VOLTE下行时延专项报告

Posted 2022-12-02 别胡说啦

1. VOLTE下行时延解读

3GPP TS 23.203 给出了标准QCI 的特性。对QCI 为1 的VoIP 语音和QCI 为5 的IMS信令的时延需求，PDB（Packet Delay Budget）均为100ms，也就是对UE 到PGW（Protocol Gate Way）之间的时延要求为100ms，为具有98％满意度的最大时延。
QCI业务配置表
23.203中的Packet Delay是UE和PCEF之间的时延

分组时延预算定义为UE何PCEF之间的分组传输时延上限，无线接口（eNode B 与 UE之间）的分组时延需要PDB减去一个值，该值取决于UE与PCEF间距离场景,根据VOLTE容量要求eNODEB到UE之间的空口时延为50ms.

网管用户面下行时延统计为从收到PDCP SDU到PDCP SDU成功发送之间所经历的时长，累加统计周期内所有的PDCP数据包时延，用总时延与该周期内成功发送的PDCP数据包总数之比表示平均值，每个QCI类型对应一个子测量项。
成功发送定义为收到UE对PDCP SDU的最后一个分片的ACK确认，具体为UM模式下为MAC层ACK;AM模式下为RLC层ACK。（3GPP TS 32.425）。

2. VOLTE高下行时延指标情况

龙岩中兴区域下行QCI 1平均时延在25ms,提取15天指标观察相对稳定，具体如下：
提取15天中兴区域小区用户面下行时延（QCI 1）指标分析，共4827个频次大于20ms,其中41个小区时延大于100ms,并且只重复出现5个;50ms<x<100ms有39个小区，并且只重复出现1个，如下：
小区用户面下行时延（QCI 1）

根据上图可知，现网TOP高时延（大于50ms）小区重复率极低，根据原始数据查询，只在某个15分钟粒度突发高时延导致整体平均时延过高，且大于50ms 15天只出现80个，目前全网小区用户面下行时延整体较好。

Ø TOP小区情况：

提取全天小区用户面下行平均时延(QCI=1)大于25小区10个作为试点小区，从关联指标看现阶段VOLTE用户数较少，容量方面因素暂不考虑，主要还是从无线环境、参数两个维度着手分析。
3. VOLTE高下行时延原因分析

从原理上来看，数据是以TB块的形式传输，当MAC层收到某个SDU的所有TB块HARQ后作为一个统计节点，当无线链路质量差，可能导致误块率过高，过多的重传增加TB块的成功HARQ的时间，导致时延增大；另当调度的用户数或者数据量过多，而每个TTI调度的用户数有限，对用户数据的调度必然滞后，所以调度算法、调度资源等都会对时延产生影响；

影响时延的几个关键因素：

（1） 信道质量：如果测试时UE所处环境的信道质量不好，则会对解调性能造成一定的影响，这样有可能造成错包或者丢包，进而影响时延结果。

（2） HARQ重传：如果数据包在传输过程中出现了错误或者丢失（触发原因可能因为瞬时信号质量变化使得较高的MCS无法解调正确），那么会触发HARQ重传，直到数据包接收正确为止。因此，信道质量越差，重传次数越多，时延也就越大。

（3） 调度方式：由于不同调度方式的流程间存在区别,会对时延造成影响，如半静态调度与动态调度，预调度与非预调度等。

3.1 无线环境方面

关于无线信道质量方面的问题，目前可根据MRS、MRO、网管相关性能指标进行关联，主要从覆盖、干扰、容量、参数等方面来关联分析，相关流程如下：
根据流程对龙岩3月份全月下行用户面时延（QCI 1）大于25ms的小时级分析，现网TOP高时延小区重复率极低，只在某个15分钟粒度突发高时延导致整体平均时延过高，造成时延差的因素不只是单方面的因素，很大一部分都是由于综合因素造成时延比较大，很难从后台某一项性能指标去进行归类分析；就是对某一个小区的不同时间段，由于用户的分布位置，空口质量，业务量，用户数量等等也会造成时延偏差比较大，很难定性的去分析。

举例：

Ø 下行时延与低CQI占比分析：

根据时延及CQI四象限，CQI低于30%的情况下时延长的采样点也较多。
下行时延与低CQI占比分析

Ø 小时级时延与MAC层误块率分析：

根据小时级时延与MAC层误块率分析，主要分布在二、三象限，即使误块率较低情况下时延仍有较长的情况出现。
下行时延与MAC层误块率分析

3.2 算法参数方面

ü 相关关键参数方面核查：

目前现网实际参数取值与规范相符，部分参数仍有调整空间。
discardTimer(qci1)—现网无穷大

该定时器伴随上行传输，即控制数据包上传的一个定时器，每一个PDCP SDU对应一个discardTimer。当UE从上层接收到PDCP SDU时，开始启动该SDU对应的定时器。当该定时器超时或者已经通过PDCP状态报告确认将相应PDCP SDU传到下层时，UE需要将PDCP SDU以及相应的PDCP PDU丢弃。UE高层要求数据承载对应的RLC非确认模式下进行PDCP进行重建立时，在重建之前没发出的PDCP SDU不需要重新触发discardTimer。

因此，该定时器如果设置过小，对于PDCP重建成功有一定影响，会影响丢包率，而设置过大，则容易过多的占用PDCP层的资源，影响后续包的发送时延。

现网PDCP包丢弃定时器(QCI1）设置为永久大，此参数可设置范围为100ms 、300ms、500ms 750ms 1500ms无穷大，有调整空间。

HARQ 重传最大次数—5次

信道质量越差，重传次数越多，时延也就越大,规范值设置为<=5,有调整空间，将通过调整重传次数研究时延的变化。

ü 算法功能开启方面核查

预调度：预调度可以减少调度等待时间。

预调度：调度器始终为其分配资源，不需要调度请求（Scheduling Request）。详见下图（a）

非预调度：在首包到达之后调度器再为其分配资源。UE要通过调度请求来初始化这一流程。详见下图（b）
TTI Bundling–现网关闭

TTI Bundling 功能 (Transmission Time Interval) 可以提高上行传输成功率，应用场景包括VOIP业务等。TTI Bundling 功能通常在远点很低的 SINR下被激活，大幅提高小区的覆盖范围。在远点时，普通调度通常会有很高的HARQ传输失败，而TTI Bundling可以减少BLER和传输失败导致的延时。对于小区边界的某些UE而言，其最大发射功率较低，重传的次数可能过多而导致VoIP业务的延迟超过50 ms。

中兴VOLTE新技术文档中提到只有FDD和TDD configuration 0/1/6，才支持TTI bundling。对于其它4种TDD configuration，由于一个系统帧内的上行子帧数小于4个，所以不支持TTI bundling。
DRX-----现网开启

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。

4. 优化方案研究验证

本专项选取主城区时延较高的10个小区，并结合RF、参数调整实验对时延提升效果。实验方案如下：

4.1 实验方案1

（1）方案：DRX短不连续接收循环周期长度（SF）由40修改为20。

（2）实施时间：3月28日23：00

（3）方案实施前后对比：

QCI 1的短不连续接收循环周期长度40修改为20后，QCI 1小时级时延由25ms下降至20ms左右

4.2 实验方案2

（1）方案：关闭DRX，中兴只区分GBR业务与非GBR业务DRX使能开关，此次实验关闭GBR业务DRX（switchForGbrDrx）。
（2）实施时间：3月30日23：00

（3）方案实施前后对比：

DRX关闭后平均时延处于18ms左右，部分时段达到15ms以内，相对实验前减少8ms左右时延。
4.3 实验方案3

（1）方案：discardTimer(qci1)参数由无穷大修改为100ms，HARQ重传次数修改为3。

（2）实施时间：3月31日23：00

（3）方案实施前后对比：

修改后时延较修改前变化不大，平均时延仍处于18ms左右，根据前期实验对突发高时延有一定效果。

5. 实验结论

目前VOLTE用户数还较少，现网TOP高时延小区重复率低，只在某个15分钟粒度突发高时延造成整体平均时延过高，导致进行分析时关联性不足。

本次实验通过DRX周期修改、关闭DRX，整体下行平均时延由25ms优化至17ms左右，有8ms左右增益，修改PDCP丢包定时器后突发高时延现象有所减少。