中国联通VoLTE部署条件及解决方案研究

景洪水，龙青良，刘光海（中国联合网络通信集团有限公司，北京 100033）

0 前言

VoLTE 作为LTE 语音的最终解决方案，友商2016年已经商用VoLTE，中国联通在8 个城市进行了VoLTE 试点，因此在中国联通大规模部署商用前，需要深入分析VoLTE 各业务性能保障所需的网络覆盖条件及中国联通L1800现网距离VoLTE部署存在的差距，从而确定中国联通VoLTE部署和优化策略。

1 VoLTE部署条件研究

RSRP 和SINR 是LTE 网络覆盖质量的体现，是决定网络性能的关键，也是确保通话质量的前提。为了更好地研究VoLTE语音质量与RSRP、SINR的相关性，本文基于中国联通VoLTE 试验网大量测试数据，分析不同无线信号条件下（RSRP、SINR）各VoLTE 语音业务质量（MOS）的差异，以及同样无线信号条件下（RSRP、SINR）不同VoLTE 语音业务的质量（MOS）的差异，并最终获得满足不同语音业务质量（MOS）要求下所对应的RSRP、SINR的边界条件。

下面以VoLTE 高清语音业务（23.85k）测试数据为例，从VoLTE 高清语音业务（23.85k）质量的MOS 均值、MOS 中值、MOS CDF=85%、MOS CDF=90%值等指标分析其与RSRP 的相关性，以确定满足一定语音质量要求下RSRP 的边界值，通过大量测试数据统计分析，结果如图1 和图2 所示。其中，MOS CDF=90%值是指在某一信号统计区间，MOS 分值以90%的概率大于该值（即在此曲线以上），因此从用户感知角度出发，确定边界值时，需保证90%以上用户能达到该语音质量。分析前提是下行不受限，即排除干扰的影响，从而更好地分析语音质量与RSRP的相关性。

图1 VoLTE语音业务质量MOS与RSRP相关性

图2 VoLTE语音业务质量MOS与SINR相关性

从图1 和图2 可以看出，在下行不受限的前提下，当RSRP＜-100 dBm 时，MOS 值随着RSRP 的下降开始降低，且RSRP 越低，MOS 值下降越明显，波动越大，当RSRP＜-108 dBm 时，MOS CDF=90%的值低于3.0。上行不受限的前提下，当SINR＜-1 dB 时，MOS CDF=90%的值低于3.0。即要满足90%边缘概率MOS≥3.0 则要求RSRP≥-108 dBm，SINR≥-1 dB；85%边缘概率MOS≥3.0则要求RSRP≥-112 dBm，SINR≥-5 dB。

采用同样方法，分析了VoLTE 各语音业务在不同移动速度下，为满足边界用户VoLTE 语音MOS 值＞3.0比例超过90%要求，所需的无线信号条件如表1所示。

考虑到VoLTE 网络部署初期，VoLTE 终端用户占比不会太高，也就是说将存在较大比例的VoLTE 和现网2G/3G 语音互通，此时网络或终端码率协商的结果为采用12.2k 标清语音。因此，VoLTE 部署初期以满足12.2k 标清语音业务要求作为规划优化目标，从表1的分析结果可知，要求RSRP≥-112 dBm，此时也能满足中低速移动场景下12.65k 高清语音和23.85k 高清语音的业务要求，如表1中深色区域。到了商用中期，随着用户和负荷的提升，网络底噪也相应抬高，因此，需考虑一定的余量。综合网络部署成本及业务需求，推荐VoLTE网络规划、优化指标为：

表1 VoLTE语音业务质量与信号条件相关性

a）网络部署初期，要求RSRP≥-112 dBm 且SINR≥0 dB。

b）网络商用中期，要求RSRP≥-108 dBm 且SINR≥0 dB。

需要说明的是，该指标对RS Power=15.2 dBm、网络采用2T2R 的情况的要求，初期目标为VoLTE 网络建设的基本目标，随着网络的发展和成熟，可通过优化、覆盖补盲等手段逐步实现中期目标。

2 中国联通VoLTE部署条件评估及解决方案

随着VoLTE 商用的临近，需快速评估中国联通L1800 现网是否满足VoLTE 的部署条件，存在多大的覆盖差距及如何解决。本文采用现网MR 数据，对部署4G 网络的区域进行分析，基于4G MR 统计情况，结合VoLTE 业务性能所需门限，估算4G 现网距离VoLTE商用的差距。

2.1 基于MR评估L1800现网距离VoLTE部署差距

2.1.1 现网L1800小区满足VoLTE部署情况评估分析

整体评估分析思路如下。

首先，确定为满足VoLTE 语音业务要求所需要的无线条件。结合上面的分析结论，为满足VoLTE 语音业务质量要求，需保证每个小区的RSRP≥-112 dBm 占比达到90%。

其次，采集现网4G 的MR 数据，基于沃网络和分公司上报的MR 数据分别统计。为保证数据的有效性，对MR 统计周期要求为：建议7×24 h，最低要求每小区有效数据不小于48 h。

最后，对现网4G 的室分小区和宏小区分别统计RSRP≥-112 dBm 占比达到90%的小区数及占比，并将宏小区按市区和非市区2种场景分别进行统计。

根据以上步骤，对全国4G MR 进行采集和统计分析，分析结果如表2所示。

表2 全国4G小区VoLTE覆盖指标门限满足情况统计表

从表2 可以看出，4G 覆盖区域要达到VoLTE 的部署条件，室分及市区宏站小区达标率约为86%，差距较小；非市区小区达标率约为48%，差距较大。因此，广覆盖、深覆盖待提升。

2.1.2 需增补小区数评估

基于上述分析，获得满足VoLTE 部署条件的小区情况，对于不满足VoLTE 的情况，需通过增加LTE 覆盖或开通eSRVCC 来解决，因此有必要估算用于增强覆盖所需增加的小区数量。由于城区深度覆盖主要通过室分、微基站、小区分布系统等手段解决，因此，本文只考虑非城区部分增加建设宏站。具体评估方法如下：

a）计算宏小区覆盖面积S本宏小区。对于不满足条件的弱覆盖小区，基于MR 数据中的统计值MR.Tadv 估算小区半径。基于宏小区半径值R计算本宏小区面积

b）基于所属区域类型的所有宏小区，计算本区域类型下单宏小区平均覆盖面积S本区域类型平均。

c）对于“非城区”区域的各宏小区，计算本宏小区需要增加覆盖的面积，ΔS本宏小区=S本宏小区×本宏小区MR中RSRP＜-112 dBm的样本占比。

d）计算本区域类型下，所有宏小区需增加覆盖的面积ΔS本宏小区之和。

e）计算需新增的小区数：预期新增宏小区数=新增宏小区基准数×新增宏小区覆盖效率折算系数，其中，新增宏小区基准数=ΔS本区域类型/S本区域类型平均，折算系数主要考虑弱覆盖点事离散的。

通过以上计算，可以估算出本地网为满足VoLTE语音业务需求所需增加覆盖的小区数，为投资估算提供数据支撑。

2.2 覆盖解决方案

为满足VoLTE 语音业务需求，中国联通现网存在的覆盖差距，可通过以下手段来解决。

a）3G/4G 网络侧开通eSRVCC 功能，即在VoLTE业务区边界通过eSRVCC 功能完成VoLTE 业务向3G切换，保证语音连续性。

b）改善4G 覆盖，市区可通过新增室分与小微基站相结合完成深度覆盖，非市区以新增宏小区为主，优先推荐采用L900。

下面将分析这2 种解决方案的优缺点及部署策略。

2.2.1 eSRVCC解决方案

eSRVCC 方案与扩大完善4G 覆盖方案相比较，eSRVCC 方案更简单、迅速，可大大降低VoLTE 业务部署门槛。但也存在以下缺点：3G/4G 网络侧需开通eSRVCC 功能，3G 需要额外投资用于购买License，需完善3G 覆盖确保3G 的语音托底能力，且需大量的数据配置，才能保证eSRVCC 的质量，而3G 网络终将退网，用于eSRVCC 的投资，长远看可能不如直接投在扩大4G覆盖上（取决于3G网络后续存在时长）。

因此，建议在4G 覆盖区域尽量通过改善4G 网络实现VoLTE 连续覆盖，在4G 边缘区域开通eSRVCC→3G 功能；为保证用户语音业务感知，VoLTE eSRVCC切换门限建议设置为：异频搜索门限RSRP=-110 dBm，异频切换门限RSRP=-115 dBm。

当然并不是所有小区都需要开通eSRVCC 功能，需要开通eSRVCC功能的小区判决条件如下：

a）仅当开通VoLTE 的LTE 小区周边有可用3G（或2G）小区。

b）仅当VoLTE 业务难以继续时，如LTE 覆盖不足，使VoLTE 业务质量下降至用户难以接受，或者VoLTE开通区域边界。

c）根据MR 数据统计分析，如果MR 样本RSRP≤-112 dBm 占比小于2%、RSRP≤-120 dBm 的占比小于1% 且4G→3G 重选切换比率小于1%的小区，可不开eSRVCC。

基于沃网络MR 数据对需开通eSRVCC 功能情况进行了全国评估，约有50%的4G 小区需开通eSRVCC。建议在3G 全网开通eSRVCC 基础上，通过精准建设、优化，逐步减至最少License数量。

2.2.2 L900解决方案

对于语音基本业务所需要的连续覆盖来说，一张满足广覆盖和深度覆盖的网最应该在低频部署，而中国联通目前低频资源是900 MHz。对于中国联通来说，900 MHz 的目标网络是逐步部署一张全国基本覆盖的NL900 网络，承载NB-IoT@200 kHz、eMTC900@1.4 MHz、L900@5 MHz（VoLTE+宽带数据业务）以及未来的LTE-V@3 MHz。

a）L900 部署基本策略：农村基本覆盖/承载，市区托底。L900 部署于农村地区用于广覆盖时，可以同时承担语音及宽带数据接入业务；部署于市区时用于加强市区LTE 的深度覆盖，考虑用户业务感知，推荐L900 用于托底，承接L2100/L1800 弱覆盖导致的切换（即深度覆盖）。L900 用于托底时，建议如下网络配置策略：

（a）配置频率重选优先级L2100/L1800＞L900。

（b）在L2100/L1800小区配置基于覆盖强度RSRP触发的A2+B1/B2 异频切换策略，在弱覆盖时切换至L900网络。

（c）通过合理调整B1/B2 门限，灵活控制L900 承载的业务量。

b）L900 部署站密建议。若基于现有L1800 站址进行L900部署选点，这就需要准确评估L900与L1800覆盖能力的差异，并以此为基准，给出L900 站址的选择指导原则。由于无线信号传播损耗与环境和频率相关，也就意味着即便是MAPL 相同，在不同覆盖环境和不同工作频率上所能传播的距离也不同，常用经典传播模型进行分析。此处基于Cost-231 模型分别评估900 MHz 和1 800 MHz 无线信号在密集城区、普通城区传播的路径损耗差异。图3 给出了L900 与L1800传播损耗对比分析。由图3 可以看出，在普通城区室外，相同距离情况下L1800 传播损耗比L900 高出7.4 dB；在密集城区室外，这一差异扩大为9.6 dB。

图3 L900与L1800传播损耗对比分析

考虑900 MHz 和1 800 MHz 在空间传播损耗MAPL、建筑物穿透损耗等方面的差异，再结合不同区域L1800 现网部署情况及900 MHz 系统干扰情况，可以进一步核算出满足VoLTE 业务所需的基站数比例。基于链路预算及理论分析，得知：若L900采用2T2R 站型，则当L900 和L1800 基站数比约1∶2 时L900 有托底效果；L900 和L1800 基站数比约1∶3 时L900 略优，L900和L1800基站数比约1∶4时L 900略差。

3 结束语

本文对VoLTE 各语音业务质量与4G 网络无线环境的相关性进行了详细的分析，基于此，给出4G 无线网络的VoLTE 部署条件指标要求。基于现网4G MR数据，通过评估算法研究，分析现网L1800覆盖是否能够满足VoLTE 部署，并估算需增补覆盖的小区数量，最后，针对弱覆盖区域，提出了eSRVCC+3G 解决方案和L900解决方案，供VoLTE的部署及优化参考。