1、VoLTE 网络优化指导手册项目名称文档编号版 本 号作 者版权所有大唐移动通信设备有限公司本资料及其包含的所有内容为大唐移动通信设备有限公司(大唐移动)所有,受中国法律及适用之国际公约中有关著作权法律的保护。未经大唐移动书面授权，任何人不得以任何形式复制、传播、散布、改动或以其它方式使用本资料的部分或全部内容，违者将被依法追究责任。大唐移动通信设备有限公司 VoLTE 网络优化指导手册第 2 页 共 78 页文档更新记录日期 更新人 版本 备注大唐移动通信设备有限公司 VoLTE 网络优化指导手册第 3 页 共 78 页目 录1 VoLTE 总体背景 .51.1 概述 .51.2 VOLTE
2、 基本概念及技术特征 .51.3 VOLTE 关键技术 .61.3.1 无线承载 Qos 等级标识 .61.3.2 AMR-WB 语音编码 .71.3.3 SIP(Session Initiation Protocol)&SDP .82.3.4 RoHC 健壮性报头压缩协议 .102.3.6 eSRVCC(Enhanced Single Radio Voice Call Continuity) .102 VoLTE 网络优化流程 .123 VoLTE 网络优化指导思想与原则 .133.1 基础优化 .133.2 邻区优化 .143.3 时延优化 .153.4 RTP 丢包率优化 .174 TD
3、-LTE 关键过程信令流程解析 .174.1 概述 .174.2 关键过程信令流程解析 .184.2.1 注册过程 .184.2.2 语音呼叫过程 .204.2.3 eSRVCC 过程 .225 VoLTE 关键参数解析 .246 VoLTE 专题优化分析 .256.1 全程呼叫成功率优化 .256.1.1 指标定义 .256.1.2 优化方法 .276.1.2.1 终端侧优化方向 .276.1.2.2 无线侧优化方向 .276.1.2.3 核心侧优化方向 .276.2 MOS 简介 .286.2.1 优化方法 .286.2.1.1 编码速率 .286.2.1.2 ERAB 保证速率 .286
4、.2.1.3 RTP 丢包率优化 .296.2.1.4 SINR 优化 .296.2.1.5 切换优化 .297 Volte 优化中 CDL 使用方法 .307.1 借助 UE 的 M-TMSI 在 CDL 信令中确定测试终端 .307.2 注册过程空口信令与 CDL 信令对应 .357.3 VOLTE 在 OUTUM 与 CDL 中的呼叫信令对应 .397.4 ESRVCC 切换流程中的信令对应 .44大唐移动通信设备有限公司 VoLTE 网络优化指导手册第 4 页 共 78 页8 TD-LTE 优化案例分析 .458.1 SIM 卡无 VOLTE 权限导致注册失败 .458.2 RAC 错
5、误导致 ESRVCC 切换失败 .468.3 核心网和终端协商速率过低导致视频电话质量差 .518.4 LTE 小区 ESRVCC 优化参数设置问题导致掉线 .53大唐移动通信设备有限公司 TD-LTE 网络优化基础第 5 页 共 78 页1 VoLTE 总体背景1.1 概述目前业界对 LTE 语音的解决方案有三种，分别是 VOLTE、CSFB、SGLTE， VOLTE 与CSFB 是 3GPP 标准化方案，SGLTE 为终端实现方案，其中 VOLTE 是移动 4G 语音解决方案的终极方案；SGLTE 不需要对网络进行改动，VOLTE 与 CSFB 均需对网络进行改造。近年来，伴随着移动互联网
6、的快速发展，传统电信运营商的业务体系不够丰富、商业模式创新不足、用户使用体验不佳的劣势日益凸显。在此背景下，以 VoLTE 为核心的融合通信成为运营商加快转型，应对互联网公司跨界竞争的重要业务形态。尤其是今年以来，移动集团高层在多个场合均强调将在 2015 年年底实现 VoLTE 商用，目前已有省份开始试商用，同时多个省份均在进行商用前的试点优化工作。1.2 VoLTE 基本概念及技术特征VoLTE 开启了向移动宽带语音演进之路，其给运营商带来两方面的价值，一是提升无线频谱利用率、降低网络成本。LTE 的频谱利用效率 GSM 的 4 倍以上。另一个价值就是提升用户体验，VoLTE 的体验明显优
7、于传统 CS 语音。首先，高清语音和视频编解码的引入显著提高了通信质量；其次，VoLTE 的呼叫接续时长大幅缩短，VoLTE 比 CS 呼叫缩短一半以上。下面是实际测试的一些指标：呼叫建立时延更短：第一条随机接入消息到终端接收到网络侧下发的 SIP 180 Ring消息之间的时间差，在外场短呼测试中看到平均时延为 2S 左右，而 2G 时代在 6-7 秒，用户感知为秒通。语音质量更高：因为使用 23.85K 宽带 AMR 技术，语音质量相比 2G、3G 语音质量有质的提高，在外场测试时，在好点 MOS 值在 4.1 左右，而 3G MOS 值在 3.03.5 之间，在同一地点的 OTT 语音在
8、 3.5 左右（无线资源不受限） 。对运营商来说在这一点上体现了移动网络相对于 OTT 的优势。系统间切换方面使用 eSRVCC 切换，测试切换时延在 150MS 以内，对用户感知无影响，且切换成功率高。视频质量更好：在同一地点 Volte 采用更高的分辨率，视频通话的图像远比 OTT 视频通话的图像清晰。VOLTE 2G/3G大唐移动通信设备有限公司 TD-LTE 网络优化基础第 6 页 共 78 页呼叫时延 0.5-2 s 5-8 s 语音质量 频率：507000Hz编解码：AMR-WB 23.85Kbps 频率：3003400Hz编解码：AMR-NB 12.2Kbps视频质量 典型分辨率
9、：480*640720P/1080P possible分辨率：176*144频谱效率 仿真测试结果显示：同样承载 AMR，LTE 的频谱效率可达到 R99 3倍以上1.3 VoLTE 关键技术1.3.1 无线承载 Qos 等级标识 EPS 系统中，QoS 控制的基本粒度是 EPS 承载(Bearer)，即相同承载上的所有数据流将获得相同的 QoS 保障（如调度策略，缓冲队列管理，链路层配置等） ，不同的 QoS 保障需要不同类型的 EPS 承载来提供，在接入网中，空口上承载的 QoS 是由 eNodeB 来控制的， 每个承载都有相应的 QoS 参数 QCI（QoS Class Identifi
10、er） 。根据 QoS 的不同， EPS Bear 可以划分为两大类： GBR(Guranteed Bit Rate) 和 NonGBR。所谓 GBR，是指承载要求的比特速率被网络“永久”恒定的分配，即使在网络资源紧张的情况下，相应的比特速率也能够保持。MBR(Maximum Bit Rate)参数定义了 GBR Bear 在资源充足的条件下，能够达到的速率上限。MBR 的值有可能大于或等于 GBR 的值。相反的，NonGBR 指的是在网络拥挤的情况下，业务（或者承载）需要承受降低速率的要求，由于 NonGBR 承载不需要占用固定的网络资源，因而可以长时间地建立。而 GBR 承载一般只是在需要
11、时才建立。LTE 中共有 9 种不同的 QCI，在 VOLTE 业务中主要用到了 QCI 1、QCI 2、QCI 5，而普通的数据业务主要是 QCI 8/9。不同 QCI 列表如下图，IMS 信令使用 QCI 5，语音业务共使用 QCI 1、QCI 5、QCI 8/9，视频电话业务共使用 QCI 1、QCI 2、QCI 5、QCI 8/9。QCI资源类型（Resource Type）优先级（Priority）时延（Packet Delay Budget）丢包率（Packet Error Loss ate）典型业务（Example Services）1 2 100 ms 10-2 VOIP2 4
12、 150 ms 10-3 电话会议, 会话视频(直播流媒体)3 3 50 ms 10-3 实时在线游戏 , 实时工业监控4GBR5 300 ms 10-6 非会话视频(缓冲流媒体)5 1 100 ms 10-6 IMS 信令6 6 300 ms 10-6 视频( 缓冲流媒体)7Non-GBR7 100 ms 10-3 视频 (直播流媒体 ), 话音业务大唐移动通信设备有限公司 TD-LTE 网络优化基础第 7 页 共 78 页10-6 交互式游戏8 8 300 ms 10-69 9 300 ms 10-2E-Mail, MSN, QQ, WWWP2P 文件共享1.3.2 AMR-WB 语音编码
13、 AMR 全称 Adaptive Multi-Rate，自适应多速率编码，主要用于移动设备的音频，压缩比比较大，相对其他的压缩格式质量比较差，但主要用于人声，所以效果较好。2/3G 使用的语音编码格式为 AMR-NB，语音带宽范围：3003400Hz ，8KHz 采样率，VoLTE 使用AMR-WB 编码，提供语音带宽范围达到 507000Hz ，16KHz 采样率用户可主观感受到话音比以前更加自然、舒适和易于分辨。AMR 一共有 16 种编码方式， 0-7 对应 8 种不同的编码方式， 8-15 用于噪音或者保留用。 Frame Type Mode Indication Mode Reque
14、st Frame content (AMR mode, comfort noise, or other) 0 0 0 AMR 4,75 kbit/s 1 1 1 AMR 5,15 kbit/s 2 2 2 AMR 5,90 kbit/s 3 3 3 AMR 6,70 kbit/s (PDC-EFR) 4 4 4 AMR 7,40 kbit/s (TDMA-EFR) 5 5 5 AMR 7,95 kbit/s 6 6 6 AMR 10,2 kbit/s 7 7 7 AMR 12,2 kbit/s (GSM-EFR) 8 - - AMR SID 9 - - GSM-EFR SID 10 - - T
15、DMA-EFR SID 11 - - PDC-EFR SID 12-14 - - For future use 15 - - No Data (No transmission/No reception) AMR-WB 同样也有 16 种语音编码，目前主要使用 2 和 8 两种Frame Type Index Mode Indication Mode Request Frame content (AMR-WB mode, comfort noise, or other) 0 0 0 AMR-WB 6.60 kbit/s 1 1 1 AMR-WB 8.85 kbit/s 2 2 2 AMR-WB
16、12.65 kbit/s 3 3 3 AMR-WB 14.25 kbit/s 4 4 4 AMR-WB 15.85 kbit/s 5 5 5 AMR-WB 18.25 kbit/s 6 6 6 AMR-WB 19.85 kbit/s 大唐移动通信设备有限公司 TD-LTE 网络优化基础第 8 页 共 78 页7 7 7 AMR-WB 23.05 kbit/s 8 8 8 AMR-WB 23.85 kbit/s 9 - - AMR-WB SID (Comfort Noise Frame) 10-13 - - For future use 14 - - speech lost 15 - - No
17、Data (No transmission/No reception) 1.3.3 SIP(Session Initiation Protocol)&SDPSIP 协议是互联网行业标准组织 IETF 提出的，SIP(Session Initiation Protocol)是一个应用层的信令控制协议。用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话。这些会话可以是 Internet 多媒体会议、IP 电话或多媒体分发。会话的参与者可以通过组播（multicast） 、网状单播（unicast）或两者的混合体进行通信。VoLTE 选择了 SIP 协议，最主要的原因就是免费。在 VOLTE 中引入了 IM
18、S，对 VOLTE 进行业务控制，MME 只是做为业务的承载体，IMS对业务的控制全部通过 SIP 消息完成，在学习 VoLTE 的过程中必须学习 SIP 消息。SIP 有两种类型的消息，它们是： （1） 请求：从客户机发到服务器的消息（使用信令方法请求执行的操作，根据起始行中的 Request-Line 来区分的，一个 Request_line 包含方法名字。 ） 。 （2） 响应：从服务器发到客户机的消息（对请求消息使用应答编码列表中的一种有效编码进行回复；响应和请求的区别在于在 START-LINE 中是否包含一个 STATUS-LINE，一个 status-line 在由数字表达的 s
19、tatuscode之前，status-Code 是一个 3 位的数字 result code，用来标志处理请求的一个结果。 ） 其中 VOLTE 常用的请求消息包括下列几种，表中也列出了消息的定义文档：SIP 方法 描述 定义文档INVITE表示一个客户端发起或被邀请参加电话会议（indicates a client is being invited to participate in a call session）RFC3261ACK确认客户已经收到一个 INVITE 请求的最终响应（Confirms that the client has received a final response
20、 to an INVITE request）RFC3261BYE终止一个呼叫，可以由主叫或被叫方发起（Terminates a call and can be sent by caller or the callee）RFC3261OPTIONS 查询服务器的能力（Queries the capabilities of servers） RFC3261CANCEL 取消所有正在处理中的请求（Cancel any pending request） RFC3261REGISTER向标题字段中的 SIP 服务器发起地址列表注册（ Registers the address listed in the
21、 To header field with SIP Server）RFC3261PRACK 临时确认（Provisional acknowledgement） RFC3262SUBSCRIBE向服务器订阅某个事件通知（Subscribes for an Event of Notification from the Notifier）RFC3265大唐移动通信设备有限公司 TD-LTE 网络优化基础第 9 页 共 78 页NOTIFY 向订阅都发送一个新的事件（Notify the subscriber of a new Event） RFC3265UPDATE在没有修改对话状态的情况下修改会话
22、（Modifies the state of a session without changing the state of the dialog）RFC3311PUBLISH 发布一个事件到服务器（Publishes an event to the Server） RFC3903INFO会话过程中发送一个会话消息，但不修改会话状态（Sends mid-session information that does not modify the session state）RFC6086REFER 请求收件人发出 SIP 请求（Asks recipient to issue SIP request
23、(call transfer)） RFC3515MESSAGE 使用 SIP 传输即时消息（ Transports instant messages using SIP） RFC3248响应消息包含数字响应代码，SIP 响应代码集部分基于 HTTP 响应代码。有两种类型的响应，它们是： 临时响应（1XX）：临时响应被服务器用来指示进程，但是不终结 SIP 事物。 最终响应（2XX，3XX，4XX，5XX，6XX）：最终响应终止 SIP 事物。1xx 进展相应 临时相应2xx 成功 最终相应3xx 重定向错误 最终相应4xx 客户端错误 最终相应5xx 服务端错误 最终相应6xx 全局错误 最终
24、相应SIP 由于是采用文本格式编码，所以消息格式很简单，是由 Message Header 加可选的 Message body 构成，Message Header 从第二行开始每一行都由“Tag :Valued”格式组成，每一行描述一个属性，SDP 也是用文本格式描述的，一个 SDP Description 可以包含很多行，每一行的格式如下： Type = Value Type 只用一个字母来表示；一个 SDP Description 通常有一个 Session-level 和多个Media-level 信息组成，常见的 SDP 属性如下：v Protocol versionb Bandwid
25、th informationo Owner of the session and session identifierz Time zone adjustmentss Name of the sessionk Encryption keyi Information about the sessiona Attribute linesu URL containing a description of the sessiont Time when the session is activee E-mail address to obtain information about the sessio
26、nr Times when the session will be repeated大唐移动通信设备有限公司 TD-LTE 网络优化基础第 10 页 共 78 页p Phone number to obtain information about the sessionm Media linec Connection informationi Information about a media line2.3.4 RoHC 健壮性报头压缩协议在 LTE 中，为了在分组交换域(PS)提供语音业务且到达接近常规电路交换域的效率，必须对 IP/UDP/RTP 报头进行压缩。对于话音数据包，其包长较小
27、，封装成 IP 包后，采用头压缩技术能有效提高频谱利用率，对于视频业务数据包，同样压缩后也可以提高频谱效率。在 LTE 系统中，规定 PDCP 子层支持健壮性报头压缩协议(ROHC)来进行报头压缩，并且同时支持 IPv4 和 IPv6。典型的，对于一个含有 32 Byte 有效载荷的 VoIP 分组传输来说，IPv6 报头增加 60 Byte，IPv4 报头增加 40 Byte，即 188%和 125%的开销。为了解决这个问题，在 LTE 系统中PDCP 子层采用 ROHC 报头压缩技术，可压缩成 46 个字节，即 12.5%18.8%的相对开销，从而提高了信道的效率和分组数据的有效性。2.3
28、.6 eSRVCC(Enhanced Single Radio Voice Call Continuity)SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）是 3GPP 提出的一种 VoLTE 语音业务连续性方案，主要是为了解决当单射频 UE 在 LTE/Pre-LTE 网络和 2G/3G CS 网络之间移动时，如何保证语音呼叫连续性的问题，即保证单射频 UE 在 IMS 控制的 VoIP 语音和 CS 域语音之间的平滑切换，SRVCC 类似于 UTRAN 中的 3G 至 2G 的切换，主要是在 CN 侧多了 PS域到 CS 域的转换过程。当 LTE 覆盖较差时，UE 通过 SRVCC 切换到 UTRAN/GERAN，目前移动公司的方案是切换到 GERAN，3GPP TS 23.216 中定义 E-UTRAN 切换到 UTRAN/GERAN 的流程图及主要信令流程如下：
