提升VoLTE無線覆蓋性能的方案研究

寧升亭

【摘要】 隨著移動互聯(lián)網的不斷發(fā)展，數(shù)據業(yè)務在各移動運營商業(yè)務版圖上的占比越來越大。VoLTE技術在實際應用中會帶給用戶更自然、質量更好的音視頻通話效果。LTE時代中的語音解決方法能使用戶體驗有效提升，網絡成本不斷降低，順利推動和開啟向移動寬帶語音演進之路。本文首先針對VoLTE的技術原理及性能進行分析，同時重點也探討了VoLTE無線覆蓋性能對提升方案。

【關鍵詞】 VoLTE 無線覆蓋 優(yōu)化措施

自我國在發(fā)放了4G牌照以來，4G網絡更高的速率和容量為移動互聯(lián)網的進一步發(fā)展提供了堅實的基礎。VoLTE（通過LTE承載語音）是LTE網絡提供語音服務的終極解決方案，利用VoLTE技術在LTE上提供移動語音業(yè)務，可以顯著提升語音業(yè)務的服務質量，有效降低語音業(yè)務服務成本，節(jié)約大量寶貴的頻率資源，有利于移動運營商實現(xiàn)進一步業(yè)務轉型和升級。

一、VoLTE的技術原理

VoLTE是GSMA IR 92定義的標準LTE話音解決方案，IMS網絡是業(yè)務控制網絡，配合LTE和EPC網絡實現(xiàn)端到端的基于分組域的話音、視頻通信業(yè)務。通過IMS系統(tǒng)的控制，VoLTE解決方案可以提供和電路域性能相當?shù)脑捯魳I(yè)務及其補充業(yè)務，包括號碼顯示、呼叫轉移、呼叫等待、會議電話等。其原理是在IMS基礎上的語音業(yè)務，而IP多媒體子系統(tǒng)當中的業(yè)界所公認的控制網絡，因為會支持各種多媒體業(yè)務及多種接入，以此能能成為IP時代中的核心架構，在經歷了很多年的發(fā)展之后，現(xiàn)階段IMS已經慢慢跨越了裂谷，也漸漸成為現(xiàn)階段語音領域網絡的主流選擇，同時也被確定為標準的架構。VoLTE的整個網絡構架都是IP網絡，但是卻只提供一些VOIP語音業(yè)務。這種方式能將LTE技術中的優(yōu)勢不斷發(fā)揮，提供與傳統(tǒng)CS相同的體驗給用戶，所以目前被業(yè)界當作是今后語音業(yè)務的解決方案，并且受到了全球很多設備商及運營商的不斷支持。

在《中國移動VoLTE技術白皮書》中明確要求VoLTE提供高質量音視頻業(yè)務體驗：支持高清話音、高清視頻等。在手機語音解決方案方面，目前業(yè)界存在CSFB、單卡雙待機、VoLTE/SRVCC等多種LTE手機語音解決方案，CSFB方案是開機駐留LTE，需要語音業(yè)務時，將由LTE回落至2/3G提供；雙待機方案是終端同時駐留2G/3G和LTE網絡，語音業(yè)務由2/3G提供，數(shù)據業(yè)務優(yōu)選LTE提供，VoLTE/SRVCC方案在LTE覆蓋范圍內由LTE提供基于IMS的語音業(yè)務，在通話過程中離開LTE覆蓋區(qū)，由SRVCC保證LTE語音與2/3G語音的連續(xù)性，目前業(yè)界主流LTE運營商選擇部署CSFB作為過渡語音方案。目前，3GPP中最常用的話音編碼算法為AMR算法和AMR-WB算法。AMR-WB算法是新提出的話音編碼算法，與AMR算法不同的是其話音帶寬更寬（16kHz代替8kHz），以更高的編碼率為代價產生更好的話音質量。AMR話音速率為4.75-12.2kbit/s，AMR-WB話音速率為6.6-23.85kbit/s。

二、影響VoLTE性能的因素

2.1 RLC分段對增強覆蓋的影響

語音分組以20ms為周期產生，考慮HARQ重傳，平均每個語音分組最多允許占用20個TTI，分段越多則HARQ過程越多，允許的HARQ重傳次數(shù)越少。因此，雖然RLC分段能夠在降低MCS的同時降低SINR解調門限，而增大初傳BLER=10%的覆蓋范圍，但是由于初傳占用的TTI增多，限制了HARQ最大允許重傳次數(shù)。僅考慮TTI占用的約束，如果不采用RLC分段，雖然HARQ初傳BLER=10%的覆蓋范圍較小，但可以進行更多次HARQ重傳來增強覆蓋，可以通過更多次HARQ重傳獲得更大HARQ覆蓋增益（此處沒有考慮空口時延限制）。在空口時延限制下，HARQ重傳次數(shù)不能過大，因此，在一定空口時延限制下，HARQ、TTI捆綁結合RLC分段（分段數(shù)仍然要有限制）才能獲得最大的覆蓋增強。

2.2 VoLTE的空口時延限制

ITU-TRecommendationG.114.文章中對電話業(yè)務的時延特性進行了要求，達到“用戶滿意”標準的電話業(yè)務，端到端時延必須在285ms以內；根據互聯(lián)網網絡現(xiàn)狀，并考慮到現(xiàn)有3GPP標準語音技術特征，扣除核心網時延（70ms）、語音編碼時延（30ms）、語音解碼時延（5ms）后，允許的單邊最大空口時延約為90ms，如圖1。

三、提升VoLTE無線覆蓋性能的方案優(yōu)化

3.1弱覆蓋優(yōu)化

孤島效應是服務小區(qū)過度覆蓋導致信號把自己的鄰區(qū)已經覆蓋在內，那么手機在服務小區(qū)活動時當離服務小區(qū)很遠時，就會發(fā)起切換，但是這時服務小區(qū)在這個很遠的位置時沒有周圍的鄰區(qū)，導致切換失敗。解決孤島效應的措施有調整工程參數(shù)；調整功率；優(yōu)化鄰區(qū)配置。覆蓋弱區(qū)產生的原因主要是站點覆蓋率較低、站點分布較大、站點延伸系統(tǒng)多。弱覆蓋優(yōu)化的思路是在弱場覆蓋地區(qū)找到一個合適的信號，并使之加強，從而使弱場覆蓋有所改善。主要的解決方法有以下幾個方面：（1）天線調整。改變天線的方位角度和下傾角可以有效的增強覆蓋。（2）直放站。安裝直放站以達到“小容量、大覆蓋”的目標。（3）調整小區(qū)導頻功率設置。增大小區(qū)導頻發(fā)射功率滿足連續(xù)覆蓋要求。（4）添加新站。在覆蓋弱區(qū)和盲區(qū)增加新的基站也可以解決弱覆蓋問題。（5）使用宏蜂窩基站。使用可以覆蓋室內外的宏蜂窩基站可以保證話務量大的區(qū)域覆蓋。

3.2切換區(qū)域覆蓋優(yōu)化

切換區(qū)域覆蓋的環(huán)境混亂復雜，由于站間距等因素很可能造成多小區(qū)重疊的現(xiàn)象。切換區(qū)域問題主要是由基站的選址，天線方位角以及下傾角，天線的掛高等因素引起的。切換區(qū)域覆蓋優(yōu)化的主要方法有調整天線位置和天線方位角，調整下傾角等工程參數(shù)，改善鄰區(qū)關系，優(yōu)化小區(qū)頻點，調整發(fā)射功率等。

3.3越區(qū)覆蓋優(yōu)化

越區(qū)覆蓋是指某小區(qū)的服務范圍過大，在間隔一個以上的基站后仍有足夠強的信號電平使得手機可以駐留、切入或對遠處小區(qū)產生嚴重干擾。越區(qū)覆蓋主要是由于基站的天線方位角，下傾角等設計不合理造成實際小區(qū)服務范圍與小區(qū)規(guī)劃服務范圍產生偏差，會造成干擾、掉話、擁塞、切換失敗等情況。越區(qū)覆蓋優(yōu)化主要方法有縮小越區(qū)小區(qū)的覆蓋范圍，調整天饋系統(tǒng)的參數(shù)等，對功率等參數(shù)的調整也能夠有效地消除越區(qū)覆蓋。

四、結束語

綜上所述，社會經濟的不斷發(fā)展，導致人們在生活與學習中對通信的需求有很大的提高，而國際相關組織3GPP也以此提出了核心網絡以及無線網絡所構成的EPS，在IMS基礎上的VoLTE在一定程度上是核心網技術以及無線技術的一個重要的發(fā)展趨勢。隨著4G網絡發(fā)展，用戶對高清音視頻通話的期待越來越高，今后，VoLTE應用中可以加入相關的融合通信產品，可以帶來全新的業(yè)務體驗。屆時，用戶就能享受到VoLTE帶來的連接秒通、話音清澈與圖像高清的體驗，讓彼此的心靠得更近，讓通信成為一種享受。我們要以創(chuàng)新思路、提升效益、注重體驗等多種方式，促進該技術的應用推廣。

參 考 文 獻

[1]黨賓.研究VoLTE業(yè)務性能及優(yōu)化措施[J].通訊世界，2016，01：13-14.

[2]王儉.LTE融合語音方案研究[J].通信管理與技術，2013，05：13-15+19.