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【摘要】本文针对VoLTE的一些相关理论进行了阐述，重点论述VoLTE关键技术，提出了VoLTE的优化策略，介绍了相关标准。
【关键词】VoLTE；关键技术；网络优化；标准
The theory of "VoLTE"
Hou Cheng-yuan
（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）
【Abstract】In this paper， some related theories of VoLTE are expounded， the key techniques of VoLTE are emphasized， and the optimization strategy of VoLTE is put forward， and the relevant standards are introduced.
【Key words】（look；Key technologies；Network optimization；Standard
1. VoLTE 基本理论
通过对标准 LTE 话音加入 GSMA 定义，得到的最后处理方案即 VoLTE，IMS 网络的实质是对网络进行业务控制，它能将 LTE 和 EPC 網络相互配合起来，从而达到分组域的话音、视频通信的目的。通过 IMS 系统控制，VoLTE 解决方案能够为用户提供大量的话音业务，比如号码显示、呼叫、会议电话等。《中国移动 VoLTE 技术白皮书》要求 VoLTE解决方案进一步改善，改善的方向包括追求更高质量的视频体验、支持更高清话音等，并且通过将 VoLTE 解决方案与融合通信结合起来使用，这样就能为用户提供更多更好的业务体验。在 3GPP 的技术规范的中，AMR 算法和 AMR-WB算法被称为是使用最频繁的算法，当然这两者的话音速率存在差别，前者为 4.75 ～ 12.2kbit/s，后者为 6.6 ～ 23.85kbit/s。
2. VoLTE关键技术
VOLTE 提供了全新的端到端全IP音视频解决方案，其时延，语音质量等方面的优势与其采用的关键技术密不可分，VOLTE 主要关键技术如下：
2.1半持续调度（SPS）。
（1）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。VoIP的新传包由于其到达间隔是20ms，所以可以由一条信令分配频域资源，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。
（2）半持续调度可减少控制信令的开销，最低可仅为业务的1.3%；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。
2.2包头压缩（RoHC）。
在用户面 PDCP 实体中存在 UE 与 eNodeB，它具有 LTE系统中的 ROHC 功能实体，如此就能实现对面数据分组的头压缩以及解压。具体步骤如下，压缩端先对报文头进行压缩，然后使头部压缩信息传输到解压端；在分析上下文的基础之上，解压方需要保障能够正确对头压缩报文进行解压。在不能使用 ROHC 头压缩的情况下，RTP 和 IP 头、UDP 头的开销分 别是 12byte、20byte、8byte。AMR 话音 编码 速率达 到12.2kbti/s，其净荷数值可以达到 33byte。如果使用 ROHC 头压缩方式，那么总共开销是 39byte， 如果加上 PDCP、RLC 和MAC 头，byte 数量就会相应增加。加上不使用 ROHC，数据分组长度就是 616bit， 所以其压缩效率是比较明显的。
2.3RLC分段与 TTI 绑定。
RLCPDU 是通过底层上报像信息对 PDCPPDU进行分段而成的，它根据自身分配的无线资源的差异而表现不同的特征。如此形成的 RLC 分段可以使 SINR 和业务解调要求会有一定程度的降低，具体实施方式是占用更多时域资源，然而其也具由一个缺点：计划以外的分组头开销会相应增加。对于 MAC 层而言，其默认的功能是 RLC 分段，对于不同的分段比例，上行子帧的数量是不同的，而可实现的分片数的最大数量也会有差异性。所谓 TTI 绑定，就是指的是 UE 不需要等待 HARQ 进程的某些固定数目的数据，这样就能达到减少系统头开销和降低分组丢失出错的概率。
2.4VoLTE异系统切换。
eSRVCC（enhanced Single Radio Voice Call Continuity）是LTE PS语音（VoLTE）到2G/3G CS语音的增强型切换功能，但较原有SRVCC功能，无线侧无差异；eSRVCC功能是VoLTE在LTE网络覆盖未达到全面覆盖之前的重要补充功能。eSRVCC功能在LTE建设初期和中期保证VoLTE语音业务的连续性，可以减少当用户从LTE覆盖区域移出时导致的掉话，减少用户投诉。
3. VoLTE优化的优化技术
无线网络优化目的主要是为了达到无线网络的动态负载均衡，优化资源配置，保证优质服务质量，提高用户的出行感知度。VoLTE的优化方法同其他无线网络如CDMA等网络优化的方法是相似的，包括干扰、覆盖、参数、切换等方而的优化。VoLTE而临着大规模商用，它的网络优化是步步为营、循序渐进的过程。本文以中国移动TD-LTE网络、GSM网络为例，阐述VoLTE优化方法，主要是分三步走方案。
3.14G至2G邻区配置。 VoLTE初步商用时，由于4G还没有规模覆盖，手机需要通过SRVCC（单一无线语音呼叫连续性）方式至GSM系统。这样一来，必须制定4G至2G令仔区配置方法。a.如果4G与2G小区共站（包括室分站点），4G首先需要配置所有共站的2G小区，同时室外站需要继承配置其中同方向角的2G共站小区（4G与原有2G的方位角的偏差在450范围内）的2G令仔区。b.如果4G站点为新建站，优先考虑添加第一圈2G令仔区频点。与此同时，应重点检查以下两类2G小区：①靠近4G站点距离最短的N个2G站址中（方圆2Km范围内），假如存在室外小区，就选取天线方向指向本小区的2G小区（建议是法线正负600之内）；如果存在室分小区，就没有必要考虑方向角。满足上述条件室内、外小区共M个（这里M 3.2VoLTE三步走优化方法。
（1）VoLTE的优化是一个繁琐且长期的过程，同时也是循序渐进、按部就班、分段实施的过程。第一步，網络参数初始化，实现VoLTE的信号从无到有。配置ROHC压缩算法，将核心网和UE之间的数据报文的报文头，如IP头、UDP头、RTP头进行压缩后，再进行传输，起到节省空口带宽资源的作用，这里只针对QCI=1的业务。设置PDCP分组数据汇聚协议）SDU（服务数据包）的丢弃时间，这里只针对QCI=s的业务，优化其丢包率。配备EMLP（调节优先选取）算法，面对QCI调节优先级实行优化。开启eSRVCC转换，弱覆盖区域施行eSRVCC切换到GSM邻区，确保VoLTE通话的连续性[3]。
（2）第二步，网络参数稽查调整，实现VoLTE信号的广覆盖。调整内容：大规模减少eSRVCC切换功能开关数量；PDCPSDU的丢弃时间数量减少；EMLPS的数量进一步减少；配置ROHC不变。具体的一些参数数量要根据各地区的实际情况进行匹配。广覆盖的过程中，涉及到干扰优化、切换优化等，具体表现为一些方位角调整、发射功率调整等，这里不一一说明，都是常规的优化方式。
（3）第三步，网络参数深度优化，实现VoLTE信号深度覆盖，提升容量。配置PDCPSDU的丢弃时间：优化QCI=1、QCI=2、QCI=5三种业务的丢包率，适应多业务。启动DRX机制：降低VoLTE时延、节约手机用电，增强手机续航能力。
（4）三步走的优化流程，是从局部到整体、从覆盖需求到容量需求的一个规划过程，也是广大通信人辛勤汗水浇灌的结果。
4. VoLTE相关标准
4.1VoLTE 国际标准。
主要相关国际标准如下：（1）3GPPTS23.237IP多媒体子系统（IMS）业务连续性。（2）3GPPTS23.292IP 多媒体子系统（IMS）集中业务（ICS）。（3）3GPPTS23.216单无线频 率语音呼叫连续性（SRVCC）（4）3GPPTS23.856单无线频率语音呼叫连续性（SRVCC）增强。（5）3GPPTS23.272 演进的分组系统 （EPS） 中的电路域回落。
4.2VoLTE 国内标准。
VoLTE 相关国内标准主要由中国通信标准化协会（CCSA）制定，相关国内规范包括：（1）《演进的分组核心网络语音业务解决方案研究》。（2）《演进的移动分组域中支持双模单待语音呼叫连续性的设备技术要求》。（3）《演进的移动分组域中支持双模单待语音呼叫连续性的设 备 测 试方 法》。（4）《 支持 E-UTRAN 到 UTRAN/GERAN电路域业务回落技术的核心网设备技术要求》。（5）《支持E-UTRAN 到 UTRAN/GERAN 电路域业务回落技术的核心网设备技术要求》。另外，CCSA 计划后续制定 VoLTE 相关的研究报告和行业标准。
5. 结束语
随着4G网络发展，用户对高清音视频通话的期待越来越高。VOLTE技术是获得的理想效果的重要保障。技术人员应根据实际情况对VOLTE音视频质量影响因素进行更多地分析，选择有效措施进行优化，从而使用户就能享受到VoLTE带来的连接秒通、话音清澈与图像高清的体验，让通信成为一种享受。因此我们要创新思路，注重体验，促进VOLTE技术发挥更加有效的作用。
参考文献
[1]王浩，杜蓓.VoLTE对IP网络带宽需求研究及路由优化探讨[J].电信技术，2014（12）：48～51.
[2]黄晓宙.浅析VOLTE调度机制及性能优化策略[J].信息通信，2015（9）：234～235.
[3]徐德平，程日涛，张新程 .VoLTE 关键技术及部署策略研究 [J]. 电信工程技术与标准化，2014（02）.
[4]周峰，许正锋，罗俊 .VoLTE 业务与技术实现方案的研究与分析 [J]. 电信科学，2013（02）
【关键词】VoLTE；关键技术；网络优化；标准
The theory of "VoLTE"
Hou Cheng-yuan
（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）
【Abstract】In this paper， some related theories of VoLTE are expounded， the key techniques of VoLTE are emphasized， and the optimization strategy of VoLTE is put forward， and the relevant standards are introduced.
【Key words】（look；Key technologies；Network optimization；Standard
1. VoLTE 基本理论
通过对标准 LTE 话音加入 GSMA 定义，得到的最后处理方案即 VoLTE，IMS 网络的实质是对网络进行业务控制，它能将 LTE 和 EPC 網络相互配合起来，从而达到分组域的话音、视频通信的目的。通过 IMS 系统控制，VoLTE 解决方案能够为用户提供大量的话音业务，比如号码显示、呼叫、会议电话等。《中国移动 VoLTE 技术白皮书》要求 VoLTE解决方案进一步改善，改善的方向包括追求更高质量的视频体验、支持更高清话音等，并且通过将 VoLTE 解决方案与融合通信结合起来使用，这样就能为用户提供更多更好的业务体验。在 3GPP 的技术规范的中，AMR 算法和 AMR-WB算法被称为是使用最频繁的算法，当然这两者的话音速率存在差别，前者为 4.75 ～ 12.2kbit/s，后者为 6.6 ～ 23.85kbit/s。
2. VoLTE关键技术
VOLTE 提供了全新的端到端全IP音视频解决方案，其时延，语音质量等方面的优势与其采用的关键技术密不可分，VOLTE 主要关键技术如下：
2.1半持续调度（SPS）。
（1）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。VoIP的新传包由于其到达间隔是20ms，所以可以由一条信令分配频域资源，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。
（2）半持续调度可减少控制信令的开销，最低可仅为业务的1.3%；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。
2.2包头压缩（RoHC）。
在用户面 PDCP 实体中存在 UE 与 eNodeB，它具有 LTE系统中的 ROHC 功能实体，如此就能实现对面数据分组的头压缩以及解压。具体步骤如下，压缩端先对报文头进行压缩，然后使头部压缩信息传输到解压端；在分析上下文的基础之上，解压方需要保障能够正确对头压缩报文进行解压。在不能使用 ROHC 头压缩的情况下，RTP 和 IP 头、UDP 头的开销分 别是 12byte、20byte、8byte。AMR 话音 编码 速率达 到12.2kbti/s，其净荷数值可以达到 33byte。如果使用 ROHC 头压缩方式，那么总共开销是 39byte， 如果加上 PDCP、RLC 和MAC 头，byte 数量就会相应增加。加上不使用 ROHC，数据分组长度就是 616bit， 所以其压缩效率是比较明显的。
2.3RLC分段与 TTI 绑定。
RLCPDU 是通过底层上报像信息对 PDCPPDU进行分段而成的，它根据自身分配的无线资源的差异而表现不同的特征。如此形成的 RLC 分段可以使 SINR 和业务解调要求会有一定程度的降低，具体实施方式是占用更多时域资源，然而其也具由一个缺点：计划以外的分组头开销会相应增加。对于 MAC 层而言，其默认的功能是 RLC 分段，对于不同的分段比例，上行子帧的数量是不同的，而可实现的分片数的最大数量也会有差异性。所谓 TTI 绑定，就是指的是 UE 不需要等待 HARQ 进程的某些固定数目的数据，这样就能达到减少系统头开销和降低分组丢失出错的概率。
2.4VoLTE异系统切换。
eSRVCC（enhanced Single Radio Voice Call Continuity）是LTE PS语音（VoLTE）到2G/3G CS语音的增强型切换功能，但较原有SRVCC功能，无线侧无差异；eSRVCC功能是VoLTE在LTE网络覆盖未达到全面覆盖之前的重要补充功能。eSRVCC功能在LTE建设初期和中期保证VoLTE语音业务的连续性，可以减少当用户从LTE覆盖区域移出时导致的掉话，减少用户投诉。
3. VoLTE优化的优化技术
无线网络优化目的主要是为了达到无线网络的动态负载均衡，优化资源配置，保证优质服务质量，提高用户的出行感知度。VoLTE的优化方法同其他无线网络如CDMA等网络优化的方法是相似的，包括干扰、覆盖、参数、切换等方而的优化。VoLTE而临着大规模商用，它的网络优化是步步为营、循序渐进的过程。本文以中国移动TD-LTE网络、GSM网络为例，阐述VoLTE优化方法，主要是分三步走方案。
3.14G至2G邻区配置。 VoLTE初步商用时，由于4G还没有规模覆盖，手机需要通过SRVCC（单一无线语音呼叫连续性）方式至GSM系统。这样一来，必须制定4G至2G令仔区配置方法。a.如果4G与2G小区共站（包括室分站点），4G首先需要配置所有共站的2G小区，同时室外站需要继承配置其中同方向角的2G共站小区（4G与原有2G的方位角的偏差在450范围内）的2G令仔区。b.如果4G站点为新建站，优先考虑添加第一圈2G令仔区频点。与此同时，应重点检查以下两类2G小区：①靠近4G站点距离最短的N个2G站址中（方圆2Km范围内），假如存在室外小区，就选取天线方向指向本小区的2G小区（建议是法线正负600之内）；如果存在室分小区，就没有必要考虑方向角。满足上述条件室内、外小区共M个（这里M
（1）VoLTE的优化是一个繁琐且长期的过程，同时也是循序渐进、按部就班、分段实施的过程。第一步，網络参数初始化，实现VoLTE的信号从无到有。配置ROHC压缩算法，将核心网和UE之间的数据报文的报文头，如IP头、UDP头、RTP头进行压缩后，再进行传输，起到节省空口带宽资源的作用，这里只针对QCI=1的业务。设置PDCP分组数据汇聚协议）SDU（服务数据包）的丢弃时间，这里只针对QCI=s的业务，优化其丢包率。配备EMLP（调节优先选取）算法，面对QCI调节优先级实行优化。开启eSRVCC转换，弱覆盖区域施行eSRVCC切换到GSM邻区，确保VoLTE通话的连续性[3]。
（2）第二步，网络参数稽查调整，实现VoLTE信号的广覆盖。调整内容：大规模减少eSRVCC切换功能开关数量；PDCPSDU的丢弃时间数量减少；EMLPS的数量进一步减少；配置ROHC不变。具体的一些参数数量要根据各地区的实际情况进行匹配。广覆盖的过程中，涉及到干扰优化、切换优化等，具体表现为一些方位角调整、发射功率调整等，这里不一一说明，都是常规的优化方式。
（3）第三步，网络参数深度优化，实现VoLTE信号深度覆盖，提升容量。配置PDCPSDU的丢弃时间：优化QCI=1、QCI=2、QCI=5三种业务的丢包率，适应多业务。启动DRX机制：降低VoLTE时延、节约手机用电，增强手机续航能力。
（4）三步走的优化流程，是从局部到整体、从覆盖需求到容量需求的一个规划过程，也是广大通信人辛勤汗水浇灌的结果。
4. VoLTE相关标准
4.1VoLTE 国际标准。
主要相关国际标准如下：（1）3GPPTS23.237IP多媒体子系统（IMS）业务连续性。（2）3GPPTS23.292IP 多媒体子系统（IMS）集中业务（ICS）。（3）3GPPTS23.216单无线频 率语音呼叫连续性（SRVCC）（4）3GPPTS23.856单无线频率语音呼叫连续性（SRVCC）增强。（5）3GPPTS23.272 演进的分组系统 （EPS） 中的电路域回落。
4.2VoLTE 国内标准。
VoLTE 相关国内标准主要由中国通信标准化协会（CCSA）制定，相关国内规范包括：（1）《演进的分组核心网络语音业务解决方案研究》。（2）《演进的移动分组域中支持双模单待语音呼叫连续性的设备技术要求》。（3）《演进的移动分组域中支持双模单待语音呼叫连续性的设 备 测 试方 法》。（4）《 支持 E-UTRAN 到 UTRAN/GERAN电路域业务回落技术的核心网设备技术要求》。（5）《支持E-UTRAN 到 UTRAN/GERAN 电路域业务回落技术的核心网设备技术要求》。另外，CCSA 计划后续制定 VoLTE 相关的研究报告和行业标准。
5. 结束语
随着4G网络发展，用户对高清音视频通话的期待越来越高。VOLTE技术是获得的理想效果的重要保障。技术人员应根据实际情况对VOLTE音视频质量影响因素进行更多地分析，选择有效措施进行优化，从而使用户就能享受到VoLTE带来的连接秒通、话音清澈与图像高清的体验，让通信成为一种享受。因此我们要创新思路，注重体验，促进VOLTE技术发挥更加有效的作用。
参考文献
[1]王浩，杜蓓.VoLTE对IP网络带宽需求研究及路由优化探讨[J].电信技术，2014（12）：48～51.
[2]黄晓宙.浅析VOLTE调度机制及性能优化策略[J].信息通信，2015（9）：234～235.
[3]徐德平，程日涛，张新程 .VoLTE 关键技术及部署策略研究 [J]. 电信工程技术与标准化，2014（02）.
[4]周峰，许正锋，罗俊 .VoLTE 业务与技术实现方案的研究与分析 [J]. 电信科学，2013（02）