VOLTE关键技术及网络优化研究

湖北职业技术学院信息技术学院　龚雄涛



VOLTE关键技术及网络优化研究

湖北职业技术学院信息技术学院龚雄涛

VOLTE在LTE网络的基础上提供了全IP音视频解决方案，是LTE语音最终解决方案。本文重点论述VOLTE关键技术，提出了VOLTE的优化策略，并给出了具体的优化实例，以此指导VOLTE网络建设和优化。

VOLTE；关键技术；网络优化；优化策略

随着LTE网络建设的逐步推进，国内各大运营商陆续提出“4G+”的概念，比4G速度更快，质量更高。VoLTE（Voice over Long Term-- Evolution）基于IMS网络的LTE语音解决方案，即在LTE覆盖区域内提供基于IP的高清晰语音业务。VOLTE 作为 LTE语音最终解决方案，凭借其高质量、低时延的特点成为“4G+”的重要特性。本文主要从VOLTE 关键技术和网络优化两个方面进行探讨。

1.VOLTE技术

1.1LTE语音解决方案演进

目前，LTE语音解决方案主要有SVLTE（双待机方案）、CSFB（电路域回落方案）和VoLTE（LTE技术方案）。

SvLTE（Simultaneous Voice and LTE）方案是终端同时驻留在PS域与CS域中，实现同时在LTE网络和2G/3G网络上并发工作，由LTE网络提供数据业务，由2G/3G网络提供语音业务。该方案对网络没有特殊要求，完全依赖多模双待终端。同时该方式无需进行网络升级，终端实现较便利。

CSFB（Circuit Switched Fall Back）方案通过在终端配置两套独立的接收机和一套发射机，实现终端在LTE网络和2G/3G网络的双待机。但某一时刻终端只能接入LTE网络进行数据业务或接入2G/3G网络进行语音业务，且语音业务优先。这是一种快速提供业务的方案，但缺点是呼叫接续速度慢。CSFB适合作为IMS部署之前的过渡方案，另外还可以用来解决LTE手机漫游场景的语音呼叫问题，在拜访地网络没有部署IMS，或者IMS漫游协议尚未应用的情况下，CSFB可以为接入的LTE用户提供语音业务［1］。

VoLTE（Voice over Long Term Evolution）方案是基于LTE网络纯IP话音解决方式，能够有效解决数据传输和漫游。由LTE网络实现业务接入，由IMS网络实现业务控制，由PCC架构提供QoS保障的语音解决方案。在LTE无线网络未实现全覆盖之前，为保证语音业务的连续性，采用SRVCC（单一无线语音呼叫连续性）技术实现语音业务在LTE网络与2G/3G网络之间进行切换，以保障语音业务不中断，是LTE网络的话音问题解决的关键方案。

1.2VOLTE关键技术

VOLTE 提供了全新的端到端全IP音视频解决方案，其时延，语音质量等方面的优势与其采用的关键技术密不可分。VOLTE 主要关键技术如下：

1.2.1半持续调度（SPS）

半持续调度是LTE中为了节省PDCCH数量而提出的一种新的调度方法。VoIP的新传包由于其到达间隔是20ms，所以可以由一条信令分配频域资源，每隔20ms就“自动”用分配的频域资源传输新来的包；重传包由于其不可预测性，所以动态的调度每一次重传，因而叫“半”持续调度。

半持续调度可减少控制信令的开销，最低可仅为业务的1.3%；节省PDCCH资源，在控制信道受限的情况下，提高系统容量。但在现网3:1时隙配比下，因SPS采用保守调度算法（MSC不得高于15），可能导致系统容量受限于PUSCH而有所下降，故初期暂不建议引入。

1.2.2IP包头压缩（RoHC）

VOLTE业务是基于IP网络传输的语音业务，包头开销占整个数据包的比例较大。为了节省传输资源，引入IP包头压缩。压缩后，头开销降为4～6 byte，开销占比降为12.5%～18.8%。IP包头压缩大大降低头开销，提高VoLTE语音用户容量，提高数据业务吞吐量，增强边缘覆盖。

1.2.3TTI bundling

当小区边缘UE 功率受限时，由于资源受限，导致丢包率增加。使用TTI bundling，连续的4个上行子帧立刻重传，能积累能量，增大传输成功率，从而提高接收成功率，避免过多的HARQ重传。因此TTI bundling可提高边缘用户的接收性能，并减小控制信令开销［2］。

1.2.4VoLTE异系统切换

eSRVCC（enhanced Single Radio Voice Call Continuity）是LTE PS语音（VoLTE）到2G/3G CS语音的增强型切换功能，但较原有SRVCC功能，无线侧无差异；eSRVCC功能是VoLTE在LTE网络覆盖未达到全面覆盖之前的重要补充功能。eSRVCC功能在LTE建设初期和中期保证VoLTE语音业务的连续性，可以减少当用户从LTE覆盖区域移出时导致的掉话，减少用户投诉。

2.VOLTE优化策略

VOLTE网络优化主要目标是为了达到无线网络的动态负载均衡，优化资源配置，保证优质服务质量，提高用户的满意度。VoLTE的优化方法主要包括覆盖优化、切换优化、干扰参数及系统参数优化。VOLTE是在LTE网络上叠加的一项业务功能，在继承LTE网络数据业务特性的同时，又有其特殊性。因此，VOLTE的优化在借鉴数据业务优化方法的同时，还应着重从以下几个方面开展优化：

2.1加强网络覆盖优化

一般在移动通信网络覆盖常见的问题有同频干扰、越区覆盖和导频污染等。网络覆盖常见的后果有：一次性接入的成功率比较低、掉线率比较高、下行速度低以及切换成功率较低。其主要原因包括：设备的稳定性较差，造成系统出现问题；规划及工程参数当中不太一致；覆盖区域需要更新［3］。

目前，LTE网络使用的频率普遍较高，信号在室内、电梯等相对封闭区域或高层建筑阻挡区域的衰减大；在信号强度陡降的环境下，VOLTE业务极易发生切换失败、掉话，严重影响用户感知。所以在提升网络覆盖率的同时，需注重网络深度覆盖的提升。此外，相比普通数据业务，VOLTE业务的用户感知对覆盖率、切换成功率、时延等网络性能的要求更加迫切。

2.2重视切换优化

切换指的是移动台从一个信道转移到其它信道，形成整个移动通信当中的连续性，以此确保所有的服务小区的重选，使整个网络中能实现全面连续的覆盖。依照切换信令流程的情况，可以将切换分成eNb，Sl口以及X2口等切换方式。而站内的切换过程较为简单，其目标及切换源基本都一个小区当中，在内部基站会进行相应的判决，同时并不用进行数据传输途径更换的申请、优化切换的方式有优化切换参数以及邻区配置。

2.3实施参数验证和优化

现阶段LTE对系统参数进行调整的主要是PCI、切换、天线技术、功率等参数。一般来说，系统参数中需要优化的内容有很多，其中包括了小区选择、工程以及无线资源管理等参数，还有容量、覆盖、质量、成功率以及切换指标等参数。在优化系统参数之前必须先要通过OMC的统计，并采集话务统计分析等数据，将网络问题进行定位，并且通过对整个参数进行调整以确保网络动态平衡能达到，将网络质量不断提高。

由于VOLTE业务无法直接继承2/3G网络的语音参数配置和LTE网络普通数据业务的参数配置，因此，VOLTE的参数配置需要开展广泛的参数验证，根据测试对比结果不断优化参数配置。

2.4干扰优化

干扰会对LTE系统的掉话率、接通率以及通话质量等网络质量等有较大的影响。依照干扰源不相同，可以分成外部及内部干扰这两个大类，其中外部干扰中包含了互调、杂散、阻塞以及带内干扰等；而内部干扰中包括设备隐形、天馈系统以及GPS跑偏等故障。在一般情况之下，无源器件在长期的工作中其性能不断下降，或者互调抑制的指标较差造成在现网出现互调干扰现象。LTE系统干扰形成的原因是因为同频干扰、小区当中的相关扰码等干扰因素所造成。如果要解决干扰，首先就需要发现干扰源，然后再应用适当的方式进行定位干扰，最后将干扰有效降低及排除。其LTE系统当中能发现干扰的方法主要有：检查RSSI及话统、路测和应用LMT辅助分析等［4］。

3.案例分析

案例一：异频重定向掉话案例

问题描述：主叫占用鱼珠木材市场D-ZLH-3（EARFCN=38100 PCI=83CELLID=135693）小区通话时，信号强度为-101dbm左右，出现一次RRC Connection Release，导致承载拆除，引起一次主叫掉话。

图1　小区掉话截图

问题分析：分析测试数据，发现UE占用服务小区鱼珠木材市场D-ZLH-3（EARFCN=38100 PCI=83CELLID=135693）在通话的过程中信号越来越差，之后上报测量报告A2事件，eNODEB收到报告后发起异频重定向判决，下发RRC Connection Release，由异频重定向后，eNodeB向MME发送ue context release request，mme释放专用承载。当UE被重定向后在新的小区发起RRC连接，网络只建立了默认承载，UE发送BYE消息，导致掉话。

图2　mme释放专用承载信令截图

从地理环境上看，服务小区与UE重定向目标小区相距较远，不需配邻区关系，UE在该路段仅是偶尔测量到目标小区的信号，这种环境极容易触发异频重定向。

图3　eSRVCC切换失败导致的掉话截图

解决方案：关闭异频重定向，复测问题解决，服务小区后台统计指标无异常。通过关闭异频重定向的功能来规避该事件，除此之外，异频邻区的完善需要加大优化力度。

问题总结：根据拉网统计，目前该类掉话占总掉话次数的80%以上，对测试指标影响非常严重。小区间没定义邻区关系，当邻区满足切换条件时，主服务小区无法切换到邻区，基站会给UE下发系统内重定向。

案例二：LTE到2G eSRVCC切换失败导致的掉话案例

问题描述：呼叫会话建立后，由于到达异系统B2门限，终端上报B2事件，网络下发eSRVCC切换配置命令，但在2G侧切入失败，导致掉话。

问题分析：

（1）被叫上报B2事件，满足切换门限系统下发mobility切换命令，此时4G的流程已完成，接下来切入2G网络，2G网络下发TMSI Reallocation Command，被叫回复TMSI Reallocation Complete，此后流程中断，eSRVCC切换失败（见图3）。

（2）信令上看，4G流程正常走完且建立会话，被叫切换到2G，但是网络下发TMSI Reallocation Command导致流程终止，eSRVCC切换失败，会话流程结束。

图4　eSRVCC切换失败信令截图

图5　会话流程结束截图

问题定位：4G流程正常且已正常建立会话，由于2G网络侧下发TMSI Reallocation Command导致eSRVCC切换失败，会话流程结束，导致掉话。

解决措施：核实2G与4G TAC、频点和BSIC一致性；梳理2G领区关系，控制2G邻区数为16个降低异系统测量时长再进行复测。

4.结束语

随着4G网络发展，用户对高清音视频通话的期待越来越高。VOLTE技术是获得的理想效果的重要保障。技术人员应根据实际情况对VOLTE音视频质量影响因素进行更多地分析，选择有效措施进行优化，从而使用户就能享受到VoLTE带来的连接秒通、话音清澈与图像高清的体验，让通信成为一种享受。因此我们要创新思路，注重体验，促进VOLTE技术发挥更加有效的作用。

［1］包琅允.VoLTE技术方案研究及跟踪［J］.物联网技术，2015（10）.

［2］徐德平，程日涛，张新程.VoLTE关键技术及部署策略研究［J］.电信工程技术与标准化，2014，02.

［3］于航，姚锐，黄帮明.针对密集城区场景的VoLTE语音性能研究［J］.电视技术，2015，13（06）.

［4］党宾.研究VOLTE业务性能及优化措施［J］.通讯设计与应用，2016，1.

湖北省教育厅科学技术研究项目（项目编号：B20129901）。

龚雄涛（1973-），男，湖北应城人，武汉大学计算机学院硕士研究生，湖北职业技术学院信息学院副教授，主要研究通讯技术、数据库技术等。