解析3GPP R18：5G反射式QoS如何减少信令开销？

在5G网络中，反射式QoS是一项关键机制。它允许终端设备“反向学习”——自动将下行业务流的QoS参数，应用于相应的上行业务流。这具体是如何实现的呢？关键在于网络侧会在GTP-U报文头中标记一个特殊的 RQI（反射式QoS指示符）。终端设备侦测到这个标记后，无需等待网络显式地、逐个业务流地发送信令指令，就能自己推导出上行的QoS规则。这一设计的核心目的，正是为了有效减少控制平面的信令开销。

3GPP在核心规范TS 23.501中对反射式QoS进行了定义，我们可以从以下几个关键点来理解它。

一、反射式QoS的核心作用

反射式QoS使得终端能够在没有SMF（会话管理功能）提供明确QoS规则的情况下，自动将上行用户面流量映射到正确的QoS流上。这项功能同时适用于IP类型和以太网类型的PDU会话。其实现原理，是让终端基于接收到的下行数据流，在本地“派生”出相应的QoS规则。值得注意的是，在一个PDU会话中，反射式QoS可以与非反射式QoS（即网络显式配置的QoS）并存，同时生效。

二、终端侧的处理逻辑

对于支持反射式QoS功能的终端，如果5G核心网对某些业务流量启用了该功能，那么终端就有责任基于接收到的下行业务流，为对应的上行业务流创建“派生QoS规则”。
终端将使用这些自己推导出的规则，来决定上行流量应该映射到哪个QoS流。当然，如果终端支持此功能，它需要在初始接入或会话建立时向网络（具体是SMF）明确告知其能力。

三、PDU会话与RQI指示

反射式QoS的支持是以PDU会话为粒度进行管理和指示的，具体场景略有不同：

• 对于在5GS中新建的PDU会话，以及从EPS（4G网络）迁移过来但不使用N26接口的PDU会话，终端应通过PDU会话建立过程来指示其支持反射式QoS。
• 对于从EPS迁移过来且使用N26接口的PDU会话，在首次从EPS切换到5GS之后，终端应通过PDU会话修改过程来指示其支持反射式QoS。
• 终端和网络需要在整个PDU会话的生命周期内，应用和维护终端是否支持反射式QoS的这一信息。

四、异常情况与功能撤销

规范也考虑了一些特殊情况下的处理：

• 在特定实现相关的特殊情况下，即使终端本身支持反射式QoS，它也可能选择不向网络指示该能力。
• 同样，在特定实现相关的情况下，终端可以决定撤销之前已指示的反射式QoS支持，方法是发起PDU会话修改流程。一旦这样做，终端必须删除该PDU会话的所有派生QoS规则，而网络侧也应停止对此会话执行任何与反射式QoS相关的用户面强制策略。随后，网络可以为那些曾经使用反射式QoS的业务流提供显式的信令QoS规则。并且，在该PDU会话剩余的存活时间里，终端不得再次指示支持反射式QoS。
• 如果终端需要在NAS层移动性管理或会话管理拥塞控制定时器运行期间撤销支持，那么它不应使用修改流程，而应执行PDU会话释放流程，此释放流程不受相关拥塞控制机制的限制。

为了更直观地理解反射式QoS在上行方向的应用过程，可以参考下面这张示意图。它清晰地展示了从下行数据包触发，到终端应用上行QoS规则的完整链路。

总的来说，反射式QoS是5G为提升网络效率而引入的一项精巧设计。它通过终端本地的智能推导，替代了部分网络信令，特别适合对时延和信令效率要求高的业务场景。如果你想深入了解此类网络通信协议背后的更多原理，可以在云栈社区的网络技术板块找到更多深度讨论和分析。