Comprendre le QFI en 5G : QoS Flow ID et gestion des flux

Comprendre le QFI en 5G : QoS Flow ID et gestion des flux

Aujourd’hui, on va voir en détail le QFI, ou QoS Flow ID, qui est un élément clé dans la gestion de la qualité de service (QoS) au sein des réseaux 5G. Ce concept est central pour assurer la différenciation et le traitement adéquat des flux de données dans un environnement mobile complexe.

Définition du QFI (QoS Flow ID)

Le QFI est un identifiant numérique utilisé pour marquer chaque flux QoS individuel dans un réseau 5G. Il permet aux équipements réseau de reconnaître, classifier et appliquer des politiques spécifiques à chaque flux de données, garantissant ainsi une gestion fine de la qualité de service. Le QFI est attribué à chaque QoS flow dans le protocole 5G, qui correspond à une unité de trafic bénéficiant d’un traitement différencié.

Rôle et importance du QFI dans la 5G

Dans un réseau 5G, plusieurs services aux exigences variées coexistent (vidéo, voix, IoT, contrôle industriel, etc.). Pour répondre à ces besoins spécifiques, le réseau doit pouvoir identifier et prioriser les flux. Le QFI est l’élément qui permet cette granularité :

• Il identifie chaque flux QoS de manière unique au sein d’un PDU session.
• Il facilite l’application de règles de priorisation, de gestion de bande passante et de latence.
• Il aide à la mise en œuvre de politiques de gestion dynamique des ressources réseau.

Sans QFI, la gestion fine des flux dans un environnement 5G serait impossible, impactant la performance globale et l’expérience utilisateur.

Structure et attribution du QFI

Le QFI est codé sur 6 bits, ce qui permet d’identifier jusqu’à 64 flux QoS distincts par PDU session. Il est attribué par le réseau au moment de l’établissement ou de la modification de la session de données. Cette attribution est dynamique et peut évoluer en fonction des besoins de l’utilisateur ou des changements dans la politique réseau.

Relation entre QFI, QoS Flow et PDU Session

La PDU Session est une connexion entre l’utilisateur final et le réseau, supportant plusieurs flux de données. Chaque flux, appelé QoS Flow, correspond à une séquence de paquets bénéficiant d’une même qualité de service. Le QFI identifie ces flux dans la PDU Session. Cette hiérarchie garantit que chaque type de trafic peut être traité selon ses contraintes :

1. La PDU Session transporte un ou plusieurs QoS Flows.
2. Chaque QoS Flow est identifié par un QFI unique.
3. Les règles de QoS appliquées au QFI déterminent la gestion des ressources pour ce flux.

Le QFI dans le contexte du plan utilisateur (User Plane)

Dans la 5G, le plan utilisateur transporte les données effectives. Le QFI est inséré dans les entêtes des paquets GTP-U ou dans le marquage des trames Ethernet dans certains cas. Cette identification permet aux équipements intermédiaires (comme les gNB, UPF) de classifier et de gérer le trafic en temps réel, en appliquant les règles de QoS :

• Gestion des priorités : priorité haute pour la voix, basse pour les mises à jour logicielles.
• Contrôle de la latence : optimisation pour les applications temps réel.
• Allocation de bande passante dédiée.

Cette gestion précise est la base des performances et garanties offertes par la 5G pour différents types de services.

Exemple d’utilisation du QFI

Imaginons un smartphone utilisant simultanément une application de streaming vidéo et une application de messagerie instantanée. Le flux vidéo aura un QFI attribué avec une priorité élevée et des exigences de bande passante et latence strictes. Le flux messagerie aura un autre QFI avec des exigences moins critiques. Le réseau gère ces flux de façon indépendante grâce au QFI, optimisant ainsi l’expérience utilisateur.

Interaction entre QFI et autres identifiants QoS

Le QFI travaille en lien avec d’autres paramètres QoS, notamment :

• 5QI (5G QoS Identifier) : définit le profil QoS (latence, fiabilité, priorité).
• ARPF (Allocation and Retention Priority) : gère la priorité d’allocation des ressources.
• NG-RAN et UPF : utilisent le QFI pour appliquer les politiques QoS sur le trafic.

Cette coordination garantit que les flux sont non seulement identifiés, mais aussi traités conformément aux règles réseau globales.

Conclusion

Le QFI est un composant fondamental dans la 5G pour la gestion fine de la qualité de service. Il permet une identification unique et précise des flux QoS, facilitant la priorisation et le traitement différencié des données selon les besoins spécifiques des applications. Grâce au QFI, la 5G peut offrir une expérience utilisateur adaptée, quel que soit le type de trafic ou la situation réseau.

Pour approfondir la gestion QoS en 5G, découvrez comment le 5QI définit les profils de qualité de service.