提升VoLTE無線覆蓋性能的方案研究

寧升亭

【摘要】 隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在各移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)版圖上的占比越來越大。VoLTE技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)帶給用戶更自然、質(zhì)量更好的音視頻通話效果。LTE時(shí)代中的語音解決方法能使用戶體驗(yàn)有效提升，網(wǎng)絡(luò)成本不斷降低，順利推動(dòng)和開啟向移動(dòng)寬帶語音演進(jìn)之路。本文首先針對(duì)VoLTE的技術(shù)原理及性能進(jìn)行分析，同時(shí)重點(diǎn)也探討了VoLTE無線覆蓋性能對(duì)提升方案。

【關(guān)鍵詞】 VoLTE 無線覆蓋 優(yōu)化措施

自我國(guó)在發(fā)放了4G牌照以來，4G網(wǎng)絡(luò)更高的速率和容量為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。VoLTE（通過LTE承載語音）是LTE網(wǎng)絡(luò)提供語音服務(wù)的終極解決方案，利用VoLTE技術(shù)在LTE上提供移動(dòng)語音業(yè)務(wù)，可以顯著提升語音業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，有效降低語音業(yè)務(wù)服務(wù)成本，節(jié)約大量寶貴的頻率資源，有利于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型和升級(jí)。

一、VoLTE的技術(shù)原理

VoLTE是GSMA IR 92定義的標(biāo)準(zhǔn)LTE話音解決方案，IMS網(wǎng)絡(luò)是業(yè)務(wù)控制網(wǎng)絡(luò)，配合LTE和EPC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)端到端的基于分組域的話音、視頻通信業(yè)務(wù)。通過IMS系統(tǒng)的控制，VoLTE解決方案可以提供和電路域性能相當(dāng)?shù)脑捯魳I(yè)務(wù)及其補(bǔ)充業(yè)務(wù)，包括號(hào)碼顯示、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫等待、會(huì)議電話等。其原理是在IMS基礎(chǔ)上的語音業(yè)務(wù)，而IP多媒體子系統(tǒng)當(dāng)中的業(yè)界所公認(rèn)的控制網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)闀?huì)支持各種多媒體業(yè)務(wù)及多種接入，以此能能成為IP時(shí)代中的核心架構(gòu)，在經(jīng)歷了很多年的發(fā)展之后，現(xiàn)階段IMS已經(jīng)慢慢跨越了裂谷，也漸漸成為現(xiàn)階段語音領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)的主流選擇，同時(shí)也被確定為標(biāo)準(zhǔn)的架構(gòu)。VoLTE的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架都是IP網(wǎng)絡(luò)，但是卻只提供一些VOIP語音業(yè)務(wù)。這種方式能將LTE技術(shù)中的優(yōu)勢(shì)不斷發(fā)揮，提供與傳統(tǒng)CS相同的體驗(yàn)給用戶，所以目前被業(yè)界當(dāng)作是今后語音業(yè)務(wù)的解決方案，并且受到了全球很多設(shè)備商及運(yùn)營(yíng)商的不斷支持。

在《中國(guó)移動(dòng)VoLTE技術(shù)白皮書》中明確要求VoLTE提供高質(zhì)量音視頻業(yè)務(wù)體驗(yàn)：支持高清話音、高清視頻等。在手機(jī)語音解決方案方面，目前業(yè)界存在CSFB、單卡雙待機(jī)、VoLTE/SRVCC等多種LTE手機(jī)語音解決方案，CSFB方案是開機(jī)駐留LTE，需要語音業(yè)務(wù)時(shí)，將由LTE回落至2/3G提供；雙待機(jī)方案是終端同時(shí)駐留2G/3G和LTE網(wǎng)絡(luò)，語音業(yè)務(wù)由2/3G提供，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)選LTE提供，VoLTE/SRVCC方案在LTE覆蓋范圍內(nèi)由LTE提供基于IMS的語音業(yè)務(wù)，在通話過程中離開LTE覆蓋區(qū)，由SRVCC保證LTE語音與2/3G語音的連續(xù)性，目前業(yè)界主流LTE運(yùn)營(yíng)商選擇部署CSFB作為過渡語音方案。目前，3GPP中最常用的話音編碼算法為AMR算法和AMR-WB算法。AMR-WB算法是新提出的話音編碼算法，與AMR算法不同的是其話音帶寬更寬（16kHz代替8kHz），以更高的編碼率為代價(jià)產(chǎn)生更好的話音質(zhì)量。AMR話音速率為4.75-12.2kbit/s，AMR-WB話音速率為6.6-23.85kbit/s。

二、影響VoLTE性能的因素

2.1 RLC分段對(duì)增強(qiáng)覆蓋的影響

語音分組以20ms為周期產(chǎn)生，考慮HARQ重傳，平均每個(gè)語音分組最多允許占用20個(gè)TTI，分段越多則HARQ過程越多，允許的HARQ重傳次數(shù)越少。因此，雖然RLC分段能夠在降低MCS的同時(shí)降低SINR解調(diào)門限，而增大初傳BLER=10%的覆蓋范圍，但是由于初傳占用的TTI增多，限制了HARQ最大允許重傳次數(shù)。僅考慮TTI占用的約束，如果不采用RLC分段，雖然HARQ初傳BLER=10%的覆蓋范圍較小，但可以進(jìn)行更多次HARQ重傳來增強(qiáng)覆蓋，可以通過更多次HARQ重傳獲得更大HARQ覆蓋增益（此處沒有考慮空口時(shí)延限制）。在空口時(shí)延限制下，HARQ重傳次數(shù)不能過大，因此，在一定空口時(shí)延限制下，HARQ、TTI捆綁結(jié)合RLC分段（分段數(shù)仍然要有限制）才能獲得最大的覆蓋增強(qiáng)。

2.2 VoLTE的空口時(shí)延限制

ITU-TRecommendationG.114.文章中對(duì)電話業(yè)務(wù)的時(shí)延特性進(jìn)行了要求，達(dá)到“用戶滿意”標(biāo)準(zhǔn)的電話業(yè)務(wù)，端到端時(shí)延必須在285ms以內(nèi)；根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，并考慮到現(xiàn)有3GPP標(biāo)準(zhǔn)語音技術(shù)特征，扣除核心網(wǎng)時(shí)延（70ms）、語音編碼時(shí)延（30ms）、語音解碼時(shí)延（5ms）后，允許的單邊最大空口時(shí)延約為90ms，如圖1。

三、提升VoLTE無線覆蓋性能的方案優(yōu)化

3.1弱覆蓋優(yōu)化

孤島效應(yīng)是服務(wù)小區(qū)過度覆蓋導(dǎo)致信號(hào)把自己的鄰區(qū)已經(jīng)覆蓋在內(nèi)，那么手機(jī)在服務(wù)小區(qū)活動(dòng)時(shí)當(dāng)離服務(wù)小區(qū)很遠(yuǎn)時(shí)，就會(huì)發(fā)起切換，但是這時(shí)服務(wù)小區(qū)在這個(gè)很遠(yuǎn)的位置時(shí)沒有周圍的鄰區(qū)，導(dǎo)致切換失敗。解決孤島效應(yīng)的措施有調(diào)整工程參數(shù)；調(diào)整功率；優(yōu)化鄰區(qū)配置。覆蓋弱區(qū)產(chǎn)生的原因主要是站點(diǎn)覆蓋率較低、站點(diǎn)分布較大、站點(diǎn)延伸系統(tǒng)多。弱覆蓋優(yōu)化的思路是在弱場(chǎng)覆蓋地區(qū)找到一個(gè)合適的信號(hào)，并使之加強(qiáng)，從而使弱場(chǎng)覆蓋有所改善。主要的解決方法有以下幾個(gè)方面：（1）天線調(diào)整。改變天線的方位角度和下傾角可以有效的增強(qiáng)覆蓋。（2）直放站。安裝直放站以達(dá)到“小容量、大覆蓋”的目標(biāo)。（3）調(diào)整小區(qū)導(dǎo)頻功率設(shè)置。增大小區(qū)導(dǎo)頻發(fā)射功率滿足連續(xù)覆蓋要求。（4）添加新站。在覆蓋弱區(qū)和盲區(qū)增加新的基站也可以解決弱覆蓋問題。（5）使用宏蜂窩基站。使用可以覆蓋室內(nèi)外的宏蜂窩基站可以保證話務(wù)量大的區(qū)域覆蓋。

3.2切換區(qū)域覆蓋優(yōu)化

切換區(qū)域覆蓋的環(huán)境混亂復(fù)雜，由于站間距等因素很可能造成多小區(qū)重疊的現(xiàn)象。切換區(qū)域問題主要是由基站的選址，天線方位角以及下傾角，天線的掛高等因素引起的。切換區(qū)域覆蓋優(yōu)化的主要方法有調(diào)整天線位置和天線方位角，調(diào)整下傾角等工程參數(shù)，改善鄰區(qū)關(guān)系，優(yōu)化小區(qū)頻點(diǎn)，調(diào)整發(fā)射功率等。

3.3越區(qū)覆蓋優(yōu)化

越區(qū)覆蓋是指某小區(qū)的服務(wù)范圍過大，在間隔一個(gè)以上的基站后仍有足夠強(qiáng)的信號(hào)電平使得手機(jī)可以駐留、切入或?qū)h(yuǎn)處小區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。越區(qū)覆蓋主要是由于基站的天線方位角，下傾角等設(shè)計(jì)不合理造成實(shí)際小區(qū)服務(wù)范圍與小區(qū)規(guī)劃服務(wù)范圍產(chǎn)生偏差，會(huì)造成干擾、掉話、擁塞、切換失敗等情況。越區(qū)覆蓋優(yōu)化主要方法有縮小越區(qū)小區(qū)的覆蓋范圍，調(diào)整天饋系統(tǒng)的參數(shù)等，對(duì)功率等參數(shù)的調(diào)整也能夠有效地消除越區(qū)覆蓋。

四、結(jié)束語

綜上所述，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，導(dǎo)致人們?cè)谏钆c學(xué)習(xí)中對(duì)通信的需求有很大的提高，而國(guó)際相關(guān)組織3GPP也以此提出了核心網(wǎng)絡(luò)以及無線網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的EPS，在IMS基礎(chǔ)上的VoLTE在一定程度上是核心網(wǎng)技術(shù)以及無線技術(shù)的一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。隨著4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，用戶對(duì)高清音視頻通話的期待越來越高，今后，VoLTE應(yīng)用中可以加入相關(guān)的融合通信產(chǎn)品，可以帶來全新的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。屆時(shí)，用戶就能享受到VoLTE帶來的連接秒通、話音清澈與圖像高清的體驗(yàn)，讓彼此的心靠得更近，讓通信成為一種享受。我們要以創(chuàng)新思路、提升效益、注重體驗(yàn)等多種方式，促進(jìn)該技術(shù)的應(yīng)用推廣。

參 考 文 獻(xiàn)

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[2]王儉.LTE融合語音方案研究[J].通信管理與技術(shù)，2013，05：13-15+19.