VoLTE 網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)數(shù)分層策略淺析

張文俊 林 延

中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司

0 引言

隨著移動(dòng)通信的發(fā)展以及各大運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)規(guī)模地不斷擴(kuò)大，較為龐大復(fù)雜的多張網(wǎng)絡(luò)逐步形成。同時(shí)，隨著800MHz 網(wǎng)絡(luò)的大力建設(shè)，VoLTE 業(yè)務(wù)的成熟商用，多載波、低頻段的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向形式越發(fā)明顯。多載波網(wǎng)絡(luò)能更加輕松地應(yīng)對(duì)高話務(wù)、高熱點(diǎn)區(qū)域，且 800MHz 低頻段穿透強(qiáng)，能有效解決城區(qū)內(nèi)的4G 深度覆蓋，以及郊區(qū)弱覆蓋情況，有利于VoLTE 通話的部署。本文基于此種發(fā)展方向?qū)Χ噍d波場(chǎng)景下的LTE 終端重選駐留以及VoLTE 通話切換進(jìn)行策略研究，在能夠保證用戶現(xiàn)有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)感知的同時(shí)，通過800MHz 網(wǎng)絡(luò)特性提升用戶的VoLTE 語(yǔ)音業(yè)務(wù)感知。

1 多載波部署

隨著800MHz 頻段大規(guī)模建設(shè)入網(wǎng)，目前各大運(yùn)營(yíng) 商 網(wǎng) 絡(luò) 已 形 成LTE800MHz、1.8GHz、2.1GHz 以 及CDMA800MHz 等頻段的多頻組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。現(xiàn)階段，中國(guó)電信網(wǎng)絡(luò)部署的總體策略為：800M 基站與CDMA 網(wǎng)絡(luò)室外基站一比一建設(shè)，形成連續(xù)覆蓋，室分系統(tǒng)目前主要以2.1G 和1.8G 網(wǎng)絡(luò)為主。800M 在城區(qū)用于補(bǔ)充L1.8G 網(wǎng)絡(luò)的深度覆蓋，以及發(fā)展VoLTE 和窄帶物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。農(nóng)村800M 利用CDMA 網(wǎng)絡(luò)剩余800M 頻率資源，快速低成本實(shí)現(xiàn)4G 信號(hào)連續(xù)廣覆蓋，在支撐VoLTE業(yè)務(wù)的同時(shí)，也承載4G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。多載波網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)如下圖所示。

圖1 中國(guó)電信現(xiàn)階段多載波網(wǎng)絡(luò)部署

2 空閑態(tài)待機(jī)策略

2.1 小區(qū)選擇

當(dāng)終端從連接態(tài)轉(zhuǎn)變到空閑態(tài)時(shí)，或當(dāng)終端選擇一個(gè)陸地公共網(wǎng)時(shí)，都需要選擇一個(gè)小區(qū)駐留。終端進(jìn)行駐留小區(qū)選擇時(shí)，需要判斷小區(qū)是否滿足選擇規(guī)則。規(guī)則的基礎(chǔ)是LTE 接入網(wǎng)中小區(qū)參考信號(hào)的接收功率測(cè)量值，即RSRP（參考信號(hào)接收電平）。在小區(qū)選擇時(shí)，小區(qū)的RSRP 值必須高于配置的小區(qū)最小接收電平且RSRQ（參考信號(hào)接收質(zhì)量）必須高于配置小區(qū)最小接收信號(hào)質(zhì)量，終端才能夠選擇該小區(qū)駐留。

2.2 小區(qū)重選

（1）異頻測(cè)量

如果異頻小區(qū)擁有比當(dāng)前服務(wù)小區(qū)更高的優(yōu)先級(jí)，不管服務(wù)小區(qū)質(zhì)量如何，終端都將對(duì)它們進(jìn)行測(cè)量。如果異頻小區(qū)的優(yōu)先級(jí)低于或等于當(dāng)前服務(wù)小區(qū)，則分為兩種情況，一種是當(dāng)前服務(wù)小區(qū)RSRP 值大于異頻測(cè)量啟動(dòng)門限，則終端不對(duì)異頻小區(qū)進(jìn)行測(cè)量；另一種是當(dāng)前服務(wù)小區(qū)RSRP 值小于異頻測(cè)量啟動(dòng)門限，則終端將對(duì)異頻小區(qū)進(jìn)行測(cè)量。

（2）鄰區(qū)優(yōu)先級(jí)

小區(qū)重選是對(duì)鄰區(qū)進(jìn)行信號(hào)質(zhì)量等級(jí)的測(cè)量，針對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的小區(qū)，終端按不同的重選規(guī)則進(jìn)行評(píng)估。在終端進(jìn)行測(cè)量和小區(qū)重選時(shí)，都需要獲取鄰區(qū)的優(yōu)先級(jí)信息，不同頻點(diǎn)建議配置不同的優(yōu)先級(jí)。

（3）同優(yōu)先級(jí)的小區(qū)重選

同頻或同優(yōu)先級(jí)小區(qū)重選時(shí)，終端比較鄰區(qū)信號(hào)質(zhì)量是否高于當(dāng)前小區(qū)信號(hào)質(zhì)量。重選規(guī)則如下：首先在小區(qū)重選時(shí)間內(nèi)，鄰區(qū)的信號(hào)質(zhì)量一直高于當(dāng)前服務(wù)小區(qū)信號(hào)質(zhì)量；其次，終端在當(dāng)前服務(wù)小區(qū)駐留超過1 秒。當(dāng)有多個(gè)鄰區(qū)的信號(hào)質(zhì)量大于服務(wù)小區(qū)的信號(hào)質(zhì)量時(shí)，終端將會(huì)對(duì)信號(hào)質(zhì)量最高的小區(qū)做重選。

（4）對(duì)高優(yōu)先級(jí)小區(qū)重選

對(duì)高優(yōu)先級(jí)小區(qū)，終端一直進(jìn)行測(cè)量。重選規(guī)則為：在設(shè)定的小區(qū)重選時(shí)間內(nèi)，被評(píng)估的鄰區(qū)RSRP 值大于高優(yōu)先級(jí)重選門限，同時(shí)終端在當(dāng)前服務(wù)小區(qū)駐留超過1 秒。

（5）對(duì)低優(yōu)先級(jí)小區(qū)重選

重選規(guī)則為：首先，高優(yōu)先級(jí)異頻小區(qū)不滿足小區(qū)重選的條件；其次，在小區(qū)重選時(shí)間內(nèi)，服務(wù)小區(qū)的RSRP 值小于服務(wù)頻點(diǎn)低優(yōu)先級(jí)重選門限，被評(píng)估的鄰區(qū)RSRP 值大于低優(yōu)先級(jí)重選門限，并且終端在當(dāng)前服務(wù)小區(qū)駐留超過1 秒。

2.3 待機(jī)策略

對(duì)于語(yǔ)音業(yè)務(wù)，800M 覆蓋強(qiáng)度高，可作為承載的主力頻點(diǎn)，因此語(yǔ)音業(yè)務(wù)應(yīng)盡早指配到800M 頻點(diǎn)上。在覆蓋不連續(xù)階段，可切換到1.8G 頻點(diǎn)進(jìn)行承載。

對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，考慮800M 帶寬較小，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)建議優(yōu)先使用1.8G 和2.1G 頻點(diǎn)，僅在1.8G 弱覆蓋盲區(qū)通過異頻切換到800M 上。當(dāng)僅有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的終端處于800M 中近點(diǎn)時(shí)，基于頻率優(yōu)先級(jí)切換算法及時(shí)切換到1.8G 上，800M 弱覆蓋時(shí)啟用基于覆蓋的異頻切換。終端優(yōu)先駐留大帶寬頻點(diǎn)，確保終端能夠獲得更好的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)，頻率優(yōu)先級(jí)建議：TDD2.6G 最高，2.1G 和1.8G 次之，800M 最低。

3 連接態(tài)切換策略

異頻負(fù)載平衡是通過轉(zhuǎn)移部分連接態(tài)的終端，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移負(fù)載，達(dá)到異頻鄰區(qū)之間的負(fù)載平衡。異頻負(fù)載平衡的場(chǎng)景主要針對(duì)同覆蓋或重疊覆蓋較大的異頻小區(qū)，因此考慮的是整個(gè)小區(qū)范圍內(nèi)的連接態(tài)終端轉(zhuǎn)移。

對(duì)于異頻鄰區(qū)來(lái)說(shuō)，目標(biāo)鄰區(qū)的選擇主要基于小區(qū)間的負(fù)載差和切換性能，根據(jù)負(fù)載信息交互的結(jié)果選擇負(fù)載平衡目標(biāo)小區(qū)列表。異頻負(fù)載平衡目標(biāo)小區(qū)列表篩選原則為：篩選掉與服務(wù)小區(qū)切換性能較低的小區(qū)，篩選掉服務(wù)小區(qū)與該鄰區(qū)的負(fù)載差小于負(fù)載差門限的小區(qū)。通過上述篩選，得到目標(biāo)小區(qū)列表。

異頻負(fù)載平衡轉(zhuǎn)移的對(duì)象為連接態(tài)終端。根據(jù)目標(biāo)小區(qū)信息以及終端的頻點(diǎn)支持能力、占用PRB(物理資源塊) 情況，選擇一定數(shù)量的終端，并對(duì)這些鄰區(qū)進(jìn)行測(cè)量。若頻點(diǎn)之間有優(yōu)先級(jí)差異，則向頻點(diǎn)優(yōu)先級(jí)高的小區(qū)進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)移。根據(jù)終端上報(bào)的測(cè)量結(jié)果，對(duì)滿足切換條件的終端進(jìn)行異頻切換。且根據(jù)本小區(qū)觸發(fā)負(fù)載平衡的業(yè)務(wù)類型不同，選擇對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)類型的終端進(jìn)行基于負(fù)載的切換，從而降低本小區(qū)和目標(biāo)小區(qū)之間的對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)的負(fù)載差。

在空閑模式，負(fù)載平衡管理功能可以有效地將活躍用戶在RRC(無(wú)線資源控制)拆線后均衡到雙頻網(wǎng)的不同小區(qū)。因此，負(fù)載均衡可以有效地調(diào)整小區(qū)間用戶分布和小區(qū)負(fù)荷，在話務(wù)密集區(qū)可以使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到較均衡的狀態(tài)。

4 語(yǔ)數(shù)分層

VoLTE 業(yè)務(wù)開通后，為了不影響數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可通過靈活調(diào)整VoLTE 的參數(shù)，提升VoLTE 業(yè)務(wù)增益。通過VoLTE 和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)參數(shù)進(jìn)行分層，針對(duì)不同業(yè)務(wù)，精細(xì)規(guī)劃切換門限，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)分離。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)盡可能駐留LTE 網(wǎng)絡(luò)，語(yǔ)音業(yè)務(wù)盡早切換到L800M 網(wǎng)絡(luò)，從而保證用戶感知。

4.1 基本策略

使VoLTE 業(yè)務(wù)即QCI（服務(wù)質(zhì)量等級(jí)指示）為1 優(yōu)先承載在800M，當(dāng)800M 覆蓋很差的時(shí)候切換至1.8G，800M信號(hào)覆蓋良好的區(qū)域再切換回去。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)QCI 為9 盡可能保持在1.8G。

當(dāng)初始業(yè)務(wù)QCI1 建立時(shí)，發(fā)生基于業(yè)務(wù)的切換，通過A4 切換事件，當(dāng)800M 大于-105dBm 時(shí)，即切換到800M上承載。通話過程中，可采用基于覆蓋的切換（同時(shí)基于業(yè)務(wù)的切換也在生效）。當(dāng)800M<-109dBm（A2 事件），且1.8G>-105dBm（A4 事件），800M 切換到1.8G 上；同樣，當(dāng)1.8G <-109dBm（A2 事件），且800M>-105dBm（A4 事件），1.8G 切換到800M 上，從而保證良好的連續(xù)性覆蓋及用戶感知。通話結(jié)束時(shí)，采用基于頻率優(yōu)先級(jí)的切換，當(dāng)800M>-103dBm，1.8G >-100dBm（A4 事件），即當(dāng)800M 和1.8G頻段信號(hào)質(zhì)量都良好的情況下，終端通過基于頻率優(yōu)先級(jí)的切換，選擇頻率優(yōu)先級(jí)高的頻段進(jìn)行待機(jī)。采用QCI 分層策略后，不同QCI 使用不同的策略組，有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，不需要修改非VoLTE 用戶現(xiàn)有的參數(shù)；第二，QCI 1、QCI 5以及QCI 9 完全分層。因此，QCI 1、QCI 5 以及QCI 9 分別使用不同的異系統(tǒng)參數(shù)組。

QCI 5 和QCI 9 使用一樣的參數(shù)配置，因?yàn)镼CI 5 只用來(lái)傳輸IMS 信令，保證傳輸可靠性即可。QCI 1 分層的目標(biāo)是對(duì)語(yǔ)音業(yè)務(wù)做專門的設(shè)置，MOS（Mean Opinion Score）值的優(yōu)化。分層后可以專門設(shè)置QCI 1 和QCI 9 的同頻、異頻切換門限。

4.2 策略驗(yàn)證

選取現(xiàn)網(wǎng)基站進(jìn)行語(yǔ)數(shù)業(yè)務(wù)分層驗(yàn)證，結(jié)果表明，開啟業(yè)務(wù)分層可以有效減少1.8G 切換過多問題，避免頻繁切換。但業(yè)務(wù)分層導(dǎo)致切換時(shí)延略有增加，信令面增加約1.5 毫秒，用戶面增加2.5 毫秒；但是開啟業(yè)務(wù)分層后，可以有效改善VoLTE 業(yè)務(wù)感知，提升MOS 語(yǔ)音質(zhì)量，如表1 所示。

表1 語(yǔ)數(shù)分層業(yè)務(wù)開啟前后VOLTE 測(cè)試指標(biāo)對(duì)比

現(xiàn)階段，城區(qū)中部分話務(wù)較忙的區(qū)域，其L800M 扇區(qū)的負(fù)荷已較高，原因是該L800M 扇區(qū)承擔(dān)了部分4G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，相對(duì)于L1.8G，由于L800M 帶寬較小，更容易導(dǎo)致扇區(qū)負(fù)荷高。因此，語(yǔ)數(shù)分層開啟后，通過對(duì)不同載波間業(yè)務(wù)分層，可以有效地解決現(xiàn)網(wǎng)中L800M 基站高負(fù)荷問題。圖2 是語(yǔ)數(shù)分層業(yè)務(wù)開通前后基站PRB 利用率情況，可以看出L800M 基站話務(wù)負(fù)荷下降明顯，L1.8G 基站負(fù)荷稍有上升，但影響不大，整體上負(fù)荷顯得更加均衡。

圖2 語(yǔ)數(shù)分層開啟前后基站負(fù)荷情況

4.3 驗(yàn)證結(jié)論

語(yǔ)數(shù)分層后可提升VoLTE 的MOS 感知，改善載波間負(fù)荷，因此在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，根據(jù)不同場(chǎng)景，語(yǔ)數(shù)分層也需要配置相應(yīng)的策略。

在語(yǔ)音高話務(wù)場(chǎng)景，如車站、商務(wù)寫字樓等，開啟語(yǔ)數(shù)分層，語(yǔ)音優(yōu)先承載在800M，之后根據(jù)800M 載波負(fù)荷較高時(shí)（PRB 利用率70%），指配到1.8G。

高速高鐵場(chǎng)景下，開啟語(yǔ)數(shù)分層，語(yǔ)音優(yōu)先承載在800M，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載在1.8G。

數(shù)據(jù)高話務(wù)場(chǎng)景下，如高校、高密居民區(qū)、大型場(chǎng)館等，開啟語(yǔ)數(shù)分層，語(yǔ)音優(yōu)先承載在800M，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載在1.8G，當(dāng)1.8G 載波負(fù)荷較高時(shí)（ PRB 利用率70%），可將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)指配到2.1G 上。

普通輕載場(chǎng)景下，如農(nóng)村等，不建議開啟語(yǔ)數(shù)分層策略，原因?yàn)?00M 覆蓋不連續(xù)，會(huì)導(dǎo)致異頻切換容易掉話。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著VoLTE 網(wǎng)絡(luò)的商用以及業(yè)務(wù)發(fā)展，目前各地市VoLTE 業(yè)務(wù)話務(wù)量呈明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)。因此，對(duì)VoLTE 業(yè)務(wù)語(yǔ)數(shù)分層策略的研究，對(duì)解決VoLTE 用戶語(yǔ)音擁塞問題有著良好的指導(dǎo)建議，從而能夠?yàn)橛脩籼峁└鼉?yōu)質(zhì)的高清語(yǔ)音體驗(yàn)服務(wù)。