探讨对无线VoLTE优化手段

探讨对无线VoLTE优化手段

莫智毅

中国移动通信集团广东有限公司湛江分公司524000

摘要：VoLTE作为LTE网络终极语音解决的演进方案，实现了在LTE覆盖区内语音和数据都承载在LTE网络。但是在商用的初期，全国大多数省市的VoLTE优化仍处于摸索阶段。如何对VoLTE进行优化，提升客户体验，将是一个长期课题。本文将对无线的优化手段进行探讨，为后期VoLTE优化提供参考与建议。截止2015年11月，中国移动的LTE基站已达107万个，两年时间内建成了世界上最大的LTE网络。但是在初期，LTE网络只承载数据业务，语音业务仍是采用2G/3G网络承载的方案。随着网络标准演进和技术逐步成熟，VoLTE是未来主流的语音解决方案。为了解决这个问题，从用户使用感知的角度出发，探讨如何在弱覆盖场景下提升VoLTE通话质量，并针对广域场景及城区小区边缘分别提出了优化解决方案。

关键词：VoLTE；覆盖；优化方案

引言

VoLTE（VoiceoverLTE，承载于LTE的语音业务）是基于IMS（IPMultimediaSubsystem，IP多媒体子系统）实现语音控制并全部承载于LTE网络的语音业务。VoLTE的商用实现了语音业务由传统电路域向数据域的转变。随着移动互联网的不断发展，数据业务在各移动运营商业务版图上的占比越来越大。对于各移动运营商来说，移动语音业务收入目前是主要的利润来源。同时各运营商也至少将一半以上的频率资源用于提供语音业务，以保证语音业务的服务质量。我国在去年发放了4G牌照，4G网络更高的速率和容量为移动互联网的进一步发展提供了坚实的基础。VoLTE通过LTE承载语音是LTE长期演进网络提供语音服务的终极解决方案，利用VoLTE技术在LTE上提供移动语音业务，可以显著提升语音业务的服务质量，有效降低语音业务服务成本，节约大量宝贵的频率资源，有利于移动运营商实现进一步业务转型和升级。

一、VoLTE简介与概述

通过LTE网络进行语音承载主要有两种方案：

1）OTT模式，即利用OTT互联网运营商的Apps提供语音服务。

2）基于IMS的VoLTE。基于互联网运营商Apps的语音服务（如WhatsApp、Line或微信等）不需要网络运营商额外支持的内容或服务，可以结合互联网应用提供多媒体语音聊天、短信等服务，一般对终端用户以免费为主。基于OTT的语音服务具有无需改造现网网元、架构简单、部署快、可扩展性强等优势，但也存在一些严重的缺点：

1）缺乏标准化，各服务提供商都使用私有协议，缺乏互联互通能力。

2）不支持紧急通信、通话监听等政府管制类业务，存在业务监管的风险。

3）可靠性有待验证，特别在网络切换时呼叫连续性及服务质量保证等方面缺乏验证。这些缺陷使得基于OTT的LTE移动语音服务在一定时期内难以成为VoLTE的主流方案。基于IMS的VoLTE方案的核心思想是采用IMS作为业务控制层系统，EPC仅作为承载层，在基于IMS的VoLTE网络中，LTE只是VoLTE用户接入IMS网络的数据承载通道，为用户分配IP地址。VoLTE用户通过LTE网络接入，在IMS网络中进行注册，由IMS网络提供呼叫管理等功能。基于IMS的VoLTE方案的标准制定主要由GSMA和3GPP两个组织完成，具有标准化程度高、互联互通性能好、服务可靠性高及质量高等优点，是多数移动运营商选定的LTE语音终极方案。

4）VoLTE概述

LTE是一个全IP的网络，可以为用户提供高速率的数据服务。但是对于移动运营商，语音业务仍然基础业务之一，也是重要的收入来源。在LTE网络的发展进程中，语音业务主要有三种解决方案：1、CSFB：当用户使用语音业务时，就回落到2G/3G网络进行语音呼叫，通话结束后再返回LTE网络。2、SVLTE：即双待机解决方案，终端同时驻留在2G/3G网络和LTE网络中，前者提供语音业务，后者提供数据业务。3、VoLTE：基于IMS的语音业务，语音承载于PS域，实现语音和数据业务在同一网络下的统一。这3种语音解决方案在网络要求、终端要求、用户体验等方面各有不同。

二、无线VoLTE优化手段

无线网络是一个不断变化的网络，网络结构、无线环境、用户分布和使用行为都在不断变化。在VoLTE商用之后，更是增加了无线网络优化的难度，无线网络优化将贯穿整个网络发展过程，以适应网络的不断变化。通过优化不断提高网络质量，才能提升用户满意度，才能吸引和发展更多的用户。无线侧VoLTE的主要优化手段有覆盖优化、干扰优化、切换优化和系统参数优化等。

2.1覆盖优化

无线网络中常见的覆盖问题主要：有弱覆盖和越区覆盖，进而造成接通低、掉线率高、下载速率低等后果，直接影响用户感知。1、弱覆盖优化。弱覆盖是指有信号，但信号强度不能保证网络达到要求的区域。解决弱覆盖的方法是在保证该区域基站无故障、告警的情况下，在弱覆盖区域找一个合适信号使之增强或者新增一个主覆盖信号：（1）提升功率：增加小区导频信号功率，扩大覆盖范围，增强该区域信号强度；在业务量需求较小的区域可以通过降低带宽的方式来获取更大的功率。（2）调整天线：通过调整基站天线的方向角和抬升下倾角来改变或增加覆盖范围。（3）小微站补盲：在解决局部区域弱覆盖时，可以采用新建小微站或直放站来进行信号补盲。2.越区覆盖是指某一小区信号覆盖范围过大，在本应该是其他小区覆盖区域内仍然成为主覆盖小区。越区覆盖容易产生孤岛效应，引起错误切换或无法切换，最终导致用户掉话。越区覆盖的思路是合理控制各小区覆盖范围。

2.2干扰优化

干扰是影响网络质量的重要因素，对VoLTE通话质量、掉话、切换、拥塞等均有显著影响。根据干扰源的不同，主要分为系统内干扰和系统外干扰。1.系统内干扰。引起系统内干扰的因素主要有设备故障、PCI干扰、重叠覆盖引起的子载波间干扰等。对于设备故障，需要及时排障处理，并加强日常网络的监控，强化维护力度。2.系统外干扰。目前，中国移动TD-LTE可以使用的频段包括F、D和E，其中F和D频段主要作为室外覆盖，受到系统外干扰的几率较大，而又以F频段最为明显。LTE网络受到的系统外干扰主要有杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰等。

2.3切换优化

无线通信的一个显著特点就是移动性，为保证其业务的连续性，切换的重要性不言而喻。LTE网络的切换过程主要有切换测量、切换判决和切换执行。

2.4系统参数优化

虽然VoLTE的会话控制功能在IMS中，但是在无线通过相关系统参数的优化，也会对VoLTE的通话体验产生十分显著的效果。常见的系统参数优化包括干扰规避参数、小区选择/重选参数、无线资源管理参数等。如修改QCI相关参数可以提高VoLTE呼叫接通率，eSRVCC参数优化可以提高切换成功率，降低掉话率，增强语音连续性。

三、城区小区边缘场景VoLTE质量提升方案

3.1语音速率控制

VoLTE语音业务通话中，当上行信道质量和语音质量较好时采用高语音编码速率，可以提升语音质量。但是，当上行信道质量和语音质量较差时，仍然固定采用高语音编码速率，误码会升高，反而会导致用户体验差。AMRC（AdaptiveMulti-RateControl，语音编码控制特性）可以根据上行信道质量和语音质量对上行语音业务进行AMRNB（AdaptiveMultiRateNarrowBand，自适应多速率窄带）与AMRWB速率调整。当上行信道质量和语音质量较好时采用高语音编码速率，进一步提升语音质量；当上行信道质量和语音质量较差时采用低语音编码速率，降低上行丢包率，提升上行语音覆盖。eNodeB根据上行信道质量和语音质量判断是否需要调整语音速率,如果需要,由eNodeB或者SBC（SessionBorderController，会话边界控制器）调整该UE的语音速率。在IMS信令加密场景下，eNodeB无法获取到UE支持的速率集，可以采用SBC语音速率控制。对于AMRNB，语音速率控制特性支持12.2kbps、7.4kbps和4.75kbps；对于AMRWB，语音速率控制特性通信设计与应用，2016支持23.85kbps、12.65kbps和6.6kbps。每组AMR集中的两个速率之间可以相互调整。

3.2初始BLER优化

BLER（BLockErrorRate，误块率）分为初传BLER和残留BLER，其中初传BLER为PUSCH（PhysicalUplinkSharedChannel，物理上行共享信道）/PDSCH（PhysicalDownlinkSharedChannel，物理下行共享信道）初传BLER在过去1s内的平均值，为每秒初传失败次数与初传次数的比值。残留BLER为PUSCH/PDSCH信道在多次重传后剩余BLER在过去1s内的平均值，为每秒多次重传失败次数与初传次数的比值。BLERtarget作为目标误块率，当该值设置过小、要求过高，从而判决MCS等级下降而不能采用高阶调制方式，影响感知。然而，当BLER目标值配置过大、要求下降，在无线信道恶化时，或者上下行干扰突出时，重传概率也较大，残留BLER升高，同时较高的MCS等级也消耗大量的资源。选择无线环境为RSRP在-105dBm左右、SINR为2dB的现网小区，分别将上下行语音初始BLER设置为3%、5%、10%进行对比测试验证。

结束语

LTE是移动网络下一步的演进方向，是移动互联网进一步发展的重要基石。利用LTE承载语音服务也是移动语音服务的演进趋势。通过对多维度、多接口关联分析，总结各类问题的典型特征，为快速定位、解决问题提供高效排查处理方案。

参考文献

[1]吴琼.SRVCC在VoLTE中的应用---2014

[2]李勇辉.eSRVCC性能评估关键问题---2014.

[3]徐德.VoLTE关键技术及部署策略研究---2014

[4]冯锡源.VOLTE调度机制的研究与性能优化---2015