5G GFBR – Gwarantowana Przepływność Bitowa Strumienia

5G GFBR – Gwarantowana Przepływność Bitowa Strumienia

Dzisiaj przyjrzymy się GFBR (Guaranteed Flow Bit Rate) w sieciach 5G. To jeden z najważniejszych parametrów QoS (Quality of Service), który określa minimalną przepływność gwarantowaną dla konkretnego strumienia danych. Bez tej wartości trudno byłoby zapewnić płynne działanie usług czasu rzeczywistego, takich jak rozmowy wideo, VoIP, transmisje na żywo czy aplikacje przemysłowe.

Czym jest GFBR w 5G?

GFBR to wartość przypisana do QoS Flow, która określa minimalny poziom przepustowości, jaki operator musi zagwarantować użytkownikowi końcowemu. GFBR dotyczy tylko strumieni z zarezerwowaną jakością usług – czyli GBR QoS Flows. W praktyce oznacza to, że jeśli aplikacja wymaga np. 128 kb/s do poprawnego działania, GFBR musi być ustawione co najmniej na tym poziomie.

QoS Flow i jego parametry

Każdy QoS Flow w sieci 5G posiada unikalny identyfikator (QFI) oraz zestaw parametrów QoS. Oprócz GFBR, możemy mieć również MFBR (Maximum Flow Bit Rate), a także inne wartości jak Delay Budget, Priority Level czy Packet Error Rate. Te wszystkie wartości są zdefiniowane w regule QoS (QoS Rule), która przypisywana jest konkretnemu strumieniowi danych przez sieć.

Różnica między GBR a non-GBR QoS Flow

W 5G wyróżniamy dwa typy strumieni danych: GBR i non-GBR. Tylko strumienie typu GBR mają przypisany GFBR. Oznacza to, że jeśli aplikacja wymaga gwarantowanej jakości, np. wideokonferencja, wtedy operator przypisuje do niej QoS Flow z GFBR. W przeciwnym razie, dla aplikacji takich jak e-mail czy przeglądanie stron, gdzie opóźnienia są mniej krytyczne, używa się non-GBR bez gwarantowanej przepustowości.

• GBR QoS Flow: posiada GFBR i opcjonalnie MFBR
• Non-GBR QoS Flow: brak GFBR, brak zarezerwowanej jakości

Jak GFBR wpływa na działanie aplikacji?

Załóżmy, że aplikacja do wideorozmów potrzebuje 512 kb/s. Jeśli QoS Flow ma ustawione GFBR = 512 kb/s, sieć 5G musi zagwarantować tę przepustowość bez względu na obciążenie. Jeśli przepustowość spadnie poniżej tego poziomu, jakość rozmowy ulegnie pogorszeniu. W ten sposób sieć dba o jakość usług krytycznych.

Mechanizmy realizacji GFBR w sieci 5G

GFBR nie jest tylko teoretyczną wartością – sieć 5G stosuje konkretne mechanizmy do jej egzekwowania:

• Buforowanie i priorytetyzacja pakietów w gNodeB
• Przydział dedykowanych zasobów radiowych (PDCCH, PDSCH)
• Scheduling z uwzględnieniem wartości GFBR
• Monitoring przepływności i przeciwdziałanie przeciążeniom

gNodeB analizuje aktualny stan sieci i decyduje, czy należy utrzymać przydział dla QoS Flow z GFBR, czy ograniczyć inne, mniej ważne strumienie.

Współpraca GFBR z mechanizmem PCF i SMF

W 5G rdzeń sieci wykorzystuje funkcje PCF (Policy Control Function) i SMF (Session Management Function), które definiują i egzekwują zasady QoS dla danego abonenta. PCF decyduje, jaka wartość GFBR jest dozwolona dla danego typu usługi, a SMF zarządza sesjami i przypisuje odpowiednie QoS Flow do tuneli danych (PDU Sessions).

Przykład zastosowania GFBR

Wyobraźmy sobie usługę eCall w samochodach – automatyczne połączenie alarmowe po wypadku. W takim przypadku strumień danych musi mieć gwarancję minimalnej przepustowości, aby komunikacja głosowa i dane lokalizacyjne dotarły bez opóźnień. Tutaj GFBR jest kluczowy – nawet chwilowa przerwa może oznaczać utratę kluczowej informacji.

Powiązane pojęcia: MFBR i 5QI

Aby lepiej zrozumieć GFBR, warto wspomnieć o MFBR – to maksymalna dozwolona przepustowość, której nie wolno przekroczyć. Dodatkowo 5QI (5G QoS Identifier) to liczba, która opisuje predefiniowane profile QoS, w tym typowe wartości GFBR, opóźnień i poziomów błędów.

Na przykład:

• 5QI 1 – rozmowy głosowe, niski delay, wysoki priorytet
• 5QI 7 – wideo strumieniowe, wyższy GFBR, umiarkowane opóźnienie
• 5QI 9 – ruch standardowy, bez GFBR

Znaczenie GFBR dla przemysłu i IoT

W zastosowaniach przemysłowych GFBR odgrywa kluczową rolę – np. w automatyce produkcyjnej, robotyce, pojazdach autonomicznych czy telemedycynie. Dla takich przypadków nawet niewielkie opóźnienie lub brak przepustowości może prowadzić do awarii. Dzięki GFBR 5G może zapewnić niezawodność, jakiej wymagają krytyczne systemy.

Podsumowanie techniczne