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[VoLTE] VoLTE语音呼叫时延优化的研究与实践 [复制链接]

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发表于 2016-7-16 20:48:45 |显示全部楼层
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1 前言
在衡量VoLTE 网络性能、运营质量和客户感知的评估体系中,VoLTE 语音呼叫建立时延是一个关键指标。呼叫时延的缩短,不但对减少网络信令资源消耗和减轻网络负荷具有重要价值,对提升客户体验和客户满意度也具有显著意义。
本文结合现网研究和实践情况,探讨了VoLTE 呼叫时延的优化思路和方法,通过无线侧、EPC 侧和IMS侧的联合优化,现网呼叫时延有效缩短了60%,提升了VoLTE 语音业务质量和客户满意度。
2 TD-LTE 网络语音呼叫时延的特点
TD-LTE 网络的语音解决方案主要包括
SVLTE、CSFB 和VoLTE/eSRVCC 等3 种,
SVLTE 属于双待终端解决方案,终端同时驻留
在2G/3G 以及LTE 网络;CSFB 属于单待终

端解决方案,涉及2G/3G/4G 系统,流程较复杂,呼叫时延较长;VoLTE 通过IMS 网络实现高清语
音功能,呼叫时延较短。TD-LTE 网络3 种语音解决方
案的特点对比如表1 所示。
3 VoLTE 呼叫时延优化思路与方法
VoLTE 是基于IMS 网络的LTE 语音解决方案,
架构在LTE 网络上,相对于传统VoIP 语音,能提供
更好的QoS 保障。如果VoLTE 通话客户从LTE 切换
到2G/3G 网络, 需通过eSRVCC(Enhanced Single
Radio Voice Call Continuity,增强型单射频语音连
续性技术)功能,实现PS 域向CS 域的切换流程,从
而保证客户的语音连续性。VoLTE/eSRVCC 的呼叫流
程比SVLTE 和CSFB 更加复杂,在本地网络呼叫时延
研究中,主要在参数规范、网络结构、寻呼策略、调度
算法等方面进行优化。
3.1 VoLTE 呼叫信令流程
VoLTE 使用SIP(Session Initiation Protocol, 会
话发起协议)实现语音会话信令流程,SIP 包括Invite、
100 Trying、 183 Session Progress、 Prack、 Prack 200
OK、 Update、 Update 200 OK、 180 Ringing 等8 条
信令消息。 VoLTE 呼叫时延通常指从主叫侧SBC 收到
VoLTE 语音的Invite 始呼请求开始,到主叫侧SBC 向主
叫用户成功转发180 Ringing 响应消息或带有P-Early-
Media 头域的183 响应消息的时间间隔。SIP 主叫信令流
程如图1 所示。
3.2 VoLTE 呼叫时延影响要素
VoLTE 呼叫时延的影响要素主要包括终端侧、无
线侧、EPC 侧和IMS 侧等4 类。
3.2.1 终端侧
(1)互拨终端类型:“VoLTE 终端互拨”场景与
“VoLTE 终端拨打非VoLTE 终端”场景相比,呼叫时
延减少近50%。
(2)被叫终端状态:如果被叫终端的数据业务状态
处于空闲态,作VoLTE 语音被叫时将进行RRC 重建,
重新建立QCI=5 和QCI=9 的默认承载,导致呼叫时
延增加;如果被叫终端处于数据业务连接态,则不再需
RRC 重建,呼叫时延缩短200 ~ 300 ms。
3.2.2 无线侧
(1)无线网络环境:无线环境复杂多变,弱覆盖、
质差、上行干扰、信号快衰等场景,影响VoLTE 业务
性能,增加呼叫建立时延。
(2)上行BSR 参数:BSR 缓存状态报告周期参数
设置不当,影响上行调度效率,增加调度时延。
(3)eNode B 调度算法:TBS 大小限制设置不当,
影响SIP 消息传输效率,增加传输时延。
3.2.3 EPC 侧
MME 的寻呼策略设置不当,导致二次寻呼,增加
寻呼时延。
3.2.4 IMS 侧
IMS 网元配置的DNS 缓存能力配置不足,影响AS
网元寻址效率,增加DNS 查询时延。
3.3 VoLTE 呼叫时延优化方案
针对VoLTE 呼叫时延的主要影响要素,通过端到
端全程全网分析,特别是在现网无线侧、EPC 侧和IMS
侧的全方位优化,有效缩短了呼叫时延。
3.3.1 无线侧优化
(1)基础参数规范化整治。基础参数规范化是确保
网络稳定、高效运行的基础优化工作,特别是VoLTE
网络涉及的关键参数数量众多,包括功能开关参数、
PDCP 层/RLC 层/MAC 层参数、基于QCI 的测量事
件参数等,需全面梳理、建立一套与VoLTE 性能指标
相关的参数配置规范和核查修正机制。其中呼叫时延指
标需重点关注的是定义GSM 邻区、GSM 测量频点等关
键类型参数的精准配置。在开网优化阶段,规范新网元、
新站点入网相关参数配置;在日常优化阶段,开展参数
一致性检查和异常修正。参数规范化整治是VoLTE 呼
叫时延优化的基础。
(2)无线网络结构调优。优质的网络质量并不单
单体现在某一个评估维度或指标上,通常是整体无线
网络结构优劣的反映。无论是2G/3G/TD-LTE 还是
VoLTE,网络结构调优都是无线网优工作的重中之重。
由于无线环境的复杂多变,弱覆盖、过覆盖、强干扰、
高质差等外场问题点的出现,对呼叫时延带来直接或
间接影响。VoLTE 网络结构调优主要体现在对超高站、
超远站、超近站、超高干扰站等“四超”站点的精细排
查和整治上。网络结构变好了,网络质量SINR 自然会
提升,从而VoLTE 呼叫时延也会相应改善。4G 网络结
构调优是无线侧改善呼叫时延的优化重点。
(3)RRC 重建问题点整治。RRC 建立失败时,将
引发RRC 重建的信令流程,从而导致VoLTE 呼叫时
延增加,所以针对RRC 重建问题点进行专项的精细分
析整治,是VoLTE 呼叫时延的一项重要基础网优工作。
RRC 建立失败的原因通常有参数、切换、覆盖、干扰、
故障等5 大类,主要结合问题点具体场景,通过增改邻区、
优化门限、调整功率、建站补盲、调整天馈、整治干扰源、
翻频翻PCI、修复故障等方法进行优化。
(4) 上行BSR 参数优化。BSR(Buffer Status
Report) 是上行缓存状态报告周期参数,UE 通过
BSR 通知eNode B 其上行Buffer 需发送数据的大
小,eNode B 由此决定给UE 分配相应的上行无线资
源。BSR 参数的典型设置为10 ms 和5 ms,通过分析
现网测试信令发现,当BSR=10 ms 时,部分终端出现
不上报BSR 的异常情况,造成eNode B 停止调度,终
端需等待BSR 重传定时器RetxBSR-Timer 超时之
后, 再通过SR 发送UL GRANT, 最终将额外增加
2 ~ 3 s 左右的时延,导致端到端接续时延过长;而当
BSR=5 ms 时,可规避部分终端不上报BSR 的异常情
况。本地现网将BSR 参数由默认值10 ms 调整为5 ms
后,DT 测试VoLTE 呼叫时延由8.6 s 大幅降低至5.5 s,
优化效果显著。
(5)eNode B 调度算法优化。TBS(Transport
Block Size)是传输数据块大小,影响传输信道数据传
送能力和传输效率。分析发现,现网eNode B 设置的
上行TBS 调度具有100 ~ 300 Bytes 的大小限制,导致
一条SIP 消息需多次传输才能发送完毕;而VoLTE 呼
叫建立过程中有8 条SIP 消息需发送,结果导致额外增
加400 ~ 800 ms 时延。通过设备厂家优化上行调度算法,
取消TBS 大小限制,eNode B 新升级版本解决了该额
外时延消耗问题,呼叫时延缩短了200 ms 左右。
3.3.2 EPC 侧优化
EPC(Evolved Packet Core)负责VoLTE 的业务
承载,EPC 网元的寻呼策略对呼叫时延影响较大。核心
网MME 的智能寻呼策略通常首次寻呼为Last eNode
B(最近活动的7 个eNode B)寻呼,对于处于移动状
态的VoLTE 语音被叫用户来说,下一个时间段很可能
已离开之前的7 个eNode B 区域,这样易造成eNode
B 寻呼失败, 进而EPC 将在TA List 范围内发起二
次寻呼,最终导致VoLTE 呼叫时延增加。由于目前
MME 智能寻呼策略实现上的未完善(暂时未能区分设
置VoLTE 语音寻呼和普通LTE 数据业务寻呼的寻呼策
略),现阶段的过渡优化方案是暂时关闭MME 的智能寻
呼功能,并将VoLTE 语音寻呼的首次寻呼策略修改为
TA List 寻呼。通过测试信令的分段对比分析发现,寻
呼策略优化后的DT 测试呼叫时延可缩短2 s 左右。在
现网路测中,从主叫Invite 到被叫Paging 之间的时延,
在使用eNode B 寻呼时为4.270 s ;而调整为使用TA
List 寻呼后为1.947 s,呼叫时延缩短了2.323 s,优化
效果显著。VoLTE 语音首次寻呼策略调整前后信令流程
和呼叫时延对比如表2 所示。
3.3.3 IMS 侧优化
IMS(IP Multimedia Subsystem)负责VoLTE 的业
务控制,IMS 网元的DNS 查询机制影响呼叫时延。IMS
网元寻址通常使用SRV+A 的DNS 查询方式,平均每
次查询引入约70 ms 时延。VoLTE 包括SCC AS 和
VoLTE AS 等多个逻辑AS 的动态业务触发,如果每
次呼叫每个AS 网元寻址都进行一次完整的DNS 查询,
将会导致总体DNS 查询耗时过长,带来端到端呼叫接续时延的增加。对此,IMS 侧呼叫时延的优化思路是:
提升IMS 网元配置的DNS 缓存效能,增加DNS 缓存
周期,由1 min 调整为5 min,有效减少IMS 网元的重
复DNS 查询次数和耗时。研究结果表明,每减少1 次
DNS 查询,呼叫时延缩短70 ms 左右。
Research and practice of call delay optimization in VoLTE network
REN Jun-ming
(China Mobile Group Guangdong Co., Ltd. Jiangmen Branch, Jiangmen 529000, China)
Abstract The voice call delay is an important KPI to measure VoLTE network quality and customer perception.
Base on the research and practice of existing VoLTE network,this paper analyses the characteristics,
infl uential factors and optimization ideas of the voice call delay, which has a good reference value for
call delay optimization work.
Keywords VoLTE; IMS; EPC; call delay
参考文献
[1] 3GPP TS 24.228 V5.15.0. Signalling flows for the IP multimedia
call control based on Session Initiation Protocol (SIP) and Session
Description Protocol (SDP)[S]. 2006.
[2] 3GPP TS 23.228 V12.4.0. IP Multimedia Subsystem (IMS)[S].2014.

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发表于 2016-8-9 16:16:00 |显示全部楼层
谢谢分享    !         

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发表于 2016-10-24 16:35:41 |显示全部楼层
谢谢共享,好东西

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发表于 2016-10-25 10:29:31 |显示全部楼层
好东西,有点贵!但值。。。

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发表于 2016-12-19 15:55:33 |显示全部楼层
IMS、VOLTE 优化 任重道远呀

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发表于 2017-1-2 23:17:29 |显示全部楼层
谢谢撸主无私奉献

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发表于 2017-1-8 10:34:38 |显示全部楼层
本帖最后由 litom2004 于 2017-1-10 08:34 编辑

做VOLTE的是要学习一下。。

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发表于 2017-3-3 15:33:29 |显示全部楼层
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