VoLTE 丟包分析與特性參數(shù)優(yōu)化研究

舒培煉，劉正興，史大軍，張 敏

（1.湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司，湖南長沙410001；2.中國電信股份有限公司益陽分公司，湖南益陽413000；3.湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙410015）

文章主要介紹A 市電信在VoLTE 空口上、下行丟包等相關(guān)特性參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，改善PDCP、RLC層等空口丟包，降低VoLTE 質(zhì)差，從而提升VoLTE 語音MOS 值與用戶的感知，減少掉話與用戶投訴[1-2]。

1 研究背景

A 市電信無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化班在對日常VoLTE 丟包分析處理過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置主要基于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在L800M 與L1.8G 的融合與分流進行設(shè)置，未針對VoLTE 業(yè)務(wù)進行丟包特性參數(shù)優(yōu)化。

目前A 市電信城區(qū)主覆蓋主要存在兩張網(wǎng)，即L800M與L1.8G。L2.1G 主要用在室分以及高熱點區(qū)域。隨著LTE 用戶增多，網(wǎng)絡(luò)負荷加重，VoLTE 峰值用戶增加，L800M 與L1.8G 雙層網(wǎng)VoLTE 丟包有增加趨勢。從LTE 網(wǎng)管統(tǒng)計PRS 系統(tǒng)平臺取得A 市電信VoLTE 上、下行丟包率，如表1 所示。

從丟包小區(qū)分析得知，全網(wǎng)70%以上的高丟包小區(qū)主要集中在頻帶5，即L800M的小區(qū)，所以處理好L800M的丟包，基本上就解決好了整網(wǎng)丟包的問題。

表1 A 市電信VoLTE 上、下行丟包率

2 VoLTE 丟包原因分析

2.1 VoLTE 丟包率的定義

QCI1 業(yè)務(wù)上行空口丟包率=[小區(qū)QCI 為1 的DRB 業(yè)務(wù)PDCP SDU 上行丟棄的總包數(shù)]/[小區(qū)QCI為1 的DRB 業(yè)務(wù)PDCP SDU 上行期望收到的總包數(shù)]*100%

QCI1 業(yè)務(wù)下行空口丟包率=[小區(qū)QCI 為1 的DRB 業(yè)務(wù)PDCP SDU 下行空口丟棄的總包數(shù)]/[小區(qū)QCI 為1 的DRB 業(yè)務(wù)PDCP SDU 下行空口發(fā)送的總包數(shù)]*100%

2.2 VoLTE 丟包帶來的影響

空口丟包帶來VoLTE 的RTP 包丟失，導(dǎo)致VoLTE 業(yè)務(wù)出現(xiàn)吞字、斷續(xù)、雜音等降低用戶感知問題。

丟包對VoLTE 語音質(zhì)量的影響很大，當(dāng)丟包率大于10%時，用戶感知差，在丟包率小于5%時，感知基本上可以接收。因此VoLTE 語音業(yè)務(wù)要求整體的丟包率小于5%。VoLTE 丟包率是影響語音MOS 值的重要因素。嚴重的丟包影響通話質(zhì)量，比如出現(xiàn)單通、斷續(xù)、掉話等，用戶感知差。

通過對吞字斷續(xù)的量化分析，可以直觀反映出用戶感知變差的情況：1 個字約占用8 至10 個RTP 包，1 個RTP 包時長約20ms，因此1 個字約占200ms，如果丟包持續(xù)超過1s，用戶將會感覺到約5 個字聽不到。

2.3 VoLTE 丟包處理流程

VoLTE 丟包處理流程如圖1 所示。

圖1 VoLTE 丟包處理流程圖

2.4 VoLTE 丟包原因的分析

VoLTE 高清語音編碼速率為23.85kbps，終端每20ms 生成一個VoLTE 語音包，使用RTP 實時流媒體協(xié)議傳輸，再加上UDP 包頭、IP 包頭，在應(yīng)用層最終打包成IP 包進行傳輸。在無線空口，按照協(xié)議IP 包進一步被轉(zhuǎn)換成PDCP 包，PDCP 包就是空口傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)，PDCP 包在終端和基站間傳輸異常會導(dǎo)致應(yīng)用層RTP 包的丟失，從而引起語音感知差[3]。

用戶面的RTP 包在空口是承載在PDCP 包中，終端或基站調(diào)度發(fā)出PDCP 包后，由于空口質(zhì)量問題導(dǎo)致在空口傳輸過程中丟失稱為空口丟包，無線問題導(dǎo)致的丟包即PDCP 的丟包。

上、下行丟包率統(tǒng)計略有差別：

1）VoLTE 上行空口丟包率統(tǒng)計過程：從PDCP 層統(tǒng)計，基站根據(jù)收到終端上發(fā)的PDCP SN 序列號判斷上行空口丟包。例如終端發(fā)送了PDCP SN 為1/2/3/4/5 共5 個包，而基站收到PDCP SN 為1/2/3/5共4 個包，那么基站側(cè)統(tǒng)計的丟包率為1/5=20%。

2）VoLTE 下行空口丟包統(tǒng)計過程：下行語音空口丟包較上行復(fù)雜，基站是根據(jù)MAC 層反饋的ACK/NACK 統(tǒng)計空口丟包。例如，一個TBSize 初傳反饋NACK，第一次重傳反饋ACK，這個包不統(tǒng)計為丟包。[4]一個TBSize 初傳反饋NACK，第一次、第二次…，直到最大重傳次數(shù)都反饋NACK，計為1 次MAC 丟包。因RLC 層為UM透傳模式，當(dāng)MAC 層NACK 達到最大次且基站側(cè)的PDCP Discard 定時器超時后，基站會丟棄因MAC 無法調(diào)度的PDCP 下行包，因此基站側(cè)的PCDP 棄包為下行空口丟包。

3）導(dǎo)致VoLTE 丟包的原因。導(dǎo)致VoLTE 丟包的原因，可從UE 側(cè)、空口、基站側(cè)三個方面分析。[3]UE側(cè)主要是UE 的PHR 受限、SR 漏檢、DCI 漏檢、RLC分段過多、上行調(diào)度不及時，會導(dǎo)致UE 的PDCP 層丟包定時器超時后棄包?？湛诜矫?，主要是傳輸質(zhì)量差，MAC 層多次傳輸錯誤后，失敗導(dǎo)致丟包?；緜?cè)主要是基站配置的PDCP 層DiscardTimer 過小，SR 周期過大存在UE 得不到及時調(diào)度情況，導(dǎo)致PDCP 超時丟包。

3 VoLTE 丟包特性參數(shù)優(yōu)化研究

文章主要介紹A 市電信從VoLTE 丟包特性參數(shù)優(yōu)化方面處理高丟包：基于VoLTE 高丟包特性調(diào)整新功能應(yīng)用，結(jié)合其它性能參數(shù)，改善或解決全網(wǎng)VoLTE 的TOPN 丟包問題，提升整體丟包指標。

3.1 VoLTE 特性參數(shù)

3.1.1 VoLTE 上行補償調(diào)度

特性算法開關(guān)：CellUlschAlgo.UlEnhencedVoip-SchSw的子開關(guān)，UlVoipSchOptSwitch，配置為1。特性相關(guān)參數(shù)配置：語音通話期和靜默期的補償調(diào)度最小間隔分別通過參數(shù)CellUlschAlgo.UlCompenSchPeriodinSpurt（設(shè)置20ms）；CellUlschAlgo.UlCompenSchPeriodinSilence（設(shè)置40ms）。

3.1.2 上行選階優(yōu)化

特性算法開關(guān)：UlExtVoLTESchSw 的子開關(guān)Ul-VoLTERetransSchOptSwitch，配置為1。特性相關(guān)參數(shù)配置：VoLTE 上行NACK 反饋SINR 調(diào)整量通過參數(shù)；UlVoLTEDeltaSinrForNack（設(shè)置10）。

3.1.3 SR 業(yè)務(wù)與調(diào)度分離

特性相關(guān)參數(shù)配置：上行增強的VoIP 調(diào)度開關(guān)UlEnhencedVoipSchSw 的子開關(guān)UlVoLTEDelaySchEn hancedSw-1，配置為1。

3.1.4 語數(shù)并發(fā)特性

特性算法開關(guān):UlEnhencedVoipSchSw 的子開關(guān)，UlVoipDelaySchSwitch&UlVoLTEDataSizeEstSwitch&Ul MixVoLTEOptSwitch，配置為1。特性相關(guān)參數(shù)配置：上行時延調(diào)度策略，UlDelaySchStrategy（設(shè)置VOIP_AND_DATA_DELAYSCH）。

3.1.5 基于SINR 的AMRC

特性算法開關(guān)：上行速率控制模式通過參數(shù)UlAmrcMode，配置為ULAMRC_ENB_CONTROL（此功能需要LICENSE 支持）。特性相關(guān)參數(shù)配置：語音速率控制SINR 門限通過參數(shù)，SINRTHDFORVOLTERATECTRL（設(shè)置-5）。

3.2 基礎(chǔ)參數(shù)

3.2.1 PDCP 丟包定時器（QCI1）優(yōu)化

特性算法開關(guān)：無。特性相關(guān)參數(shù)配置：PDCP 層丟棄定時器（QCI1）通過參數(shù)DiscardTimer（設(shè)置750）。

3.2.2 VoIP 上行最大RLC 分段數(shù)調(diào)優(yōu)

特性算法開關(guān)：無。特性相關(guān)參數(shù)配置：VoIP 上行最大RLC 分段數(shù)通過參數(shù)；UlVoipRlcMaxSegNum（設(shè)置3）。

3.3 功控參數(shù)

PUCCH-P0 規(guī)整。特性算法開關(guān)：UlExtVoLTE SchSw 的子開關(guān)UlVoLTERetransSchOptSwitch，配置為1。特性相關(guān)參數(shù)配置：PUCCH 標稱P0 值通過參數(shù)P0NominalPUCCH（設(shè)置-115）；Pucch 功控目標SINR 偏置通過參數(shù)PucchPcTargetSinrOffset（設(shè)置3）。

3.4 互操作參數(shù)

基于語音質(zhì)量的異頻，以及異系統(tǒng)切換功能。特性算法開關(guān)：VoLTEQualityHoAlgoSwitch 的子開關(guān)，GeranVoLTEQualityHoSwitch&InterFreqVoLTEQuality-HoSwitch，配置為1；MlbMatchOtherFeatureMode 的HoAdmitSwitch，配置為0。

3.5 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

通過對鄰區(qū)關(guān)系和鄰區(qū)參數(shù)的優(yōu)化，減少因鄰區(qū)漏配和切換參數(shù)不合理導(dǎo)致的同頻干擾，避免出現(xiàn)高電平質(zhì)差問題：建議同頻切換遲滯加偏置不大于3dB；通過RF 調(diào)整、PCI 調(diào)整解決重疊覆蓋問題。

4 VoLTE 丟包特性參數(shù)結(jié)果驗證

4.1 VoLTE 丟包指標前后對比

選取A 市電信MR 較好，非覆蓋、非干擾、非高負荷的部分丟包小區(qū)進行丟包參數(shù)驗證實驗。同時對丟包小區(qū)優(yōu)化前后指標對比觀察。

4.1.1 驗證TOP 站點一

選取A 市電信L800M 長期丟包TOP 小區(qū)：F_H_R_A 市C 縣老牛村_1_WL 做為驗證小區(qū)。該小區(qū)的QCI1 業(yè)務(wù)上行空口丟包率與下行空口丟包率偏高。在經(jīng)過參數(shù)優(yōu)化調(diào)整后，VoLTE 上、下行空口丟包都明顯下降。對比數(shù)據(jù)如表2、表3 所示。

表2 F_H_R_A 市C 縣老牛村_1_WL 優(yōu)化前丟包指標

表3 F_H_R_A 市C 縣老牛村_1_WL 優(yōu)化后丟包指標

F_H_R_A 市C 縣老牛村_1_WL 優(yōu)化前后， VoLTE 上、下行空口丟包率趨勢圖如2 所示。

圖2 站點一優(yōu)化前后VoLTE 上、下行丟包率變化趨勢圖

4.1.2 驗證TOP 站點二

選取A 市電信L800M 長期丟包TOP 小區(qū)：F_H_R_A 市C 縣新挖塘村二號_1_WL，做為驗證小區(qū)。該小區(qū)在周末的QCI1 業(yè)務(wù)上行空口丟包率與下行空口丟包率偏高。在經(jīng)過參數(shù)優(yōu)化調(diào)整后，VoLTE上、下行空口丟包率都明顯下降。對比數(shù)據(jù)見表4、表5 所示。

F_H_R_A 市C 縣新挖塘村二號_1_WL 優(yōu)化前后，VoLTE 上、下行空口丟包趨勢圖如3 所示。

優(yōu)化結(jié)果符合優(yōu)化預(yù)期，達到減少丟包的目的，提高了MOS 值，改善了VoLTE 掉話問題，增加了VoLTE 用戶感知。同時優(yōu)化后其它KPI，如切換成功率、接通率、E-RAB 掉線率基本上都是在正常范圍內(nèi)[5]。

5 總結(jié)

隨著網(wǎng)絡(luò)VoLTE 用戶的增長，現(xiàn)網(wǎng)用戶已經(jīng)出現(xiàn)了語音斷續(xù)、單通、音質(zhì)差等一系列通話質(zhì)量問題，VoLTE 語音質(zhì)量類投訴占比逐步增多。現(xiàn)階段通過一系列丟包率優(yōu)化研究并將成果落地執(zhí)行，[6]特別是一些新功能、新特性參數(shù)的應(yīng)用，VoLTE 丟包率得到改善，同時為后續(xù)優(yōu)化積累了經(jīng)驗。

表4 F_H_R_A 市C 縣新挖塘村二號_1_WL 優(yōu)化前丟包指標表

表5 F_H_R_A 市C 縣新挖塘村二號_1_WL 優(yōu)化后丟包指標表

圖3 站點二優(yōu)化前后VoLTE 上、下行丟包率變化趨勢圖