VoLTE語音呼叫時延優(yōu)化的研究與實踐

任君明（中國移動通信集團廣東有限公司江門分公司，江門 529000）

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VoLTE語音呼叫時延優(yōu)化的研究與實踐

任君明
（中國移動通信集團廣東有限公司江門分公司，江門 529000）

摘 要語音呼叫建立時延是衡量VoLTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和客戶感知的關(guān)鍵指標(biāo)之一。本文基于現(xiàn)網(wǎng)研究與實踐，分析了VoLTE呼叫時延的特點和影響要素，探索了相關(guān)優(yōu)化思路和方法，對于指導(dǎo)VoLTE呼叫時延優(yōu)化工作具有較好的參考價值。

關(guān)鍵詞VoLTE；IMS；EPC；呼叫時延

1　前言

在衡量VoLTE網(wǎng)絡(luò)性能、運營質(zhì)量和客戶感知的評估體系中，VoLTE語音呼叫建立時延是一個關(guān)鍵指標(biāo)。呼叫時延的縮短，不但對減少網(wǎng)絡(luò)信令資源消耗和減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷具有重要價值，對提升客戶體驗和客戶滿意度也具有顯著意義。

本文結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)研究和實踐情況，探討了VoLTE呼叫時延的優(yōu)化思路和方法，通過無線側(cè)、EPC側(cè)和IMS側(cè)的聯(lián)合優(yōu)化，現(xiàn)網(wǎng)呼叫時延有效縮短了60%，提升了VoLTE語音業(yè)務(wù)質(zhì)量和客戶滿意度。

2　TD-LTE網(wǎng)絡(luò)語音呼叫時延的特點

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的語音解決方案主要包括SVLTE、CSFB和VoLTE/eSRVCC等3種，SVLTE屬于雙待終端解決方案，終端同時駐留在2G/3G以及LTE網(wǎng)絡(luò)；CSFB屬于單待終端解決方案，涉及2G/3G/4G系統(tǒng)，流程較復(fù)雜，呼叫時延較長；VoLTE通過IMS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高清語音功能，呼叫時延較短。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)3種語音解決方案的特點對比如表1所示。

3　VoLTE呼叫時延優(yōu)化思路與方法

VoLTE是基于IMS網(wǎng)絡(luò)的LTE語音解決方案，架構(gòu)在LTE網(wǎng)絡(luò)上，相對于傳統(tǒng)VoIP語音，能提供更好的QoS保障。如果VoLTE通話客戶從LTE切換到2G/3G網(wǎng)絡(luò)，需通過eSRVCC（Enhanced Single RadioVoice Call Continuity，增強型單射頻語音連續(xù)性技術(shù)）功能，實現(xiàn)PS域向CS域的切換流程，從而保證客戶的語音連續(xù)性。VoLTE/eSRVCC的呼叫流程比SVLTE和CSFB更加復(fù)雜，在本地網(wǎng)絡(luò)呼叫時延研究中，主要在參數(shù)規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、尋呼策略、調(diào)度算法等方面進行優(yōu)化。

表1　TD-LTE網(wǎng)絡(luò)語音解決方案特點對比表

3.1VoLTE呼叫信令流程

VoLTE使用SIP（Session Initiation Protocol，會話發(fā)起協(xié)議）實現(xiàn)語音會話信令流程，SIP包括Invite、100 Trying、 183 Session Progress、 Prack、 Prack 200 OK、 Update、 Update 200 OK、 180 Ringing等8條信令消息。VoLTE呼叫時延通常指從主叫側(cè)SBC收到VoLTE語音的Invite始呼請求開始，到主叫側(cè)SBC向主叫用戶成功轉(zhuǎn)發(fā)180 Ringing響應(yīng)消息或帶有P-Early-Media頭域的183響應(yīng)消息的時間間隔。SIP主叫信令流程如圖1所示。

圖1　SIP主叫信令流程圖

3.2VoLTE呼叫時延影響要素

VoLTE呼叫時延的影響要素主要包括終端側(cè)、無線側(cè)、EPC側(cè)和IMS側(cè)等4類。

3.2.1終端側(cè)

（1）互撥終端類型：“VoLTE終端互撥”場景與“VoLTE終端撥打非VoLTE終端”場景相比，呼叫時延減少近50%。

（2）被叫終端狀態(tài)：如果被叫終端的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)狀態(tài)處于空閑態(tài)，作VoLTE語音被叫時將進行RRC重建，重新建立QCI=5和QCI=9的默認(rèn)承載，導(dǎo)致呼叫時延增加；如果被叫終端處于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接態(tài)，則不再需RRC重建，呼叫時延縮短200～300 ms。

3.2.2無線側(cè)

（1）無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：無線環(huán)境復(fù)雜多變，弱覆蓋、質(zhì)差、上行干擾、信號快衰等場景，影響VoLTE業(yè)務(wù)性能，增加呼叫建立時延。

（2）上行BSR參數(shù)：BSR緩存狀態(tài)報告周期參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，影響上行調(diào)度效率，增加調(diào)度時延。

（3）eNode B調(diào)度算法：TBS大小限制設(shè)置不當(dāng)，影響SIP消息傳輸效率，增加傳輸時延。

3.2.3EPC側(cè)

MME的尋呼策略設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致二次尋呼，增加尋呼時延。

3.2.4IMS側(cè)

IMS網(wǎng)元配置的DNS緩存能力配置不足，影響AS網(wǎng)元尋址效率，增加DNS查詢時延。

3.3VoLTE呼叫時延優(yōu)化方案

針對VoLTE呼叫時延的主要影響要素，通過端到端全程全網(wǎng)分析，特別是在現(xiàn)網(wǎng)無線側(cè)、EPC側(cè)和IMS側(cè)的全方位優(yōu)化，有效縮短了呼叫時延。

3.3.1無線側(cè)優(yōu)化

（1）基礎(chǔ)參數(shù)規(guī)范化整治?；A(chǔ)參數(shù)規(guī)范化是確保網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、高效運行的基礎(chǔ)優(yōu)化工作，特別是VoLTE網(wǎng)絡(luò)涉及的關(guān)鍵參數(shù)數(shù)量眾多，包括功能開關(guān)參數(shù)、PDCP層/RLC層/MAC層參數(shù)、基于QCI的測量事件參數(shù)等，需全面梳理、建立一套與VoLTE性能指標(biāo)相關(guān)的參數(shù)配置規(guī)范和核查修正機制。其中呼叫時延指標(biāo)需重點關(guān)注的是定義GSM鄰區(qū)、GSM測量頻點等關(guān)鍵類型參數(shù)的精準(zhǔn)配置。在開網(wǎng)優(yōu)化階段，規(guī)范新網(wǎng)元、新站點入網(wǎng)相關(guān)參數(shù)配置；在日常優(yōu)化階段，開展參數(shù)一致性檢查和異常修正。參數(shù)規(guī)范化整治是VoLTE呼叫時延優(yōu)化的基礎(chǔ)。

（2）無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)優(yōu)。優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量并不單單體現(xiàn)在某一個評估維度或指標(biāo)上，通常是整體無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)劣的反映。無論是2G/3G/TD-LTE還是VoLTE，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)優(yōu)都是無線網(wǎng)優(yōu)工作的重中之重。由于無線環(huán)境的復(fù)雜多變，弱覆蓋、過覆蓋、強干擾、高質(zhì)差等外場問題點的出現(xiàn)，對呼叫時延帶來直接或間接影響。VoLTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)優(yōu)主要體現(xiàn)在對超高站、超遠(yuǎn)站、超近站、超高干擾站等“四超”站點的精細(xì)排查和整治上。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變好了，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量SINR自然會提升，從而VoLTE呼叫時延也會相應(yīng)改善。4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)優(yōu)是無線側(cè)改善呼叫時延的優(yōu)化重點。

（3）RRC重建問題點整治。RRC建立失敗時，將引發(fā)RRC重建的信令流程，從而導(dǎo)致VoLTE呼叫時延增加，所以針對RRC重建問題點進行專項的精細(xì)分析整治，是VoLTE呼叫時延的一項重要基礎(chǔ)網(wǎng)優(yōu)工作。RRC建立失敗的原因通常有參數(shù)、切換、覆蓋、干擾、故障等5大類，主要結(jié)合問題點具體場景，通過增改鄰區(qū)、優(yōu)化門限、調(diào)整功率、建站補盲、調(diào)整天饋、整治干擾源、翻頻翻PCI、修復(fù)故障等方法進行優(yōu)化。

（4）上行BSR參數(shù)優(yōu)化。BSR（Buffer Status Report）是上行緩存狀態(tài)報告周期參數(shù)，UE通過BSR通知eNode B其上行Buffer需發(fā)送數(shù)據(jù)的大小，eNode B由此決定給UE分配相應(yīng)的上行無線資源。BSR參數(shù)的典型設(shè)置為10 ms和5 ms，通過分析現(xiàn)網(wǎng)測試信令發(fā)現(xiàn)，當(dāng)BSR=10 ms時，部分終端出現(xiàn)不上報BSR的異常情況，造成eNode B停止調(diào)度，終端需等待BSR重傳定時器RetxBSR-Timer超時之后，再通過SR發(fā)送UL GRANT，最終將額外增加2～3 s左右的時延，導(dǎo)致端到端接續(xù)時延過長；而當(dāng)BSR=5 ms時，可規(guī)避部分終端不上報BSR的異常情況。本地現(xiàn)網(wǎng)將BSR參數(shù)由默認(rèn)值10 ms調(diào)整為5 ms后，DT測試VoLTE呼叫時延由8.6 s大幅降低至5.5 s，優(yōu)化效果顯著。

（5）eNode B調(diào)度算法優(yōu)化。TBS（Transport Block Size）是傳輸數(shù)據(jù)塊大小，影響傳輸信道數(shù)據(jù)傳送能力和傳輸效率。分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)網(wǎng)eNode B設(shè)置的上行TBS調(diào)度具有100～300 Bytes的大小限制，導(dǎo)致一條SIP消息需多次傳輸才能發(fā)送完畢；而VoLTE呼叫建立過程中有8條SIP消息需發(fā)送，結(jié)果導(dǎo)致額外增加400～800 ms時延。通過設(shè)備廠家優(yōu)化上行調(diào)度算法，取消TBS大小限制，eNode B新升級版本解決了該額外時延消耗問題，呼叫時延縮短了200 ms左右。

3.3.2EPC側(cè)優(yōu)化

EPC（Evolved Packet Core）負(fù)責(zé)VoLTE的業(yè)務(wù)承載，EPC網(wǎng)元的尋呼策略對呼叫時延影響較大。核心網(wǎng)MME的智能尋呼策略通常首次尋呼為Last eNode B（最近活動的7個eNode B）尋呼，對于處于移動狀態(tài)的VoLTE語音被叫用戶來說，下一個時間段很可能已離開之前的7個eNode B區(qū)域，這樣易造成eNode B尋呼失敗，進而EPC將在TA List范圍內(nèi)發(fā)起二次尋呼，最終導(dǎo)致VoLTE呼叫時延增加。由于目前MME智能尋呼策略實現(xiàn)上的未完善（暫時未能區(qū)分設(shè)置VoLTE語音尋呼和普通LTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)尋呼的尋呼策略），現(xiàn)階段的過渡優(yōu)化方案是暫時關(guān)閉MME的智能尋呼功能，并將VoLTE語音尋呼的首次尋呼策略修改為TA List尋呼。通過測試信令的分段對比分析發(fā)現(xiàn)，尋呼策略優(yōu)化后的DT測試呼叫時延可縮短2 s左右。在現(xiàn)網(wǎng)路測中，從主叫Invite到被叫Paging之間的時延，在使用eNode B尋呼時為4.270 s；而調(diào)整為使用TA List尋呼后為1.947 s，呼叫時延縮短了2.323 s，優(yōu)化效果顯著。VoLTE語音首次尋呼策略調(diào)整前后信令流程和呼叫時延對比如表2所示。

3.3.3IMS側(cè)優(yōu)化

IMS（IP Multimedia Subsystem）負(fù)責(zé)VoLTE的業(yè)務(wù)控制，IMS網(wǎng)元的DNS查詢機制影響呼叫時延。IMS網(wǎng)元尋址通常使用SRV+A的DNS查詢方式，平均每次查詢引入約70 ms時延。VoLTE包括SCC AS和VoLTE AS等多個邏輯AS的動態(tài)業(yè)務(wù)觸發(fā)，如果每次呼叫每個AS網(wǎng)元尋址都進行一次完整的DNS查詢，將會導(dǎo)致總體DNS查詢耗時過長，帶來端到端呼叫接續(xù)時延的增加。對此，IMS側(cè)呼叫時延的優(yōu)化思路是：提升IMS網(wǎng)元配置的DNS緩存效能，增加DNS緩存周期，由1 min調(diào)整為5 min，有效減少IMS網(wǎng)元的重復(fù)DNS查詢次數(shù)和耗時。研究結(jié)果表明，每減少1次DNS查詢，呼叫時延縮短70 ms左右。

表2　VoLTE語音首次尋呼策略調(diào)整前后信令流程和呼叫時延對比表

3.3.4現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化效果小結(jié)

綜合應(yīng)用以上多項優(yōu)化措施后，本地網(wǎng)絡(luò)呼叫時延改善效果顯著，DT拉網(wǎng)測試結(jié)果顯示，現(xiàn)網(wǎng)VoLTE呼叫時延由建網(wǎng)初期的8.6 s縮短至3.4 s，改善比例高達60%。

4　結(jié)語

隨著中國移動VoLTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和商用進程加速，為給客戶提供優(yōu)質(zhì)的VoLTE高清語音質(zhì)量和感知體驗，VoLTE呼叫時延優(yōu)化成為當(dāng)前亟待開展的重點研究課題之一。

參考文獻

［1］ 3GPP TS 24.228V5.15.0. Signalling flows for the IP multimedia call control based on Session Initiation Protocol（SIP） and Session Description Protocol（SDP）［S］. 2006.

［2］ 3GPP TS 23.228V12.4.0. IP Multimedia Subsystem（IMS）［S］.2014.

Research and practice of call delay optimization inVoLTE network

REN Jun-ming
（China Mobile Group Guangdong Co.， Ltd. Jiangmen Branch， Jiangmen 529000， China）

AbstractTheVoice call delay is an important KPI to measureVoLTE network quality and customer perception. Base on the research and practice of existingVoLTE network，this paper analyses the characteristics，infl uential factors and optimization ideas of theVoice call delay， which has a good referenceValue for call delay optimization work.

KeywordsVoLTE； IMS； EPC； call delay

中圖分類號TN929.5

文獻標(biāo)識碼A

文章編號1008-5599（2016）05-0057-04

收稿日期：2016-03-09