LTE無線質(zhì)差場景下VoLTE用戶感知提升方法

黃思技

（中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司佛山分公司，廣東 佛山 528000）

1 引言

目前LT E語音呼叫解決方案主要包括C S F B（Circuit Switched Fallback，電路域回落）和VoLTE（Voice over LTE，承載于LTE的語音業(yè)務(wù)）[1]。CSFB方案是指具有LTE和GERAN/UTRAN接入能力的雙模或者多模終端回落到GERAN/UTRAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語音呼叫，在呼叫結(jié)束后返回LTE網(wǎng)絡(luò)[2]。VoLTE是一種VoIP技術(shù)，將語音承載在LTE/EPC網(wǎng)絡(luò)上，基于IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)）進(jìn)行語音呼叫業(yè)務(wù)控制，使用SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity，單射頻語音呼叫連續(xù)性）技術(shù)保障語音連續(xù)性與平滑性[3]。

隨著VoLTE業(yè)務(wù)商用和逐步成熟，VoLTE客戶日益增長，感知問題也日益凸顯。目前中國移動VoLTE業(yè)務(wù)由TD-LTE網(wǎng)絡(luò)承載且使用較高頻段[4]，因VoLTE語音對無線信號質(zhì)量要求更高（現(xiàn)網(wǎng)LTE數(shù)據(jù)與VoLTE語音業(yè)務(wù)存在8 dB覆蓋差異），在無線環(huán)境質(zhì)量較差區(qū)域內(nèi)，VoLTE用戶起呼或通話中，發(fā)生因無線網(wǎng)絡(luò)原因而導(dǎo)致呼叫失敗的概率很高，極大影響用戶感知。據(jù)現(xiàn)網(wǎng)MR統(tǒng)計，問題區(qū)域用戶占比6%，因無線質(zhì)量差等原因，這些用戶的語音接通率只有87%，掉話率高達(dá)8%。

因此，針對無線質(zhì)差問題，除了加強(qiáng)LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋與基于天線特性的多維度網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[5]之外，開展VoLTE用戶感知提升也非常有必要。

2 無線質(zhì)差場景下的VoLTE感知問題分析

通過VoLTE用戶投訴和信令監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)提取的Top小區(qū)問題分析發(fā)現(xiàn)，LTE網(wǎng)絡(luò)下無線質(zhì)差主要由弱覆蓋、過覆蓋和重疊覆蓋在內(nèi)的覆蓋類問題和上下行高干擾類問題引起，影響用戶感知的主要因素包括誤塊率高、RTP丟包率高、切換不及時和頻繁切換[6]。

（1）誤塊率高：VoLTE呼叫建立過程中，因無線弱覆蓋或高干擾，終端與基站解調(diào)失敗概率增加，重傳次數(shù)增多，間接增加呼叫接通時延，嚴(yán)重時呼叫失敗。

（2）RTP丟包率高：VoLTE通話中，承載在QCI1專載上的RTP（Real-time Transport Protocol，實時傳輸協(xié)議）語音包因無線質(zhì)差在無線傳輸中部分或連續(xù)丟失，產(chǎn)生通話斷斷續(xù)續(xù)、單通或雙不通問題，嚴(yán)重時可導(dǎo)致掉話。

（3）切換不及時：VoLTE呼叫建立或通話中，因無線網(wǎng)絡(luò)信號下降和切換門限參數(shù)設(shè)置不合理，終端過早切換或過晚切換，通話質(zhì)量下降，嚴(yán)重時接通失敗或VoLTE掉話。

（4）頻繁切換：過覆蓋或重疊覆蓋區(qū)域內(nèi)，因小區(qū)切換門限和遲滯等參數(shù)配置不合理，終端在LTE小區(qū)內(nèi)頻繁來回切換，易導(dǎo)致QCI1專載丟失，引發(fā)VoLTE掉話。

鑒于上述影響用戶感知的問題分析，本文從VoLTE呼叫建立和通話兩個階段入手，針對無線質(zhì)差下的VoLTE用戶感知提升方法開展研究。

3 感知提升的方法對比分析與建議

根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)研究與網(wǎng)優(yōu)實踐經(jīng)驗總結(jié)，目前對VoLTE用戶在無線質(zhì)差下的感知提升主要從VoLTE呼叫建立和通話兩個階段來開展。

3.1 VoLTE呼叫建立階段

在VoLTE呼叫建立階段，主要有以下4種提升方案：

（1）方案1：VoLTE轉(zhuǎn)CSFB

該方案采用VoLTE轉(zhuǎn)CSFB方式，可降低呼叫失敗概率，保障用戶語音使用感知。在VoLTE用戶發(fā)起語音呼叫過程中，eNB根據(jù)無線環(huán)境狀況選擇接受或拒絕QCI1專載建立；P-CSCF（Proxy-Call Session Control Function，代理呼叫會話控制功能）在多媒體會話媒體協(xié)商過程中接收到QoS或承載資源不可得的指示時，根據(jù)主叫或被叫場景觸發(fā)不同行為[7]：主叫場景下，P-CSCF返回相關(guān)SIP錯誤碼（如500/503）指示終端CSFB；被叫場景下，P-CSCF返回500響應(yīng)給SCC AS（Service Centralization and Continuity Application Server，業(yè)務(wù)集中與連續(xù)性應(yīng)用服務(wù)器），SCC AS嘗試CS retry方式來引導(dǎo)終端回落到CS域執(zhí)行語音呼叫。主叫流程如圖1所示。

（2）方案2：a/bSRVCC請求臨時拒絕

由于UE和網(wǎng)絡(luò)尚未完全支持aSRVCC或bSRVCC功能，在LTE無線質(zhì)差下過早觸發(fā)SRVCC，將極大增加呼叫失敗概率。該方案重用SRVCC流程，當(dāng)SCC AS收到eMSC（enhanced Mobile Switching Center，增強(qiáng)移動交換中心）會話傳輸請求時，先匹配UE、eMSC和IMS網(wǎng)絡(luò)關(guān)于bSRVCC與aSRVCC能力支持情況，確定接受或拒絕本次SRVCC請求。如果拒絕，則SCC AS返回SIP 480消息給eMSC，eMSC執(zhí)行切換準(zhǔn)備失敗相關(guān)流程。eNB可嘗試重新發(fā)起SRVCC切換或繼續(xù)服務(wù)該UE。主叫流程如圖2所示。

（3）方案2a：延遲bSRVCC

在現(xiàn)網(wǎng)與終端aSRVCC能力基本支持，而bSRVCC尚未完全支持的情況下，bSRVCC失敗概率比aSRVCC要高很多。為提高弱場VoLTE用戶呼叫接通率、改善用戶感知及減少對SRVCC流程和IMS原有功能影響，延遲bSRVCC改進(jìn)方案被提出。在VoLTE起呼階段，eNB在語音專載QCI1建立成功后啟動延遲切換定時器，在定時器超時、eNB收到180 Ringing消息（IMS側(cè)配置IPSec生效）或收到第一個RTP包（IMS側(cè)配置IPSec不生效）后方能觸發(fā)SRVCC切換流程。但延遲切換定時器需綜合考慮和合理設(shè)置，以降低切換不及時或bSRVCC引致掉話的風(fēng)險。主叫流程如圖3所示。

（4）方案3：CS域呼叫重試

圖1 VoLTE轉(zhuǎn)CSFB方案主叫流程示意圖

圖2 a/bSRVCC請求臨時拒絕方案主叫流程示意圖

圖3 UE主叫CS呼叫重試流程示意圖

不管終端是否支持a/bSRVCC，該方案在無線質(zhì)差情況下觸發(fā)SRVCC切換流程，UE嘗試接入CS域失敗后，由eMSC或UE發(fā)起CS域呼叫重試，以建立語音通話。該方案雖然不會增加呼叫失敗次數(shù)和呼叫建立時長，但需要UE、eMSC和SCC AS功能增強(qiáng)。經(jīng)對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和切換性能影響的平衡考慮，可采用主叫場景下由UE發(fā)起CS域呼叫重試，被叫場景下由MSC發(fā)起CS域呼叫重試的策略。

以上4個提升方案的比較分析如表1所示。

根據(jù)以上方案對比分析，方案1和方案2a均能提高無線質(zhì)差情況下VoLTE用戶的呼叫建立成功率，且對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)影響和網(wǎng)元功能改動較小，實際應(yīng)用可行性較高，因此可根據(jù)實際情況結(jié)合使用。

根據(jù)3GPP研究結(jié)論，方案1（VoLTE轉(zhuǎn)CSFB）確定作為標(biāo)準(zhǔn)工作的方向[8]；而方案2a（延遲bSRVCC）由于部署簡單，也得到較多設(shè)備商和運營商的支持，應(yīng)用到VoLTE現(xiàn)網(wǎng)中。

3.2 VoLTE通話階段

在無線質(zhì)量惡化情況下，VoLTE通話階段UE可采用標(biāo)準(zhǔn)解決方案eSRVCC切換至GSM網(wǎng)絡(luò)中，完成語音業(yè)務(wù)的無縫承接。在主被叫進(jìn)行VoLTE通話過程中，UE會根據(jù)基站配置的測量策略通過MR（Measurement Report，測量報告）上報無線信道狀況，eNB根據(jù)配置的基于無線信號強(qiáng)度的切換策略決定是否觸發(fā)eSRVCC。標(biāo)準(zhǔn)方案由于采用基于無線信號強(qiáng)度的切換策略，對無線質(zhì)差的感知保障效果不佳?，F(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化中，建議針對不同場景如弱覆蓋、高干擾和快衰落場景開展精細(xì)化的切換參數(shù)及觸發(fā)時間優(yōu)化[9]。

考慮到基于覆蓋eSRVCC切換的不足，基于質(zhì)量的SRVCC解決方案被提出。語音質(zhì)量的好壞不僅跟當(dāng)前無線信道環(huán)境（如RSRP、SINR、BLER）相關(guān)，還與端到端環(huán)境（如丟包率、時延和抖動）相關(guān)。eNB可根據(jù)表征語音質(zhì)量的相關(guān)參數(shù)組合，包括QCI1的上行PDCP丟包率、上下行SINR、MCS或BLER等進(jìn)行評估和判決是否發(fā)起切換，以提高切換判決的準(zhǔn)確性和提升質(zhì)差場景下用戶語音感知。由于該切換策略會引入更多切換次數(shù)，建議對切換門限相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化配置，降低切換占比，使切換更具針對性。

表1 VoLTE呼叫建立階段的感知提升方案比較分析

4 現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用與優(yōu)化建議

4.1 VoLTE轉(zhuǎn)CSFB試點及優(yōu)化

2017年11月選取佛山某區(qū)域開展VoLTE轉(zhuǎn)CSFB方案試點及相關(guān)SINR門限優(yōu)化，根據(jù)信令監(jiān)測性能指標(biāo)顯示（如表2所示），將上行SINR門限優(yōu)化為5 dB后，VoLTE接通率、掉話率和eSRVCC切換成功率均有所改善。因此，建議在應(yīng)用VoLTE轉(zhuǎn)CSFB方案時，需根據(jù)不同區(qū)域的無線環(huán)境水平尋求合適的RSRP或SINR判決標(biāo)準(zhǔn)及門限，使得接通率、掉話率和eSRVCC切換成功率得到很好地平衡。

表2 VoLTE轉(zhuǎn)CSFB試驗性能指標(biāo)情況

4.2 基于質(zhì)量切換的試點與推廣

基于質(zhì)量切換策略應(yīng)用中，LTE系統(tǒng)判決門限設(shè)置越低，切換越難發(fā)生，切換占比較低；反之切換容易發(fā)生，切換占比較高[10]。另外，異系統(tǒng)切入判決門限越高，切換成功率越高，但掉話率和丟包率有所惡化。因此，在實踐中需通過驗證尋求最優(yōu)的LTE系統(tǒng)切換判決門限、異系統(tǒng)切入判決門限及觸發(fā)時間，以最大化確保網(wǎng)絡(luò)性能和提升用戶感知。佛山在2017年9月份分階段針對1 168個切換差小區(qū)開展基于質(zhì)量切換策略的研究和驗證，根據(jù)性能指標(biāo)對比分析，質(zhì)切門限優(yōu)化后指標(biāo)由93.16%改善至95.18%，改善2.02%?？偨Y(jié)參數(shù)優(yōu)化建議如表3所示：

表3 基于質(zhì)量的SRVCC切換策略的參數(shù)優(yōu)化推薦值

5 VoLTE用戶感知優(yōu)化新方法展望

為應(yīng)對質(zhì)差下VoLTE感知問題，可通過增強(qiáng)語音編解碼能力，提高對質(zhì)差環(huán)境的魯棒性，或降低無線QoS要求以保證基本語音通信服務(wù)。EVS（Enhanced Voice Service，增強(qiáng)語音業(yè)務(wù)）作為新一代語音編解碼方案，不僅能提供更好音質(zhì)，還能降低對無線覆蓋要求，從而提高語音質(zhì)量。但目前EVS技術(shù)對終端和網(wǎng)絡(luò)要求較高，技術(shù)也尚未成熟，現(xiàn)階段面臨著終端、網(wǎng)絡(luò)、專利等多種問題。通話過程中若發(fā)生專載丟失或釋放，可嘗試?yán)肐MS默認(rèn)承載來承接VoLTE語音業(yè)務(wù)。該方法雖然會導(dǎo)致QoS有所下降，但基本語音通信服務(wù)可以得到保障，可以嘗試應(yīng)用。另外，隨著5G系統(tǒng)技術(shù)試驗與商用的推進(jìn)應(yīng)用，VoLTE用戶感知應(yīng)有更多提升空間。

6 結(jié)束語

通過無線質(zhì)差下影響VoLTE用戶感知主要因素分析，本文基于3GPP標(biāo)準(zhǔn)研究與網(wǎng)優(yōu)實踐經(jīng)驗總結(jié)，從VoLTE呼叫建立和通話兩個階段入手開展VoLTE用戶感知提升方法研究，提出了呼叫建立階段采用VoLTE轉(zhuǎn)CSFB方案與bSRVCC延遲改進(jìn)方案相結(jié)合、通話階段采用基于推薦參數(shù)的質(zhì)量切換策略方法。具體方法實施效果較好，可為后續(xù)VoLTE用戶感知提升工作提供參考。另外，隨著EVS和5G技術(shù)的成熟與應(yīng)用，無線質(zhì)差下的VoLTE語音質(zhì)量和掉話仍有進(jìn)一步改善的空間。

[1] 黃冰柏,程佳鳴,林永興,等. 提升VoLTE客戶感知的優(yōu)化分析方法淺析[J]. 移動通信, 2016,40(6): 25-29.

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[3] 3GPP TS 23.216 V12.4.0. Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC); Stage 2[S]. 2016.

[4] 郭寶,張陽. 弱覆蓋場景下提升VoLTE通話質(zhì)量的測試與優(yōu)化[J]. 移動通信, 2016,40(15): 16-19.

[5] 黃思技. 基于天線特性的多維度網(wǎng)優(yōu)方法研究[C]//2016廣東通信青年論壇. 移動通信, 2016: 199-203.

[6] 劉毅,肖濤,郭寶,等. 提升VoLTE用戶感知的保障策略研究[J]. 移動通信, 2017,41(18): 6-10.

[7] 3GPP TS 23.237 V12.10.0. IP Multimedia Subsystem(IMS) Service Continuity; Stage 2[S]. 2015.

[8] 3GPP TR 23.750 V14.0.0. Study for robust call setup for VoLTE subscriber in LTE[S]. 2016.

[9] 朱同先,郭寶,張建奎. 不同場景下的eSRVCC切換參數(shù)優(yōu)化分析[J]. 移動通信, 2017,41(18): 24-28.

[10] 黃思技. 基于VoLTE用戶感知的xSRVCC端到端性能優(yōu)化方法研究[C]//2016廣東通信青年論壇. 移動通信,2017: 204-208. ★