11

This slide deck is an interim update for the FirstNet PSAC from NPSTC.It is focused specifically on a set of issues that the PSAC is reviewing for FirstNet and should not be viewed as a comprehensive report on PQOSThis presentation contains content from the NPSTC 2012 Priority and Quality of Service report and the NPSTC 2012 Launch Requirements documentA full PQOS Report will be issued by NPSTC in the second quarter of this yearNPSTC uses the phrase “PQoS” to refer to Priority and Quality of ServiceFirstNet has used the phrase “Priority, Preemption and Quality of Service” or PPQOSand also used “QPP” for Quality of Service, Priority and Preemption.This presentation uses the phrase “PQoS” to convey the same meaning.

2

3

4

55

Information in this slide deck is current as of the date of publication/transmittal to the PSAC.It is understood that information developed after this date may update or supersede some of these recommendations

6

It is recommended that the PSAC review the Public Safety Requirements document prior to reviewing this slide deck.

7

There are charts and diagrams in this presentation which may appear to describe a “black box” or solution.  Please remember that all graphics are designed to illustrate capabilities and do not intend to focus on any given solution.

8

99

Today, priority and preemption is typically understand in the way it is applied to LMR systems, especially trunked radio networks.LMR priority decisions are based exclusively on local decision making, usually involving the agencies using the trunked networkIn the FirstNet environment, all public safety agencies will be sharing the spectrum and system resources.Local, Regional, Tribal, State and Federal users may all be in the same geographic area, using FirstNet resources. Secondary users and uses will also be using the same spectrum and resources.A Priority and Quality of Service system must be implemented to manage system use.

10

Many in public safety expect there to be three groups of FirstNet users:‐ Public safety users‐ Secondary responder users (utilities, transportation and others who may be called upon 

to assist public safety)‐ Commercial users (leased spectrum to commercial carriers)However, FirstNet defines two groups of users:1.  Public Safety Entities, which will include traditional public safety (law enforcement, 

fire, EMS) as well as other responder organizations that have public safety missions assigned to them when needed (transportation, utilities, etc.).2.  Secondary use via Covered Lease Agreement (which could include 

spectrum/frequency leasing to an industry to support their own network or might include commercial wireless companies uses FirstNet spectrum for overflow)FirstNet has not yet defined the eligible agencies and organizations who will be included in the Public Safety Entity definition

11

12

FEMA provides 5 categories to which all public safety incidents are mapped.These include small scale emergencies handled completely at the local level (Type 5) all the way to a Type 1 disaster event.PQoS solutions must “scale” easily to address the differences in each category of incident.

13

• The chart to the left shows a typical incident command structure for a small scale incident, or the early stages of a large scale incident

• The Incident Commander (IC) is in charge and is directly communicating with everyone on the fire ground

• The NPSBN needs to provide priority, pre‐emption, and QoS based on the severity of the incident

• The larger organizational diagram is a typical Incident Command chart that includes all of the positions that would ultimately be filled in a large scale incident. This provides an indication of the depth and complexity of managing priority, pre‐emption, and QoS for just one incident. On an incident‐by‐incident basis, a user may be assigned to different roles within the incident. Here, the command and operations staff would represent users with the greatest priority needs

• Priority needs can vary from incident to incident. In addition to users receiving priority for serving in an incident, the NPSBN must also provide for priority, pre‐emption, and QoS that can vary with the user’s assigned role within the incident

14

‐ Typically, congestion is based on too much user activity inside a single sector of an LTE site; usually caused by too many users attempting to operate in the same space; or where users are accessing high bandwidth applications like video.

‐ Congestion may also occur due to intense activity or disruption to backhaul networks (microwave, fiber, etc.). 

‐ Congestion may also occur when several adjoining cell sites are all impacted with user overload (multiple cell sectors on the same tower are fully loaded or multiple towers in the same area have heavy congestion – i.e.: tornado event)

15

The LTE network should provide for the automatic adjustment of user services and applications to keep the system functional.You don’t need priority until you have congestion.Simple slow down would reduce the speed of network response within acceptable limitsSecondary use/commercial users should be preempted first, before public safety.LTE will block applications before it blocks users  (ex: a police officers ticket application may stop but the LTE device will still provide mission critical voice)At the time a user is preempted, they cannot use their device for any purpose.

16

The LTE network should provide for the automatic adjustment of user services and applications to keep the system functional.

17

Most commercial systems operate using “best effort” today.There are some commercial providers which provide “high value” clients with priority accessPQoS is essential to manage the use of resources to prevent lower priority public safety activities from interfering with higher priority activities; as well as stopping non public safety users from impacting public safety activity.

18

The system should be flexible and allow management of applications and users.

19

For example, if an officer activates Responder Emergency on their LTE hand carried device, it should be possible for the system to trigger other LTE enabled devices, like the officers body worn camera or their dash camera video, while also sending a GPS location update.This integration will involve both PQoS policies and Identity Management/credentials.

20

Problems will occur if Agency “A” selects body camera video as a higher priority than data; and then Agency B selects data as a higher priority than body camera video. The PQoS policy framework will not be able to resolve the conflict when both agencies are working near each other in the same cell sector if they have selected competing priority applications.As public safety units move throughout their service area and respond to other areas to provide mutual aid, it is vitally important that they experience consistent and predictable behavior on the network.In an emergency, a first responder must be able to anticipate what will (or may) happen as they use their LTE devices.

21

22

It is understood that automation will be supported to the extent possible as agencies integrate their current and future systems with FirstNetAn automated and integrated solution should  allow a responder to keep their eyes on their mission, to the greatest extent possible.  A first responder cannot be expected to manually adjust their LTE device in a crisis, or even during regular day to day activities.

23

24

Beyond day to day operations, the PQoS solution must also be able to handle special events.Deployable systems will also be integrated into the response and these units must leverage PQoS

25

26

The LTE system today has components for managing PQoS

27

Step 1 involves recognizing the DEVICE as being allowed to communicate with the LTE systemStep 2 involves recognizing the USER as having sufficient priority to use the system resourcesStep 3 involves how the LTE network allocates data traffic over the air.Admission Priority is also known as Allocation  Priority

28

The PQoS solution must understand certain attributes or affiliations of each userEx; is the user a public safety or commercial user?These designations must be known in order to determine which user will get a higher priority allocation than another user.

29

LTE does track a number of attributes today, including “class of user”LTE does not track other attributes, including whether a public safety unit has been assigned to a high priority call, has a first responder activated their Emergency button, etc..

It is anticipated that manual intervention is the last resort, based on the risk of creating unintended disruption to the network.  How do we keep a sufficient number of COML personnel completely trained on advanced LTE configuration in order to make real time adjustments.  What is the role of the FirstNet Network Operations Center (NOC)?  How does a COML at the scene of a major fire know that another agency is also managing a high risk incident which could be compromised by adjustments to the network?FirstNet will determine the best technical solution, and there are several choices (requesting modification of the 3GPP standards for LTE, selecting a middleware/translation solution, creating a separate solution system)

30

Static and Dynamic Priority are phrases assigned by NPSTC to explain their importance and functionality.Different phrases used by LTE engineers.

31

32

Non‐mission critical data was recommended for the lowest priority category, partly due to the knowledge that these applications would “slow” during congestion, whereas category 5 video items are anticipated to be pre‐empted.

Technical Notes:RELATIVE PRIORITY: It is understood by NPSTC that this table mixes both GBR and non‐GBR 

traffic in LTE. The exact assignment of GBR vs. non‐GBR is assumed to be part of the FirstNet network implementation. In a congested system, GBR traffic is generally involved in pre‐emption and non‐GBR traffic would typically slow down. The FirstNet implementation team must consider all aspects of an application’s needs, including but not limited to traffic bandwidth, latency, packet loss, etc. when choosing GBR vs. non‐GBR.

(b) One factor raised by the PSCR is the nature of the video in use. For example, video can be used to view motion or video could be used for resolution and detail. This illustrates a trade‐off of frame rate and resolution. Additionally, video applications often include adaptive bit‐rate codecs. Specific video usage must be considered during FirstNet system design.

33

If a question arises, remind everyone that non mission critical voice and other non mission critical applications would also be preempted.Mission Critical Voice is coded to be the highest priority service, above data and video applications.

34

35

36

“PQoS Solution” refers to the system eventually adopted by FirstNet to manage PQoS.

37

38

39

Law enforcement agencies may configure their Responder Emergency application to trigger a different set of applications than a fire department or EMS agency.

40

41

Nationwide standard template which includes data elements that are locally defined (number and type of units which would receive higher priority & which applications should be favored)This helps support the changing role of users at a disaster scene; from regular assignment to new ICS assignment.Provides greater flexibility for managing large scale events.Can be implemented on a targeted geographic basis, (i.e.: to the coverage area of an airport)

42

43

Static and Dynamic PQoS will begin to automatically preempt lower priority users and applications as the network becomes congested. 

44

45

Message is:3GPP technology does not currently track the priority attributes described by NPSTC.

46

Message is:3GPP technology does not currently track the priority attributes described by NPSTC.

47

48

49

Some attributes are available today and others are not.U1: Type of User (Public Safety Primary, Public Safety Secondary, CII, leased spectrum user, etc.)U2: Type of Application (Voice, Data, Video) (GBR, non GBRU3: User Default Role (Incident Commander/Field Supervisor, First Responder, Support, Administrative)U4: Use Location (GPS)U5: Operational Status:  On Duty or Off DutyU6: Responder EmergencyU7: Immediate PerilU8: Incident Severity (Similar to CAD incident priority – immediate threat to human life, etc.U9: Incident Role: Incident Commander, Operations Section Chief, Logistics, Planning, COML/COMTU10: Application Influence: High or Low, based on specific application and ability to tolerate a delay

Note that a User Device will collect location data (U4) but this chart shows that the location data must be available for the PQoS system.

50

Preconfigured FirstNet policy defines how LTE should behave for a given set of user priority attributes

51

Note: 3GPP has defined default QCI characteristics and included public safety specific values in R12, eg values 65 and 70 referenced in example. 

52

53

54

55

56

57

58

Discussion on need for required automation vs. the goal of having this work as easily as possible for Public SafetyFor example, the activation of the Responder Emergency button will automatically elevate the user priorityIn other cases, an interface may allow for a CAD system status change to notify the LTE system to change the user priority.

Automation, to the fullest degree possible, will be needed (CAD system to LTE interface)

Basic recommendation1. FN needs a nationwide policy2. FN needs some static templates to guide operations3. FN needs a PCQS to provide a priority solution

59

Discussion on need for required automation vs. the goal of having this work as easily as possible for Public SafetyFor example, the activation of the Responder Emergency button will automatically elevate the user priorityIn other cases, an interface may allow for a CAD system status change to notify the LTE system to change the user priority.

Automation, to the fullest degree possible, will be needed (CAD system to LTE interface)

Basic recommendation1. FN needs a nationwide policy2. FN needs some static templates to guide operations3. FN needs a PCQS to provide a priority solution

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

High level question:‐ Fixed console will go into the system (not using LTE air resources)‐ Can a wireless LTE console user be designated as a higher priority than a regular PS 

user.?  FN could elect to make this a Type of User

75

76

77

78

79

808080

81

82

83

84