5G QoS模型基于QoS流。与LTE一样，5G QoS支持GBR QoS流和非GBR QoS流。此外，5G QoS模型还支持反射式QoS。
流是PDU会话中QoS区分的最佳粒度。QoS流ID(QFI)用于标识5G系统中的QoS流。在PDU会话中具有相同QFI的用户平面服务接收相同的服务转发处理(例如，调度、准入阈值)。QFI携带在N3/N9上的封装报头中，即端到端的分组数据报头不变。QFI适用于所有PDU会话类型。QFI在PDU会话中应该是唯一的。QFI可以被动态分配或者等于5QI。
在5GS中，QoS流量由SMF控制，可以通过PDU会话建立过程或PDU会话修改过程预先配置或建立。
QoS流特征：
由SMF通过N2参考点上的AMF或在AN中预先配置的QoS简档提供给AN；与这些QoS规则和可选的QoS流级别QoS参数相关联的一个或多个QoS规则，并且这些QoS规则可以由SMF通过N1参考点上的AMF提供给UE，或者由UE通过应用反射QoS控制来导出；SMF向UPF提供的一台或多台UL和DL PDR。在5G系统中，需要为PDU会话建立与默认QoS规则相关联的QoS流，并在PDU会话的整个生命周期中保持该建立。与QoS参数和QoS特征指定的QoS要求相关联的QoS流。
QoS的参数如下：
每个QoS流，QoS配置文件包括5QI和ARP(分配和保留优先级)。非GBR QoS流的QoS简档包括RQA(反射QoS属性)。每个GBR QoS流，QoS配置文件包括GFBR(保证流比特率)和MFBR(最大流比特率)参数。在GBR QoS流实例中，QoS简档包括一个或多个通过控制和最大分组丢失率。UE在QoS规则下执行UL用户平面业务的分类和标记，即ul业务和QoS流之间的关联。这些QoS规则可以被明确地提供给UE(即，使用PDU会话建立/修改过程来明确地发送QoS规则)。QoS规则包括相关QoS流的QFI、包过滤和优先级值。显式信令QoS规则包含QoS规则标识符，该标识符在PDU会话中是唯一的，由SMF生成。一个QoS流中可以有多个QoS规则。
当每个PDU会话建立时，需要向UE发送默认的QoS规则，该规则与QoS流相关联。对于IP类型的PDU会话或以太网类型的PDU会话，默认QoS规则是PDU会话的唯一QoS规则，它可能包含允许所有UL数据包的数据包过滤器集，在本例中为QoS规则应使用最高优先级值.
根据非结构化PDU会话类型，默认QoS规则不包括包过滤集，默认QoS规则包括PDU会话中所有包的处理方法。
QoS Flow是如何映射的呢？
SMF将向基站提供QFI、QoS简档或其他类似的QoS简档。
SMF向UPF提供以下信息，并已执行分类、带宽增强和用户平面服务标记：
Pdr(分组检测规则)包括下行链路SDF模板，UL PDR包括上行链路SDF模板。上行链路和下行链路中PDR的优先级值；QoS相关信息，如MBR、GFBR和MFBR自卫队的；相关的分组数据标记信息，例如QFI；PDR的反映QoS指示。图5.7.1.5-1说明了用户面流量的分类和标记，以及QoS流到无线资源的映射原理。
QoS流的分类和用户平面标记以及映射到AN资源的原理
在DL中，UPF根据基于DL PDR的数据包过滤器集的优先级对传入数据包进行分类。UPF使用QFI的N3(或N9)用户面标签传送属于QoS流的用户面业务的分类。将QoS流绑定到资源。QoS流量资源之间没有严格的1:1关系。AN建立QoS流可以映射到的必要AN资源，并释放它们。当QoS流映射的AN资源被释放时，AN应该向SMF指示。
下面简单介绍一下QoS各个参数的意义。
5QI
Qi是一个标量，用作5G QoS特性的参考，即控制QoS流的QoS转发处理的接入节点特定参数(如调度权重、接纳阈值、队列管理阈值、链路层协议)
配置等）。标准化5QI值与表5.7.4-1中规定的5G QoS特性的标准组合一一对应。
预先配置的5QI值的5G QoS特性在AN中预先配置。
标准化或预配置的5G QoS特性通过5QI值表示，并且不会在任何接口上发出信号。
动态分配5QI的QoS流的5G QoS特性作为QoS配置文件的一部分发送信号。
ARP（Allocation and Retention Priority）
QoS参数ARP包含优先级、抢占能力和抢占漏洞等信息。ARP允许在资源限制的情况下（通常用于GBR业务的接纳控制），QoS Flow establishment/modification/handover是接受还是拒绝。它还可用于确定在资源限制期间要预先抢占的现有QoS Flow，即释放哪个QoS Flow以释放资源。
ARP优先级定义了QoS Flow的相对重要性。ARP优先级的范围是1到15，其中1是最高优先级。
ARP抢占能力定义了一个QoS Flow是否可以获得已经分配给具有较低ARP优先级的另一个QoS Flow的资源。ARP抢占漏洞定义QoS Flow是否可能会丢失分配给它的资源，以便允许具有更高ARP优先级的QoS Flow。ARP抢占能力和ARP抢占漏洞可以设置为'enabled' 或'disabled'。
RQA（Reflective QoS Attribute）
RQA在QoS模型中是一个可选参数，该参数指示在该QoS Flow上承载的某些业务（不一定全部）受反射QoS的约束。仅当针对QoS Flow向RQA发送信号时，基站才允许针对与该QoS Flow相对应的资源的RQI的传输。RQA可以在NG-RAN中的UE context establishment和QoS Flow establishment/ modification时经由N2参考点向NG-RAN发送信号。
Flow Bit Rates
仅针对GBR QoS Flow，存在如下附加QoS 参数：
上下行保证流比特速率 Guaranteed Flow Bit Rate (GFBR) - UL and DL; 上下行最大比特速率 Maximum Flow Bit Rate (MFBR) -- UL and DL.GFBR表示保证在平均时间窗口内由网络向QoS Flow提供的比特率。MFBR将比特率限制为QoS Flow所期望的最高比特率（例如：在UE、RAN、UPF处，过多的业务可能被速率整形或策略功能丢弃或延迟）。
对于每个单独的QoS Flow，GFBR和MFBR通过信令发送到无线的QoS Profile中，并作为QoS Flow级别的QoS参数发送给UE。
聚合比特速率（Aggregate Bit Rates）
UE的每个PDU会话与以下聚合速率限制的QoS参数相关联：
每会话聚合最大比特率（Session AMBR）。Session AMBR向UE和无线侧发信号给UPF实体（以支持UE-AMBR的计算）。Session AMBR限制了在特定PDU会话的所有Non-GBR QoS Flow中可以提供的聚合比特率。Session AMBR是在AMBR平均窗口上测量的，该窗口是一个标准值。Session AMBR不适用于GBR QoS流。
每个UE与以下聚合速率限制的QoS参数相关联：
每UE聚合最大比特率（UE-AMBR）。UE-AMBR限制在UE的所有Non-GBR QoS Flow中可以预期提供的聚合比特率。每个RAN应将其UE-AMBR设置为激活的用户面所有PDU会话的Session AMBR之和，直到从AMF接收到UE-AMBR的值。UE-AMBR是由AMF基于从UDM检索到的订阅UE-AMBR的值或从PCF检索到的动态服务网络UE-AMBR（例如，对于漫游用户）提供给RAN的参数。AMF将PCF提供的UE-AMBR提供给RAN（如果可用）。UE-AMBR在作为标准值的AMBR平均窗口上测量。UE-AMBR不适用于GBR QoS流。
对于每个PDU会话设置，SMF从UDM检索订阅的Session-AMBR值以及5QI和ARP的订阅默认值，以及可选的5QI优先级。认购的默认5QI值应为标准值范围内的Non-GBR 5QI。
对于PDU会话的QoS Flow（而不是与默认QoS规则相关联的QoS Flow），SMF应将ARP优先级、ARP抢占能力和ARP抢占漏洞设置为绑定到该QoS Flow的PCC规则中的相应值。如果未部署动态PCC，则SMF应使用所订阅的ARP优先级值，并根据本地配置设置ARP抢占能力和ARP抢占漏洞。
5QI
与5QI相关的5G QoS特性。这些特征根据以下性能特征描述了QoS Flow在UE和UPF之间端到端地接收分组数据转发处理：
1 Resource Type (GBR, Delay critical GBR or Non-GBR);
2 Priority Level;
3 Packet Delay Budget (including Core Network Packet Delay Budget);
4 Packet Error Rate;
5 Averaging window (for GBR and Delay-critical GBR resource type only);
6 Maximum Data Burst Volume (for Delay-critical GBR resource type only).
5G QoS特性可以理解 为每个QoS Flow设置的特定节点的参数指南。标准化或预配置的5G QoS特性通过5QI值表示。
下面介绍下5QI的特性参数。
资源类型（Resource Type）：资源类型确定与QoS Flow-level Guaranteed Flow Bit Rate（GFBR）值相关的专用网络资源是否被永久性地分配（例如：由基站中的接纳控制功能分配）。因此，GBR QoS Flow通常是“on demand”授权的，这需要动态策略和计费控制。GBR QoS Flow使用GBR资源类型或Delay-critical GBR资源类型。对于GBR和Delay-critical GBR资源类型，PDB和PER的定义不同，MDBV参数仅适用于Delay-critical GBR资源类型。
优先等级（Priority Level）：与5G QoS特性相关联的优先等级是指示QoS Flow中调度资源的优先级。最低优先级值对应于最高优先级。
优先级用于区分同一UE的QoS Flow，也用于区分来自不同UE的QoS Flow。
在拥塞的情况下，当一个或多个QoS Flow不能满足所有QoS要求时，应使用优先级级别来选择对哪些QoS Flow进行优先级排序，以便优先级值为N的QoS Flow优先于具有较高优先级值（即N+1、N+2等）的QoS Flow拥塞时，应使用优先级来定义QoS Flow之间的资源分配。此外，调度器可以基于其它参数（例如，资源类型、无线条件）对QoS流进行优先级排序，以优化应用性能和网络容量。
分组数据包时延预算（Packet Delay Budget）：分组包时延预算（PDB）定义的是一个时延上行，该时延是分组包可以在UE和N6接口之间的时延。对于某个5QI，PDB的值在UL和DL中是相同的。PDB用于支持调度和链路层功能的配置。对于使用Delay-critical资源类型的GBR QoS Flow，如果在PDB期间内数据突发不超过MDBV并且QoS Flow不超过GFBR，则时延超过PDB的分组包被视为丢失。对于GBR资源类型不超过GFBR的GBR QoS Flow，98%的数据包不会经历超过5QI的PDB的时延。
5G接入网络分组时延预算（5G Access Network Packet Delay Budget）是通过减去核心网分组时延预算（CN-PDB）的静态值来确定的，该静态值表示任何UPF终止N6（可能为PDU会话选择）和给定PDB中的5G-AN之间的时延。
Delay-critical GBR 5QI的CN PDB的动态值可以通过两种方式在网络中配置：
在每个NG-RAN节点中配置，基于各种输入； 在SMF中配置，基于PSA UPF到NG-RAN的不同组合，考虑任何潜在的I-UPF。当建立QoS Flow或QoS Flow的CN PDB的动态值改变时，例如当SMF插入I-UPF时，应将特定QoS Flow的CN PDB的动态值发送给NG-RAN（在PDU Session Establishment, PDU Session Modification, Xn/N2 handover 和 Service Request过程中）。如果NG-RAN节点在本地配置为针对Delay-critical GBR 5QI的CN PDB的动态值，并且通过N2信令接收具有相同5QI的QoS Flow的不同值，则RAN节点中的本地配置确定哪个值优先。
分组包错误率（PER：Packet Error Rate）：定义了由链路层协议的发送方（例如，3GPP访问的RAN中的RLC）处理但没有被相应的接收器成功地传递到上层的PDU的速率的上限。因此，PER定义了非拥塞相关分组包丢失率的上界。PER的目的是允许适当的链路层协议配置。对于每个5QI，PER的值在UL和DL中是相同的。对于具有Delay-critical GBR资源类型的GBR QoS Flow，时延超过PDB的包被视为丢失，并包括在PER中，除非在PDB期间内数据突发超过MDBV或QoS流超过GFBR。
最大数据突发量（Maximum Data Burst Volume）：每个具有Delay-critical资源类型的GBR QoS Flow应与最大数据突发量（MDBV）相关联。MDBV表示5G-AN-PDB期间5G-AN需要服务的最大数据量。
每个标准化的5QI（Delay-critical GBR资源类型）都与MDBV的默认值相关联。MDBV也可与标准化5QI一起向RAN发送信号，如果收到，则应使用MDBV代替默认值。MDBV也可与预配置的5QI一起向RAN发送信号，如果收到，则应使用它来代替预配置的值。
