關(guān)于VoLTE語(yǔ)音質(zhì)量分組丟失率高小區(qū)整治的研究

高群濤，馬小平，黃勝，孫曉光

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)河北有限公司衡水分公司，衡水 053000）

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，VoLTE作為4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通話的最終方案，其通話質(zhì)量成為主要關(guān)注方向。在VoLTE用戶數(shù)的逐漸增多的情況下，無(wú)線問題導(dǎo)致的分組數(shù)據(jù)丟失是影響VoLTE用戶感知的最主要因素。

本文主要對(duì)無(wú)線層問題導(dǎo)致的分組丟棄造成的VoLTE語(yǔ)音通話質(zhì)量問題進(jìn)行分析研究，并給出相應(yīng)的優(yōu)化指導(dǎo)方案。希望通過該文對(duì)后續(xù)語(yǔ)音感知優(yōu)化工作提供一定參考。

1 語(yǔ)音分組丟失定位方法

1.1 語(yǔ)音分組丟失原理及概念

VoLTE高清語(yǔ)音編碼速率為23.85 kbit/s，終端每20 ms生成一個(gè)VoLTE語(yǔ)音分組（使用RTP實(shí)時(shí)流媒體協(xié)議傳輸），再加上UDP分組頭、IP分組頭，在應(yīng)用層最終打分組成IP分組進(jìn)行傳輸。

在無(wú)線空口，按照協(xié)議IP分組進(jìn)一步被轉(zhuǎn)換成PDCP分組，PDCP分組就是空口傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)。PDCP分組在終端和基站間傳輸異常會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用層RTP分組的丟失，從而引起語(yǔ)音感知差。用戶面的RTP分組在空口是承載在PDCP分組中，無(wú)線問題導(dǎo)致的分組丟失即PDCP的分組丟失，分為無(wú)線空口分組丟失和基站（或終端）主動(dòng)棄分組兩種： 終端或基站在調(diào)度PDCP分組時(shí)，由于容量或空口質(zhì)量問題，在PDCP discardtimer定時(shí)器超時(shí)后會(huì)主動(dòng)丟棄該P(yáng)DCP分組。

基站（或終端）分組丟失：基站（或終端）在空口發(fā)送PDCP SDU之前，由于容量或空口質(zhì)量問題，PDCP discardtimer定時(shí)器（前期配置為300 ms）超時(shí)后會(huì)發(fā)生主動(dòng)分組丟失。例如基站調(diào)度了序列號(hào)為1/2/3/4/5共5個(gè)分組，而4/5兩個(gè)分組因容量受限或空口質(zhì)差在300 ms內(nèi)沒有被調(diào)度出去，基站側(cè)根據(jù)認(rèn)為超過PDCP丟棄時(shí)長(zhǎng)而主動(dòng)丟棄，下行分組丟失率為2/5=40%。

空口分組丟失：終端或基站調(diào)度發(fā)出PDCP分組后，由于空口質(zhì)量問題導(dǎo)致在空口傳輸過程中丟失稱為空口分組丟失。

無(wú)論是空口分組丟失還是基站分組丟失，都會(huì)直接影響VoLTE用戶的實(shí)際語(yǔ)音感知。

1.2 語(yǔ)音分組丟失定位方法

語(yǔ)音質(zhì)量無(wú)線問題定位方法如圖1所示。

語(yǔ)音分組丟失優(yōu)化總體思想：以基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)性能提升、客戶感知為導(dǎo)向。具體以LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能提升、網(wǎng)絡(luò)資源均衡、網(wǎng)絡(luò)問題集中處理等角度，循序漸進(jìn)在提升網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)承載能力的基礎(chǔ)上，提升VoLTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

2 無(wú)線“感知分組丟失”優(yōu)化方法

通過統(tǒng)計(jì)衡水日常督辦VoLTE高分組丟失小區(qū)問題原因，主要存在4個(gè)方面，分別為弱覆蓋、干擾、高話務(wù)和設(shè)備故障造成，4類問題小區(qū)占比分別達(dá)63.52%、17.55%、14.13%、4.71%。而在TDD制式中，VoLTE上行覆蓋受限和資源受限問題較突出，在分析高分組丟失小區(qū)時(shí)，重點(diǎn)需定位上行弱覆蓋、上行干擾、功率配置及CCE等資源受限問題，先通過RF、參數(shù)優(yōu)化，快速降低分組丟失率，改善語(yǔ)音感知。

2.1 針對(duì)弱覆蓋場(chǎng)景小區(qū)的分析優(yōu)化

上行功率受限是高分組丟失問題的主要原因，可通過以下參數(shù)調(diào)整改善分組丟失。

（1） 通過調(diào)整p0NominalPUSCH等上行功控參數(shù)，提升上行覆蓋。

（2） 開啟SRVCC質(zhì)量切換，放寬切換門限，使UE在質(zhì)量稍差時(shí)盡早切換。中興上行SINR門限大網(wǎng)1～2 dB，高分組丟失3～4 dB。

（3） 在農(nóng)村高分組丟失場(chǎng)景，對(duì)低干擾小區(qū)的噪聲矩陣類型進(jìn)行修改，由IRC修改為MRC。

（4） 考慮室分天線較宏站少，上行增益差，上行受限問題更為明顯，對(duì)室分小區(qū)單獨(dú)配置語(yǔ)音業(yè)務(wù)向宏站的異頻測(cè)量參數(shù)，來(lái)改善室分小區(qū)的分組丟失率。總體策略是室分E頻段到周邊宏站容易6dB，周邊宏站到室分E頻段難3 dB。既可讓高分組丟失小區(qū)早點(diǎn)切換到周邊宏站，又可以抑制乒乓切換，最終達(dá)到降低分組丟失率的目的。

圖1 語(yǔ)音質(zhì)量無(wú)線問題定位方法

實(shí)例分析：選取阜城農(nóng)村32個(gè)高分組丟失低干擾小區(qū)，將“天線上行信號(hào)選擇方式”由IRC改為MRC，修改后分組丟失率由1.27%下降為0.76%。

篩選全網(wǎng)室分VoLTE分組丟失率大于1%小區(qū)，共212個(gè)，單獨(dú)對(duì)單、雙通道的室分小區(qū)單獨(dú)配置語(yǔ)音業(yè)務(wù)向宏站的異頻測(cè)量參數(shù)，室分E頻段到周邊宏站容易6 dB，周邊宏站到室分E頻段難3 dB。逐步修改小區(qū)后整體上行分組丟失率由1.73%改善至0.82%，問題解決率82%（分組丟失率下降至1%以下即為解決）。

2.2 針對(duì)高干擾場(chǎng)景小區(qū)的分析優(yōu)化

上行干擾可能會(huì)導(dǎo)致SR調(diào)度（PUCCH）請(qǐng)求無(wú)法解析，上行業(yè)務(wù)消息（PUSCH）無(wú)法解析，進(jìn)而導(dǎo)致分組丟失問題，可考慮如下方案改善分組丟失情況。

（1）針對(duì)VoLTE業(yè)務(wù)開啟SR補(bǔ)充調(diào)度，保證在發(fā)生SR漏檢時(shí)，也能及時(shí)對(duì)語(yǔ)音用戶進(jìn)行上行調(diào)度，避免PDCP分組丟失定時(shí)器超時(shí)分組丟失，目前我們對(duì)相關(guān)參數(shù)設(shè)置：“語(yǔ)音業(yè)務(wù)通話期上行補(bǔ)償調(diào)度最小間隔”配置為20 ms和“語(yǔ)音業(yè)務(wù)靜默期上行補(bǔ)償調(diào)度最小間隔”設(shè)置為160 ms。

（2）提升上行功率，具體方案同上行弱覆蓋場(chǎng)景小區(qū)的優(yōu)化方法。

（3）開啟上行頻選調(diào)度，每次上行調(diào)度基站選擇最優(yōu)的頻率資源，此時(shí)終端的發(fā)射功率和上行MCS也能處于最優(yōu)組合，有可效降低系統(tǒng)內(nèi)干擾、提升系統(tǒng)上行容量。

（4）開啟SRVCC質(zhì)量切換，放寬切換門限，使UE在質(zhì)量稍差時(shí)盡早切換。

實(shí)例分析：由于HSTAC1588橋頓看守所西-ZLHD-1距離看守所較近，上行每PRB平均干擾噪聲干擾底噪-105 dBm左右，受信號(hào)屏蔽器影響且短期無(wú)法關(guān)閉，分組丟失率長(zhǎng)期偏高。在開啟基于質(zhì)量切換的同時(shí)，針對(duì)超高干擾小區(qū)適當(dāng)提高基于覆蓋切換的A2中的Thresh由原有-110 dBm調(diào)整至-90 dBm，早觸發(fā)下發(fā)測(cè)量配置消息，讓UE早對(duì)GSM BCCH頻點(diǎn)啟測(cè)（防止觸發(fā)基于質(zhì)量切換后，再下發(fā)導(dǎo)致GSM測(cè)量頻點(diǎn)，再經(jīng)過一定時(shí)延測(cè)試后，LTE網(wǎng)絡(luò)已高質(zhì)差無(wú)法切換導(dǎo)致cancel）。通過開啟橋頓看守所西-ZLHD-1基于質(zhì)量的SRVCC切換功能，上行分組丟失率改善明顯，由0.6%降至0.09%。

2.3 針對(duì)大話務(wù)場(chǎng)景小區(qū)的分析優(yōu)化

大話務(wù)場(chǎng)景因網(wǎng)絡(luò)資源分配、話音優(yōu)先級(jí)等問題，導(dǎo)致分組丟失問題，可考慮如下方案改善分組丟失情況。

（1）CFI選擇、CCE聚合度：由固定值→自適應(yīng)，便于網(wǎng)絡(luò)根據(jù)終端質(zhì)量來(lái)自適應(yīng)分配資源，避免資源得不到合理利用，資源搶占造成CCE不足引起基站分組丟失、棄分組。

（2）調(diào)整語(yǔ)音業(yè)務(wù)優(yōu)先調(diào)度功能：上行調(diào)度的優(yōu)先級(jí)順序?yàn)?，控制信令＞VoIP業(yè)務(wù)的BSR調(diào)度和SR調(diào)度＞數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的SR調(diào)度＞數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的BSR調(diào)度；在數(shù)據(jù)和語(yǔ)音混合業(yè)務(wù)重載場(chǎng)景下，語(yǔ)音業(yè)務(wù)能夠優(yōu)先被調(diào)度，從而保障了語(yǔ)音質(zhì)量。

（3）結(jié)合高話務(wù)區(qū)域?qū)嶋H情況，通過“以閑補(bǔ)忙”的原則進(jìn)行RF優(yōu)化、靈活調(diào)整異頻測(cè)量策略，細(xì)化參數(shù)門限，達(dá)到話務(wù)均衡。

實(shí)例分析：HSZAQ0697棗強(qiáng)北倉(cāng)口-ZLHF站點(diǎn)D、F各小區(qū)流量情況F頻段流量明顯偏高，導(dǎo)致用戶聚集在F頻點(diǎn)出現(xiàn)擁塞產(chǎn)生大量分組丟失，核實(shí)該站2、3小區(qū)D、F頻實(shí)際方位角、下傾角與規(guī)劃不一致，為維護(hù)優(yōu)化需求調(diào)整導(dǎo)致，且F頻段掛高較高，此為話務(wù)不均衡的主要原因。對(duì)D、 F機(jī)械下傾角調(diào)整， 并細(xì)化D、F重選、切換參數(shù)后，流量及忙時(shí)PRB利用率得到均衡，分組丟失問題得到解決。

2.4 針對(duì)設(shè)備故障場(chǎng)景小區(qū)的分析優(yōu)化

除覆蓋、干擾、容量等無(wú)線因素導(dǎo)致分組丟失外，RRU、GPS等設(shè)備故障對(duì)分組丟失的影響也很大，例如GPS干擾便會(huì)造成周圍站點(diǎn)時(shí)鐘不同步導(dǎo)致大面積干擾，需做好告警監(jiān)控，及時(shí)預(yù)警處理，減少因設(shè)備故障造成的分組丟失。

實(shí)例分析：從8月2日開始衡水上行分組丟失率及分組丟失小區(qū)占比突發(fā)惡化，大片站點(diǎn)上行底噪高達(dá)-95以上，經(jīng)對(duì)分組丟失小區(qū)分析其主要集中在子網(wǎng)13的阜城、武強(qiáng)、景縣區(qū)域，而且涉及小區(qū)較多，干擾監(jiān)控該區(qū)域的底噪在凌晨4點(diǎn)、中午12點(diǎn)、下午20點(diǎn)左右有明顯較高，初步懷疑是大氣波導(dǎo)造成。

干擾分析：通過對(duì)高分組丟失區(qū)域及滄州（滄州與衡水邊界）小區(qū)的干擾分析（圖2）發(fā)現(xiàn)，此次干擾區(qū)域只涉及衡水F頻段（1 905頻點(diǎn)）小區(qū)，滄州區(qū)域F頻段（1 895頻點(diǎn)）無(wú)干擾，可排除是由于大氣波導(dǎo)干擾。

圖2 衡水邊界區(qū)域基站底噪渲染圖

告警監(jiān)控發(fā)現(xiàn)阜城“HSFUC2047阜城劉棗胡-ZLHF-1”在問題時(shí)段有GPS故障告警，通過對(duì)HSFUC2047阜城劉棗胡-ZLHF-1小區(qū)100 RB進(jìn)行的干擾波形分析，發(fā)現(xiàn)該小區(qū)為疑似GPS故障產(chǎn)生的干擾， 頻域上（RB4～ 5、RB34～ 35、RB96）有明顯的抬升。

從本次干擾影響范圍來(lái)看，此次干擾影響半徑約25 km左右，干擾區(qū)域內(nèi)的小區(qū)都存在一定的分組丟失情況導(dǎo)致8月2日開始高分組丟失小區(qū)占比指標(biāo)惡化，基本符合GNSS接收機(jī)故障干擾影響范圍（如圖3所示）。

圖3 GNSS接收機(jī)故障干擾影響范圍

處理結(jié)果：8月3日維護(hù)上站更換單板后問題解決，指標(biāo)恢復(fù)正常。通過此次干擾事件得出經(jīng)驗(yàn)，后續(xù)遇到類似此類情況（發(fā)生大面積干擾）、或者時(shí)間周期上一定規(guī)律性的干擾，除大氣波導(dǎo)干擾外，還需要考慮是否由于GPS類時(shí)鐘故障引起的干擾。

3 優(yōu)化方法推廣

衡水VoLTE高分組丟失小區(qū)中弱覆蓋、干擾小區(qū)占比達(dá)到80%，是影響用戶感知的主要原因，通過前期總結(jié)的方法，根據(jù)具體場(chǎng)景進(jìn)行參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整。例如eSRVCC切換參數(shù)，由于其流程復(fù)雜且不同場(chǎng)景無(wú)線環(huán)境差異過大，統(tǒng)一設(shè)置eSRVCC門限會(huì)造成切換過早或過慢的情況，嚴(yán)重影響用戶感知，本次將通過分場(chǎng)景配置門限來(lái)改善分組丟失指標(biāo)。

（1）針對(duì)某些快衰落場(chǎng)景：例如無(wú)覆蓋的電梯間、地下室車庫(kù)等信號(hào)陡降場(chǎng)景，可以將B2事件參數(shù)配置比較苛刻，在陡降之前提前進(jìn)行eSRVCC切換，避免由于切換過慢導(dǎo)致語(yǔ)音分組丟失過多或掉話。

（2）針對(duì)上行受限場(chǎng)景：由于TDD存在上行受限問題，下行參考信號(hào)功率設(shè)置過高，下行覆蓋雖然會(huì)變好，但上行路徑損耗會(huì)增大，最終導(dǎo)致上下行不平衡，對(duì)上行分組丟失等指標(biāo)影響較大，故需對(duì)不同功率的小區(qū)門限作出相應(yīng)調(diào)整。eSRVCC-4G側(cè)切換門限調(diào)整原則：40W八通道設(shè)備調(diào)整為-115 dBm，80 W八通道設(shè)備調(diào)整為-113 dBm，160 W八通道設(shè)備調(diào)整為-110 dBm，室分單通道、雙通道按照實(shí)際eSRVCC切換成功率及上行分組丟失率進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，A2啟測(cè)門限相應(yīng)調(diào)整，較切換門限高5 dB。

（3）針對(duì)長(zhǎng)期高干擾場(chǎng)景：開啟基于語(yǔ)音質(zhì)量的eSRVCC功能：部分高干擾場(chǎng)景上行分組丟失指標(biāo)較差，VoLTE語(yǔ)音感知為不清晰、斷續(xù)、卡頓，而基于覆蓋的eSRVCC無(wú)法在這類用戶感知已經(jīng)極差的情況下第一時(shí)間觸發(fā)。為保證UE的VoLTE語(yǔ)音體驗(yàn)，eNode B監(jiān)控每個(gè)UE的語(yǔ)音質(zhì)量，如果語(yǔ)音質(zhì)量差到一定程度，則觸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)異頻切換或者異系統(tǒng)eSRVCC使用戶占用最優(yōu)小區(qū)，以此來(lái)提升用戶的語(yǔ)音體驗(yàn)。

如圖4所示，7月13日開始按照上述方案逐步將全網(wǎng)60%小區(qū)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，QCI1上行分組丟失指標(biāo)逐步下降，上行分組丟失率由1.4%下降至1.3%，語(yǔ)音分組丟失小區(qū)占比由0.4%降至0.24%，指標(biāo)穩(wěn)步提升。

圖4 語(yǔ)音分組丟失指標(biāo)走勢(shì)

4 結(jié)論及未來(lái)工作

通過對(duì)影響VoLTE語(yǔ)音質(zhì)量的高分組丟失的深入分析研究，針對(duì)VoLTE語(yǔ)音分組丟失的原因進(jìn)行精準(zhǔn)分析、精準(zhǔn)定位，通過排查問題點(diǎn)總結(jié)除了具體優(yōu)化手段，分批推廣驗(yàn)證來(lái)提升全網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，提高VoLTE客戶的網(wǎng)絡(luò)感知，實(shí)現(xiàn)2G語(yǔ)音客戶向4G網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移。

[1] 中興通訊股份有限公司. VoLTE-基本原理以及信令流程,2016.

[2] 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司. 中國(guó)移動(dòng)VoLTE場(chǎng)景無(wú)線參數(shù)配置指導(dǎo)手冊(cè), 2015.

[3] 剛周偉. 關(guān)于VoLTE業(yè)務(wù)通話質(zhì)量評(píng)估方法的研究[J]. 江西通信科技, 2016(4):5-7.