VoLTE 网络语数分层策略浅析

张文俊 林 延

中通服咨询设计研究院有限公司

0 引言

随着移动通信的发展以及各大运营商网络规模地不断扩大，较为庞大复杂的多张网络逐步形成。同时，随着800MHz 网络的大力建设，VoLTE 业务的成熟商用，多载波、低频段的网络发展方向形式越发明显。多载波网络能更加轻松地应对高话务、高热点区域，且 800MHz 低频段穿透强，能有效解决城区内的4G 深度覆盖，以及郊区弱覆盖情况，有利于VoLTE 通话的部署。本文基于此种发展方向对多载波场景下的LTE 终端重选驻留以及VoLTE 通话切换进行策略研究，在能够保证用户现有数据业务感知的同时，通过800MHz 网络特性提升用户的VoLTE 语音业务感知。

1 多载波部署

随着800MHz 频段大规模建设入网，目前各大运营 商 网 络 已 形 成LTE800MHz、1.8GHz、2.1GHz 以 及CDMA800MHz 等频段的多频组网结构。现阶段，中国电信网络部署的总体策略为：800M 基站与CDMA 网络室外基站一比一建设，形成连续覆盖，室分系统目前主要以2.1G 和1.8G 网络为主。800M 在城区用于补充L1.8G 网络的深度覆盖，以及发展VoLTE 和窄带物联网业务。农村800M 利用CDMA 网络剩余800M 频率资源，快速低成本实现4G 信号连续广覆盖，在支撑VoLTE业务的同时，也承载4G数据业务。多载波网络组网如下图所示。

图1 中国电信现阶段多载波网络部署

2 空闲态待机策略

2.1 小区选择

当终端从连接态转变到空闲态时，或当终端选择一个陆地公共网时，都需要选择一个小区驻留。终端进行驻留小区选择时，需要判断小区是否满足选择规则。规则的基础是LTE 接入网中小区参考信号的接收功率测量值，即RSRP（参考信号接收电平）。在小区选择时，小区的RSRP 值必须高于配置的小区最小接收电平且RSRQ（参考信号接收质量）必须高于配置小区最小接收信号质量，终端才能够选择该小区驻留。

2.2 小区重选

（1）异频测量

如果异频小区拥有比当前服务小区更高的优先级，不管服务小区质量如何，终端都将对它们进行测量。如果异频小区的优先级低于或等于当前服务小区，则分为两种情况，一种是当前服务小区RSRP 值大于异频测量启动门限，则终端不对异频小区进行测量；另一种是当前服务小区RSRP 值小于异频测量启动门限，则终端将对异频小区进行测量。

（2）邻区优先级

小区重选是对邻区进行信号质量等级的测量，针对不同优先级的小区，终端按不同的重选规则进行评估。在终端进行测量和小区重选时，都需要获取邻区的优先级信息，不同频点建议配置不同的优先级。

（3）同优先级的小区重选

同频或同优先级小区重选时，终端比较邻区信号质量是否高于当前小区信号质量。重选规则如下：首先在小区重选时间内，邻区的信号质量一直高于当前服务小区信号质量；其次，终端在当前服务小区驻留超过1 秒。当有多个邻区的信号质量大于服务小区的信号质量时，终端将会对信号质量最高的小区做重选。

（4）对高优先级小区重选

对高优先级小区，终端一直进行测量。重选规则为：在设定的小区重选时间内，被评估的邻区RSRP 值大于高优先级重选门限，同时终端在当前服务小区驻留超过1 秒。

（5）对低优先级小区重选

重选规则为：首先，高优先级异频小区不满足小区重选的条件；其次，在小区重选时间内，服务小区的RSRP 值小于服务频点低优先级重选门限，被评估的邻区RSRP 值大于低优先级重选门限，并且终端在当前服务小区驻留超过1 秒。

2.3 待机策略

对于语音业务，800M 覆盖强度高，可作为承载的主力频点，因此语音业务应尽早指配到800M 频点上。在覆盖不连续阶段，可切换到1.8G 频点进行承载。

对于数据业务，考虑800M 带宽较小，数据业务建议优先使用1.8G 和2.1G 频点，仅在1.8G 弱覆盖盲区通过异频切换到800M 上。当仅有数据业务的终端处于800M 中近点时，基于频率优先级切换算法及时切换到1.8G 上，800M 弱覆盖时启用基于覆盖的异频切换。终端优先驻留大带宽频点，确保终端能够获得更好的数据业务体验，频率优先级建议：TDD2.6G 最高，2.1G 和1.8G 次之，800M 最低。

3 连接态切换策略

异频负载平衡是通过转移部分连接态的终端，实现转移负载，达到异频邻区之间的负载平衡。异频负载平衡的场景主要针对同覆盖或重叠覆盖较大的异频小区，因此考虑的是整个小区范围内的连接态终端转移。

对于异频邻区来说，目标邻区的选择主要基于小区间的负载差和切换性能，根据负载信息交互的结果选择负载平衡目标小区列表。异频负载平衡目标小区列表筛选原则为：筛选掉与服务小区切换性能较低的小区，筛选掉服务小区与该邻区的负载差小于负载差门限的小区。通过上述筛选，得到目标小区列表。

异频负载平衡转移的对象为连接态终端。根据目标小区信息以及终端的频点支持能力、占用PRB(物理资源块) 情况，选择一定数量的终端，并对这些邻区进行测量。若频点之间有优先级差异，则向频点优先级高的小区进行负载转移。根据终端上报的测量结果，对满足切换条件的终端进行异频切换。且根据本小区触发负载平衡的业务类型不同，选择对应业务类型的终端进行基于负载的切换，从而降低本小区和目标小区之间的对应业务的负载差。

在空闲模式，负载平衡管理功能可以有效地将活跃用户在RRC(无线资源控制)拆线后均衡到双频网的不同小区。因此，负载均衡可以有效地调整小区间用户分布和小区负荷，在话务密集区可以使网络达到较均衡的状态。

4 语数分层

VoLTE 业务开通后，为了不影响数据业务，可通过灵活调整VoLTE 的参数，提升VoLTE 业务增益。通过VoLTE 和数据业务参数进行分层，针对不同业务，精细规划切换门限，可以实现数据业务和语音业务分离。数据业务尽可能驻留LTE 网络，语音业务尽早切换到L800M 网络，从而保证用户感知。

4.1 基本策略

使VoLTE 业务即QCI（服务质量等级指示）为1 优先承载在800M，当800M 覆盖很差的时候切换至1.8G，800M信号覆盖良好的区域再切换回去。数据业务QCI 为9 尽可能保持在1.8G。

当初始业务QCI1 建立时，发生基于业务的切换，通过A4 切换事件，当800M 大于-105dBm 时，即切换到800M上承载。通话过程中，可采用基于覆盖的切换（同时基于业务的切换也在生效）。当800M<-109dBm（A2 事件），且1.8G>-105dBm（A4 事件），800M 切换到1.8G 上；同样，当1.8G <-109dBm（A2 事件），且800M>-105dBm（A4 事件），1.8G 切换到800M 上，从而保证良好的连续性覆盖及用户感知。通话结束时，采用基于频率优先级的切换，当800M>-103dBm，1.8G >-100dBm（A4 事件），即当800M 和1.8G频段信号质量都良好的情况下，终端通过基于频率优先级的切换，选择频率优先级高的频段进行待机。采用QCI 分层策略后，不同QCI 使用不同的策略组，有以下优点：第一，不需要修改非VoLTE 用户现有的参数；第二，QCI 1、QCI 5以及QCI 9 完全分层。因此，QCI 1、QCI 5 以及QCI 9 分别使用不同的异系统参数组。

QCI 5 和QCI 9 使用一样的参数配置，因为QCI 5 只用来传输IMS 信令，保证传输可靠性即可。QCI 1 分层的目标是对语音业务做专门的设置，MOS（Mean Opinion Score）值的优化。分层后可以专门设置QCI 1 和QCI 9 的同频、异频切换门限。

4.2 策略验证

选取现网基站进行语数业务分层验证，结果表明，开启业务分层可以有效减少1.8G 切换过多问题，避免频繁切换。但业务分层导致切换时延略有增加，信令面增加约1.5 毫秒，用户面增加2.5 毫秒；但是开启业务分层后，可以有效改善VoLTE 业务感知，提升MOS 语音质量，如表1 所示。

表1 语数分层业务开启前后VOLTE 测试指标对比

现阶段，城区中部分话务较忙的区域，其L800M 扇区的负荷已较高，原因是该L800M 扇区承担了部分4G 数据业务，相对于L1.8G，由于L800M 带宽较小，更容易导致扇区负荷高。因此，语数分层开启后，通过对不同载波间业务分层，可以有效地解决现网中L800M 基站高负荷问题。图2 是语数分层业务开通前后基站PRB 利用率情况，可以看出L800M 基站话务负荷下降明显，L1.8G 基站负荷稍有上升，但影响不大，整体上负荷显得更加均衡。

图2 语数分层开启前后基站负荷情况

4.3 验证结论

语数分层后可提升VoLTE 的MOS 感知，改善载波间负荷，因此在网络优化中，根据不同场景，语数分层也需要配置相应的策略。

在语音高话务场景，如车站、商务写字楼等，开启语数分层，语音优先承载在800M，之后根据800M 载波负荷较高时（PRB 利用率70%），指配到1.8G。

高速高铁场景下，开启语数分层，语音优先承载在800M，数据业务承载在1.8G。

数据高话务场景下，如高校、高密居民区、大型场馆等，开启语数分层，语音优先承载在800M，数据业务承载在1.8G，当1.8G 载波负荷较高时（ PRB 利用率70%），可将数据业务指配到2.1G 上。

普通轻载场景下，如农村等，不建议开启语数分层策略，原因为800M 覆盖不连续，会导致异频切换容易掉话。

5 结束语

随着VoLTE 网络的商用以及业务发展，目前各地市VoLTE 业务话务量呈明显增长趋势。因此，对VoLTE 业务语数分层策略的研究，对解决VoLTE 用户语音拥塞问题有着良好的指导建议，从而能够为用户提供更优质的高清语音体验服务。