VoLTE呼叫端到端接通時(shí)延分布分析

1 引言

VoLTE的呼叫接續(xù)時(shí)長(zhǎng)大幅縮短，VoLTE比CS呼叫縮短一半以上，因此用戶感知時(shí)延非常明顯。目前，某省移動(dòng)外場(chǎng)測(cè)試時(shí)可以感受到呼叫建立時(shí)延更短，第一條ONVITE接入消息到終端接收到網(wǎng)絡(luò)側(cè)下發(fā)的SIP180Ring消息之間的時(shí)間差，在理想情況下VoLTE呼叫VoLTE的通話平均接通時(shí)延可以達(dá)到2s左右，而2G時(shí)代在6～7s，用戶感知為秒通。但由于VoLTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，從運(yùn)營(yíng)商角度來看，涉及到新增或升級(jí)改造的配套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備繁多，各設(shè)備存在大量的調(diào)測(cè)任務(wù)，在VoLTE網(wǎng)絡(luò)建網(wǎng)初期不但難以達(dá)到VoLTE的1～2s級(jí)別的接通時(shí)延要求，甚至還有可能遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)2G/3G的接通時(shí)延標(biāo)準(zhǔn)。因此，VoLTE業(yè)務(wù)端到端接通時(shí)延分析在VoLTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)演進(jìn)中起著不可或缺的作用，對(duì)于用戶感知指標(biāo)的分析非常必要。

2 VoLTE接通時(shí)延分布分析案例

2.1 分析場(chǎng)景描述

根據(jù)LTE用戶呼叫業(yè)務(wù)特點(diǎn)，可以將VoLTE用戶的呼叫場(chǎng)景分為VoLTE呼叫VoLTE、VoLTE呼叫CS（被叫為CS用戶）、VoLTE呼叫CS（域選到CS）、CS呼叫VoLTE、CS呼叫CS等業(yè)務(wù)場(chǎng)景。將VoLTE呼叫VoLTE的呼叫接通時(shí)延劃分成10個(gè)階段，分別是主叫默認(rèn)承載建立時(shí)延、主叫專用承載建立時(shí)延、主叫IMS域呼叫建立時(shí)延、局間建立時(shí)延、被叫IMS域呼叫建立時(shí)延、被叫尋呼時(shí)延、被叫默認(rèn)承載建立時(shí)延、被叫專用承載建立時(shí)延、媒體協(xié)商時(shí)延、振鈴觸發(fā)時(shí)延。其它呼叫場(chǎng)景也可以根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行此方式的時(shí)延分段分類。

2.2 時(shí)延分布分析測(cè)試報(bào)告

通過采集EPC域的S1-MME、S11、S6a接口信令數(shù)據(jù)，IMS域Gm、Mw、Isc、Mg、Mj、Cx、Sh等接口信令數(shù)據(jù)，PCC域Rx、Gx接口信令數(shù)據(jù)進(jìn)行LTE用戶呼叫端到端感知時(shí)延分析。此次在某省移動(dòng)分析采集數(shù)據(jù)過程，是在現(xiàn)有采集設(shè)備范圍內(nèi)，基于12月14日0點(diǎn)—12月15日0點(diǎn)共可以得到104次VoLTE用戶呼叫VoLTE用戶的端到端關(guān)聯(lián)完整記錄，其10段時(shí)延分布統(tǒng)計(jì)值參見表1。從表1可以看到，VoLTE呼叫VoLTE現(xiàn)網(wǎng)的呼叫平均接通時(shí)延為4.075s。

表1 VoLTE接通時(shí)延值統(tǒng)計(jì)

2.3 接通率各項(xiàng)時(shí)延指標(biāo)定義和問題分析

VoLTE呼叫接通時(shí)延定義，即從主叫終端發(fā)起SIP INVITE消息到接收到網(wǎng)絡(luò)側(cè)下發(fā)的SIP180Ring消息之間的時(shí)間差值。當(dāng)主叫終端處于空閑狀態(tài)時(shí)，由于有業(yè)務(wù)要傳輸，終端將首先發(fā)起隨機(jī)接入消息，Service Request流程，回到RRC連接態(tài)，然后再發(fā)送SIP INVITE消息建立會(huì)話連接。此時(shí)，VoLTE呼叫接通時(shí)延計(jì)算是從主叫終端發(fā)起ServiceRequest消息到接收到網(wǎng)絡(luò)側(cè)下發(fā)的SIP180Ring消息之間的時(shí)間差，每個(gè)階段具體時(shí)延情況如下：

（1）主叫默認(rèn)承載建立時(shí)延

指主叫用戶在LTE空閑狀態(tài)下發(fā)起一次VoLTE呼叫，建立或恢復(fù)QCI=5的承載過程。主叫用戶發(fā)出Invite消息表示主叫默認(rèn)承載建立完成，此分段時(shí)延可以評(píng)估用戶發(fā)起呼叫后在LTE網(wǎng)絡(luò)中起始準(zhǔn)備過程的時(shí)延長(zhǎng)短。

由于現(xiàn)有采集數(shù)據(jù)缺少EPC的信令，所以此次VoLTE端到端時(shí)延分析暫時(shí)無(wú)法完成這部分的評(píng)估。

（2）主叫專用承載建立時(shí)延

指主叫SBC收到主叫用戶的建立一次VoLTE會(huì)話請(qǐng)求后，啟動(dòng)Precondition（資源預(yù)留），發(fā)起QCI=1、2的專用承載建立過程。此分段時(shí)延可以評(píng)估主叫側(cè)PCC域AF會(huì)話建立引起的IP-CAN會(huì)話修改時(shí)延，主叫側(cè)手機(jī)終端對(duì)專用承載建立的反應(yīng)過程時(shí)延。

在104次V-V呼叫中，主叫默認(rèn)承載建立時(shí)延變化較大，最大的為803.96ms，很大程度影響到了該次呼叫接通時(shí)延體驗(yàn)（見表2）。

（3）主叫IMS域建立時(shí)延

指主叫側(cè)PCSCF從Gm接口收到Invite消息，SIP信令消息開始在IMS域核心網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行業(yè)務(wù)觸發(fā)的過程時(shí)延，一直到最后一個(gè)AS返回Invite消息為止。此分段時(shí)延從總體上對(duì)主叫IMS一列SIP信令初始處理過程總時(shí)延進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)用戶簽約業(yè)務(wù)不同，IMS域建立時(shí)延也會(huì)相差較大，同時(shí)也可以考察ISBG、AS對(duì)SIP信令消息的處理性能。

主叫IMS域建立最小時(shí)延和最大時(shí)延的區(qū)別在于IMS域幾個(gè)接口交互過程中網(wǎng)元對(duì)SIP信令的處理轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)延不同，正常情況網(wǎng)元對(duì)SIP信令消息處理轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延可以在10ms左右，而極端情況下達(dá)到了幾十毫秒，由于IMS域信令過程繁瑣，累積下來時(shí)延就變得很大。最大時(shí)延流程如圖1所示。

（4）局間建立時(shí)延

表2 主叫專用承載建立時(shí)延統(tǒng)計(jì)

圖1 主叫IMS域建立時(shí)延164ms流程圖

主要指主叫SCSCF到被叫ICSCF、被叫SCSCF之間信令路由過程時(shí)延。此分段時(shí)延可以評(píng)估查詢DNS路由ICSCF過程時(shí)延、查詢HSS選擇SCSCF過程時(shí)延、本地局間或長(zhǎng)途信令網(wǎng)的傳輸時(shí)延、主被叫SCSCF局間信令處理時(shí)延（見圖2）。

（5）被叫IMS域建立時(shí)延

與主叫IMS域建立時(shí)延過程相反，指Invite初始會(huì)話消息到達(dá)被叫SCSCF后在被叫IMS核心網(wǎng)進(jìn)行簽約業(yè)務(wù)觸發(fā)控制，一直到經(jīng)過被叫Gm接口轉(zhuǎn)出Invite的時(shí)延。此外，被叫IMS域建立過程中增加了被叫用戶域選過程時(shí)延（見表3）。

圖3是被叫IMS域建立時(shí)延2000.2ms流程圖，可以看到在域選過程中耗費(fèi)了較長(zhǎng)的時(shí)延。

（6）被叫尋呼時(shí)延

被叫側(cè)EPC向處于空閑態(tài)的被叫用戶發(fā)送Invite消息，由于被叫用戶處于空閑態(tài)，所以被叫側(cè)EPC觸發(fā)尋呼過程，尋呼處于空閑態(tài)的被叫用戶。此分段時(shí)延可以評(píng)估VoLTE呼叫的LTE尋呼時(shí)延，評(píng)估LTE系統(tǒng)尋呼機(jī)制是否合理。

（7）被叫默認(rèn)承載建立時(shí)延

指被叫用戶收到尋呼消息后，觸發(fā)RRC連接、安全模式、建立或恢復(fù)QCI=5的承載過程時(shí)延。此分段時(shí)延可以評(píng)估被叫用戶所在LTE網(wǎng)絡(luò)對(duì)VoLTE呼叫起始準(zhǔn)備過程的時(shí)延長(zhǎng)短。

由于此次某省移動(dòng)現(xiàn)有采集數(shù)據(jù)缺少EPC的信令數(shù)據(jù)，所以此次VoLTE端到端時(shí)延分析暫時(shí)無(wú)法完成被叫尋呼時(shí)延、被叫默認(rèn)承載建立時(shí)延的單獨(dú)分段分析，但可以將被叫尋呼時(shí)延、被叫默認(rèn)承載建立時(shí)延合并一塊評(píng)估。

由于被叫尋呼時(shí)延的不可預(yù)知性，此階段過程會(huì)對(duì)整個(gè)端到端接通時(shí)延造成比較大的影響：

（8）被叫專用承載建立時(shí)延

被叫SBC收到被叫用戶的183會(huì)話正在處理消息后，啟動(dòng)Precondition（資源預(yù)留），發(fā)起QCI=1、2的專用承載建立的過程。此分段時(shí)延可以評(píng)估被叫側(cè)PCC域AF會(huì)話建立引起的IP-CAN會(huì)話修改時(shí)延，被叫手機(jī)終端對(duì)專用承載建立的反應(yīng)過程時(shí)延。

（9）媒體協(xié)商時(shí)延

指被叫側(cè)IMS網(wǎng)絡(luò)返回給主叫側(cè)183消息攜帶SDP媒體資源協(xié)商內(nèi)容，一直到主叫側(cè)收到媒體協(xié)商過程完成消息的時(shí)延過程。此分段時(shí)延可以評(píng)估主叫側(cè)被叫側(cè)資源預(yù)留過程時(shí)延，VoLTE中各網(wǎng)元對(duì)媒體協(xié)商過程的處理轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延，終端對(duì)媒體協(xié)商處理的反應(yīng)時(shí)延，臨時(shí)響應(yīng)可靠性確認(rèn)流程時(shí)延。

圖2 局間建立時(shí)延流程圖

表3 被叫IMS域建立時(shí)延統(tǒng)計(jì)

圖3 被叫IMS域建立時(shí)延2000.2ms流程圖

振鈴觸發(fā)時(shí)延指媒體協(xié)商資源預(yù)留完成之后，被叫手機(jī)觸發(fā)180振鈴消息，一直到主叫手機(jī)收到振鈴消息為止的過程時(shí)延。此分段時(shí)延主要考察彩鈴觸發(fā)過程的時(shí)延長(zhǎng)短，如果沒有彩鈴，此段時(shí)延通常會(huì)很短。

沒有彩鈴過程的振鈴觸發(fā)時(shí)延通常在20ms左右，只是SIP消息正常的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延長(zhǎng)短。

圖4（見正文后）是104次端到端關(guān)聯(lián)記錄存在彩鈴過程的一次呼叫流程圖，其振鈴觸發(fā)時(shí)延較大，為2551.12ms。

3 結(jié)束語(yǔ)

由于VoLTE業(yè)務(wù)復(fù)雜繁瑣的信令流程交互，分析VoLTE呼叫端到端時(shí)延顯得尤為重要，VoLTE呼叫端到端時(shí)延分析是端到端質(zhì)量分析研究的一部分，以此為基礎(chǔ)建立VoLTE呼叫多接口關(guān)聯(lián)分析體系，形成VoLTE多接口關(guān)聯(lián)分析工具，滿足快速定位問題、解決問題的維護(hù)要求。在得到用戶實(shí)際體驗(yàn)到的VoLTE業(yè)務(wù)接通時(shí)延數(shù)據(jù)后，進(jìn)行深入挖掘分析，分不同階段對(duì)接通時(shí)延進(jìn)行專項(xiàng)細(xì)化，梳理評(píng)估各階段的時(shí)延情況，對(duì)影響接通時(shí)延的問題進(jìn)行分類專項(xiàng)的優(yōu)化分析定位。

評(píng)估優(yōu)化分析包括：是否出現(xiàn)由于Invite信令丟失多次重發(fā)導(dǎo)致時(shí)延過長(zhǎng)；是否是終端芯片不同導(dǎo)致接通時(shí)延不同；是否LTE側(cè)承載建立更新影響接通時(shí)延長(zhǎng)短；是否IMS網(wǎng)元業(yè)務(wù)觸發(fā)控制導(dǎo)致接通時(shí)延變長(zhǎng)；是否PCC域策略控制影響接通時(shí)延長(zhǎng)短；是否智能網(wǎng)業(yè)務(wù)觸發(fā)時(shí)延長(zhǎng)；是否局間路由過程導(dǎo)致接通時(shí)延變長(zhǎng)；是否因?yàn)楸唤袑ず魰r(shí)長(zhǎng)過長(zhǎng)影響接通時(shí)延；是否被叫域選過程設(shè)置不合理影響接通時(shí)延體驗(yàn)；是 否 資源預(yù)留時(shí)長(zhǎng)過長(zhǎng)；是否VoLTE高清彩鈴流程觸發(fā)影響接通時(shí)延體驗(yàn)等。

通過對(duì)VoLTE業(yè)務(wù)各階段的時(shí)延消耗具體分布分析，可以快速定位影響用戶感知的網(wǎng)絡(luò)問題；另外，通過大量的VoLTE呼叫端到端關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，可盡快確立各階段時(shí)延基礎(chǔ)推薦值，形成VoLTE呼叫端到端時(shí)延分析標(biāo)準(zhǔn)，提升用戶感知滿意度。

圖4 端到端關(guān)聯(lián)記錄彩鈴過程的呼叫流程圖