LTE无线质差场景下VoLTE用户感知提升方法

黄思技

（中国移动通信集团广东有限公司佛山分公司，广东 佛山 528000）

1 引言

目前LT E语音呼叫解决方案主要包括C S F B（Circuit Switched Fallback，电路域回落）和VoLTE（Voice over LTE，承载于LTE的语音业务）[1]。CSFB方案是指具有LTE和GERAN/UTRAN接入能力的双模或者多模终端回落到GERAN/UTRAN网络进行语音呼叫，在呼叫结束后返回LTE网络[2]。VoLTE是一种VoIP技术，将语音承载在LTE/EPC网络上，基于IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）进行语音呼叫业务控制，使用SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity，单射频语音呼叫连续性）技术保障语音连续性与平滑性[3]。

随着VoLTE业务商用和逐步成熟，VoLTE客户日益增长，感知问题也日益凸显。目前中国移动VoLTE业务由TD-LTE网络承载且使用较高频段[4]，因VoLTE语音对无线信号质量要求更高（现网LTE数据与VoLTE语音业务存在8 dB覆盖差异），在无线环境质量较差区域内，VoLTE用户起呼或通话中，发生因无线网络原因而导致呼叫失败的概率很高，极大影响用户感知。据现网MR统计，问题区域用户占比6%，因无线质量差等原因，这些用户的语音接通率只有87%，掉话率高达8%。

因此，针对无线质差问题，除了加强LTE网络覆盖与基于天线特性的多维度网络优化[5]之外，开展VoLTE用户感知提升也非常有必要。

2 无线质差场景下的VoLTE感知问题分析

通过VoLTE用户投诉和信令监测系统数据提取的Top小区问题分析发现，LTE网络下无线质差主要由弱覆盖、过覆盖和重叠覆盖在内的覆盖类问题和上下行高干扰类问题引起，影响用户感知的主要因素包括误块率高、RTP丢包率高、切换不及时和频繁切换[6]。

（1）误块率高：VoLTE呼叫建立过程中，因无线弱覆盖或高干扰，终端与基站解调失败概率增加，重传次数增多，间接增加呼叫接通时延，严重时呼叫失败。

（2）RTP丢包率高：VoLTE通话中，承载在QCI1专载上的RTP（Real-time Transport Protocol，实时传输协议）语音包因无线质差在无线传输中部分或连续丢失，产生通话断断续续、单通或双不通问题，严重时可导致掉话。

（3）切换不及时：VoLTE呼叫建立或通话中，因无线网络信号下降和切换门限参数设置不合理，终端过早切换或过晚切换，通话质量下降，严重时接通失败或VoLTE掉话。

（4）频繁切换：过覆盖或重叠覆盖区域内，因小区切换门限和迟滞等参数配置不合理，终端在LTE小区内频繁来回切换，易导致QCI1专载丢失，引发VoLTE掉话。

鉴于上述影响用户感知的问题分析，本文从VoLTE呼叫建立和通话两个阶段入手，针对无线质差下的VoLTE用户感知提升方法开展研究。

3 感知提升的方法对比分析与建议

根据3GPP标准研究与网优实践经验总结，目前对VoLTE用户在无线质差下的感知提升主要从VoLTE呼叫建立和通话两个阶段来开展。

3.1 VoLTE呼叫建立阶段

在VoLTE呼叫建立阶段，主要有以下4种提升方案：

（1）方案1：VoLTE转CSFB

该方案采用VoLTE转CSFB方式，可降低呼叫失败概率，保障用户语音使用感知。在VoLTE用户发起语音呼叫过程中，eNB根据无线环境状况选择接受或拒绝QCI1专载建立；P-CSCF（Proxy-Call Session Control Function，代理呼叫会话控制功能）在多媒体会话媒体协商过程中接收到QoS或承载资源不可得的指示时，根据主叫或被叫场景触发不同行为[7]：主叫场景下，P-CSCF返回相关SIP错误码（如500/503）指示终端CSFB；被叫场景下，P-CSCF返回500响应给SCC AS（Service Centralization and Continuity Application Server，业务集中与连续性应用服务器），SCC AS尝试CS retry方式来引导终端回落到CS域执行语音呼叫。主叫流程如图1所示。

（2）方案2：a/bSRVCC请求临时拒绝

由于UE和网络尚未完全支持aSRVCC或bSRVCC功能，在LTE无线质差下过早触发SRVCC，将极大增加呼叫失败概率。该方案重用SRVCC流程，当SCC AS收到eMSC（enhanced Mobile Switching Center，增强移动交换中心）会话传输请求时，先匹配UE、eMSC和IMS网络关于bSRVCC与aSRVCC能力支持情况，确定接受或拒绝本次SRVCC请求。如果拒绝，则SCC AS返回SIP 480消息给eMSC，eMSC执行切换准备失败相关流程。eNB可尝试重新发起SRVCC切换或继续服务该UE。主叫流程如图2所示。

（3）方案2a：延迟bSRVCC

在现网与终端aSRVCC能力基本支持，而bSRVCC尚未完全支持的情况下，bSRVCC失败概率比aSRVCC要高很多。为提高弱场VoLTE用户呼叫接通率、改善用户感知及减少对SRVCC流程和IMS原有功能影响，延迟bSRVCC改进方案被提出。在VoLTE起呼阶段，eNB在语音专载QCI1建立成功后启动延迟切换定时器，在定时器超时、eNB收到180 Ringing消息（IMS侧配置IPSec生效）或收到第一个RTP包（IMS侧配置IPSec不生效）后方能触发SRVCC切换流程。但延迟切换定时器需综合考虑和合理设置，以降低切换不及时或bSRVCC引致掉话的风险。主叫流程如图3所示。

（4）方案3：CS域呼叫重试

图1 VoLTE转CSFB方案主叫流程示意图

图2 a/bSRVCC请求临时拒绝方案主叫流程示意图

图3 UE主叫CS呼叫重试流程示意图

不管终端是否支持a/bSRVCC，该方案在无线质差情况下触发SRVCC切换流程，UE尝试接入CS域失败后，由eMSC或UE发起CS域呼叫重试，以建立语音通话。该方案虽然不会增加呼叫失败次数和呼叫建立时长，但需要UE、eMSC和SCC AS功能增强。经对现有标准和切换性能影响的平衡考虑，可采用主叫场景下由UE发起CS域呼叫重试，被叫场景下由MSC发起CS域呼叫重试的策略。

以上4个提升方案的比较分析如表1所示。

根据以上方案对比分析，方案1和方案2a均能提高无线质差情况下VoLTE用户的呼叫建立成功率，且对现有标准影响和网元功能改动较小，实际应用可行性较高，因此可根据实际情况结合使用。

根据3GPP研究结论，方案1（VoLTE转CSFB）确定作为标准工作的方向[8]；而方案2a（延迟bSRVCC）由于部署简单，也得到较多设备商和运营商的支持，应用到VoLTE现网中。

3.2 VoLTE通话阶段

在无线质量恶化情况下，VoLTE通话阶段UE可采用标准解决方案eSRVCC切换至GSM网络中，完成语音业务的无缝承接。在主被叫进行VoLTE通话过程中，UE会根据基站配置的测量策略通过MR（Measurement Report，测量报告）上报无线信道状况，eNB根据配置的基于无线信号强度的切换策略决定是否触发eSRVCC。标准方案由于采用基于无线信号强度的切换策略，对无线质差的感知保障效果不佳。现网优化中，建议针对不同场景如弱覆盖、高干扰和快衰落场景开展精细化的切换参数及触发时间优化[9]。

考虑到基于覆盖eSRVCC切换的不足，基于质量的SRVCC解决方案被提出。语音质量的好坏不仅跟当前无线信道环境（如RSRP、SINR、BLER）相关，还与端到端环境（如丢包率、时延和抖动）相关。eNB可根据表征语音质量的相关参数组合，包括QCI1的上行PDCP丢包率、上下行SINR、MCS或BLER等进行评估和判决是否发起切换，以提高切换判决的准确性和提升质差场景下用户语音感知。由于该切换策略会引入更多切换次数，建议对切换门限相关参数进行优化配置，降低切换占比，使切换更具针对性。

表1 VoLTE呼叫建立阶段的感知提升方案比较分析

4 现网应用与优化建议

4.1 VoLTE转CSFB试点及优化

2017年11月选取佛山某区域开展VoLTE转CSFB方案试点及相关SINR门限优化，根据信令监测性能指标显示（如表2所示），将上行SINR门限优化为5 dB后，VoLTE接通率、掉话率和eSRVCC切换成功率均有所改善。因此，建议在应用VoLTE转CSFB方案时，需根据不同区域的无线环境水平寻求合适的RSRP或SINR判决标准及门限，使得接通率、掉话率和eSRVCC切换成功率得到很好地平衡。

表2 VoLTE转CSFB试验性能指标情况

4.2 基于质量切换的试点与推广

基于质量切换策略应用中，LTE系统判决门限设置越低，切换越难发生，切换占比较低；反之切换容易发生，切换占比较高[10]。另外，异系统切入判决门限越高，切换成功率越高，但掉话率和丢包率有所恶化。因此，在实践中需通过验证寻求最优的LTE系统切换判决门限、异系统切入判决门限及触发时间，以最大化确保网络性能和提升用户感知。佛山在2017年9月份分阶段针对1 168个切换差小区开展基于质量切换策略的研究和验证，根据性能指标对比分析，质切门限优化后指标由93.16%改善至95.18%，改善2.02%。总结参数优化建议如表3所示：

表3 基于质量的SRVCC切换策略的参数优化推荐值

5 VoLTE用户感知优化新方法展望

为应对质差下VoLTE感知问题，可通过增强语音编解码能力，提高对质差环境的鲁棒性，或降低无线QoS要求以保证基本语音通信服务。EVS（Enhanced Voice Service，增强语音业务）作为新一代语音编解码方案，不仅能提供更好音质，还能降低对无线覆盖要求，从而提高语音质量。但目前EVS技术对终端和网络要求较高，技术也尚未成熟，现阶段面临着终端、网络、专利等多种问题。通话过程中若发生专载丢失或释放，可尝试利用IMS默认承载来承接VoLTE语音业务。该方法虽然会导致QoS有所下降，但基本语音通信服务可以得到保障，可以尝试应用。另外，随着5G系统技术试验与商用的推进应用，VoLTE用户感知应有更多提升空间。

6 结束语

通过无线质差下影响VoLTE用户感知主要因素分析，本文基于3GPP标准研究与网优实践经验总结，从VoLTE呼叫建立和通话两个阶段入手开展VoLTE用户感知提升方法研究，提出了呼叫建立阶段采用VoLTE转CSFB方案与bSRVCC延迟改进方案相结合、通话阶段采用基于推荐参数的质量切换策略方法。具体方法实施效果较好，可为后续VoLTE用户感知提升工作提供参考。另外，随着EVS和5G技术的成熟与应用，无线质差下的VoLTE语音质量和掉话仍有进一步改善的空间。

[1] 黄冰柏,程佳鸣,林永兴,等. 提升VoLTE客户感知的优化分析方法浅析[J]. 移动通信, 2016,40(6): 25-29.

[2] 3GPP TS 23.272 V14.2.0. Circuit Switched (CS) fallback in Evolved Packet System (EPS); Stage 2[S]. 2017.

[3] 3GPP TS 23.216 V12.4.0. Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC); Stage 2[S]. 2016.

[4] 郭宝,张阳. 弱覆盖场景下提升VoLTE通话质量的测试与优化[J]. 移动通信, 2016,40(15): 16-19.

[5] 黄思技. 基于天线特性的多维度网优方法研究[C]//2016广东通信青年论坛. 移动通信, 2016: 199-203.

[6] 刘毅,肖涛,郭宝,等. 提升VoLTE用户感知的保障策略研究[J]. 移动通信, 2017,41(18): 6-10.

[7] 3GPP TS 23.237 V12.10.0. IP Multimedia Subsystem(IMS) Service Continuity; Stage 2[S]. 2015.

[8] 3GPP TR 23.750 V14.0.0. Study for robust call setup for VoLTE subscriber in LTE[S]. 2016.

[9] 朱同先,郭宝,张建奎. 不同场景下的eSRVCC切换参数优化分析[J]. 移动通信, 2017,41(18): 24-28.

[10] 黄思技. 基于VoLTE用户感知的xSRVCC端到端性能优化方法研究[C]//2016广东通信青年论坛. 移动通信,2017: 204-208. ★