任君明（中国移动通信集团广东有限公司江门分公司，江门 529000）



VoLTE语音呼叫时延优化的研究与实践

任君明
（中国移动通信集团广东有限公司江门分公司，江门 529000）

摘 要语音呼叫建立时延是衡量VoLTE网络质量和客户感知的关键指标之一。本文基于现网研究与实践，分析了VoLTE呼叫时延的特点和影响要素，探索了相关优化思路和方法，对于指导VoLTE呼叫时延优化工作具有较好的参考价值。

关键词VoLTE；IMS；EPC；呼叫时延

1　前言

在衡量VoLTE网络性能、运营质量和客户感知的评估体系中，VoLTE语音呼叫建立时延是一个关键指标。呼叫时延的缩短，不但对减少网络信令资源消耗和减轻网络负荷具有重要价值，对提升客户体验和客户满意度也具有显著意义。

本文结合现网研究和实践情况，探讨了VoLTE呼叫时延的优化思路和方法，通过无线侧、EPC侧和IMS侧的联合优化，现网呼叫时延有效缩短了60%，提升了VoLTE语音业务质量和客户满意度。

2　TD-LTE网络语音呼叫时延的特点

TD-LTE网络的语音解决方案主要包括SVLTE、CSFB和VoLTE/eSRVCC等3种，SVLTE属于双待终端解决方案，终端同时驻留在2G/3G以及LTE网络；CSFB属于单待终端解决方案，涉及2G/3G/4G系统，流程较复杂，呼叫时延较长；VoLTE通过IMS网络实现高清语音功能，呼叫时延较短。TD-LTE网络3种语音解决方案的特点对比如表1所示。

3　VoLTE呼叫时延优化思路与方法

VoLTE是基于IMS网络的LTE语音解决方案，架构在LTE网络上，相对于传统VoIP语音，能提供更好的QoS保障。如果VoLTE通话客户从LTE切换到2G/3G网络，需通过eSRVCC（Enhanced Single RadioVoice Call Continuity，增强型单射频语音连续性技术）功能，实现PS域向CS域的切换流程，从而保证客户的语音连续性。VoLTE/eSRVCC的呼叫流程比SVLTE和CSFB更加复杂，在本地网络呼叫时延研究中，主要在参数规范、网络结构、寻呼策略、调度算法等方面进行优化。

表1　TD-LTE网络语音解决方案特点对比表

3.1VoLTE呼叫信令流程

VoLTE使用SIP（Session Initiation Protocol，会话发起协议）实现语音会话信令流程，SIP包括Invite、100 Trying、 183 Session Progress、 Prack、 Prack 200 OK、 Update、 Update 200 OK、 180 Ringing等8条信令消息。VoLTE呼叫时延通常指从主叫侧SBC收到VoLTE语音的Invite始呼请求开始，到主叫侧SBC向主叫用户成功转发180 Ringing响应消息或带有P-Early-Media头域的183响应消息的时间间隔。SIP主叫信令流程如图1所示。

图1　SIP主叫信令流程图

3.2VoLTE呼叫时延影响要素

VoLTE呼叫时延的影响要素主要包括终端侧、无线侧、EPC侧和IMS侧等4类。

3.2.1终端侧

（1）互拨终端类型：“VoLTE终端互拨”场景与“VoLTE终端拨打非VoLTE终端”场景相比，呼叫时延减少近50%。

（2）被叫终端状态：如果被叫终端的数据业务状态处于空闲态，作VoLTE语音被叫时将进行RRC重建，重新建立QCI=5和QCI=9的默认承载，导致呼叫时延增加；如果被叫终端处于数据业务连接态，则不再需RRC重建，呼叫时延缩短200～300 ms。

3.2.2无线侧

（1）无线网络环境：无线环境复杂多变，弱覆盖、质差、上行干扰、信号快衰等场景，影响VoLTE业务性能，增加呼叫建立时延。

（2）上行BSR参数：BSR缓存状态报告周期参数设置不当，影响上行调度效率，增加调度时延。

（3）eNode B调度算法：TBS大小限制设置不当，影响SIP消息传输效率，增加传输时延。

3.2.3EPC侧

MME的寻呼策略设置不当，导致二次寻呼，增加寻呼时延。

3.2.4IMS侧

IMS网元配置的DNS缓存能力配置不足，影响AS网元寻址效率，增加DNS查询时延。

3.3VoLTE呼叫时延优化方案

针对VoLTE呼叫时延的主要影响要素，通过端到端全程全网分析，特别是在现网无线侧、EPC侧和IMS侧的全方位优化，有效缩短了呼叫时延。

3.3.1无线侧优化

（1）基础参数规范化整治。基础参数规范化是确保网络稳定、高效运行的基础优化工作，特别是VoLTE网络涉及的关键参数数量众多，包括功能开关参数、PDCP层/RLC层/MAC层参数、基于QCI的测量事件参数等，需全面梳理、建立一套与VoLTE性能指标相关的参数配置规范和核查修正机制。其中呼叫时延指标需重点关注的是定义GSM邻区、GSM测量频点等关键类型参数的精准配置。在开网优化阶段，规范新网元、新站点入网相关参数配置；在日常优化阶段，开展参数一致性检查和异常修正。参数规范化整治是VoLTE呼叫时延优化的基础。

（2）无线网络结构调优。优质的网络质量并不单单体现在某一个评估维度或指标上，通常是整体无线网络结构优劣的反映。无论是2G/3G/TD-LTE还是VoLTE，网络结构调优都是无线网优工作的重中之重。由于无线环境的复杂多变，弱覆盖、过覆盖、强干扰、高质差等外场问题点的出现，对呼叫时延带来直接或间接影响。VoLTE网络结构调优主要体现在对超高站、超远站、超近站、超高干扰站等“四超”站点的精细排查和整治上。网络结构变好了，网络质量SINR自然会提升，从而VoLTE呼叫时延也会相应改善。4G网络结构调优是无线侧改善呼叫时延的优化重点。

（3）RRC重建问题点整治。RRC建立失败时，将引发RRC重建的信令流程，从而导致VoLTE呼叫时延增加，所以针对RRC重建问题点进行专项的精细分析整治，是VoLTE呼叫时延的一项重要基础网优工作。RRC建立失败的原因通常有参数、切换、覆盖、干扰、故障等5大类，主要结合问题点具体场景，通过增改邻区、优化门限、调整功率、建站补盲、调整天馈、整治干扰源、翻频翻PCI、修复故障等方法进行优化。

（4）上行BSR参数优化。BSR（Buffer Status Report）是上行缓存状态报告周期参数，UE通过BSR通知eNode B其上行Buffer需发送数据的大小，eNode B由此决定给UE分配相应的上行无线资源。BSR参数的典型设置为10 ms和5 ms，通过分析现网测试信令发现，当BSR=10 ms时，部分终端出现不上报BSR的异常情况，造成eNode B停止调度，终端需等待BSR重传定时器RetxBSR-Timer超时之后，再通过SR发送UL GRANT，最终将额外增加2～3 s左右的时延，导致端到端接续时延过长；而当BSR=5 ms时，可规避部分终端不上报BSR的异常情况。本地现网将BSR参数由默认值10 ms调整为5 ms后，DT测试VoLTE呼叫时延由8.6 s大幅降低至5.5 s，优化效果显著。

（5）eNode B调度算法优化。TBS（Transport Block Size）是传输数据块大小，影响传输信道数据传送能力和传输效率。分析发现，现网eNode B设置的上行TBS调度具有100～300 Bytes的大小限制，导致一条SIP消息需多次传输才能发送完毕；而VoLTE呼叫建立过程中有8条SIP消息需发送，结果导致额外增加400～800 ms时延。通过设备厂家优化上行调度算法，取消TBS大小限制，eNode B新升级版本解决了该额外时延消耗问题，呼叫时延缩短了200 ms左右。

3.3.2EPC侧优化

EPC（Evolved Packet Core）负责VoLTE的业务承载，EPC网元的寻呼策略对呼叫时延影响较大。核心网MME的智能寻呼策略通常首次寻呼为Last eNode B（最近活动的7个eNode B）寻呼，对于处于移动状态的VoLTE语音被叫用户来说，下一个时间段很可能已离开之前的7个eNode B区域，这样易造成eNode B寻呼失败，进而EPC将在TA List范围内发起二次寻呼，最终导致VoLTE呼叫时延增加。由于目前MME智能寻呼策略实现上的未完善（暂时未能区分设置VoLTE语音寻呼和普通LTE数据业务寻呼的寻呼策略），现阶段的过渡优化方案是暂时关闭MME的智能寻呼功能，并将VoLTE语音寻呼的首次寻呼策略修改为TA List寻呼。通过测试信令的分段对比分析发现，寻呼策略优化后的DT测试呼叫时延可缩短2 s左右。在现网路测中，从主叫Invite到被叫Paging之间的时延，在使用eNode B寻呼时为4.270 s；而调整为使用TA List寻呼后为1.947 s，呼叫时延缩短了2.323 s，优化效果显著。VoLTE语音首次寻呼策略调整前后信令流程和呼叫时延对比如表2所示。

3.3.3IMS侧优化

IMS（IP Multimedia Subsystem）负责VoLTE的业务控制，IMS网元的DNS查询机制影响呼叫时延。IMS网元寻址通常使用SRV+A的DNS查询方式，平均每次查询引入约70 ms时延。VoLTE包括SCC AS和VoLTE AS等多个逻辑AS的动态业务触发，如果每次呼叫每个AS网元寻址都进行一次完整的DNS查询，将会导致总体DNS查询耗时过长，带来端到端呼叫接续时延的增加。对此，IMS侧呼叫时延的优化思路是：提升IMS网元配置的DNS缓存效能，增加DNS缓存周期，由1 min调整为5 min，有效减少IMS网元的重复DNS查询次数和耗时。研究结果表明，每减少1次DNS查询，呼叫时延缩短70 ms左右。

表2　VoLTE语音首次寻呼策略调整前后信令流程和呼叫时延对比表

3.3.4现网优化效果小结

综合应用以上多项优化措施后，本地网络呼叫时延改善效果显著，DT拉网测试结果显示，现网VoLTE呼叫时延由建网初期的8.6 s缩短至3.4 s，改善比例高达60%。

4　结语

随着中国移动VoLTE网络的建设和商用进程加速，为给客户提供优质的VoLTE高清语音质量和感知体验，VoLTE呼叫时延优化成为当前亟待开展的重点研究课题之一。

参考文献

［1］ 3GPP TS 24.228V5.15.0. Signalling flows for the IP multimedia call control based on Session Initiation Protocol（SIP） and Session Description Protocol（SDP）［S］. 2006.

［2］ 3GPP TS 23.228V12.4.0. IP Multimedia Subsystem（IMS）［S］.2014.

Research and practice of call delay optimization inVoLTE network

REN Jun-ming
（China Mobile Group Guangdong Co.， Ltd. Jiangmen Branch， Jiangmen 529000， China）

AbstractTheVoice call delay is an important KPI to measureVoLTE network quality and customer perception. Base on the research and practice of existingVoLTE network，this paper analyses the characteristics，infl uential factors and optimization ideas of theVoice call delay， which has a good referenceValue for call delay optimization work.

KeywordsVoLTE； IMS； EPC； call delay

中图分类号TN929.5

文献标识码A

文章编号1008-5599（2016）05-0057-04

收稿日期：2016-03-09