VoLTE端到端业务详解 | 空口主要特性功能

Posted 2022-08-18 COCOgsta

书籍来源：艾怀丽《VoLTE端到端业务详解》

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附上汇总贴：VoLTE端到端业务详解 | 汇总_COCOgsta的博客-CSDN博客

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3.3.1 无线承载的概念

空口无线承载包括两种，一种是信令无线承载（SRB，Signalling Radio Bearer），一种是数据无线承载（DRB，Data Radio Bearer）。

1.SRB的分类

SRB包括SRB0、SRB1和SRB2。

· SRB0主要用于RRC连接建立过程，不经过加密和完整性保护。

· SRB1主要用于RRC重配消息，经过加密和完整性保护。

· SRB2主要用于NAS层信令，经过加密和完整性保护。

2.DRB的分类

DRB可划分为默认承载和专用承载。

· 默认承载：Non-GBR承载，RLC层处理方式为AM模式。

· 专用承载：GBR承载或Non-GBR承载，语音和视频的专用承载为GBR承载，RLC层处理方式为UM模式。

不同业务类型承载组合不同，详见表3-1。

3.3.2 无线承载的能力要求

1.VoLTE语音业务对无线承载能力的基本要求

（1）QCI=1、2、5的QoS保障，满足语音业务需求；

（2）RLC层UM模式；

（3）无线承载组合：至少支持两个AM DRB，用于数据业务和IMS信令的承载；至少支持两个UM DRB，用于高清语音和高清视频。

2.VoLTE语音业务对无线承载能力的扩展要求

为了提高语音业务的质量，无线侧引入优化功能，包括IP包头压缩、连接态DRX、半持续调度、TTI Bundling。

下面针对各个优化功能做一些基本原理的介绍，以便更好地了解和掌握VoLTE语音业务在无线空口的特征。

3.3.3 RoHC功能

1.背景

VoIP业务是基于IP网络传输的语音业务，包头开销占整个数据包的比例较大，为了节省传输资源，提出了一种IP包头压缩方法—RoHC，该功能可大大降低包头开销。

2.基本原理

仅在初次传输时发送数据包头的静态信息（如IP地址等），后续不再重复发送，当通过一定信息可推知数据流中其他信息时，可仅发送必需的信息，其他信息可由上下文推算。

VoLTE语音包协议栈如图3-38所示。

典型VoLTE数据包净荷为32字节，IP头开销甚至超过净荷本身，比如：

· IPv6的包头为60字节，头开销可达188%；

· IPv4的包头为40字节，头开销也有125%。

如图3-39所示，经过RoHC压缩后，一般包头开销从40～60字节降为4～6字节，开销占比降为12.5%～18.8%，从而对VoLTE业务信道覆盖和容量有显著增益。

RoHC压缩各个格式和对应的协议描述如图3-40所示。

相对其他头压缩机制，如IPHC（IP Header Compression），RoHC有如下优势。

· 可靠性高：由于RoHC提供了反馈机制，因此它在高误码、高延时的无线链路中具有更高的可靠性。

· 压缩效率高：其他简单的IP头压缩和压缩RTP等算法最多将报文头压缩成2字节，而RoHC最高可以将报文头压缩成1字节，因此它具有更高的压缩效率。

3.实现原理

eNB根据UE上报的能力获得UE所支持的RoHC算法类型（Profile），eNB通过RRC重配消息告知UE选择的RoHC算法。带有RoHC参数的RRC重配消息如图3-41所示。

备注：一般VoLTE全网开启RoHC功能。

3.3.4 C-DRX功能

1.背景

UE处于连接态，在给定的时间（由RRC配置）内没有上下行数据时，仍然在监视PDCCH，对终端功耗有较大影响。

2.基本原理

UE处于连接态时，如果在给定的时间（由RRC配置）内没有上下行数据，允许UE不再一直监视PDCCH，从而达到省电的目的。

DRX周期用于描述DRX状态下激活期（On Duration）重复出现的周期，每个DRX周期由一个激活期和一个可能存在的休眠期组成，如图3-42所示。

激活期后未必一定是休眠期，也可能是激活期，比如当UE在激活期内监测到PDCCH有调度信息的时候开启DRX休眠期，当DRX休眠期超时后进入第一次DRX短周期且启用激活期，当在激活期内没有监测到PDCCH有自己的调度信息，则进入休眠期，在第一次短周期超时后重新进入第二次短周期（假设短周期的次数设置为2次），此时如果在激活期内没有监测到PDCCH有自己的调度信息，在第二次短周期结束后则进入长DRX周期，如图3-43所示。

3.实现过程

eNB根据UE上报的能力获得UE支持DRX功能且基站开启了DRX功能，eNB通过RRC重配消息告知UE网络侧DRX各个参数。

带有DRX各个参数的RRC重配消息如图3-44所示。

备注：数据业务与语音业务的DRX配置不同，现网会根据不同业务配置不同DRX参数。

3.3.5 SPS功能

1.背景

在LTE系统中，其共享信道带宽所能支持的VoIP用户数，远远大于其控制信道可以调度指示的用户数。于是，对于VoIP业务而言，LTE系统控制信息的不足将极大地限制其同时支持的用户数。对于VoIP类型的业务，其数据包大小比较固定，到达时间间隔满足一定规律的实时性业务（典型的话音业务周期一般是20 ms），针对这种特性，LTE系统引入了半持续调度技术（SPS，Semi Persistent Scheduling）。

2.基本原理

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，以后每隔20 ms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，所以要动态地调度每一次重传，因而叫半持续调度。

3.实现过程

对于语音业务，采用动态调度时，每20ms就需要通过PDCCH更新时频资源或MCS，PDCCH资源消耗较大，动态调度资源分配信令流程如图3-45所示。

针对VoIP这种周期性传输的小包业务，引入VoIP半静态调度特性，在进入通话期时，eNB通过PDCCH消息给UE一次性分配固定的资源，在退出通话期或者资源释放前，不需要通过PDCCH再次请求资源分配，从而节省了PDCCH资源，如图3-46所示。

备注：

半持续调度可减少控制信令开销，节省PDCCH资源，在控制信道受限的情况下，提高系统容量；但在TD-LTE 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，现网一般不会采用SPS调度算法。

3.3.6 TTI Bundling

1.背景

TTI Bundling是为处于小区边缘的用户而设计的，用于提高用户在小区边缘覆盖的一种方法。根据协议规定，该方法只适用于上行。

2.基本原理

当TTI Bundling使能时，上行调度DCI0一次授权后，在连续的4个上行子帧上传输同一传输块，且仅在第4次传输后有对应的PHICH反馈，重传也是4个连续上行TTI发射的一种调度方法，可以充分利用4个上行子帧发送的数据进行数据合并，通过合并增益提升数据可靠性。由于仅在第4次传输后有对应的PHICH反馈，所以，此时反馈的为底层合并后数据的接收效果，从而大大提高了数据的可靠性。

3.实现过程

当TTI Bundling开启时，eNB会自适应根据信道条件判断是否进入TTI Bundling。进入TTI Bundling后，系统根据信道质量和待传输的数据量进行PRB数和MCS的选择。

备注：

协议规定TTI Bundling只支持子帧配比0、配比1和配比6（现网一般设置为配比2），且对同一个UE来说TTI Bundling跟半静态调度互斥，在TD-LTE网络中不开启此功能。

作者：热爱编程的通信人
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来源：稀土掘金
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