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VOLTE覆盖增强关键技术的研究及应用

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苗峰+谭利平+韩秀峰

【摘要】 VOLTE是直接在LTE网络上提供高质量的音视频通话的技术，是语音演进的最终目标方案。中国移动VOLTE技术目前已在大多数城市实现商用。本文根据VOLTE技术的特点，研究了VOLTE覆盖增强关键技术，包括ROHC，TTI Bundling，上行RLC分段。

【关键词】 VOLTE 关键技术覆盖增强

一、研究背景及意义

VOLTE即Voice over LTE，是直接在LTE网络上提供高质量的音视频通话的技术，可实现数据与语音业务在LTE网络下的统一。VOLTE语音服务具有呼叫时延短，话音质量高，支持高清视频等优点；随着网络的全IP化演进， VOLTE是语音演进的最终目标方案。

中国移动VOLTE技术目前已在大多数城市实现商用。对运营商而言，部署VOLTE意味着开启了向移动宽带语音演进之路。从长远来看，这将给运营商带来两方面的价值，一是提升无线频谱利用率、降低网络成本；二是大大提升用户体验。

二、VOLTE覆盖增强关键技术原理及应用

在VOTLE网络部署过程中，确保网络具备良好的覆盖性能是业界关注的热点问题之一。

VOLTE业务有如下几个特点：1、周期性小包业务，典型VOLTE数据包净荷为32字节，而RTP/UDP/IP头的开销甚至超过净荷本身。2、LTE UE的发射功率小，覆盖主要是上行受限。3、在VOLTE中每20ms产生一个语音分组，经过协议封装后，在空口上只占用若干个TTI进行传送，占用的TTI数量可能小于话音帧长20，导致上行基站侧接收到的时域平均功率较小。

基于上述几个业务特点，ROHC（Robust Header Compression健壮报头压缩技术）、TTI Bundling、RLC分段三种关键技术可有效改善VOTLE的边缘覆盖能力，特别是上行业务信道的覆盖。

2.1 ROHC原理及应用

原理：ROHC（Robust Header Compression）是一种专为无线链路设计的数据包头压缩机制，以适应无线链路高误码率的链路特性。分组报头字段之间存在着冗余，冗余信息主要包含两个方面内容：在一个特定的分组流里面，很多字段在前后相邻的分组报文之间是重复的，比如 IP 报头中的源/目的 IP 地址；在同一个分组报头中也存在着冗余信息，比如 IP 报头中的长度字段及校验和字段。ROHC 报头压缩的最终目的就是要消除这些冗余信息。

ROHC技术对VOLTE的作用如下：典型VoLTE数据包净荷为32字节，IP头开销甚至超过净荷本身，经过RoHC压缩后，包头开销从40～60bytes降为4～6 bytes，开销占比降为12.5%～18.8%，从而对VoLTE业务信道覆盖和容量有显著增益。

应用：ROHC的实际覆盖增益：

根据验证结果：上行受限场景下，RoHC平均增益为6dB/2dB（标清/高清），符合理论预期；ROHC开启后，不仅提高覆盖能力，同时也提高了容量：全网平均上行RB资源节省26%/23%（标清/高清）。

2.2 TTI Bundling原理及应用

原理：在小区边缘存在瞬时传输速率较高、UE上行功率受限等情况，会导致上行覆盖受限，在一个TTI内终端可能无法满足数据发送的误块率（BLER）要求。TTI bundling可以提升上行覆盖性能，但增加了传输时延。

TTI Bundling是指在4个连续的TTI上传输同一个数据块，4个绑定的TTI作为同一个资源进行处理，不同的TTI传输同一个数据块的不同HARQ冗余版本。增大了传输成功率，从而提高数据解调成功率。TTI Bundling可以减少重传，降低RTT传输所需要的时间，充分利用HARQ合并的增益。

应用：TTI Bundling应用建议如下：

1、TTI Bundling的主要应用场景是室内深度覆盖区域和边缘覆盖区域。

2、UE支持TTI Bundling特性。

3、高速或超高速小区中，UE的信道变化会比较快，UE会频繁地进入和退出Bundling，从而增加Uu口的信令负荷，还会导致语音质量下降，增加掉话的风险。

4、1.4MHz带宽小区中关闭TTI Bundling特性。1.4MHz带宽的小区只有6个PRB，PRB资源有限。而TTI Bundling需要在时域上消耗资源。

TTI Boundling实测覆盖增益约为2dB。子帧配比为2：2时，建议适当开启，增强上行边缘覆盖。

2.3上行RLC分段原理及应用

原理：当小区边缘UE功率受限时，上行覆盖能力下降，有可能导致UE无法在一个TTI时间内发送一个完整的数据包；通过引入RLC分段（RLC Segmentation），可将一个RLC SDU拆分成若干个小的PDU，从而减小了每个子帧上传输的数据量，提升了小区上行边缘覆盖能力。

RLC分段的触发条件可以为信号质量，也可以为数据包大小等。RLC的SDU在RLC层被分成多片，每个分片在进行传输时都会被重新添加RLC/MAC包头和CRC校验码，并在随后的每个TTI中传输其中一个分片。

VOLTE语音包每20ms周期性发送一次，对于下上行时隙配比为3DL：1UL的系统，每20ms内有4个上行子帧，上行方向可实现最大分片数量为4个；对于下上行时隙配比为2DL：2UL的系统，每20ms内有8个上行子帧，上行方向可实现最大分片数量为8个。

RLC分段的三要素：

1、RLC分段启动条件： RLC层数据块长度大于MAC层可承载的长度；

2、RLC分段数量：限制其最大分段数量，控制RLC/ MAC/CRC开销；

3、RLC分片重传：每个分片独立进行。

应用：RLC数据包在RLC层被分成多段，有利于提高网络传输正确性，提升小区的边缘覆盖。上行RLC分段主要由上行调度分配的TBS决定。每次调度的TBS越小，上行RLC分段越多。当信道质量很差时，UE功率受限，上行调度的TBS很小，上行RLC分段很多，这样会导致：

1、 VoLTE包时延大；

2、VoLTE业务上行丢包（UE buffer中的VoIP包不能得到及时调度，丢包定时器超时）；

3、RLC头/MAC头开销大；

4、VoLTE业务的上行动态调度消耗的CCE资源和RB资源多。

VoLTE业务上行RLC分段增强通过限制上行动态调度的TBS来限制VoLTE语音包的上行RLC分段数，限制单次上行动态调度的TBS最小值，从而限制一个VoLTE语音包的上行RLC分段数不超过上限。

实际验证结果：上行RLC分段增强特性可有效改善VOLTE上行覆盖，建议开启該功能。

三、总结及应用推广

综上所述：ROHC、TTI Bundling、上行RLC分段增强三种关键技术可有效改善VOTLE的边缘覆盖能力，特别是上行业务信道的覆盖，这对VOLTE业务的发展及用户感知的提升起到重要作用。因此，建议现网开启ROHC及上行RLC分段增强功能，特殊场景下适当开启TTI Bundling功能：

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