VoLTE 丢包分析与特性参数优化研究

舒培炼，刘正兴，史大军，张 敏

（1.湖南省邮电规划设计院有限公司，湖南长沙410001；2.中国电信股份有限公司益阳分公司，湖南益阳413000；3.湖南邮电职业技术学院，湖南长沙410015）

文章主要介绍A 市电信在VoLTE 空口上、下行丢包等相关特性参数的优化调整，改善PDCP、RLC层等空口丢包，降低VoLTE 质差，从而提升VoLTE 语音MOS 值与用户的感知，减少掉话与用户投诉[1-2]。

1 研究背景

A 市电信无线网络优化班在对日常VoLTE 丢包分析处理过程中，发现现有网络参数配置主要基于数据业务在L800M 与L1.8G 的融合与分流进行设置，未针对VoLTE 业务进行丢包特性参数优化。

目前A 市电信城区主覆盖主要存在两张网，即L800M与L1.8G。L2.1G 主要用在室分以及高热点区域。随着LTE 用户增多，网络负荷加重，VoLTE 峰值用户增加，L800M 与L1.8G 双层网VoLTE 丢包有增加趋势。从LTE 网管统计PRS 系统平台取得A 市电信VoLTE 上、下行丢包率，如表1 所示。

从丢包小区分析得知，全网70%以上的高丢包小区主要集中在频带5，即L800M的小区，所以处理好L800M的丢包，基本上就解决好了整网丢包的问题。

表1 A 市电信VoLTE 上、下行丢包率

2 VoLTE 丢包原因分析

2.1 VoLTE 丢包率的定义

QCI1 业务上行空口丢包率=[小区QCI 为1 的DRB 业务PDCP SDU 上行丢弃的总包数]/[小区QCI为1 的DRB 业务PDCP SDU 上行期望收到的总包数]*100%

QCI1 业务下行空口丢包率=[小区QCI 为1 的DRB 业务PDCP SDU 下行空口丢弃的总包数]/[小区QCI 为1 的DRB 业务PDCP SDU 下行空口发送的总包数]*100%

2.2 VoLTE 丢包带来的影响

空口丢包带来VoLTE 的RTP 包丢失，导致VoLTE 业务出现吞字、断续、杂音等降低用户感知问题。

丢包对VoLTE 语音质量的影响很大，当丢包率大于10%时，用户感知差，在丢包率小于5%时，感知基本上可以接收。因此VoLTE 语音业务要求整体的丢包率小于5%。VoLTE 丢包率是影响语音MOS 值的重要因素。严重的丢包影响通话质量，比如出现单通、断续、掉话等，用户感知差。

通过对吞字断续的量化分析，可以直观反映出用户感知变差的情况：1 个字约占用8 至10 个RTP 包，1 个RTP 包时长约20ms，因此1 个字约占200ms，如果丢包持续超过1s，用户将会感觉到约5 个字听不到。

2.3 VoLTE 丢包处理流程

VoLTE 丢包处理流程如图1 所示。

图1 VoLTE 丢包处理流程图

2.4 VoLTE 丢包原因的分析

VoLTE 高清语音编码速率为23.85kbps，终端每20ms 生成一个VoLTE 语音包，使用RTP 实时流媒体协议传输，再加上UDP 包头、IP 包头，在应用层最终打包成IP 包进行传输。在无线空口，按照协议IP 包进一步被转换成PDCP 包，PDCP 包就是空口传输的有效数据，PDCP 包在终端和基站间传输异常会导致应用层RTP 包的丢失，从而引起语音感知差[3]。

用户面的RTP 包在空口是承载在PDCP 包中，终端或基站调度发出PDCP 包后，由于空口质量问题导致在空口传输过程中丢失称为空口丢包，无线问题导致的丢包即PDCP 的丢包。

上、下行丢包率统计略有差别：

1）VoLTE 上行空口丢包率统计过程：从PDCP 层统计，基站根据收到终端上发的PDCP SN 序列号判断上行空口丢包。例如终端发送了PDCP SN 为1/2/3/4/5 共5 个包，而基站收到PDCP SN 为1/2/3/5共4 个包，那么基站侧统计的丢包率为1/5=20%。

2）VoLTE 下行空口丢包统计过程：下行语音空口丢包较上行复杂，基站是根据MAC 层反馈的ACK/NACK 统计空口丢包。例如，一个TBSize 初传反馈NACK，第一次重传反馈ACK，这个包不统计为丢包。[4]一个TBSize 初传反馈NACK，第一次、第二次…，直到最大重传次数都反馈NACK，计为1 次MAC 丢包。因RLC 层为UM透传模式，当MAC 层NACK 达到最大次且基站侧的PDCP Discard 定时器超时后，基站会丢弃因MAC 无法调度的PDCP 下行包，因此基站侧的PCDP 弃包为下行空口丢包。

3）导致VoLTE 丢包的原因。导致VoLTE 丢包的原因，可从UE 侧、空口、基站侧三个方面分析。[3]UE侧主要是UE 的PHR 受限、SR 漏检、DCI 漏检、RLC分段过多、上行调度不及时，会导致UE 的PDCP 层丢包定时器超时后弃包。空口方面，主要是传输质量差，MAC 层多次传输错误后，失败导致丢包。基站侧主要是基站配置的PDCP 层DiscardTimer 过小，SR 周期过大存在UE 得不到及时调度情况，导致PDCP 超时丢包。

3 VoLTE 丢包特性参数优化研究

文章主要介绍A 市电信从VoLTE 丢包特性参数优化方面处理高丢包：基于VoLTE 高丢包特性调整新功能应用，结合其它性能参数，改善或解决全网VoLTE 的TOPN 丢包问题，提升整体丢包指标。

3.1 VoLTE 特性参数

3.1.1 VoLTE 上行补偿调度

特性算法开关：CellUlschAlgo.UlEnhencedVoip-SchSw的子开关，UlVoipSchOptSwitch，配置为1。特性相关参数配置：语音通话期和静默期的补偿调度最小间隔分别通过参数CellUlschAlgo.UlCompenSchPeriodinSpurt（设置20ms）；CellUlschAlgo.UlCompenSchPeriodinSilence（设置40ms）。

3.1.2 上行选阶优化

特性算法开关：UlExtVoLTESchSw 的子开关Ul-VoLTERetransSchOptSwitch，配置为1。特性相关参数配置：VoLTE 上行NACK 反馈SINR 调整量通过参数；UlVoLTEDeltaSinrForNack（设置10）。

3.1.3 SR 业务与调度分离

特性相关参数配置：上行增强的VoIP 调度开关UlEnhencedVoipSchSw 的子开关UlVoLTEDelaySchEn hancedSw-1，配置为1。

3.1.4 语数并发特性

特性算法开关:UlEnhencedVoipSchSw 的子开关，UlVoipDelaySchSwitch&UlVoLTEDataSizeEstSwitch&Ul MixVoLTEOptSwitch，配置为1。特性相关参数配置：上行时延调度策略，UlDelaySchStrategy（设置VOIP_AND_DATA_DELAYSCH）。

3.1.5 基于SINR 的AMRC

特性算法开关：上行速率控制模式通过参数UlAmrcMode，配置为ULAMRC_ENB_CONTROL（此功能需要LICENSE 支持）。特性相关参数配置：语音速率控制SINR 门限通过参数，SINRTHDFORVOLTERATECTRL（设置-5）。

3.2 基础参数

3.2.1 PDCP 丢包定时器（QCI1）优化

特性算法开关：无。特性相关参数配置：PDCP 层丢弃定时器（QCI1）通过参数DiscardTimer（设置750）。

3.2.2 VoIP 上行最大RLC 分段数调优

特性算法开关：无。特性相关参数配置：VoIP 上行最大RLC 分段数通过参数；UlVoipRlcMaxSegNum（设置3）。

3.3 功控参数

PUCCH-P0 规整。特性算法开关：UlExtVoLTE SchSw 的子开关UlVoLTERetransSchOptSwitch，配置为1。特性相关参数配置：PUCCH 标称P0 值通过参数P0NominalPUCCH（设置-115）；Pucch 功控目标SINR 偏置通过参数PucchPcTargetSinrOffset（设置3）。

3.4 互操作参数

基于语音质量的异频，以及异系统切换功能。特性算法开关：VoLTEQualityHoAlgoSwitch 的子开关，GeranVoLTEQualityHoSwitch&InterFreqVoLTEQuality-HoSwitch，配置为1；MlbMatchOtherFeatureMode 的HoAdmitSwitch，配置为0。

3.5 网络基础结构优化

通过对邻区关系和邻区参数的优化，减少因邻区漏配和切换参数不合理导致的同频干扰，避免出现高电平质差问题：建议同频切换迟滞加偏置不大于3dB；通过RF 调整、PCI 调整解决重叠覆盖问题。

4 VoLTE 丢包特性参数结果验证

4.1 VoLTE 丢包指标前后对比

选取A 市电信MR 较好，非覆盖、非干扰、非高负荷的部分丢包小区进行丢包参数验证实验。同时对丢包小区优化前后指标对比观察。

4.1.1 验证TOP 站点一

选取A 市电信L800M 长期丢包TOP 小区：F_H_R_A 市C 县老牛村_1_WL 做为验证小区。该小区的QCI1 业务上行空口丢包率与下行空口丢包率偏高。在经过参数优化调整后，VoLTE 上、下行空口丢包都明显下降。对比数据如表2、表3 所示。

表2 F_H_R_A 市C 县老牛村_1_WL 优化前丢包指标

表3 F_H_R_A 市C 县老牛村_1_WL 优化后丢包指标

F_H_R_A 市C 县老牛村_1_WL 优化前后， VoLTE 上、下行空口丢包率趋势图如2 所示。

图2 站点一优化前后VoLTE 上、下行丢包率变化趋势图

4.1.2 验证TOP 站点二

选取A 市电信L800M 长期丢包TOP 小区：F_H_R_A 市C 县新挖塘村二号_1_WL，做为验证小区。该小区在周末的QCI1 业务上行空口丢包率与下行空口丢包率偏高。在经过参数优化调整后，VoLTE上、下行空口丢包率都明显下降。对比数据见表4、表5 所示。

F_H_R_A 市C 县新挖塘村二号_1_WL 优化前后，VoLTE 上、下行空口丢包趋势图如3 所示。

优化结果符合优化预期，达到减少丢包的目的，提高了MOS 值，改善了VoLTE 掉话问题，增加了VoLTE 用户感知。同时优化后其它KPI，如切换成功率、接通率、E-RAB 掉线率基本上都是在正常范围内[5]。

5 总结

随着网络VoLTE 用户的增长，现网用户已经出现了语音断续、单通、音质差等一系列通话质量问题，VoLTE 语音质量类投诉占比逐步增多。现阶段通过一系列丢包率优化研究并将成果落地执行，[6]特别是一些新功能、新特性参数的应用，VoLTE 丢包率得到改善，同时为后续优化积累了经验。

表4 F_H_R_A 市C 县新挖塘村二号_1_WL 优化前丢包指标表

表5 F_H_R_A 市C 县新挖塘村二号_1_WL 优化后丢包指标表

图3 站点二优化前后VoLTE 上、下行丢包率变化趋势图