“VoLTE”的理論研究

侯程遠(yuǎn)

【摘要】本文針對VoLTE的一些相關(guān)理論進(jìn)行了闡述，重點(diǎn)論述VoLTE關(guān)鍵技術(shù)，提出了VoLTE的優(yōu)化策略，介紹了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

【關(guān)鍵詞】VoLTE；關(guān)鍵技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；標(biāo)準(zhǔn)

The theory of "VoLTE"

Hou Cheng-yuan

（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）

【Abstract】In this paper， some related theories of VoLTE are expounded， the key techniques of VoLTE are emphasized， and the optimization strategy of VoLTE is put forward， and the relevant standards are introduced.

【Key words】（look；Key technologies；Network optimization；Standard

1. VoLTE 基本理論

通過對標(biāo)準(zhǔn) LTE 話音加入 GSMA 定義，得到的最后處理方案即 VoLTE，IMS 網(wǎng)絡(luò)的實(shí)質(zhì)是對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行業(yè)務(wù)控制，它能將 LTE 和 EPC 網(wǎng)絡(luò)相互配合起來，從而達(dá)到分組域的話音、視頻通信的目的。通過 IMS 系統(tǒng)控制，VoLTE 解決方案能夠?yàn)橛脩籼峁┐罅康脑捯魳I(yè)務(wù)，比如號碼顯示、呼叫、會議電話等?！吨袊苿?dòng) VoLTE 技術(shù)白皮書》要求 VoLTE解決方案進(jìn)一步改善，改善的方向包括追求更高質(zhì)量的視頻體驗(yàn)、支持更高清話音等，并且通過將 VoLTE 解決方案與融合通信結(jié)合起來使用，這樣就能為用戶提供更多更好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。在 3GPP 的技術(shù)規(guī)范的中，AMR 算法和 AMR-WB算法被稱為是使用最頻繁的算法，當(dāng)然這兩者的話音速率存在差別，前者為 4.75 ～ 12.2kbit/s，后者為 6.6 ～ 23.85kbit/s。

2. VoLTE關(guān)鍵技術(shù)

VOLTE 提供了全新的端到端全I(xiàn)P音視頻解決方案，其時(shí)延，語音質(zhì)量等方面的優(yōu)勢與其采用的關(guān)鍵技術(shù)密不可分，VOLTE 主要關(guān)鍵技術(shù)如下：

2.1半持續(xù)調(diào)度（SPS）。

（1）半持續(xù)調(diào)度是LTE中為了節(jié)省PDCCH數(shù)量而提出的一種新的調(diào)度方法。VoIP的新傳包由于其到達(dá)間隔是20ms，所以可以由一條信令分配頻域資源，每隔20ms就“自動(dòng)”用分配的頻域資源傳輸新來的包；重傳包由于其不可預(yù)測性，所以動(dòng)態(tài)的調(diào)度每一次重傳，因而叫“半”持續(xù)調(diào)度。

（2）半持續(xù)調(diào)度可減少控制信令的開銷，最低可僅為業(yè)務(wù)的1.3%；節(jié)省PDCCH資源，在控制信道受限的情況下，提高系統(tǒng)容量。但在現(xiàn)網(wǎng)3：1時(shí)隙配比下，因SPS采用保守調(diào)度算法（MSC不得高于15），可能導(dǎo)致系統(tǒng)容量受限于PUSCH而有所下降，故初期暫不建議引入。

2.2包頭壓縮（RoHC）。

在用戶面 PDCP 實(shí)體中存在 UE 與 eNodeB，它具有 LTE系統(tǒng)中的 ROHC 功能實(shí)體，如此就能實(shí)現(xiàn)對面數(shù)據(jù)分組的頭壓縮以及解壓。具體步驟如下，壓縮端先對報(bào)文頭進(jìn)行壓縮，然后使頭部壓縮信息傳輸?shù)浇鈮憾耍辉诜治錾舷挛牡幕A(chǔ)之上，解壓方需要保障能夠正確對頭壓縮報(bào)文進(jìn)行解壓。在不能使用 ROHC 頭壓縮的情況下，RTP 和 IP 頭、UDP 頭的開銷分 別是 12byte、20byte、8byte。AMR 話音 編碼 速率達(dá) 到12.2kbti/s，其凈荷數(shù)值可以達(dá)到 33byte。如果使用 ROHC 頭壓縮方式，那么總共開銷是 39byte， 如果加上 PDCP、RLC 和MAC 頭，byte 數(shù)量就會相應(yīng)增加。加上不使用 ROHC，數(shù)據(jù)分組長度就是 616bit， 所以其壓縮效率是比較明顯的。

2.3RLC分段與 TTI 綁定。

RLCPDU 是通過底層上報(bào)像信息對 PDCPPDU進(jìn)行分段而成的，它根據(jù)自身分配的無線資源的差異而表現(xiàn)不同的特征。如此形成的 RLC 分段可以使 SINR 和業(yè)務(wù)解調(diào)要求會有一定程度的降低，具體實(shí)施方式是占用更多時(shí)域資源，然而其也具由一個(gè)缺點(diǎn)：計(jì)劃以外的分組頭開銷會相應(yīng)增加。對于 MAC 層而言，其默認(rèn)的功能是 RLC 分段，對于不同的分段比例，上行子幀的數(shù)量是不同的，而可實(shí)現(xiàn)的分片數(shù)的最大數(shù)量也會有差異性。所謂 TTI 綁定，就是指的是 UE 不需要等待 HARQ 進(jìn)程的某些固定數(shù)目的數(shù)據(jù)，這樣就能達(dá)到減少系統(tǒng)頭開銷和降低分組丟失出錯(cuò)的概率。

2.4VoLTE異系統(tǒng)切換。

eSRVCC（enhanced Single Radio Voice Call Continuity）是LTE PS語音（VoLTE）到2G/3G CS語音的增強(qiáng)型切換功能，但較原有SRVCC功能，無線側(cè)無差異；eSRVCC功能是VoLTE在LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋未達(dá)到全面覆蓋之前的重要補(bǔ)充功能。eSRVCC功能在LTE建設(shè)初期和中期保證VoLTE語音業(yè)務(wù)的連續(xù)性，可以減少當(dāng)用戶從LTE覆蓋區(qū)域移出時(shí)導(dǎo)致的掉話，減少用戶投訴。

3. VoLTE優(yōu)化的優(yōu)化技術(shù)

無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化目的主要是為了達(dá)到無線網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡，優(yōu)化資源配置，保證優(yōu)質(zhì)服務(wù)質(zhì)量，提高用戶的出行感知度。VoLTE的優(yōu)化方法同其他無線網(wǎng)絡(luò)如CDMA等網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方法是相似的，包括干擾、覆蓋、參數(shù)、切換等方而的優(yōu)化。VoLTE而臨著大規(guī)模商用，它的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是步步為營、循序漸進(jìn)的過程。本文以中國移動(dòng)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)、GSM網(wǎng)絡(luò)為例，闡述VoLTE優(yōu)化方法，主要是分三步走方案。

3.14G至2G鄰區(qū)配置。endprint

VoLTE初步商用時(shí)，由于4G還沒有規(guī)模覆蓋，手機(jī)需要通過SRVCC（單一無線語音呼叫連續(xù)性）方式至GSM系統(tǒng)。這樣一來，必須制定4G至2G令仔區(qū)配置方法。a.如果4G與2G小區(qū)共站（包括室分站點(diǎn)），4G首先需要配置所有共站的2G小區(qū)，同時(shí)室外站需要繼承配置其中同方向角的2G共站小區(qū)（4G與原有2G的方位角的偏差在450范圍內(nèi)）的2G令仔區(qū)。b.如果4G站點(diǎn)為新建站，優(yōu)先考慮添加第一圈2G令仔區(qū)頻點(diǎn)。與此同時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)檢查以下兩類2G小區(qū)：①靠近4G站點(diǎn)距離最短的N個(gè)2G站址中（方圓2Km范圍內(nèi)），假如存在室外小區(qū)，就選取天線方向指向本小區(qū)的2G小區(qū)（建議是法線正負(fù)600之內(nèi)）；如果存在室分小區(qū)，就沒有必要考慮方向角。滿足上述條件室內(nèi)、外小區(qū)共M個(gè)（這里M

3.2VoLTE三步走優(yōu)化方法。

（1）VoLTE的優(yōu)化是一個(gè)繁瑣且長期的過程，同時(shí)也是循序漸進(jìn)、按部就班、分段實(shí)施的過程。第一步，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化，實(shí)現(xiàn)VoLTE的信號從無到有。配置ROHC壓縮算法，將核心網(wǎng)和UE之間的數(shù)據(jù)報(bào)文的報(bào)文頭，如IP頭、UDP頭、RTP頭進(jìn)行壓縮后，再進(jìn)行傳輸，起到節(jié)省空口帶寬資源的作用，這里只針對QCI=1的業(yè)務(wù)。設(shè)置PDCP分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議）SDU（服務(wù)數(shù)據(jù)包）的丟棄時(shí)間，這里只針對QCI=s的業(yè)務(wù)，優(yōu)化其丟包率。配備EMLP（調(diào)節(jié)優(yōu)先選取）算法，面對QCI調(diào)節(jié)優(yōu)先級實(shí)行優(yōu)化。開啟eSRVCC轉(zhuǎn)換，弱覆蓋區(qū)域施行eSRVCC切換到GSM鄰區(qū)，確保VoLTE通話的連續(xù)性[3]。

（2）第二步，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)稽查調(diào)整，實(shí)現(xiàn)VoLTE信號的廣覆蓋。調(diào)整內(nèi)容：大規(guī)模減少eSRVCC切換功能開關(guān)數(shù)量；PDCPSDU的丟棄時(shí)間數(shù)量減少；EMLPS的數(shù)量進(jìn)一步減少；配置ROHC不變。具體的一些參數(shù)數(shù)量要根據(jù)各地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行匹配。廣覆蓋的過程中，涉及到干擾優(yōu)化、切換優(yōu)化等，具體表現(xiàn)為一些方位角調(diào)整、發(fā)射功率調(diào)整等，這里不一一說明，都是常規(guī)的優(yōu)化方式。

（3）第三步，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)深度優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)VoLTE信號深度覆蓋，提升容量。配置PDCPSDU的丟棄時(shí)間：優(yōu)化QCI=1、QCI=2、QCI=5三種業(yè)務(wù)的丟包率，適應(yīng)多業(yè)務(wù)。啟動(dòng)DRX機(jī)制：降低VoLTE時(shí)延、節(jié)約手機(jī)用電，增強(qiáng)手機(jī)續(xù)航能力。

（4）三步走的優(yōu)化流程，是從局部到整體、從覆蓋需求到容量需求的一個(gè)規(guī)劃過程，也是廣大通信人辛勤汗水澆灌的結(jié)果。

4. VoLTE相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

4.1VoLTE 國際標(biāo)準(zhǔn)。

主要相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）3GPPTS23.237IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）業(yè)務(wù)連續(xù)性。（2）3GPPTS23.292IP 多媒體子系統(tǒng)（IMS）集中業(yè)務(wù)（ICS）。（3）3GPPTS23.216單無線頻 率語音呼叫連續(xù)性（SRVCC）（4）3GPPTS23.856單無線頻率語音呼叫連續(xù)性（SRVCC）增強(qiáng)。（5）3GPPTS23.272 演進(jìn)的分組系統(tǒng) （EPS） 中的電路域回落。

4.2VoLTE 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。

VoLTE 相關(guān)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)主要由中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（CCSA）制定，相關(guān)國內(nèi)規(guī)范包括：（1）《演進(jìn)的分組核心網(wǎng)絡(luò)語音業(yè)務(wù)解決方案研究》。（2）《演進(jìn)的移動(dòng)分組域中支持雙模單待語音呼叫連續(xù)性的設(shè)備技術(shù)要求》。（3）《演進(jìn)的移動(dòng)分組域中支持雙模單待語音呼叫連續(xù)性的設(shè) 備 測 試方 法》。（4）《 支持 E-UTRAN 到 UTRAN/GERAN電路域業(yè)務(wù)回落技術(shù)的核心網(wǎng)設(shè)備技術(shù)要求》。（5）《支持E-UTRAN 到 UTRAN/GERAN 電路域業(yè)務(wù)回落技術(shù)的核心網(wǎng)設(shè)備技術(shù)要求》。另外，CCSA 計(jì)劃后續(xù)制定 VoLTE 相關(guān)的研究報(bào)告和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

5. 結(jié)束語

隨著4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，用戶對高清音視頻通話的期待越來越高。VOLTE技術(shù)是獲得的理想效果的重要保障。技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對VOLTE音視頻質(zhì)量影響因素進(jìn)行更多地分析，選擇有效措施進(jìn)行優(yōu)化，從而使用戶就能享受到VoLTE帶來的連接秒通、話音清澈與圖像高清的體驗(yàn)，讓通信成為一種享受。因此我們要?jiǎng)?chuàng)新思路，注重體驗(yàn)，促進(jìn)VOLTE技術(shù)發(fā)揮更加有效的作用。

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