關(guān)于移動(dòng)網(wǎng)預(yù)付費(fèi)用戶VoLTE語(yǔ)音感知問(wèn)題的研究

鐘興國(guó) 吳彥銘 中國(guó)聯(lián)通江西省分公司 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)部 南昌市 330096

0 引言

精準(zhǔn)營(yíng)銷套餐是針對(duì)用戶所在地理位置進(jìn)行計(jì)費(fèi)，位置信息通過(guò)消息計(jì)費(fèi)用戶發(fā)送上報(bào)給核心網(wǎng)的UPDATE更新消息中攜帶的ULI信息來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)費(fèi)，ULI消息由MME向UGW傳遞，并在后續(xù)更新流程中向消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)傳遞。EPC為了滿足傳遞ULI信息實(shí)現(xiàn)此類計(jì)費(fèi)套餐，需要打開EPC中切換時(shí)上報(bào)ULI信息的信令開關(guān)。

當(dāng)全網(wǎng)所有的消息計(jì)費(fèi)用戶在使用VoLTE業(yè)務(wù)時(shí)因位置移動(dòng)發(fā)生跨基站切換時(shí)，發(fā)起UPDATE更新信令，經(jīng)過(guò)EPC向消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)傳遞，并等待答復(fù)后完成切換流程。當(dāng)用戶終端發(fā)生跨基站X2切換時(shí)，如用戶正在通話，通話中突然出現(xiàn)幾秒鐘無(wú)聲音或者出現(xiàn)雜音等語(yǔ)音斷續(xù)等情況發(fā)生。且早晚交通高峰時(shí)期，全網(wǎng)用戶流動(dòng)性增加，此時(shí)段信令負(fù)荷全天最高，影響VoLTE的通話質(zhì)量問(wèn)題最嚴(yán)重。

1 問(wèn)題分析

在排除無(wú)線環(huán)境的影響后，經(jīng)過(guò)抓包分析，發(fā)現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)內(nèi)存在SGW與消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)交互的CCR-CCA消息響應(yīng)時(shí)延過(guò)大的情況，超過(guò)1秒。

在終端正在進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)由于終端處于運(yùn)動(dòng)或終端位于LTE基站無(wú)線切換區(qū)，發(fā)生X2切換過(guò)程中（同時(shí)也在進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)切換），在該終端發(fā)生切換流程時(shí)MME向SGW發(fā)送兩條Modify Bearer request信令消息用于分別更新數(shù)據(jù)域和語(yǔ)音域的承載，并開始等待SGW給予確認(rèn)：

圖1 X2切換信令流程—修改承載請(qǐng)求

圖2 X2切換信令流程—IMS域承載ID

對(duì)于數(shù)據(jù)域承載，由于NET APN下開啟了消息計(jì)費(fèi)，且SGW上開啟了ULI（位置）改變上報(bào)CCR消息（因校園卡之類的基于位置區(qū)計(jì)費(fèi)套餐的需要，必須要在切換時(shí)向消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)發(fā)出上報(bào)消息，避免錯(cuò)誤計(jì)費(fèi)），所以在SGW收到MME發(fā)來(lái)的Modify Bearer request消息后，會(huì)向消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)發(fā)CCR消息來(lái)更新用戶位置，由于消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)側(cè)當(dāng)前負(fù)荷較大，響應(yīng)SGW的CCA消息時(shí)延超長(zhǎng)，只有SGW收到消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)響應(yīng)的CCA消息確認(rèn)后，才會(huì)響應(yīng)向MME發(fā)出確認(rèn)Modify Bearer response的消息，導(dǎo)致時(shí)延大于1s：

圖3 X2切換信令流程—OCS交互與更新承載

針對(duì)語(yǔ)音域承載，由于IMS APN未開啟在線計(jì)費(fèi)，所以語(yǔ)音域承載更新S G W不用與消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行交互，在SGW收到MME發(fā)出的Modify Bearer r e s p o n s e請(qǐng)求時(shí)，立即返回確認(rèn)消息，無(wú)需向消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)發(fā)出CCR請(qǐng)求，所以響應(yīng)MME的Modify Bearer response消息沒(méi)有時(shí)延：

圖4 單IMS域響應(yīng)無(wú)時(shí)延

而M M E側(cè)的機(jī)制為只有收到S G W響應(yīng)的兩條Modify Bearer Response消息后，才會(huì)向基站回復(fù)Path Switch Request Ack消息，由于SGW在響應(yīng)數(shù)據(jù)域Modify Bearer Response消息之前需要先與消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)交互完成，由于消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)負(fù)荷高導(dǎo)致響應(yīng)SGW的CCA時(shí)延超高，導(dǎo)致SGW在響應(yīng)數(shù)據(jù)域Modify Bearer Response消息時(shí)延過(guò)長(zhǎng)，因此VoLTE通話中切換等待時(shí)無(wú)法收到后續(xù)的語(yǔ)音流數(shù)據(jù)包，導(dǎo)致通話斷續(xù)無(wú)聲。

當(dāng)用戶移動(dòng)高峰時(shí)期，跨基站切換數(shù)量急劇增加，導(dǎo)致消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)處高負(fù)荷狀態(tài)，響應(yīng)的消息產(chǎn)生較大延遲，延遲最嚴(yán)重時(shí)達(dá)到1至2秒以上，因此會(huì)造成VOLTE通話不流暢的語(yǔ)音斷續(xù)問(wèn)題。

2 問(wèn)題總結(jié)

當(dāng)V o L T E用戶發(fā)生X 2切換時(shí)，M M E側(cè)的機(jī)制：只有MME收到SGW響應(yīng)的兩條Modify Bearer Response（對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)域和語(yǔ)音域）消息后，才會(huì)向基站回復(fù)Path Switch Request Ack消息，由于SGW在響應(yīng)數(shù)據(jù)域Modify Bearer Response消息之前需要先與消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)交互完成，由于消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)負(fù)荷高導(dǎo)致響應(yīng)UGW的CCA時(shí)概率性出現(xiàn)大時(shí)延，繼而導(dǎo)致SGW在響應(yīng)數(shù)據(jù)域Modify Bearer Response消息時(shí)延概率性大于1s，故導(dǎo)致MME響應(yīng)基站的Path Switch Request Ack消息概率性大于1s，切換時(shí)延增大，出現(xiàn)語(yǔ)音斷續(xù)情況。雖然此時(shí)語(yǔ)音域的承載不需等待立刻就能得到消息響應(yīng)，但也需要等待數(shù)據(jù)域的響應(yīng)完成后再一起完成X2切換。

3 解決方案

方案一：

解決消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)負(fù)荷問(wèn)題，減少S G W和消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)之間的交互時(shí)延，從而縮短Pathswitch流程交互時(shí)延，及時(shí)關(guān)注消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)響應(yīng)時(shí)延，到響應(yīng)時(shí)延增大時(shí)擴(kuò)充與SGW對(duì)接的進(jìn)程，降低每進(jìn)程的負(fù)荷，或者更換處理能力更強(qiáng)的硬件，避免消息擁塞。

方案二：

將基于基站位置進(jìn)行不同計(jì)費(fèi)策略的套餐改為后付費(fèi)性質(zhì)，避開消息計(jì)費(fèi)信令流程接入X2切換流程。此方法會(huì)導(dǎo)致基于地理位置計(jì)費(fèi)準(zhǔn)確性降低，不能達(dá)到實(shí)時(shí)更新ULI來(lái)準(zhǔn)確計(jì)費(fèi)。

方案三：

修改X2切換時(shí)的信令流程，關(guān)閉在X2切換時(shí)要求上報(bào)ULI至消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)，并得到響應(yīng)才能完成X2切換的信令流程。但此方法對(duì)給予位置進(jìn)行計(jì)費(fèi)的套餐有極大影響，會(huì)帶來(lái)大量的投訴。

解決該問(wèn)題需要修改EPC在切換時(shí)關(guān)于消息計(jì)費(fèi)C C R交互流程，由S G W需要等待消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)回復(fù)CCA，改為SGW發(fā)出CCR后不需要消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)確認(rèn)CCA，立即向MME回復(fù)Modify Bearer Responsexian響應(yīng)確認(rèn)承載修改。流程上只是通知消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)終端進(jìn)行了跨基站切換，避免等待消息計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)回復(fù)CCA。