VoLTE無線基礎VoLTE網無線網VoLTE信令流程VoLTE容量分析4LTE支持多種頻帶寬度：1.25,

1.6,

2.5,

5,10,15,

20MHz頻譜資源豐富，支持多種頻段：從700MHz到2.6GHzTDD相對于FDD缺乏低頻資源TDD模式支持頻段FDD模式支持頻段5RRCPDCPRLCMACPHYRRCPDCPRLCMACPHYS1APX2APSCTPL2L1IPS1APX2APSCTPL2L1IPNASNASUEMME/eNodeB24.301eNodeB36.33136.32336.32236.32136.211~36.21436.41336.42336.41236.422S1-MME/X2-CLTE-UuGTP-CUDPL2L1IPPDN/S-GW29.2746下行上行7PBCHPCFICHPHICHPDCCHPDSCHBCHPCHDL-SCHDTCHDCCHCCCHPCCHBCCHTMTMTMUM/AMUM/AM加/加/完整性ROHCRRCNAS層RRC層PDCP層RLC層MAC層物理層ESMSRB0EMMSRB1,2IPDRB0-7PagingMIBSIB8PRACHPUCCHPUSCHDL-SCHDTCHDCCHCCCHTMUM/AMUM/AM加/加/完整性ROHCRRCESMIPNAS層RRC層PDCP層RLC層MAC層物理層RACHDRB0-7SRB0EMMSRB1,2910One

radio

frame

=10

msOne

half

frame

=5

ms#

0#

2#

3#

4#

5#

7#

8#

91

msDwPTS

GP

UpPTSDwPTS

GP

UpPTS11TD-LTE幀結構最小時間單位Ts=1/(15000x2048)s≈32.552083nsFrame

幀的長度：Tf=307200

x

Ts=10msSubframe

子幀的長度：Tsubframe=30720

x

Ts=1msSlot

時隙的長度：Tslot=15360

x

Ts=0.5msTD-LTE系統可以根據業務流量需求，通過網絡配置來調整上下行子幀配比，不同的子幀配比對應不同的上下行承載能力TD-LTE子幀配置分為業務子幀和特殊子幀，業務子幀有7種配比和特殊子幀有10種配比，理論上有70種組合。綜合考慮系統設備能力及資源利用效率，常用配置如下，其

務子幀常用配置為1和2，特殊子幀常用配置為5、7DL-ULConfigurationSwitch-pointperiodicitySubfra

mber012345678905

msDSUUUDSUUU15

msDSUUDDSUUD25

msDSUDDDSUDD310

msDSUUUDDDDD410

msDSUUDDDDDD510

msDSUDDDDDDD65

msDSUUUDSUUD12同樣采用OFDM技術，子載波間隔（15kHz）和時間單位均與FDD相同。幀結構與FDD類似，每個10ms幀由10個1ms的子幀組成；子幀包含2個0.5ms時隙。13信道類型信道名稱資源調度單位資源位置控制信道PCFICHREG占用4個REG，系統全帶寬平均分配時域：下行子幀的第一個OFDM符號PHICHREG最少占用3個REG時域：下行子幀的第一或前三個OFDM符號PDCCHCCE下行子幀中前1/2/3個符號中除了PCFICH、PHICH、參考信號所占用的資源PBCHN/A頻域：頻點中間的72個子載波時域：每無線幀subframe

0第二個slotPUCCH位于上行子幀的頻域兩邊邊帶上業務信道PDSCH\PUSCHRB除了分配給控制信道及參考信號的資源頻率CCE：Control

Channel

Element。CCE=9REGREG：RE

group，資源粒子組。REG=4

RERE：Resource

Element。LTE最小的時頻資源單位。頻域上占一個子載波（15kHz)，時域上占一個OFDM符號(1/14ms)RB：ResourceBlock。LTE系統最常見的調度單位，上下行業務信道都以RB為單位進行調度。RB=84RE。左圖即為一個RB。時域上占7個OFDM符號，頻域上占12個子載波時間1個OFDM符號1個子載波LTE

RB資源示意圖14時域100X10X1415頻域100×12XX6

(64QAM)X2

(MIMO)=

201.6MVoLTE無線基礎VoLTE網無線網VoLTE信令流程VoLTE容量分析16基本要求:保證基本的語音業務需求QCI=1,2,5的QoS保障，滿足語音業務需求RLC層UM模式無線承載組合：至少支持2個AM

DRB，用于數據業務和IMS信令；至少支持2個UM

DRB，用于高清語音和業務優化功能:提高語音業務的質量，無線側引入優化功能提高傳輸效率：IP包頭壓縮終端省電：連接態DRX減少信令開銷：半持續調度增強覆蓋：TTI

bundling/RLC分段17VoLTE終端將采

APN方案，如下：Default

APN用于普通數據業務，其缺省承載采用為QCI=9的Non-GBR策略Dedicated

IMS

APN用于IMS業務：Default

bearer用于SIP信令，采用QCI=5的Non-GBR策略Dedicated

bearer用于Voice業務，采用QCI=1的GBR策略InternetDefaultAPNIMSAPNDefault

IPIMS

IPTFTIMS/NGN/SIP

ServerSBCDefault

PDN

ConnectionDefault

bearer

(Non-GBR)QCI=9IMS

PDN

ConnectionDefault

bearer(Non-GBR)QCI=5Dedicated

bearer

(GBR)

QCI=1S/PGW基于承載的QoS，保障了VOLTE的信令和業務的調度權重1889QCI資源類型

優先級時延丟包率典型業務1GBR2100ms(-2)10VoIP2GBR4150ms(-3)10會議,

會話

(

流

)3GBR350ms(-3)10實時,實時工業4GBR5300ms(-6)10非會話(緩沖流)5Non-GBR1100ms(-6)10IMS信令Non-GBR6300ms(-6)1067Non-GBR7100ms(-3)10(緩沖流

)(

流

),

話音業務交互式Non-GBR8300ms(-6)10,

MSN, ,

WWWP2P文件共享Non-GBR199300ms(-6)10業務類型承載組合數據業務SRB0+SRB1+SRB2+1×AM

DRB語音業務SRB0+SRB1+SRB2+2×AMDRB+1×UM

DRB數據和語音并發SRB0+SRB1+SRB2+2×AMDRB+2×UM

DRBSRB：包括SRB0、SRB1和SRB2SRB0主要用于RRC連接建立過程，不經過加密和完整性保護SRB1主要用于RRC重配消息，經過加密和完整性保護SRB2主要用于NAS層信令，經過加密和完整性保護DRB：數據承載，可劃分為默認承載和

承載承載為GBR承載，RLC層處理默認承載：Non-GBR承載，RLC層處理方式為AM模式

承載：GBR承載或Non-GBR承載，語音和

的方式為UM模式20VoIP業務是基于IP網絡傳輸的語音業務，包頭開銷占整個數據包的比例較大，為了節省傳輸資源，業界提出了一種IP包頭壓縮方法——RoHC，該功能可大大降低包頭開銷背景僅在初次傳輸時發送數據包頭的靜態信息（如IP地址等），后續不再重復發送通過一定信息可推知數據流中其他信息時，可僅發送必須的信息，其他信息可由上下文推算原理典型VoLTE數據包凈荷為32字節，IP頭開銷甚至超過凈荷本身IPv6的包頭為60

byte，頭開銷可達188%IPv4的包頭為40

byte，頭開銷也有125%經過RoHC壓縮后，包頭開銷從40~60bytes降為4～6

bytes，開銷占比降為12.5%～18.8%，從而對VoLTE業務信道覆蓋和容量有顯著增益對VoLTE的影響32字節voiceIPUDPRTP壓縮包頭voice4字節 32字節共36字節20字節8字節12字節建議VoLTE全網開啟RoHC功能21Profile參數RoHC參數配置eNB根據UE上報的能力獲得UE所支持的RoHC算法類型（Profile）；eNB通過RRC重配消息告知UE選擇的RoHC算法22UE處于連接態時，在給定的時間（由RRC配置）內沒有上下行數據時，UE仍然一直監視PDCCH，對終端功耗有較大影響。（由

的DRX事件）背景UE處于連接態時，如果在給定的時間（由RRC配置）內沒有上下行數據時，允許UE不再一直監視PDCCH，從而達到省電的目的分為長DRX和短DRX兩種，DRX周期=“On

Duration”+“Opportunity

for

DRX”長DRX最短周期為10ms，短DRX最短周期為2ms原理舉例計算，語音業務周期設置DRX周期為40ms（數據160），其中喚醒時長8ms（數據10）省電增益：下行4/5時間內不

PDCCH，同時不接收PBCH和CRS，此時終端耗電近似idle態，待機電流約為工作電流的1/20，故省電4/5×19/20=76%（數據業務省電89%）UE

shallMonitorPDCCHOnDurationDRX

CycleOpportunityfor

DRX對VoLTE的影響數據業務與語音業務的DRX配置不同，建議根據不同業務配置不同DRX參數23半持續調度是LTE中為了節省PDCCH數量而一種新的調度方法，最初主要是針對VoIP業務。其可大大降低信令開銷，使信令開銷資源最低可僅為業務的1.3%效果TDD特性（上行雙周期配置）：由于其HARQRTT與FDD有所差異，會導致重傳包和新傳包傳輸

，為解決這個TDD獨有的問題，支持雙周期的半持續性調度，即2DL:2UL時為19ms和21ms；3DL:1UL時為25ms和15ms0

ms

20

ms

40

ms原理實現原理：VoIP的新傳包由于其達到間隔是20ms，所以可以由一條信令分配頻域資源，以后每隔20ms就“自動”用分配的頻域資源傳輸新來的包；重傳包由于其不可

性，所以動態的調度每一次重傳，因而叫“半”持續調度信令數據數據數據數據60

ms80

ms半持續調度可減少控制信令開銷，節省PDCCH資源，在控制信道受限的情況下，提高系統容量；但在現網3:1時隙配比下，因SPS采用保守調度算法(MSC不得高于15),可能導致系統容量受限于PUSCH而有所下降，故初期暫不建議引入2424原理當小區邊緣UE功率受限時，由于資源受限，導致丟包率增加。使用TTI

bundling，四個連續子幀中的立刻重傳，能積累能量，增大傳輸成功率，從而提高接收成功率，避免過多的HARQ重傳假設每次傳輸的出錯概率為50%，使用TTI綁定后連續4個TTI出錯的概率為6.25%，大大降低了出錯率，同時也減少了延遲。效果TTI

Bundling不可用于3DL：1UL時隙配比中，且不與SPS同時開啟012345678910111213141516171819202122232425262728293031數據塊TTI號NACK傳輸失敗NACK傳輸失敗NACK傳輸失敗ACK成功第一次重傳第二次重傳第三次重傳TTI號數據塊在連續的TTI傳輸重復傳輸相同的數據012345678910111213141516171819202122232425262728293031256SRVCC對eNB的功能要求支持配置GSM鄰區關系支持GSM鄰區測量控制的配置及下發針對正在執行VOLTE業務的終端，可正確識別終端SRVCC能力，并適時觸發切換流程保障用戶體驗支持SRVCC切換流程用戶語音和數據業務并發執行時，優先保障語音連續性SRVCC無線側流程下發針對服務小區頻點的A2事件測控->

UE上報后下發GSM鄰區的B2事件測控->

UE上報后選定切換目標小區->eNB向

MME發起eSRVCC切換請求并等待目標網絡完成資源預留

->eNB收到MME切換響應->eNB向UE下發切換命令->

切換成功eNB在MME指示下

本地資源原理eSRVCC（enhancedSingleRadio

Voice

Call

Continuity）是LTE

PS語音（VoLTE）到2G/3G

CS語音的增強型切換功能，但較原有SRVCC功能，無線側無無差異；目前公司已決策以GSM作為切換目標網絡eSRVCC功能是VoLTE在LTE網絡覆蓋未達到全面覆蓋之前的重要補充功能。eSRVCC功能在LTE建設初期和中期可保證VoLTE語音業務的連續性，以減少當用戶移動出LTE覆蓋導致的掉話，減少用戶

。效果eSRVCC保證用戶移出4G覆蓋區域時仍然保持通話連續性LTE:eNBGSM:BSC及時返回LTE適時切換至G網通話PDCP載荷303bitsRLC層分片151bits168152bits168RLC包頭MAC包頭RLC/MAC包頭附著RLC包頭MAC包頭24bitsCRC校驗24bitsCRC校驗當小區邊緣UE功率受限時，上行覆蓋能力下降，有可能導致UE無法在一個TTI時間內發送一個完整的數據包；通過引入RLC分段（RLC

Segmentation），可將一個RLCSDU拆分成若干個小的PDU，從而減小了每個子幀上傳輸的數據量，提升了小區上行邊緣覆蓋能力。背景原理RLC分段啟動條件：RLC層數據塊長度大于MAC層可承載的長度RLC分段數量：沒有限制，RLC/MAC/CRC開銷會增加RLC分片重傳：每個分片獨立進行RLC分段實際中已使用，可明顯提升上行鏈路覆蓋能力，對容量影響有待評估對VoLTE的影響27RLC數據包在RLC層被分成多段，有利于提高網絡傳輸正確性，提升小區的邊緣覆蓋由于RLC分段數量沒有限制，若分段過多，可能導致網絡資源過度消耗，限制VoLTE整體容量；因此需要一種有效的RLC分段方法，在既可以保證網絡容量的基礎上盡可能提升小區的邊緣覆蓋VoLTE無線基礎VoLTE網無線網VoLTE信令流程VoLTE容量分析281.

一部VoLTE開機后要經歷哪些流程？291.

Attach

Requestnew

MMEOld

MME/SGSNServing

GWPCRFHSS3.

Identification

RequestPDN

GW2.

AttachRequesteNodeBUE3.

Identification

Response4.

Identity

Request4.

Identity

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Authentication

/

Security19.

RRC

Connection

Reconfiguration

Complete18.

RRC

Connection

Reconfiguration20.

Initial

Context

Setup

Response(B)(A)11.

Updaocation

Ack12.

Create

Ses

sion

Request8.

Upd

a ocation

Request9.

Cancel

Location9.

Cancel

Location

Ack10.

Delete

Se

ssion

Request10.

Delete

Se

ssion

Response7.

Delete

Sesion

Request7.

Delete

Session

ResponseEIR5b.

ME

Identity

Check5b.

Identity

Request/Response10.

PCEF

Initiated

IP-CAN

Session

Termination7.

PCEF

Initiated

IP-CAN

Session

TerminationCreate

Ses

sion

RequestPCEF

Initiated

IP-CAN

Session

Esta

blishment/Modification(C)Create

Ses

sion

ResponseDownlink

Data

(if

not

handover)Create

Session

ResponseInitial

Context

Setup

Request

/

Attach

Accept6.

Ciphered

Options

Request6.

Ciphered

Options

Response21.

Direct

Transfer22.

Attach

CompleteUplink

Data(E)(F)路測

界面完成數據業務默認承載建立完成2G30MMEServing

GWPCRFHSSPDN

GWeNodeBUEPDN

Connectivity

RequestCreate

Session

Request3.

Create

Ses9.

RRC

Connection

Reconfiguration

Complete10.

Bearer

Setup

Response14.

Modify

Bearer

ResponseDownlink

DataNotify

RequestNotify

Responsesion

Request(A)IP-CAN

SessionEstablishment/Mod

ificationCreate

Se

ssion

ResponseDownlin

k

DataCreate

Session

ResponseBearer

Setup

Request

/

PDN

Connect

vity

AcceptRRC

Connection

Reconfiguration13.a13.bModify

Bearer

requestModify

Bearer(B)responseDirect

TransferPDN

Connectiv

ty

CompleteUplink

DataModify

Bearer

Request完成IMS默認承載建立路測

界面31路測

界面完成IMS32主叫網/IMS被叫接入+RRC連接建立Paging+RRC連接建立INVITEINVITE

100183

Session

ProgressRRC重配，專載建立PRACKPRACK200UPDATEUPDATE

200180

RingingINVITEINVITE

100183

Session

Progress呼叫建立流程PRACKPRACK

200UPDATEUPDATE

200180

Ringing200

OK200

OKACKACK摘機呼叫建立時延33先

方網/IMS后

方BYEBYE200

OK呼叫拆除流程RRC200

OK，專載拆除時延3417、18步需等12收到后執行22步在收到20步即可執行，而無需等待21等過程LocalUESourece

E-UTRANSoureceMMEMSC

Server/MGWMSCSGSNBSSSGWIMS(SCC

AS)5,

PS

to

CSReq7,

HO

Reqest/ACK6,

Prep

HOReq8,

Prep

HOResp9,

Establish

circuit10,

INVITE(STN-SR,

without

SDP

ofMGW)18,

Release

of

IMSaccess

leg14,

PS

to

CS

Resp1,

Measuremen

reports2,DecisionforHO3,

Handover

required4,

Berer

splitting22,

HO

Complete23,

SES

(HO

Complete)

24,

ANSWER

15,Handover

Command16,

HO

from

EUTRAN

Command19,

UE

tunes

toGRRAN20,

HO

detection21,

Suspend21,

Suspend

Request/Response

21,

Suspend

21,

Update

BearerHLR

25,

CS

to

PS

Complete/ACK26,

Loc.

Update

HSS/11,

200

OK

(SDP

of

RemoteUE)13,

Timer12,

ACK

(SDP

of

MGW)17,

Session

transfer

andupdate

remote

end10a,

interaction

withremote

UE35切換發起切換準備切換執行切換后處理step1-2：源網絡正常工作，語音業務不受影響step3-16：如果該時間太長，則用戶可能由于已經走出覆蓋區或者某種原因導致的信號而掉話step17-18：IMS域切換過程

step19-20，22~23：空中切換過程這兩部分時延是影響用戶業務中斷的最重要因素Step21，24~26：已和新網絡建立連接并開始語音業務；PS掛起，網絡資源需要進行狀態更新36VoLTE無線基礎VoLTE網無線網VoLTE信令流程VoLTE容量分析37VoLTE容量是衡量LTE承載能力的重要指標之一。影響VoLTE容量的因素可歸結為對業務信道和控制信道的資源占用情況：時隙配比影響業務信道、控制信道容量。將分2:2和3:1分別分析編碼速率影響業務信道容量。將按照12.2k標清和23.85k

分別分析增強功能SPS：影響控制信道容量RoHC：影響業務信道容量用戶分布影響業務信道容量。將按照峰值容量和平均容量分別分析靜默期比例影響業務信道容量。將按照靜默因子為0（沒有靜默期）和0.4（典型情況）分別分析38VoLTE峰值容量2DL:2UL（10:2:2）3DL:1UL（3:9:2）PUSCHPDCCHPUSCHPDCCH不激活RoHC、SPS344364180288激活RoHC688364360288激活RoHC、SPS344728180576激活RoHC+有靜默期1106560578443激活RoHC、SPS+有靜默期5531041289823標清VoLTE峰值容量2DL:2UL（10:2:2）3DL:1UL（3:9:2）PUSCHPDCCHPUSCHPDCCH不激活RoHC、SPS344364180288激活RoHC344364180288激活RoHC、SPS229728120576激活RoHC+有靜默期562560289443激活RoHC、SPS+有靜默期3741041196823高清現有分析結果來看，激活SPS并未能提高容量；建議網絡僅開啟RoHC；1:3配比下，標

清峰值容量為443/289個左右，標清受限于PDCCH，

受限于PUSCH；廠家私有調度算法，可以進一步提升

峰值容量，但對語音質量影響待評估39VoLTE峰值容量在現網環境不常出現，可用于

測試對標。對網絡規劃更有意義的是平均容量：用戶均勻分布時LTE系統可以提供的語音容量。理論計算時隙配比為3DL:1UL，特殊時隙配比3:9:2，開啟RoHC，分為無/有靜默期假定用戶均勻分布，極好:好:中:差=1:2:4:3，由單終端占用資源推算平均容量實測結果采用外場單VoLTE終端全網遍歷?40容量計算前提時隙配比為3DL:1UL，特殊時隙配比3:9:2，開啟RoHC，分為無/有靜默期平均容量按照用戶均勻分布（極好:好:中:差=1:2:4:3）進行計算，SINR分布采用VoLTE試點測試全網分布現狀VoLTE容量（標清）3DL:1UL（3:9:2）PDSCHPUSCH峰值激活RoHC1188360激活RoHC+靜默期1900578平均激活RoHC45795激活RoHC+靜默期734152VoLTE容量（

）3DL:1UL（3:9:2）PDSCHPUSCH峰值激活RoHC594180激活RoHC+靜默期970289平均激活RoHC27086激活RoHC+靜默期44114041使用邊緣終端占用的資源推導VoLTE容量，可以得到“VoLTE邊緣容量”。VoLTE邊緣容量的現實意義：若所有終端同時處在小區邊緣，系統可提供的容量。仿真結果配置下行解調門限（dB)標清5RB-0.1310RB-3.2412RB-3.7210RB-1.3615

RB-2.68