VoLTE業(yè)務(wù)的資源調(diào)度方法研究

林坤寧

【摘 要】為提高VoLTE業(yè)務(wù)質(zhì)量，對(duì)VoLTE的資源調(diào)度方法進(jìn)行了探究，分別嘗試了開(kāi)啟全業(yè)務(wù)NI頻選功能、QCI業(yè)務(wù)NI頻選調(diào)度以及RLC分片限制功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明功能開(kāi)啟后VoLTE業(yè)務(wù)的MOS均值、誤塊率、RTP抖動(dòng)以及上行MCS均值等均有一定程度的提升，可以有效改善VoLTE的業(yè)務(wù)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】VoLTE業(yè)務(wù) 資源調(diào)度 非頻率選擇性調(diào)度

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.20.009 中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-1010（2016）20-0045-05

1 引言

現(xiàn)代通信已經(jīng)全面進(jìn)入4G時(shí)代，而VoLTE業(yè)務(wù)將逐漸替代傳統(tǒng)的GSM業(yè)務(wù)，隨之而來(lái)的是VoLTE業(yè)務(wù)需求快速增長(zhǎng)，所以保證VoLTE業(yè)務(wù)也成為運(yùn)營(yíng)商優(yōu)化工作的重中之重。VoLTE業(yè)務(wù)在上行遠(yuǎn)點(diǎn)調(diào)度時(shí)，其使用的編碼、LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧各層的功能參數(shù)以及對(duì)數(shù)據(jù)包的傳送方式等，對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)空口容量、VoLTE用戶(hù)業(yè)務(wù)質(zhì)量影響較大。因此，有必要對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的研究，包括協(xié)議的關(guān)鍵技術(shù)策略。

2 VoLTE業(yè)務(wù)資源調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)

TD-LTE系統(tǒng)中，為了有效地利用和分配有限的空口資源，無(wú)線(xiàn)側(cè)在采用共享信道資源機(jī)制的基礎(chǔ)上，通過(guò)定義不同的資源調(diào)度策略，實(shí)現(xiàn)不同用戶(hù)間的資源調(diào)度。

2.1 上行調(diào)度方式

下行通過(guò)UE的CQI反饋進(jìn)行頻選，而上行基于SRS的探測(cè)對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行頻選，但對(duì)小數(shù)據(jù)量、固定周期的語(yǔ)音包，基于SRS的質(zhì)量評(píng)估達(dá)不到語(yǔ)音在時(shí)間和頻率粒度的要求?；赗B的NI（Noise Indication，噪聲指示）探測(cè)作為上行頻選對(duì)小包業(yè)務(wù)可以起到更好的作用，加之弱場(chǎng)下的干擾敏感性，更需要最佳頻選來(lái)提升上行質(zhì)量效果。

（1）調(diào)度功能分為物理資源相關(guān)選擇的決策、資源分配策略以及必要的資源管理。調(diào)度時(shí)需考慮QoS需求、緩沖區(qū)狀態(tài)、用戶(hù)的業(yè)務(wù)信道狀態(tài)、小區(qū)中的干擾情況等。

（2）上行調(diào)度方式分為頻率選擇性調(diào)度及非頻率選擇調(diào)度，采用非頻率選擇性調(diào)度中的三段分配模式。

（3）上行受限場(chǎng)景下的上行干擾對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的影響尤為明顯，三段分配模式未考慮頻帶的NI信息，在上行遠(yuǎn)點(diǎn)不是最佳的調(diào)度方式。

2.2 三段分配模式

三段分配模式是非頻率選擇性調(diào)度（NFSS，Non Frequency Selective Scheduling）的一種，是上下行資源調(diào)度的現(xiàn)網(wǎng)設(shè)置，其原理為網(wǎng)絡(luò)側(cè)將頻域帶寬分為3段，根據(jù)CellType確定授權(quán)給終端的PRB資源的起始位置。

（1）三段分配模式：現(xiàn)網(wǎng)配置，根據(jù)后臺(tái)參數(shù)配置計(jì)算出的CellType是固定的。

（2）三段輪轉(zhuǎn)分配模式：由于Bias隨時(shí)間周期性地變化，導(dǎo)致CellType的計(jì)算結(jié)果隨Bias變化周期0、1、2循環(huán)變化，具體如表1所示。

2.3 全業(yè)務(wù)NI頻選

eNodeB實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前上行頻帶每個(gè)PRB的干擾強(qiáng)度，并根據(jù)UE上行業(yè)務(wù)的資源需求，選擇最優(yōu)的頻率資源（對(duì)應(yīng)PRB位置上NI最低）分配給UE的上行PUSCH傳輸，如圖1所示。

（1）根據(jù)當(dāng)前TTI小區(qū)下所有UE需求的上行資源數(shù)，確定是否實(shí)施基于NI的頻選調(diào)度。

（2）根據(jù)當(dāng)前TTI該UE上行業(yè)務(wù)需求的資源數(shù)，確定以PRB或子帶方式分配PUSCH資源。

OMC功能實(shí)現(xiàn)：開(kāi)啟全業(yè)務(wù)NI頻選調(diào)度策略。根據(jù)SRS帶寬配置（0）、SRS初始接入帶寬（2），確定劃分子帶數(shù)量為4，即每個(gè)SRS在頻域上占用的RB數(shù)mSRS與上行系統(tǒng)帶寬、小區(qū)特定的配置參數(shù)srs-BandwidthConfig、UE特定的配置參數(shù)srs-Bandwidth相關(guān)。假設(shè)srs-BandwidthConfig配置為0，srs-Bandwidth配置為2，則使用窄帶SRS每個(gè)SRS的帶寬為24RB，頻域上被分為N0×N1×N2=4份，如圖2所示。

2.4 QCI1業(yè)務(wù)NI頻選

VoLTE業(yè)務(wù)感知靈敏，單次調(diào)度的數(shù)據(jù)量較小，對(duì)上行PRB的需求也相對(duì)較低，調(diào)度上更容易選擇低NI的PRB。

（1）新傳基于NI的頻選打開(kāi)

針對(duì)建立了QCI1業(yè)務(wù)的UE的所有新傳調(diào)度進(jìn)行基于NI的頻選，包括這些UE的SR響應(yīng)也進(jìn)行基于NI的頻選。

（2）重傳時(shí)基于NI的頻選打開(kāi)

僅針對(duì)建立了QCI1的業(yè)務(wù)的UE的重傳，后臺(tái)配置為自適應(yīng)重傳，基于NI頻選的方式進(jìn)行重傳調(diào)度，后臺(tái)配置為IR非自適應(yīng)重傳，不進(jìn)行NI的頻選調(diào)度。

表2為新傳基于NI頻選開(kāi)關(guān)和重傳基于NI頻選開(kāi)關(guān)的組合取值情況。

2.5 RLC分片限制

RLC分片限制功能希望通過(guò)限制語(yǔ)音包的RLC最大分片段數(shù)，抬升單次調(diào)度的語(yǔ)音信息包大小，配合重傳合并增益，降低單個(gè)語(yǔ)音包在空口的傳輸時(shí)延，進(jìn)而減少終端PDCP層語(yǔ)音包棄包。

（1）RLC根據(jù)MAC層指示的RLC PDU大小，分段/串聯(lián)RLC SDU并增加RLC頭，然后將生成的RLC PDU發(fā)給MAC層。

（2）現(xiàn)網(wǎng)RLC分片限制功能關(guān)閉，默認(rèn)為RLC的分片數(shù)量不受限制。在上行遠(yuǎn)點(diǎn)，RLC拆片過(guò)多，調(diào)度效率低下，容易導(dǎo)致PDCP棄包。

（3）基站上行調(diào)度時(shí)根據(jù)語(yǔ)音包長(zhǎng)度，配合無(wú)線(xiàn)側(cè)的調(diào)度能力及最大RLC分片數(shù)量限制，反算每個(gè)分片的長(zhǎng)度要求。當(dāng)信道質(zhì)量不足以支持每個(gè)分片的長(zhǎng)度時(shí)，不降低RLC分片長(zhǎng)度，而是用抬升MCS的方式在空口完成調(diào)度。

（4）在UE側(cè)的棄包可以緩解，雖然HARQ失敗的機(jī)率相對(duì)上升，但相對(duì)RLC分片過(guò)多導(dǎo)致的棄包會(huì)產(chǎn)生累積效果，HARQ失敗僅造成部分空口丟包，有利于改善端到端的連續(xù)丟包。

3 功能評(píng)估

3.1 全業(yè)務(wù)NI頻選

（1）典型站點(diǎn)NI分布對(duì)比：開(kāi)啟功能后，小區(qū)全帶寬內(nèi)的NI分布呈現(xiàn)明顯的均化趨勢(shì)。NI高點(diǎn)，尤其是RB33位置附近的高NI區(qū)域下降十分明顯。圖3為功能開(kāi)啟前后忙閑時(shí)NI分布對(duì)比情況。

功能開(kāi)啟后NI降低，接通、掉線(xiàn)理論上應(yīng)該表現(xiàn)地更為優(yōu)秀。

（2）RB級(jí)NI分布：開(kāi)啟功能后，除載波兩端因PUCCH占用的RB NI較高外，其余RB上的NI出現(xiàn)了均化的趨勢(shì)，高NI的RB位置不再固定在幾個(gè)位置上。這樣對(duì)于系統(tǒng)而言，可減少由于調(diào)度在該NI位置而損失的容量。圖4為功能開(kāi)啟前后天粒度NI分布對(duì)比情況，圖5為功能開(kāi)啟前后忙時(shí)NI分布對(duì)比情況。

（3）上行業(yè)務(wù)表現(xiàn)：上行MCS出現(xiàn)了升階，上行業(yè)務(wù)（包括QCI1）速率較功能開(kāi)啟前有一定幅度的提高，上行全業(yè)務(wù)增加約9.83%，QCI業(yè)務(wù)增加約3%。圖6為上行平均MCS與上行平均干擾NI情況，圖7為QCI1上行平均PDCP速率與上行平均干擾NI情況。

功能開(kāi)啟后，試點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的業(yè)務(wù)量呈持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，隨著業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)，區(qū)域內(nèi)的平均NI也開(kāi)始逐步上升（整體增幅約0.8 dB）。

3.2 QCI1業(yè)務(wù)NI頻選

為方便確定開(kāi)啟QCI1頻選調(diào)度功能后的增益，優(yōu)選系統(tǒng)內(nèi)干擾特征明顯的小區(qū)，通過(guò)PCI與高NI RB位置來(lái)確定。

（1）開(kāi)啟NI頻選后，初始RB分配位置發(fā)生了較大的變化，PRB16成為概率最大的起始分配位置，除PRB8外，其余高概率的起始分配位置均與功能關(guān)閉時(shí)不同。表3為NI開(kāi)啟前后PRB起始分配位置的概率對(duì)比情況。

（2）功能開(kāi)啟前后VoLTE業(yè)務(wù)的MOS均值、誤塊率、RTP抖動(dòng)及上行MCS均值均有一定提升。表4為功能開(kāi)啟前后VoLTE業(yè)務(wù)指標(biāo)的對(duì)比情況。

3.3 RLC分片限制

（1）通過(guò)在弱場(chǎng)下的VoLTE語(yǔ)音互撥，確認(rèn)默認(rèn)配置下的RLC分片分布情況。功能關(guān)閉時(shí)，RLC分片個(gè)數(shù)為6及以下占比達(dá)到94.5%，重點(diǎn)對(duì)RLC分片參數(shù)設(shè)定在2、4、6這三種情況進(jìn)行驗(yàn)證。圖8為RLC分片個(gè)數(shù)占比情況。

（2）通過(guò)限定測(cè)試環(huán)境，對(duì)比RLC分片參數(shù)設(shè)置為2、4、6下的VoLTE業(yè)務(wù)MOS、上行MCS、丟包及重傳的變化，如表5所示。

1）開(kāi)啟RLC限制功能時(shí)，重傳比例都有一定升高，符合理論預(yù)期（強(qiáng)制RLC分片大小后會(huì)抬升空口調(diào)度的MCS，引起上行Bler抬升和重傳加大）。

2）RLC分片為6時(shí)MOS均值最優(yōu)，RLC分片為2、4時(shí)不能提升VoLTE質(zhì)量，同時(shí)增加了空口重傳，不推薦RLC最大分片限制為2、4。

3）結(jié)合QCI1業(yè)務(wù)NI頻選功能可進(jìn)一步改善VoLTE質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

提出了VoLTE業(yè)務(wù)的資源調(diào)度，在試點(diǎn)區(qū)域開(kāi)啟QCI業(yè)務(wù)NI頻選調(diào)度及RLC分片限制（限制為6片）功能后，通過(guò)分析驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)VoLTE業(yè)務(wù)質(zhì)量有一定幅度的提升。接下來(lái)，擴(kuò)大區(qū)域，進(jìn)一步改善VoLTE質(zhì)量，使用戶(hù)對(duì)VoLTE語(yǔ)音業(yè)務(wù)感知更加敏感，提高客戶(hù)感知。

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