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VoLTE业务丢包率改善新技术与应用

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岳明　刘亚柯　许强　刘昌龙　位洛洛

摘要：VoLTE业务是基于IMS网络的LTE语音解决方案。其是架构在LTE网络上、全IP条件下、基于IMS Server的端到端语音方案。而丢包率是影响业务感知的关键因素。本文主要分析了QCI1上行NI频选功能、TTI bundling、QCI1预调度、PDCCH自适应、CMR功能等新技术，以改善丢包率。

关键词：丢包率;频选功能;TTI bundling;QCI1预调度;PDCCH自适应;CMR功能

中图分类号：TN929.5文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）07-0024-04

Abstract： VoLTE Service is based on Ims Network Lte Voice Solution. It is an end-to-end voice scheme based on IMS Server over LTE network and all IP. This paper mainly analyzed the new technologies of qci1 uplink Ni frequency selection function， TTI Bundling， QCI1 pre scheduling， PDCCH adaptive， CMR function and so on， in order to improve the packet loss rate.

Keywords： packet loss rate;frequency selection function;TTI Bundling;QCI1 pre scheduling;PDCCH adaptive;CMR function

随着联通VoLTE业务的不断发展，VoLTE的用户感知优化显得越来越重要。作为影响VoLTE用户感知的一大因素，高丢包的优化也尤为重要。本文结合郑州VoLTE高丢包指标，分析高丢包的现状及原因，并通过一些新技术的研究及应用改善VoLTE业务丢包率，达到优化用户感知、提升公司口碑的目的。

1 高丢包原因分析

1.1 高丟包原因判断原则

通过网管指标对上、下行高丢包小区进行大致分析。通过指标关联的方法，提取不同类别的网管指标进行分析，是一种间接且相对有效的分析高丢包原因的方法。表1是通过指标关联分析本次高丢包原因时用到的一些原则。

1.2 高丢包原因分析

分析时间段为2019年11月25日到12月1日一周的数据。上行高丢包的主要原因为上行链路质差及上行干扰（见图1），下行高丢包的主要原因为上、下行链路质差、弱覆盖，需要针对性地进行优化（如果有多个影响因素取影响因素最大的进行分类）（见图2）。

2 新技术研究及应用效果

2.1 QCI1上行NI频选功能

2.1.1 原理。根据外场实际测试情况分析，上行受干扰的情况比较严重。对于语音来说，使用干扰最小的子带可以减小上行的丢包率，改善语音质量[1]。QCI1上行NI频选功能即按小区级干扰情况，排列出可供语音业务使用的最佳子带位置，保证语音业务能够分配在最优的子带上，更能保证语音的调度。

2.1.2 适用场景建议。开启QCI1上行NI频选功能可以减少上行丢包率，建议针对NI大于-105且非全频段干扰的场景开启。

2.1.3 应用效果。选取50个小区，开启QCI1上行NI频选功能，开启前后上、下行丢包率变化趋势如图3所示。

从图3可知，QCI1上行NI频选开通后，对比调整前后指标，上行丢包率由4%降为2.5%。改善明显。

2.2 TTI Bundling

2.2.1 原理。TTI Bundling（TTI捆绑或者子帧捆绑）是指为处于小区边缘的用户而设计的，用于提高用户在小区边缘覆盖的一种方法[2]。当TTI Bundling使用时，上行调度DCI0一次授权后，在连续的4个上行子帧上传输同一传输块，且仅在第四次传输后有对应的PHICH反馈，重传也是4个连续上行TTI发射的一种调度方法，可以充分利用4个上行子帧发送的数据进行数据合并，通过合并增益提升数据可靠性。由于仅在第四次传输后有对应的PHICH反馈，所以此时反馈的为底层合并后数据的接收效果，从而大大提高数据的可靠性。

2.2.2 适用场景建议。开启TTI Bundling会增加系统开销，对于话务不高的站点，可以开启，且MCS及SINR门限可保持系统默认。在高话务小区，由于调度资源紧张，所以不建议开启。

2.2.3 应用效果。开启TTI Bundling前后上、下行丢包率如图4所示。

从图4可知，TTI Bundling开通后，对比调整前后指标，上行丢包率由2%左右降为1%左右，改善明显。

2.3 QCI1预调度

2.3.1 原理。语音业务的预调度是为了在一些异常情况下，保持基站与UE的BSR状态一致而做的优化[3]。例如，在进行上行QCI1业务的动态调度时，对于远点UE，由于其可能在SR资源到来之前虚检到DCI0，那么就可能发生UE以为基站收到了自己上报的BSR，但是其实基站根本不清楚UE buffer中的状态。这导致的后果是，若UE再来QCI1业务，也不会触发SR上报，基站和UE之间就如同断线般失去联系，直到UE的重传BSR定时器超时，才可能会再次发起SR。这个时间最短需要320 ms。另外，若出现上行HARQ Fail，也可能出现上述情况，导致上行UE侧弃包，影响MOS。

在静默期，外场有时候会配置80 ms的SR周期，当出现SR漏检时（高干扰导致），在较长的SR周期下，RTP包非常容易出现弃包，所以在这种情况下就产生静默期的预调度。静默期的预调度可以规避基站漏检SR出现的问题，降低RTP的弃包率。调度流程对比如图5所示。

2.3.2 适用场景建议。按照系统上行每TTI可调度3个用户计算，不考虑带宽原因，每秒总的可用调度次数为3 000次。第一，预调度周期配置5 ms时，单UE上行平均调度次数为200，占用系统调度资源7%左右，即在小区VoLTE用户数为13左右时，占用系统调度资源86%。第二，预调度周期配置10 ms时，单UE上行调度次数为100，占用系统调度资源3%左右，即小区同时可以预调度26个VoLTE用户，占用调度资源85%左右，所以不建议将预调度周期配置过小。

建议配置激活期/静默期的预调度周期为10 ms，小区最多可容纳VoLTE语音用户26个左右（或者激活期/静默期的预调度周期分别为10 ms/40 ms）。在高话务小区，由于调度资源紧张，不建议将预调度周期配置过小。

2.3.3 应用效果。QCI1预调度调整前后上、下行VoLTE无线丢包率对比如图6所示。

从图6可知，QCI1预调度调整后，对比调整前后指标，上行丢包率由0.25%左右降为0.1%左右，下行丢包率由1.6%左右降到0.9%左右，改善明显。

2.4 PDCCH自适应

2.4.1 原理。PDCCH干扰较大的情况下，通过PDCCH自适应功能，可提升语音业务CCE调整步长，增加抗干扰性，减少DCI0 丢失次数，降低丢包率。PDCCH自适应的参数配置如表2所示。

2.4.2 适用场景建议。针对PDCCH干扰较大的小區，在短时间内不能排除干扰的情况下，可以小范围部署。

2.4.3 应用效果。PDCCH自适应调整前后上、下行VoLTE无线丢包率对比如图7所示。

从图7可知，PDCCH自适应调整后，对比调整前后指标，下行丢包率由1.5%左右降为1.0%左右，改善明显。

2.5 CMR功能

2.5.1 原理。CMR自适应功能提供了一种语音速率自适应的方法，通过修改语音速率，增加语音对信道的适应性，如果上行功率受限或者信道限制语音带宽受限无法保证语音速率，那么就可以通过降低语音速率来保证语音质量，而同样的如果信道恢复足够支持语音更高速率，也通过AMR自适应功能把语音速率恢复到更高带宽，提高语音质量。例如，在小区的边缘，由于当前信道质量无法满足语音编码为23.85 kpbs的要求，基站可降低该VoLTE用户的编码来适应信道情况。

VoLTE总计有17种编码速率，包括AMR-NB的8个码率和AMR-WB的9个码率。AMR-NB包含的8个码率为4.75、5.15、5.9、6.7、7.4、7.95、10.2、12.2 kbps，AMR-WB包含的9个码率为6.6、8.85、12.65、14.25、15.85、18.25、19.85、23.05、23.85 kbps。开启CMR功能后，根据丢包率判决时对语音编码速率进行降速。

2.5.2 适用场景建议。建议优先进行射频（Radio Frequency，RF）调整，短期内无法调整可以小范围部署，改善丢包率。

2.5.3 应用效果。CMR功能打开前后上、下行VoLTE无线丢包率对比如图8所示。

从图8可知，CMR功能打开后，对比调整前后指标，上行丢包率由0.5%左右降为0.25%左右，下行丢包率由0.3%左右降为0.15%左右，改善明显。

3 结语

通过对几项新技术原理进行研究以及对每项技术适用场景进行分析，在现网中进行实践验证，对改善VoLTE业务的丢包率有比较明显的效果，能够有效提升VoLTE业务感知。

参考文献：

[1]刘雪春.VoLTE语音接通时延感知提升的优化策略研究[J].通信技术，2019（6）：1428-1435.

[2]裴明煜.VoLTE中会话连续性技术的研究[D].北京：北京邮电大学，2015.

[3]赵慧，班希翼.VoLTE高清语音关键技术及优化方案研究[J].郑州铁路职业技术学院学报，2019（2）：7-9.

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