1、中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 42 多维度优化 VoLTE 高丢包方法研究 石金吉 万逢申 中国电信百色分公司，广西 百色 533000 摘要：摘要：为了提升 VoLTE 用户感知，需结合故障、无线环境、网络负荷、干扰等多方面要素排查丢包原因，做到对问题分析的流程化、精细化，总结归纳出相应的分析思路和处理流程，保障 VoLTE 用户良好业务感知。多方位的高丢包问题处理定界思路，可以大大提升问题解决效率，提高用户实际感知，同时加强网络指标监控，及时主动发现指标异常区域及问题小区，做到问题的早发现早处理早解决。关键词：关键词：VoLTE；丢包率；用户体验 中图分类号：中图分类号：TN913
2、 0 引言 随着电信业务的逐步快速发展，CDMA 退网，VONR尚未完全普及，LTE 网络成为最底层网络，VoLTE 功能承载了移动电话最基础的功能：即语音电话。而与VoLTE 息息相关的 VoLTE 高丢包指标，影响通话的质量。本文主要介绍多维度处理现网存在的 VoLTE 高丢包小区处理办法，主要方法包括参数优化、高负荷小区扩容降负荷、VoLTE 系统参数调整、RF 调整优化等处理手段。本文结合在不同场景下的特殊无线环境，分析网络产生 VoLTE 高丢包的多种可能原因，提出针对性的优化措施与手段,如何优化降低 VoLTE 丢包率,提高VoLTE 语音通话质量的优化思路。1 特性原理 1.1
3、VoLTE 基础原理 VoLTE 架构引入 IMS 等网络节点，终端在 LTE 网络即可实现高清语音通信。IMS 可实现独立鉴权，计费等功能且独立性高。另外 LTE 实现了终端永远在线，终端注册网络即分配 IP 地址，所以 VoLTE 实现了架构在LTE 网络上全 IP 条件下端到端的语音解决方案。VoLTE 本质上是一种 IP 数据传输技术，其传输的是 RTP 数据包，实现数据与语音业务在 LTE 网络下的统一。优势在于可以提供高质量、高清晰、低时延的音视频通话。VoLTE 语音业务过程由暂态、通话期、静默期相交替组成，其中语音包间隔 20ms，静默期间隔 160ms，为了使通话语音之间的过
4、渡更为自然，在静默期引入适量的背景噪音数据包：SID 包。图 1 VoLTE 语音业务状态构成 暂态：即每次业务建立初期，尚未稳定的状态下语音包的 ROHC 处于非稳定态，压缩还没有生效时包相对较大，使用的是动态调度方式。通话期：即用户正处于通话状态时，每 20ms 产生一个语音采样包，系统根据当前编码速率确定语音采样包的大小。静默期：此时用户处于通话停顿的状态，在此期间系统以 160ms 为周期发送较短的背景音符号SID(silence insertion descriptor)启用动态调度。1.2 VoLTE 丢包机制 协 议 规 定 VoLTE 的 高 清 语 音 编 码 速 率 为23
5、.85kbps，终端使用 RTP 实时流媒体协议进行传输，传输包包含：用户的语音包、UPD 包头、IP 包头，在应用层打包成IP包进行传输，每20ms生成一个IP包。在空口的传输过程中实际是将 IP 包转换成 PDCP包，PDCP 就是空口有效传输的数据。PDCP 丢包会导致RTP 丢失，引起用户是语音通话过程中感知差。VoLTE丢包统计，实际上就是统计传输过程中PDCP的丢包率,由于各种原因，RLC 在传输过程中达到最大重传次数后SDU 即被丢弃，或者 SUD 由 RLC 层映射到 PDCP 层过程中出现序列号断续时统计为丢包。在 VoLTE 语音业务中，丢包是影响语音感知质量中文科技期刊数
6、据库（引文版）工程技术 43 最直接因素之一，其会带来语音断续，单通等现象，严重影响到用户的语音感知。通过丢包指标的优化来提升语音感知，可以从根本上改善用户体验。VoLTE 上行丢包率的统计是由基站进行的，根据接收到终端发送 PDCP 包的 SN 号是否连续进行判定：若终端发送了 PDCP 包中 SN 序号为 N 个，且连续固定的，而基站侧接仅收到 N-1 个，此时基站统计上行丢包率为 1/N*100。VoLTE 下行丢包：VoLTE 下行丢包的统计与上行丢包的统计存在一定区别，因为数据是下行传输，基站无法统计 UE 侧的 PDCP 包判定是否有丢包情况。此时需要通过 MAC 的 ACK/NA
7、CK 的情况来间接得进行丢包统计，如果一个达到最大重传次数时基站侧收到 UE 的回复仍为 NCK，则统计为丢包。2 PDCP 丢包原理分析 2.1 VoLTE 上行丢包统计简述（1）上行语音丢包率公式 华为：VoLTE 上行丢包率=小区 QCI 为 1 的 DRB业务 PDCP SDU 上行丢弃的总包数/小区 QCI 为 1 的DRB 业务 PDCP SDU 上行期望收到的总包数*100 中兴：VoLTE上行丢包率=C373353900/C373353927。C373353900：小区上行 QCI1 PDCPSDU 丢包个数。C373353927：小区上行 QCI1PDCP 总的 SDU 个数
8、。（2）上行丢包原因 上行调度不及时会导致 UE PDCP 层丢弃定时器超时丢包。空口传输质量差，MAC 层多次传输错误后导致丢包。图 2 上行丢包分类（3）上行丢包统计原理 eNodeB 根据接收到终端发送 PDCP 包的 SN 号是否连续进行判定是否存在丢包，若 SN 号出现不连续、跳数则统计为一个丢包。2.2 VoLTE 下行丢包统计简述（1）下行语音丢包率公式 华为：VoLTE 下行丢包率=小区 QCI 为 1 的 DRB业务 PDCP SDU 下行空口丢弃的总包数/小区 QCI 为 1的 DRB 业务 PDCP SDU 下行空口发送的总包数*100 中兴：VoLTE下行丢包率=C37
9、3353909/(C373353936-C373353918)C373353909：小区下行 QCI1 PDCP SDU 丢包个数。C373353936：小区下行 QCI1 PDCP 总的 SDU 个数。C373353918：小区下行 QCI1 PDCP SDU 弃包个数。（2）下行丢包原因 下行丢包主要是由于终端处于外部干扰、模三干扰或者深度覆盖不足、边缘弱覆盖等区域时，CQI 测量偏差，导致的下行数据反馈连续 DTX/NACK。（3）下行丢包统计原理 图 3 上行丢包分类 当 eNodeB 由于Timer Discard 定时器超时或者缓冲不足等原因丢弃 QCI1 PDCP SDU，此 S
10、DU 已经至少有一个分片在空口传输，而且没有得到成功的 HARQ 确认时，小区 QCI 为 1 的 DRB 业务 PDCP SDU 下行空口丢弃的总包数统计加 1。3 常见 VoLTE 上下行丢包原因 PDCP 层丢包主要分为两种情况：UE/eNodeB 主动弃包、在空口传输过程中的丢包。3.1 主动弃包 需要重点分析 eNodeB 主动弃包，基站侧弃包主要有以下几种情况：中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 44 基站负载高，调度超时(pdcp discard timer)，主动弃包。基站开启 UE 停止调度开关，停电调度导致丢包。切换过程中，向目标小区数据切换过程中时延过长导致超时丢包。3
11、.2 空口传输丢包 空口由于弱覆盖、干扰、质差等导致空口传输出现丢包。3.3 VoLTE 语音丢包对业务感知的影响 VoLTE语音业务通过不同QCI承载来进行QoS保证。丢包、抖动、时延对于 VoLTE 语音质量影响较大大，在实际验证中，丢包率的恶化同时会引起语音 MOS 值的恶化，呈线性关系。如下图，当语音丢包率大于 1%时 MOS 分明显降低，丢包率为 3%时，MOS 分接近 3，影响语音质量和用户的实际感知，实际表现为听不清、通话吞字、一段时间听不到声音、视频停滞等。图 4 VoLTE 丢包率与 MOS 对应关系 表 1 VoLTE 丢包与 MOS 关系及 MOS 评分 音频级别 MOs
12、 值 评价标准 优 4.05.0 很好，听得清楚;延迟小，交流流畅 良 3.54.0 稍差，听得清楚;延迟小，交流欠流畅，有点杂音 中 3.0-3.5 还可以，听不太清;有一定延迟，可以交流 差 1.53.0 勉强，听不太清;延迟较大，交流需要重复多遍 劣 01.5 极差，听不懂;延迟大，交流不通畅 4 VoLTE 语音丢包问题分析优化思路 4.1 VoLTE 语音丢包总体思路 引起 VoLTE 语音上下行丢包主要包括站点故障、干扰、高负荷、弱覆盖等，需通过覆盖优化、切换优化、上行干扰优化、高话务均衡、基站运行状态入手，同时辅以特性参数功能提升整体网络性能。图 5 VoLTE 丢包总体优化流程
13、 4.2 VoLTE 语音丢包常规方法 4.2.1 干扰优化方法（1）干扰定义 小区干扰的划分主要是由系统上行每个 PRB 上检测到的干扰噪声的平均值大小进行定义，根据干扰噪声平均值判定该小区的上行干扰等级，从而确定其影响程度和处理的优先级。表 2 小区噪声干扰等级划分 干扰等级 小区噪声平均值 重度干扰=-90dB 中度干扰=-110dB,=-115dB,-110dB 无干扰=-105dBm 的 MR 采样点小于 80%、室分小区信号电平=-105dBm 的 MR 采样点小于 90%为弱覆盖小区，用户在无线信号较差的环境下进行语音通话，由于信号质量较差，在通话过程中丢包较为严重，影响通话质量
14、，用户感知整体较差。需结合现场进行 RF 优化、功率调优、新增 RRU 拉远、新增规划站点、加大农村区域小区功率，增强信号覆盖强度等综合手段，提升覆盖质量。5.3 邻区优化方法 定期核查邻区配置关系，改善切换关系，提升语音通话质量；通过开启 ANR 功能，添加漏配邻区，删除冗余的邻区。定期核查外部信息一致性，及时修正 eNB ID、CI、MCC、MNC、频点、PCI、TAC 等关键信息，特别对于联通共享小区的 MCC、MNC、PLMN、PLMN List，确保配置正确性。改善切换关系，提升覆盖质量，降低语音通话的丢包数，提升 VoLTE 语音用户感知。5.4 超忙小区优化方法 大话务场景下，V
15、oLTE 语音业务相对数据业务而言，在业务信道调度时优先级，而在信令信道调度过程中没有优先级，如果小区内数据业务占用过多的信令时资源会产生时延，影响 VoLTE 用户通话的感知；如果8.98%4.56%3.60%4.95%3.39%2.91%1.41%0.13%0.00%1.00%2.00%3.00%4.00%5.00%6.00%7.00%8.00%9.00%10.00%-72-87-91-92-102-104-106-111表 3 超忙小区定义 频率带宽 大流量场景（条件 1 和 2 均满足）多用户场景（条件 1 和 2 均满足）条件 1 条件 2 条件 1 条件 2 800M（5M 带宽）
16、自忙时小区下行 PRB利用率50%自忙时小区 PDCP 层流量下行1.9GB 或 自忙时小区PDCP 层流量上行0.9GB 自忙时小区下行PRB 利用率50%自忙时 RRC 连接用户数50 微站 10M 自忙时小区下行 PRB利用率50%自忙时小区 PDCP 层流量下行3.8GB 或 自忙时小区PDCP 层流量上行1.8GB 自忙时小区下行PRB 利用率50%自忙时 RRC 连接用户数100 800M（7.2M 带宽）自忙时小区下行 PRB利用率50%自忙时小区 PDCP 层流量下行3GB 或 自忙时小区PDCP 层流量上行1.4GB 自忙时小区下行PRB 利用率50%自忙时 RRC 连接用户
17、数72 1.8G（15M 带宽）自忙时小区下行 PRB利用率50%自忙时小区 PDCP 层流量下行5.7GB 或 自忙时小区PDCP 层流量上行2.8GB 自忙时小区下行PRB 利用率50%自忙时 RRC 连接用户数150 1.8G/2.1G（20M 带宽）自忙时小区下行 PRB利用率50%自忙时小区 PDCP 层流量下行7.6GB 或 自忙时小区PDCP 层流量上行3.8GB 自忙时小区下行PRB 利用率50%自忙时 RRC 连接用户数200 注：七天内至少四天小区自忙时达到大流量或多用户场景的扩容门限，判断为有必要缓解负荷压力 中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 46 VoLTE 用户过
18、多，业务信道会抢占数据业务资源，这时候就会影响数据业务的感知，故大话务场景下 VoLTE语音业务与数据业务要相互协调才达到最优效果。广西区电信的超忙小区定义如下：5.5 优化措施：均衡分流：共站同覆盖异频话务分担，主要运用均衡参数、切换门限、切换偏移、功率调整、RF 调整等手段。扩容分流：单载波扩容、NR 扩容、微/小站扩容分流。6 参数类优化方法 6.1 PDCP 层 SDU 丢弃时间参数优化 在无线质量较好的情况下基本无丢包，而在无线质量较差的情况下上行丢包现象较为严重，PDCP 重传时间超时，数据包将被丢弃，从而影响 RTP 丢包率指标和用户感知，将 PDCP 丢弃定时器适当调整增大，则
19、可使在无线质量差的环境中一定程度概率上改善丢包情况。通过 PDCP 层 SDU 丢弃时间参数优化，使用户在无线质量差的环境中一定程度概率上改善丢包情况。VoLTE 高丢包差小区 PDCP 层 SDU 丢弃时间优化，现网将PDCP层 SDU丢弃时间参数由300 ms修改为750 ms、将 FDD eNB 侧 PDCP SDU 的丢弃时间参数由 100ms修改为 300ms，使在无线质量差的环境中一定程度概率上改善丢包情况，降低传输的丢包率，提升用户语音通话感知。6.2 上/下行语音业务的 HARQ 传输次数优化 现网将 HARQ 最大传输次数由 3 次修改为 8 次，增大传输次数，提高数据包传输
20、的准确率，降低传输的丢包率，提升用户语音通话感知。6.3 开启基于 NI 的上行频选调度参数优化 上行全业务的 Ni 频功能开启后，系统即对包括QCI1 在内的业务进行上行调度，基站会选择最优的频率资源，同时终端的发射功率及上行 MCS 达到最优的组合状态，用于提升单用户的实际体验速率、降低系统内干扰，进而提升系统上行容量。6.4 上行语音业务的目标 BLER 参数优化 BLER 是 RLC 层的误块率，是指在所有发送的块中所占的百分比，即传输块经过CRC校验后的错误概率，用来反映无线链路控制层（RLC）对差错重传的要求，当基站检测到的 BLER 值高于目标 BLER 参数设置的门限时，基站会
21、对 CQI 进行修正，从而映射到终端，采用的调制解调方式往下修正，以保证合理的 BLER，即当路线链路较差，BLER 高于设定的目标 BLER 时，基站将通过调整CQI的方式降低终端采用的调制解调方式，以增加上行数据冗余，确保上行数据的准确传输。6.5 RLC FDD 重排序等待时间参数优化 RLC(Radio Link Control)FDD 重排序等待时间是指在 LTE FDD 网络中，RLC 层重组(Reordering)功能服务中，数据块(DLC PDU)到达接收方的 RLC 层后，RLC层为确保数据块按序提交给上层应用进行处理，设置的等待时间，现网由 45ms 修改为 100ms，提
22、高数据到达的准确性。7 百色 VoLTE 业务 DPCP 丢包优化验证 7.1 弱覆盖导致丢包验证（1）问题描述 LFH田林乐里百市高速(电联共享)O57小区存在越区覆盖，其最远覆盖距离达 5KM，中间跨越 3 层基站，且远端覆盖区域 RSRP 值均低于-105dBm，天粒度上行丢包率 0.08%，上行丢包个数 650 个，下行丢包率1.493%，下行丢包个数 14711 个。（2）解决措施 上站核查小区具体覆盖情况，并对小区进行调整：方位角 180150，下倾角 39。使其覆盖更加合理，并解决越区覆盖现象。（3）验证效果 优化调整后，小区越区覆盖情况得到控制，同时小区的丢包情况得到解决，下行
23、丢包率由 1.49%，下降至 0.69%，丢包个数由 14711 下降至 8150。调整后 MR覆盖图如下：调整天馈前覆盖采样分布 调整天馈后覆盖采样分布 图 7 越区覆盖调整前后采样点分布对比 中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 47 图 8 越区覆盖调整前后下行丢包率变化趋势 7.2 超忙导致 VoLTE 高丢包验证（1）问题描述 LFH田林县公路局基站(JF)O59覆盖田林客运站方向，平时人流量较大，下行 PRB 利用率均在 80%左右，忙时利用率可达 90%，VoLTE 上行丢包率为 0.9%，VoLTE下行丢包率为 1.1%左右。（2）解决措施 在 1.8G 频段单载频的基础上增加
24、扩容 2.1G 小区（LFH 田林县公路局基站(JF)O3），并进行均衡参数调整，达到分流效果。（3）验证效果 LFH 田林县公路局基站(JF)O3 小区扩容改造后，小区负荷与丢包率下降明显，上行丢包率由 0.90%下降至 0.11%；下行丢包率由 0.90%下降至 0.17%。图 9 超忙小区负荷均衡前后丢包率变化趋势 7.3 故障告警场景验证（1）问题描述 LFZ 平果榜圩镇刁黎(电联共享)O56 小区 5 月 25日起 VoLTE 上行丢包率 0.03%，上行丢包个数 25 个，下行丢包率高达 15.85%，下行丢包个数 15203 个。（2）解决措施 核查为站点频繁掉电，导致该小区光口
25、接收链路故障，故障告警与指标恶化时间点正好对应上，引起小区连续下行高丢包，及时通知维护人员上站处理电源故障。（3）验证效果 经维护人员现场处理故障后，小区丢包率和丢包数均下降，下行丢包次数由 15203 次恢复至 0 次；下行丢包率由 15.85%左右，下降至 0%。表 4 问题小区丢包关联指标详情 开始时间 小区名称 VoLTE 语音下行丢包率 小区下行QCI1PDCP SDU 丢包个数 小区下行QCI1PDCP 总的 SDU个数 VOLTE语音上行丢包率 小区上行QCI1PDCP SDU 丢包个数 小区上行QCI1PDCP 总的 SDU个数 2023-5-27 LFZ 平果榜圩镇刁黎(电联
26、共享)056 10.38%10908 105116 0.03%25 98925 2023-5-28 LFZ 平果榜圩镇刁黎(电联共享)056 13.81%10629 77640 0.02%19 85904 2023-5-29 LFZ 平果榜圩镇刁黎(电联共享)056 13.69%10433 76214 0.03%31 90455 2023-5-30 LFZ 平果榜圩镇刁黎(电联共享)056 12.54%7743 61883 0.01%6 54331 2023-5-31 LFZ 平果榜圩镇刁黎(电联共享)056 15.85%15203 95922 0.01%12 85635 1.82%1.53%
27、1.13%0.70%0.70%0.68%174961471110993844476178391020004000600080001000012000140001600018000200000.00%0.20%0.40%0.60%0.80%1.00%1.20%1.40%1.60%1.80%2.00%VoLTE下行丢包率下行空口丢弃的总包数(包)中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 48 表 5 参数验证详表 参数名称 中文名称 建议值 DiscardTimer FDD PDCP SDU 的丢弃时间（毫秒）QCI1/2:5/5 disCardTimerForEnb FDD eNB 侧 PDCP S
28、DU 的丢弃时间（毫秒）QCI1/2:3/3 VoLTEHarqNumUl 上行语音业务的 HARQ 传输次数 108 VoLTEHarqNumDl 下行语音业务的 HARQ 传输次数 108 switchOfFreqSel4Ni QCI1 NI 频选开关 新传重传都打开 NI 频选3 VoLTEBlerUl 上行语音业务的目标 BLER 0.03 TReorderingFdd RLC FDD 重排序等待时间（毫秒）20 图 10 站点故障示意图 图 11 站点故障处理前后丢包变化趋势 其它功能及参数优化场景验证 选取百色右江区 20 个 TOP 小区进行参数验证，通过修正涉及不规范 7 个参
29、数。对比近七天指标，VoLTE语音上下行丢包率有明显下降趋势，较果良好。图 12 参数验证前后丢包变化趋势 8 结束语 通过此次对 VOLTE 高丢包问题进行系统性的分析发现，丢包率高是直接影响到用户使用网络过程中最直观的体验，故优化好 VOLTE 高丢包问题至关重要，梳理 VOLTE 语音通话中高丢包率问题的表现及相应的影响因素，从无线环境、故障、干扰、负荷等方面入手排查丢包原因，逐一推进直至问题闭环，做到对问题分析处理的流程化、精细化，对高丢包小区及时快速、准确的处理，保证网络的正常、高效运作，给用户带来最优的体验。参考文献 1舒培炼,刘正兴,史大军,等.VoLTE 丢包分析与特性参数优化研究J.湖南邮电职业技术学院学报,2020,19(2):8-12.2袁奇,陈茂林,何亮.VoLTE 无线侧上行丢包率优化方 法 研 究 J.湖 南 邮 电 职 业 技 术 学 院 学报,2020,19(3):9-12.3雷嘉.浅谈 VoLTE 原理及实现J.中国新通信,2018,20(9):84-85.4刘纪来.VoLTE 网络优化原理及应用C./辽宁省通信学会 2019 年度学术年会论文集.2019:218-221.
