(如
5
QI)标记IP
DSCP和VLAN优先级；
3
)根据切片标记传输网VLAN
RB
资源。根据各切片的资源需求，为特定切片预留分
配一定量
RB
资源。
RB
预留分为静态预留和动态共享：
1 )动态共享方式:为指定切片预留的资源允许一定
程度上和其他切片复用。在该切片不需要使用预留的
RB
资源时，该切片预留的
RB
资源可以部分或全部用
于其它切片数据传输。在上下行有数据传输时，可以及
时调配所需资源。
2 )静态预留方式:为指定切片预留的资源在任何时
刻都不能分配给其他切片用户使用，以确保任何时刻有
充足资源随时可用。
(
3
)载波隔离:不同切片使用不同的载波小区，每个
切片仅使用本小区的空口资源，切片间严格区分以确保
各自资源。
2.3.2
传输切片
无线与核心网之间的移动传输网络根据对切片安
全、可靠性的不同诉求，分为硬隔离和软隔离。根据
业务要求隔离度、时延和可靠性的不同，传输承载技
术包括
：
FlexE/MTN接口硬隔离、MTN交叉硬隔离和
VPN+QoS软隔离。
(
1
) FlexE/MTN
接口硬隔离：FlexE/MTN
接 口是基
于时隙调度将一个物理以太网端口划分为多个以太网弹
性硬管道，在网络接口层面基于时隙进行业务接人，在
设备层面基于以太网进行统计复用。
(2)
MTN交叉硬隔离：基于以太网
64/66
B码块的
(
5
)终端QoS
:
基于QoS规则将上行数据包分类关
联到QoS流，并标记
5
QI
。
2.2
DNN
5
G网络下的DNN等同于TS
23.003
[
19]
中定义的
APN
( Access
Point
Name
,
接入点名称），DNN
和 APN
是等价的，两个标识符具有相同的含义信息。
APN指
一
■种网络接人技术，是通过手机上网时必
须配置的一个参数，它决定了手机通过哪种接入方式
来访问网络，用来标识网络的业务种类。
4
G
APN通过
4
GTD-LTE网络将终端接人专用APN标识的客户内网，
并将访问通道与公网隔离，从而确保网络访问的安全性、
数据传输的私密性。
5
G
DNN支持部分核心网网元（如UPF
)独立部署
和选择，同时提供用户级的QoS控制。对于需要使用
DNN技术的行业用户，在为用户开通业务时需签约相
应的
DNN
,行业用户的终端在访问行业用户网络时，需
在终端中配置相应的
DNN
。
2.3网络切片
网络切片在同一个物理网络上构建端到端、按需定
制和安全隔离的逻辑网络，为不同的业务和用户群体提
供差异化的网络服务。5
G
网络切片是端到端包括接人
网、核心网、传输网的虚拟化“专网”。如图2所示。
交叉技术，在接口及设备内部实现TDM
(时分复用）时
隙隔离，从而实现极低的转发时延和隔离效果。单跳设
备转发时延最低
5~ 10
us
,
较传统分组交换设备有较大提升。
FlexE/MTN接口隔离技术可以组合MTN交叉隔离
技术或分组转发技术进行报文传输，每个HexE/MTN接
口的QoS调度是隔离的。
(
3
) VPN+QoS软隔离：VPN实现多种业务在一个
物理基础网络上相互隔离。VPN+QoS软隔离不能实现
硬件、时隙层面的隔离，无法达到物理隔离效果。
无线切片
图2 5
G
网络切片示意图
11
程玉松，等：5
G
业务质量保障技术论述
第1期
2.3.3 核心网切片
基于网络虚拟化和服务化架构，5
G
核心网的网络
功能可以支持不同层级的按需隔离模式，保证不同切片
间的业务独立性。
(1 )完全共享模式：“一条跑道、尽力而为”，适用于
公众网的普通消费者业务，对于安全隔离性无任何特殊
需求。
(2 )部分独占模式:结合行业实际需求，通过共享大
部分网元功能+少量网元功能独占专享的方式，在安全
隔离性需求和成本之间做到最佳平衡，能够满足大多数
通用行业的网络切片分级需求。
(3 )完全独占模式:能力等同于建设一张完整的行
业专用核心网，安全隔离性最好，但建设、运营成本也
最高，因此，仅适用于极个别需要超高安全隔离性而对
成本不敏感的特殊行业。
5
G
核心网网元功能层隔离模式如图3所示。
并亨楱式 癤分魏々 完全截占
3质量保障技术的应用
面向垂直行业对5
G
网络技术的需求，中国移动定
义了 “优享、专享和尊享”三种模式的5
G
行业专网。
(1)优享模式：基于面向公众的无线资源，通过
QoS
、
切片等手段，实现业务逻辑隔离，满足用户对网络
速率、时延及可靠性的优先保障需求。
(2 )专享模式:提供无线网络增强覆盖，通过边缘计
算技术，实现本地业务处理，满足数据不出场、超低时
延等需求，为用户提供专属网络服务。
(3 )尊享模式:通过对基站、频率等专建专享，为企
业用户构建专用无线网络，提供高安全性、高隔离度的
定制化建网服务。
针对用户的差异化需求，对于无特殊需求的流量接
人，使用默认切片为用户提供服务。为满足业务的多领
域、多场景需求，在使用切片技术的基础上，切片内的
网络能力从
QoS
起步，逐步叠加网络能力，分层分级为
用户提供服务。
表
1 5
G
专网中质量保障技术应用
5
G
专网切片建网方案切片隔离辅助质量保障技术
1
y
..l
I
LgJ
Ljg
」
u
»
C
^
Z
3
非专网
优享
专享
全共享
全共享
边缘计算
资源隔离
边缘计算资源
尊享
默认切片
专用切片
专用切片
默认
DNN
+默认
QoS
或用户级
QoS
默认/专用
DNN
+默认
图
3 5
G
核心网网元功能层隔离模式示意图
2.4三种质量保障技术对比
QoS
:通过用户级或业务级服务，为不同个体用户
提供业务质量保障，或为同一个用户的不同业务提供差
异化质量保障。本质上是根据相对优先级争抢资源，当
整体负荷较大时，除了
GBR
用户以外的业务质量会整
体降低。
QoS
或用户级
QoS
专用
DNN
+默认
QoS
或用户级
QoS
专用
DNN
+用户级
DNN
:提供网元
（UPF
)级服务，用以区分不同数据
网络的接入；支持
UPF
独立部署和选择，从而在一定程
度上满足业务要求。本质上是根据
DNN
将会话分流汇
聚到不同的
SMF
/
UPF
,从而通过就近接人等方式提供业
务的质量保障。
切片：提供端到端网络级别服务，为不同的用户群
体提供资源预留及业务质量保障，即使在整体负荷较大
时，也能为特定用户群体提供业务质量可保障的服务。
同时，在切片内通过
QoS
、
DNN
,可以进一步为不同用户、
不同业务提供差异化手段。
三种技术并不是相互独立的，在5
G
网络下，三种
质量保障技术结合使用，以切片为基础提供端到端业务
服务保障，在
QoS
和
DNN
的基础上，额外叠加其下用
户群体的差异化服务能力，灵活组网，满足面向垂直行
业的多样化需求。
尊享
S
+专用基站或频
隔离、基站或专用切片
Q
〇
频率资源隔离
率资源+用户组管理
端到端
全物理隔离
专用
DNN
+用户级
S
+专用基站或频
专用切片
Q
〇
率资源+用户组管理
“优享、专享、尊享”三种专网模式，结合5
G
网络
下的质量保障技术，为用户提供不同的无线网、核心网
资源专用方案，网络能力逐步叠加、网络专用程度逐步
提高、网络价值逐步增强。
4质量保障技术存在的问题及后续演进
目前
QoS
和
DNN
均较为成熟的技术，可优先应用，
实现业务的加速和隔离。而网络切片的技术能力尚不够
成熟，业务流程尚未落地，
SLA
保障暂不能承诺。
(下转第16页）
第1期
• • CE
张龙江，等：基于
EVPN
的新型互联网技术在智能城域网中的应用
CE »_ J
16
表1
EVPN
专线与物理光纤、传输网络的多维度比较
5结论
随着运营商5
G
建设和5
G
承载网络建设进程的
逐步推进，以
DC
为中心的智能城域网正在逐步部署
EVPN
数据中心技术，以实现
L
2
VPN
、
L
3
VPN
等多业
务场景。目前智能城域网的商用部署还处于初期阶段，
涉及的
SR
、
EVPN
、
SDN
等多种数据中心前沿技术，也
需要进行不断的深度融合。作为运营商城域网络重构的
图12
EVPN
灾备应用场景
契机，5
G
建设、通信云化、网络功能虚拟化，为智能城
域网的发展提供了市场机遇。
EVPN
作为新型
VPN
技
术，其融合二层和三层
VPN
功能的全场景技术优势，正
EVPN
灾备部署服务模式适用于对业务实时性要求
较高的敏感行业客户场景，通常涉及民生、金融类业务
系统，如政府重要系统、银行核心业务系统及安防系统、
在成为智能城域网发展的一大助力。
保险证券核心系统、彩票销售系统、高速支付系统等。
参考文献：
4.2.3
EVPN
专线与传统专线对比分析
作为下一代智能城域网的主流关键技术，
EVPN
专
[1]
Antonio
Stachez
-
Monge
.
MPLS
在
SDN
时代的应用.北京：
线相比物理光纤、传输网络等传统组网模型有着低成本、
人民邮电出版社.2017.
广覆盖、可行性、高拓展等商用优势，见表1。
[2] 古宏霞，孙余强.
Wireshark
网络分析实战[
M
].北京：人民
邮电出版社.2015.
(上接第11页）
4.1
QoS
部分5
QI
较为成熟，可定性实现业务加速优先级差
异。5
QI
理论支持255档，目前5
QI
的1、2用于语音业
但由于资源有限，网络切片实现无线专用和端到端
物理隔离代价巨大，部分逻辑隔离较易实现。且目前尚
不能提供端到端
SLA
(
Service-Level
Agreement
,服务等
切片服务的可承诺、可兑现和可感知。运营和
务音频和视频媒体，保证调度；5
QI
的5用于语音信令，
级协议）
跨厂家、跨域拉通挑战大。
优先调度；5
QI
的6/8/9用于数据业务。目前使用的数
管理流程尚未完全贯通，
后续需逐步实现无线+传输+核心网端到端网络切
值较少，后续需重点推进81- 85的能力验证，验证不同
5
QI
等级及对应的保障效果。
4.2
DNN
片的拉通，实现全领域自动化编排和配置，实现网络切
片端到端质量保障。
DNN
技术能力较为成熟，现网已通过线下配置方
式在部分项目应用，后续需推进线上配置流程。
4.3网络切片
目前终端、无线、传输、核心网各子切片基本功能
已支持。现网核心网支持按需切片，新增切片支持全共
享、部分共享方式，支持切片内
DNN
和
QoS
策略;无线
网支持切片级
QoS
优先级调度、切片级资源预留;传输
5结论
QoS
机制可以实现速率保障、优先级保障、可靠性
保障等能力，满足逐用户、业务的质量保障。面向低时
延、本地数据处理等需求，可通过
DNN
网络规划，选择
在地市甚至区县部署边缘
UPF
实现分流，使用流量本地
卸载实现本地业务保障。面向行业用户的5
G
专网，通
过切片拉起的网络面向用户提供不同覆盖范围、网络能
力、隔离度以及
SLA
等级的服务。
5
G
网络下，根据不同用户的不同需求，结合使用
SPN
网络内支持最小5
G
粒度的
FlexE
硬管道隔离，同
时支持
VPN
隔离和
SR
-
TP
隧道带宽保障对切片业务进
行软隔离，支持与无线和核心网通过端口 +
VLAN
进行
切片业务端到端对接。
QoSDNN
和网络切片质量保障技术实现网络资源的独
、
占或优先调度、减低网络的抖动和时延、增强业务的可
靠性，满足不同业务的质量保障需求。
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