VoLTE高清语音解决方案研究

　　摘要：随着通信技术不断发展，用户对语音通话质量提出了越来越高的要求，因此，TD-LTE网络引入了VOLTE技术并有计划地大规模部署，本文对VOLTE的原理以及一些关键技术进行了介绍，同时对VOLTE优化思路开展研究，通过基础优化以及针对性的专题优化，不断提升用户通话感知。 　　关键词：TD-LTE VoLTE 优化思路 　　中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）04-0027-02 　　VoLTE（Voice over LTE），是一种IP数据传输技术，全部业务承载于4G网络上，可实现数据与语音业务在同一网络下的统一。通过VoLTE技术4G网络除了能提供高速率的数据业务，同时还能提供高质量的音视频通话，且与目前2/3G通话相比，VoLTE技术将带来接通等待时间更短，以及更高质量、更自然的音视频通话效果。针对目前VOLTE大规模部署的情况，本文将对VOLTE技术部署完成后网络的优化思路开展研究，以进一步提升用户语音感知。第一节介绍了VOLTE相关原理知识。第二节对VOLTE优化思路开展研究，介绍了基础优化和专题优化的开展方向。第三节进行总结。 　　1 Volte相关原理介绍 　　1.1 网络架构 　　VoLTE系统由LTE无线网、EPC核心网（含PCC）、IMS核心网和IMS业务平台组成。LTE无线网和EPC核心网负责为VoLTE用户提供接入IMS核心网的IP通道，并负责为用户建立满足Qos要求的媒体承载IP通道；IMS核心网和IMS业务平台负责用户呼叫接续和业务控制。 　　VOLTE的协议架构中，SIP协议只在终端和IMS支持，对于无线接入网只是一个透传做用：LTE支持VOLTE主要是增加IMS网元及升级核心网和终端芯片，涉及到无线接入网的网元改动较少。因此现网只需要完成核心网改造并且有支持VOLTE的终端和Sim卡，就可以使用VOLTE进行语音业务 　　1.2 无线承载Qos等级标识 　　EPS系统中，QoS控制的基本粒度是EPS承载（Bearer），即相同承载上的所有数据流将获得相同的QoS保障（如调度策略，缓冲队列管理，链路层配置等），不同的QoS保障需要不同类型的EPS承载来提供，在接入网中，空口上承载的QoS是由eNodeB来控制的， 每个承载都有相应的QoS参数QCI（QoS Class Identifier）。 　　根据QoS的不同，EPSBear可以划分为两大类： GBR（Guranteed Bit Rate）和Non-GBR。所谓GBR，是指承载要求的比特速率被网络“永久”恒定的分配，即使在网络资源紧张的情况下，相应的比特速率也能够保持。MBR（Maximum Bit Rate）参数定义了GBR Bear在资源充足的条件下，能够达到的速率上限。MBR的值有可能大于或等于GBR的值。相反的，Non-GBR指的是在网络拥挤的情况下，业务（或者承载）需要承受降低速率的要求，由于Non-GBR承载不需要占用固定的网络资源，因而可以长时间地建立。而GBR承载一般只是在需要时才建立。 　　2 VOLTE优化思路开展研究 　　2.1 基础优化思路 　　VOLTE无线侧主要是软件版本升级，基础优化是重点，具体从三方面入手进行优化，包括SINR优化、覆盖优化、切换带优化。 　　（1）SINR优化：通过规划手段、物理调整手段等常规方法提高SINR值，SINR值和MOS值是息息相关的，在VOLTE大规模商用以后移动考核的重点肯定是MOS值大于3占比，所以优秀的SINR值可以减少VOLTE部署以后工作量。 　　（2）覆盖优化：通过功率调整、物理天馈调整、站点调整等方法来提高覆盖，减少重叠覆盖率，降低通过ESRVCC切换到2G/3G以后用户感知变差。 　　（3）切换带优化：通过切换参数、物理天馈调整等常规方法来调整切换，由于频繁的切换会导致MOS值降低，所以必须控制好切换带，MOS值优化调整思路和2G/3G切换带优化思路一致。 　　2.2 专项优化思路 　　2.2.1 eSRVCC指标提升 　　eSRVCC方案被认为是LTE语音业务的目标提供方案，考虑到LTE覆盖不可能在短时间内做到全覆盖，ESRVCC是为了保证语音呼叫连续性，而提出的在LTE的覆盖边界处，将IMS域的语音呼叫从LTE切换到GSM CS域的一种切换技术，所以ESRVCC优化需要从以下几点进行优化： 　　（1）2G邻区优化。 　　方法1：通过Mapinfo对4G和2G邻区关系进行必须的核查以及2G邻区定义是否正确； 　　方法2：通过Morpho邻区自动优化功能核查2G邻区是否合理，高效快速地解决SRVCC邻区问题。Morpho对于异系统的GSM邻区，在扣除GSM强制邻区（与TDL共站的GSM小区）之后，将已配置的GSM邻区和所有未配置GSM邻区的并集作为候选邻小区，基于MR中测量到的GSM小区参考信号接收电平、小区之间的相对方向和距离等信息，分别对已配置邻区和未配置邻区计算邻区总体评分，并按邻区总体评分把所有候选邻区从高到低排序，每个候选邻区根据排序取得名次R，假设最大系统内邻区个数为N，如果已配置邻区关系和未配置邻区关系的候选邻区的R≤N时，则认为该未配置邻区是漏配邻区，已配置邻区为保留小区；如果已配置邻区和未配置邻区关系的候选邻区的R>N时，则根据排序N以内已配置邻区关系的小区为保留邻区，N以内未配置邻区关系的小区为漏配邻区，大于N的已配置邻区为冗余邻区，建议删除邻区。 　　（2）参数优化。对异系统切换的门限针对不同的场景进行不同的设置，在4G无法提供语音业务的时候能够及时的切换到2G网络，保证语音业务的完整性。 　　具体参数设置：在小区算法异系统互操作中设置SRVCC切换开关及门限参数，进行测量配置时需打开相应开关，系统互操作触发原因选择目前只支持配置“无线环境触发系统间切换”，“启动系统间测量时服务小区门限”必须大于A2测量报告上报的服务小区测量结果，才会触发异系统测量配置，当那异系统A2测量报告上报的服务小区测量结果≥启动系统间测量时服务小区门限时，不会发起异系统的测量配置。 　　测量配置设置：进行SRVCC互操作，需要配置A2、B2测量，触发Inter-RAT间互操作的测量上报采用B1/B2事件，如果TD-LTE频点优先级=2G/3G频点优先级，则配置B2事件，此时需要同时考虑TD-LTE服务小区和2G/3G邻小区的信道质量，仅当服务小区的信道质量足够差，低于一定门限，同时异系统邻区信道质量变好，高于一定门限，此时UE才可能上报测量报告，触发后续互操作流程。按照目前系统间互操作策略，SRVCC测量均采用B2事件上报。 　　（3）覆盖补盲。通过MR数据与SRVCC行为进行分析，在话务报表中查看SRVCC切换次数较多的小区，首先检查SRVCC参数是否合理进行，如果参数设置不合理，则调整参数；如果参数设置合理则通过Morpho工具MR弱覆盖专项分析该小区是否存在弱覆盖，如果存在弱覆盖则通过新产品进行4G深度覆盖补盲建设；如果不存在则现场测试，复现问题。 　　具体流程：（图1） 　　2.2.2 Mos值优化 　　MOS测试是一种模拟用户通话感知的测试，其原理是在主叫手机糅合一段模拟的音频信号，通过接受并复原被叫的信号，然后跟原信号作对比，根据特定的算法计算出MOS值，值越大说明相似度越高，也就是网络质量越好，影响MOS值的原因主要包括以下几点： 　　（1）语音编码方案：首先采用最高的语音编码方案可以带来更高的MOS值，速率越高，Mos值越好。 　　（2）无线环境：高的SINR值、好的RSRP值以及合理的切换带可以带来更好的MOS值，优化方法可以参考基础优化部分。 　　（3）设备故障：设备故障会影响到上下行质量从而带来低的MOS值，对异常部件及时进行更换处理。 　　（4）干扰：严重的上行干扰会带来低的MOS值，尤其是对上行BLER需要进行更多的优化和处理。建立VOLTE业务对干扰的对应模型和门限并通过Outum PCI优化功能，自动推荐干扰值较小的PCI，保障VOLTE用户感知。 　　（5）RTP丢包率：过多的RTP丢包率会导致MOS值的降低，主要原因是网络侧丢包（比如核心网丢包）、无线环境引起、切换时延过大以及没有及时的上行授权导致上行包丢弃。 　　（6）RTP端到端时延：端到端时延与MOS有直接有的关系，时延不只与无线存在关系，与IMS和EPC也存在极大关系，需要端到端联合优化。 　　2.2.3 时延优化 　　VOLTE接入时延的定时是终端侧发起第一条随机接入消息到收到网络侧下发SIP 180 ring消息之间的时间差，基于VoLTE技术的4G高清通话平均等待时间在3秒以内，比2G/3G时延少很多，影响接入时延主要包括以下几点： 　　（1）无线环境：高的SINR值、好的RSRP值会减少接入时延=。 　　（2）设备故障：物理设备故障会带来差的上下行质量从而影响到接入的时延。 　　（3）干扰：严重干扰会带来差的上行质量影响到接入的时延长。 　　（4）寻呼时间：被叫寻呼时间过长会导致接入时延过大，需要对被叫无法寻呼问题进行具体分析和优化。 　　（5）资源问题：主被叫QCI=1或者QCI=2的承载无法建立会导致接入时延过大或者引起接入失败，需要对资源问题进行分析优化。 　　（6）核心网问题：由于IMS为VOLTE新增网元，在早期的一段时间内，IMS网元也会影响接入时延，如果发现异常，可能通过对比SIP消息时间点确认后，与核心网人员联合定位。 　　（7）eSRVCC切换中断时延：eSRVCC切换控制面时延和业务面时延与切换时目标GERAN小区的RSSI强度有直接关系，所以eSRVCC切换时延的主要优化就是对GERAN邻区的优化。 　　3 总结及应用建议 　　本文针对VOLTE高清语音解决方案开展研究，结合基础优化及专项优化思路，可作为为网络建设和用户感知的指引。