VoLTE新技术培训

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Parameter PDCP Overhead (bit) RLC Overhead (bit) MAC Overhead (bit) PDCP/RLC/MAC Overhead(bit) 16 16(SN=10bit) 16 48

在LTE中,因其不支持通过电路交换域(CS)传输的语音业务,为了在分组交换域(PS)提供语音业务且接近常规电路交换域的效率,必须对IP/UDP/RTP报头进行压缩,RoHC(增强型头压缩)是一种能够提高小区性能的方法。这些报头通常用于VoIP业务。

为了解决这个问题,在LTE系统中,规定PDCP子层支持由IETF(互联网工程任务组)定义的健壮性报头压缩协议(ROHC)来进行报头压缩。设定在激活周期内PDCP子层采用ROHC报头压缩技术,在压缩实体初始化之后,因为头里的多数信息从一个包到下一个包不会变很多。这一开销可被压缩成2~4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。所以为VoIP业务采用缺省IP头压缩,即所谓的VoIP(RoHC+SPS)。具体的报头压缩协议及属性如下表所示:

报头压缩协议可以产生两种类型的输出包:

(1) 压缩分组包,每一个压缩包都是由相应的PDCP SDU经过报头压缩产生的;

(2) 与PDCP SDU不相关的独立包,即ROHC的反馈包。 压缩包总是与相应的PDCP SDU采用相同的PDCP

SN和COUNT值;ROHC反馈包不是由PDCPSDU产生的,没有与之相关的PDCP SN,也不加密。 (3) 如果UE和eNB所支持的ROHC Profile不匹配,和各个厂家处理相关,一般情况为了保证业务不受影响,

其策略对数据包头是不进行压缩;如果在解压缩时出现异常,系统会根据算法和状态机,选择请求重发。

基于上述RoHC技术,我们还是以12.2kbps为例说明, 语音在基站侧空口净荷为:

244bit+48bit(协议头开销) +约320bit(VOIP4头开销)= 约612bit

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由此可见,VOIP头开销占有很大比例,单语音用户的空口传输速率为30.6kbps,提升了一倍以上。如果不优化这些信令开销,会花费大量的无线资源在信令上。

无线侧PDCP采用VOIP4头压缩后开销为2-4BYTE,语音帧在无线侧传输过程中,考虑用户面RLC层、MAC层协议栈的头开销,语音在基站侧空口净荷为:

244bit+48bit(协议头开销) +约24bit(VOIP4头压缩开销)= 约316bit

因此,语音空口的实际速率约为15.8Kpbs。极大降低了信令传输开销,提升有效净荷传输效率。

8.4 SRVCC

语音业务从基于IMS的VOLTE切换到2/3G的CS域,以保证语音业务的连续性,此过程即为SRVCC。在4G网络覆盖初期/中期,由于LTE网络覆盖不完整,UE在4G中的VOLTE业务如果移动到LTE覆盖边缘时,需要将VOLTE业务SRVCC到2/3G的CS域中。SRVCC由B1/B2测量报告触发,且测量条件与普通切换一致。在SRVCC时,可以选择仅将语音从LTE切换到2/3G,也可以将数据业务一同切换到2/3G, SRVCC过程是否携带数据业务依赖于UE和目标小区的能力。

8.5 RLC配置

RLC层的主要功能是分割与重组上层数据包,使得他们的大小适应于无线接口进行的实际传输。对于需要无差错传输的无线承载来说,RLC层也可以通过重传来恢复丢包。另外,RLC层通过重排序来弥补由于底层混合自动重传请求(HARQ)操作产生的乱序接收。

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AM RLC 实体需要反馈RLC SDU 的ACK/NACK,发送侧的AM RLC 实体需要支持RLC PDU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。AM RLC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 AM RLC。参考23.203 3GPP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。

8.6 DRX

DRX(Discontinuous Reception)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

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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;在非DRX工作模式下,UE将一直打开接收机,保持激活态。

相对于连续接收模式,DRX特性有如下收益:

DRX工作模式下,UE不需要连续侦听PDCCH (Physical Downlink Control Channel)信道,所以节省了UE的电力消耗,延长了UE的使用时间。

DRX状态为连续接收态和RRC idle态之间的一个中间状态,DRX状态的存在减少了RRC Connected状态向RRC idle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。

可以利用DRX的休眠期进行ANR测量,该技术通过RRM和RRC层进行控制。 当采用AMR 编码时,VoIP 业务模型如下所示。

暂态(Transient State)是指每次业务建立初期尚未稳定的状态,此状态下的数据包较大。

通话期(Talk spurts)是指对应用户正在通话的状态。在通话状态下,每20ms 传送一次数据,通话期的语音包大小取决于当前采用的编码速率。

静默期(Silent Period)是对应用户通话停顿的状态,每间隔160ms 发一个很短的SID(Silence InsertionDescriptor)帧,SID 帧是为了提升用户感受而发送的噪音帧。

参考数据吞吐规律,DRX周期设置为20ms或者40ms。

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