2G 3G 4G 5G网络QoS中的重要角色ARP

        ARP这个缩写在诸多的ICT系统中有多种不同的意义，比如

IP/Appletalk/ATM协议中的相应的ARP协议， 即Address Resolution Protocol 为地址解析协议，而我们在本文要说的ARP是纯蜂窝系统中QoS里的一个重要概念，即Aollocation and Retention Priority，可以翻译成：“分配与保留优先级” ，这个QoS中的元素从2G时代开始使用，延续到了当今的5G系统。也是由于最近的一次现网定位用到了ARP，当时也是查了很多背景信息，就使用本文进行总结。

        在2G3G时代，ARP就已经是用户签约数据字段之一，在HLR中设定，主要用于执行资源分配与保留优先级方面的差异化功能。比如在一些场景中如果发生资源拥塞需要释放一些低优先级资源时候，ARP就是用于这类判决的重要依据，当然这只是一个简单的举例，ARP在RRM众多算法中的应用很多。

        这里的ARP其实包含了3类字段参数：

1. Priority Level范围是1-15，就是表示优先级等级。

2. Pre-emption capability，抢占能力，即为发生资源紧张时候具备抢占其他低优先级bearer资源的能力。

3. Pre-emption Vulnerability，可被抢占。即为如果低优先级，可沦为被抢占的bearer。
   

        ARP在R99和R97/98属性之间双向映射的情况如下面两个胶片所示：

        2G3G中这类参数通过HLR和两个域的核心网分别传递到RAN侧通过RRM进行具体的实施。这个参数在近一些年的自然灾害中（地震与海啸）曾经有过教训，虽然规范中对此予以了定义，但是由于种种原因在实际网络中并没有实施真正的功能，导致类似地震这类破坏性极大的自然灾害来临时，话务量出现暴增，发生严重的网络拥塞，以致大量指挥协调的重要话务也无法进行（与普通话务没有优先级抢占的功能）。因此在后来的网络中进行了集中验证。这里先怀念一下3G的E2E的QoS结构：

        4G来临，在系统中继承了ARP的原始的意义，但是实现机制发生了些许变化，首先4G中的ARP：

       4G规范中定义了基本的QoS特性并依据这些特性定义了一些标准的QCI类别，其中最重要的是 4G中每个（SDF）业务数据流都与一个且仅一个QCI关联，eNB可以依据与QCI相关联的ARP进行RRM处理。4G基本QoS特性总结如下：

        4G据此定义了的各类QCI，大家也算是耳熟能详吧，这里不再罗列。

        ARP定义了资源请求的相对重要性（继承了2G3G的ARP的属性），在资源受限的情况下（通常用于GBR流量的接纳控制）是可以接受还是需要拒绝承载建立或修改请求。它还可以用于确定在资源限制期间要抢占哪些现有承载。除了QCI之外，还可以使用ARP优先级来确定传输级别的数据包标记，例如：设置关联EPS承载的DiffServ码点。另外，也可以将eNodeB配置为使用QCI优先级之外的ARP优先级来控制具有高优先级ARP的SDF的数据包转发处理。ARP优先级的范围是1到15，最高优先级是1。抢占能力信息Pre-emption capability定义服务数据流是否可以获取已经分配给具有较低优先级的另一个服务数据流的资源。pre-emption vulnerability信息定义服务数据流是否可以丢失分配给它的资源，以便允许具有更高优先级的服务数据流。这两类功能与2G3G一样都可以设置为“是”或“否”。仅应将ARP优先级1-8分配给授权在运营商域内接受优先处理的服务的资源（即服务网络授权的资源）。ARP优先级9-15可以被分配给由家庭网络授权的资源，并且因此可以在UE漫游时适用，同时这也确保将来的版本可以使用ARP优先级1-8来指示例如向后兼容的方式在操作员域内提供紧急和其他优先服务。

        4G引入了policy control 网元PCRF与PCEF，通过制定PCC（policy control）来控制实施差异化服务：

        然后是来到5G，5G的各类QoS在文章中进行了总结：

1. 5G QoS学习笔记

2. 5G QoS学习笔记(续)
   

        5G针对ARP在规范文本中的定义如下：

        在与ARP具体实施有关的过程中，SMF都会从UDM中检索5QI和ARP优先级，并根据本地配置或与PCF的交互结果，更改获取的默认5QI和ARP优先级的签约值，用以设置QoS流的相关QoS参数。SMF需根据本地配置或与PCF的交互来设置与默认QoS规则相关联的QoS流的ARP抢占能力（pre-emption capability）和ARP抢占vulnerability。在未部署动态PCC的情况下，SMF应基于DNN的配置建立GBR QoS流作为与默认QoS规则关联的QoS流。此配置包含标准化的GBR 5QI以及用于UL和DL的GFBR和MFBR。

        于是，见下面GFBR和MFBR的名词解释，仅用于GBR QoS flow，实际上这两个概念并无新意，在2G3G4G系统中都有使用，只是在当前的5G规范文本中可以做了名词缩写定义而已：

        简短总结ARP：在用户签约数据中定义，在PCRF/PCEF可以根据业务流特性进行动态调整，最后发送给RAN实施QoS相关的RRM算法，在无线资源上实现业务差异化服务。

        时间及篇幅所限，这里就不一一总结各代系统与ARP相关的消息流程了。感兴趣的同仁可自行去查看对照ARP的端到端的传递与实施过程，尤其5G QoS中的ARP部分。