LTE-VOLTE专题

LTEVoLTE专题-2-1.VoLTE概述及相关功能配置目录2.VoLTE基本流程及信令解析-3-VoLTE概述与基本特征特征1：VoLTE由IMS提供呼叫控制和业务逻辑特征2：VoLTE由EPC提供高质量的分组域承载特征3：连续覆盖前VoLTE可通过eSRVCC保障呼叫连续性LTE没有电路域，需要基于分组域提供IP语音业务，即VoLTE(VoiceoverLTE)VoLTE支持高清语音、高清视频等通信业务，同时可实现与现网2G/3G的语音互通VoLTE的信令和媒体经EPC路由至IMS网络，由IMS提供会话控制和业务逻辑在VoLTE中EPC作为IMS的接入网，通过全球统一的专用APN(‘IMS’APN)及独立承载为用户提供区别于普通数据业务的QoS保障VoLTE终端在通话过程中漫游至无LTE覆盖的区域时，通过eSRVCC将当前呼叫切换至2G/3G电路域，此时2G/3G网络作为IMS的接入网-4-参数特性序号参数参数值1时间周期语音包传输时间间隔:~20ms语音静默期:~160ms2速率AMR-NB:12.2kbpsAMR-WB:23.65kbps3负载净荷（非压缩）语音包大小:~32bytes+IP包头(IPV440bytes,IPV660bytes)4VoLTE特性参数-5-1/1010X2X话音质量VoLTE2G/3G0.5-2s5-8sLTE2G/3G典型分辨率：480*640720P/1080Ppossible分辨率：176*144LTE2G/3G频率：50~7000Hz编解码：AMR-WB23.85Kbps频率：300~3400Hz编解码：AMR-NB12.2Kbps3X频谱效率呼叫时延视频质量LTE2G/3G仿真测试结果显示：同样承载AMR，LTE的频谱效率可达到R993倍以上VoLTE(VoiceoverLongTerm--Evolution)，3GPP标准定义的，基于IMS网络的LTE语音解决方案。即，在LTE覆盖区域内提供基于IP的高清晰语音业务。VoLTE的特点-6-•QCI=1/2的承载•RLC层UM模式•无线承载组合：至少2个AMDRB（分别为默认承载和IMS信令承载）+1个或2个UMDRB（分别承载高清语音和高清视频）•IMS紧急呼叫无线基本功能•保证eNB在资源调度、接入控制时给VoLTE最高优先级•无需RLC层重传，减小时延；减小RLC头开销•eNB可进行承载级别的QoS控制作用和效果•IP包头压缩•半持续/延迟调度•TTIbundling•语音连续性：eSRVCC•连接态DRX周期可基于承载QCI等级分别配合无线增强功能增强VoLTE容量；增加数据业务容量；增强边缘覆盖增强边缘覆盖(3:1时隙配比下不可用）；作用和效果部署VoLTE，除了要求无线侧eNB支持相关基本功能外，还可根据实际需求，进一步考虑引入增强功能，以优化方案性能，提升网络整体质量，改善用户业务体验保证UE在移动出LTE覆盖时，语音可连续，避免掉话（考虑现网条件，语音切换至GSM承载）eNB可通过广播标识该功能支持情况，优先接入紧急呼叫基于不同业务特点设置合理DRX周期，兼顾性能及节电VoLTE无线设备技术要求概览-7-QCI等级资源类型优先级数据包时延预算数据包丢失率典型业务1GBR2100ms10-2会话语音24150ms10-3会话视频（直播流媒体）3350ms10-3实时游戏45300ms10-6非会话视频（缓冲流媒体）5Non-GBR1100ms10-6IMS信令66300ms10-6视频（缓冲流媒体）基于TCP的业务(如文件共享\逐行扫描视频）77100ms10-3语音、视频（直播流媒体）互动游戏88300ms10-6视频（缓冲流媒体）基于TCP的业务(如文件共享\逐行扫描视频）99VoLTEQCI承载要求核心网在S1-AP:InitialContextSetupRequest消息中携带eRAB信息请求eNB建立无线接入承载，并对业务携带QoS信息：-8-VoLTERLC配置RLC配置针对每个EPS承载，有两种模式(rlcMode)：非确认模式UM和确认模式AM，如果选择AM模式，则接收侧的AMRLC实体需要反馈RLCSDU的ACK/NACK，发送侧的AMRLC实体需要支持RLCPDU的重传(ARQ)。eNodeB配置每个DRB的RLC模式参考的标准化QCI中的时延和丢包要求。AMRLC主要用于在错误敏感、实验容忍的非实时应用中。这些应用包括大部分交互后台类型业务，如WEB浏览和文件下载等。如果对时延要求不太严格，流媒体类型业务也经常使用AMRLC。参考23.2033GPP对语音的QoS设定，语音的时延要求为100ms，可见语音业务对于时延很敏感，对于丢包相对不敏感，所以QCI=1、2通常选择UM模式。对于QCI=5的IMS信令，时延要求与QCI=1一样，但是对于准确性要求很高，所以推荐配置为AM模式。RLC配置：【Qos配置→Qos业务类型】，修改QCI=1与QCI=2的承载，RLC模式为“非确认模式”。-9-•压缩后，头开销降为4～6byte（开销占比降为12.5%～18.8%）•典型的VoIP数据包的净荷为32byte，对VoIP这样的小的数据包，IP头开销甚至超过净荷本身（IPv6的包头为60byte，头开销可达188%，IPv4的包头为40byte，头开销也有125%）效果•仅在初次传输时发送数据包头的静态信息，后续不再重复发送（如IP地址等）•通过一定信息可推知数据流中其他信息时，可仅发送必须的信息，其他信息可由上下文推算（如SN号和IP-ID号都是以1为单位递增，可通过上下文推算）原理IP包头压缩可大大降低头开销，提高VoLTE语音用户容量，提高数据业务吞吐量，增强边缘覆盖上图为上行数据（手机为压缩方）的SO状态，packettype为U模式，原始头部大小为60字节，压缩后为3字节。VoLTE无线增强功能-IP包头压缩（RoHC）-10-10ROHC配置：(1)【无线业务配置→全局业务开关】打开“ROHC深度头压缩开关”。(2)【无线业务配置→应用PDCP参数】针对QCI=1与QCI=2的承载，开启“Profile0x0001”格式ROHC压缩。VoLTE无线增强功能-ROHC配置-11-•半持续调度是LTE中为了节省PDCCH数量而提出的一种新的调度方法，最初主要是针对VoIP业务。其可大大降低信令开销，使信令开销资源最低可仅为业务的1.3%效果•实现原理：•VoIP的新传包由于其达到间隔是20ms，所以可以由一条信令分配频域资源，以后每隔20ms就“自动”用分配的频域资源传输新来的包；•重传包由于其不可预测性，所以动态的调度每一次重传，因而叫“半”持续调度•TDD特性（上行双周期配置）：由于其HARQRTT与FDD有所差异，会导致重传包和新传包传输冲突，为解决这个TDD独有的问题，支持双周期的半持续性调度，即2DL:2UL时为19ms和21ms；3DL:1UL时为25ms和15ms原理信令数据数据数据数据0ms20ms40ms60ms80ms半持续调度可减少控制信令开销，节省PDCCH资源，在控制信道受限的情况下，提高系统容量；但在现网3:1时隙配比下，因SPS采用保守调度算法(MSC不得高于15),可能导致系统容量受限于PUSCH而有所下降，故初期暂不建议引入VoLTE无线增强功能-半持续调度（SPS）-12-UUSDDUUSDDUUUU当小区边缘UE功率受限时，由于资源受限，导致丢包率增加。使用TTIbundling，四个连续子帧中的立刻重传，能积累能量，增大传输成功率，从而提高接收成功率，避免过多的HARQ重传原理•在标准中，VoIP业务不能同时采用SPS调度和上行TTIbundling，但可仅针对边缘用户使用TTIbundling•性能增益：-不考虑重传的情况下，单从1个TTI和4个TTI传输角度，HARQ进程为4，增益大约4dB（链路级仿真得出）-考虑重传情况下，TDD增益仅为2dB，性能增益有限，但在控制信令会节省开销•TDD特性：由于上下行时隙不连续，而语音包又有20ms的周期限制，因此仅在2DL:2UL配置时可使用TTIbundling效果TTIBundling可提高边缘用户的接收性能，并减小控制信令开销TTIBundling不可用于3DL：1UL时隙配比中，且不与SPS同时开启VoLTE无线增强功能-TTIbundling-13-VoLTE无线增强功能-DRX•DRX状态为连续接收态和RRCidle态之间的一个中间状态，DRX状态的存在减少了RRCConnected状态向RRCidle态转换的概率，从而可以减少整个网络的信令开销，此收益在智能UE所占比例较高的网络中效果更为明显。效果•即非连续接收，是指UE仅在必要的时间段打开接收机进入激活期，以接收下行数据和信令，而在其他时间关闭接收机进入休眠期，停止接收下行数据和信令的一种节省UE电力消耗的工作模式。在DRX工作模式下，DRX周期包含激活期和休眠期，UE的工作状态对应为激活态和休眠态。•DRX工作模式下，UE不需要连续侦听PDCCH（PhysicalDownlinkControlChannel）信道，所以节省了UE的电力消耗，延长了UE的使用时间。原理DRX配置：(1)【E-UTRANTDD小区】，修改“GBR业务DRX使能开关”与“非GBR业务DRX使能开关”为“打开”。(2)【无线业务配置→应用DRX参数】，修改QCI=1的承载，相关定时器图所示。-14-1.VoLTE概述及相关功能配置目录2.VoLTE基本流程及信令解析-15-BOSSNMSOMC运营支撑层业务层核心层IMS域分组域PCC2G电路域eNodeBBTS/BSCLTE接入接入层2G接入终端VoLTEUE(chip)I/S-CSCF/BGCF信令网用户数据DRAPCRFVoLTESBCMGCFIBCFSAEGW/GGSN/PCEF三合一HSSDNS/ENUMeMSCGMSC彩印业务平台彩铃业务平台VoLTEAS/IM-SSF智能网SCPMME/SGSNIP短信网关ShMwSGiRxGxMxSvS11/GnMg/MjNcNcCAPCAPS1-MMES1-UUuMw/I2UmAGbISC承载层定位业务平台CxRx/GxS6a/SLgCx/Sh/Zh/S6a/SLhSLh/SLgSLs承载网JUtGm业务配置代理网关UtZhC/DGrVoLTE网络架构及接口-16-AS服务器S-GWeNBCallerA（UE）CalleeB（UE）P-GWMMEMME释放信令连接，用户A进入IDLE模式MME释放信令连接，用户B进入IDLE模式17）InitialUeMessage（ServiceRequest）23）UplinkDataTransfer（100Trying）UserPlaneSetup功能：A和B均在IDLE模式，A用户（主叫Caller）呼叫B用户（被叫Callee）流程图预置条件：A、B均已在MME附着，已在AS服务器注册。备注：黑色，正常消息描述，包括Rrc、S1信令和普通描述等红色，NAS标准信令蓝色，SIP标准信令A发起呼叫IDLE模式，先将数据缓存，信令跑通后发送数据4）InitialUeMessage（ServiceRequest）UserPlaneSetup5）InitialContextSetupRequestRadioBearerEstablishment重配完成后上行数据即可发送1）RRCConnectionRequest2）RrcConnectionSetup3）RrcConnectionSetupComplete（ServiceRequest）6）RrcConnectionReconfiguration7）RrcConnectionReconfigutarionComplete8）InitialContextSetupRes