［李志勇 陆南昌 吴宝栋］

1 引言

伴随移动通信技术的发展，国家已在“十四五”规划纲要中，提出了加快5G 网络规模化部署，提高用户普及率的要求，在贯彻十四五规划中，各运营商响应号召，大规模建设5G 网络并推广商用。目前国内运营商针对5G网络的进一步推广正在如火如荼地进行中，针对5G 用户增强移动宽带、海量大连接、低时延高可靠的三大应用场景进行探索[1]。

然而，5G 网络的部署仍然需要考虑5G 用户的传统语音业务需求，因此，很有必要对5G 网络语音业务的解决方案进行深入研究。作为商用通信技术，语音解决方案是5G 商用中不可缺少的环节[1]。5G 有非独立组网（Non-Stand Alone，NSA）和独立组网（Stand Alone，SA）两种组网方式[2]。对于5G 网络的语音业务解决方案，5G NSA网络语音主要采用VoLTE，即由LTE 网络承载[3]。5G 独立组网（Stand Alone，SA）目前作为网络部署中最基本的目标之一，语音功能在5G SA 网络中依至关重要。

EPS FB 回落演进分组系统（Evolved Packet System Fall Back，EPS FB 回落演进分组系统）技术，即终端在5G网络上起呼，基站会控制终端，从5G切换回落到4G上，把语音业务承载到4G 网络上，经过4G VoLTE 实现语音呼叫，确保语音业务的连续性，是当前阶段已成熟的语音解决方案。在其将作为主流解决方案的情况下，EPS FB的回落质量对5G 推广应用及提升客户满意度至关重要。

现阶段5G 终端普及率不高，网络覆盖不足，随着用户规模的不断上升[4]，4G、5G 网络长期共存的模式显得尤为重要。为保障5G 语音用户良好的体验，有必要对5G SA 网络EPS FB 回落策略进行研究，制定分场景下的EPS FB 精细化调整优化策略，提高EPS FB 回落成功率，降低EPS FB 回落时延，提升用户语音感知。

2 研究背景

5G SA 场景语音分两个阶段，在建网初期采用EPS FB 的过渡方案，当NR 覆盖较广且网络调优后语音改造为VoNR[5]（Voice over New Radio，VoNR）。VoNR 是基于IMS 网络的5G NR 语音解决方案，架构在5G NR 网络上，全IP 条件下，基于IMS server 的端到端语音方案。VoNR 通过部署IMS，可以实现语音业务和数据业务并发，所有业务都通过5G 网络承载，但语音业务需要IMS 进行业务控制。EPS Fallback 是指5G NR 不支持语音业务，当UE 在5G NR 中发起或接收语音呼叫时，通过重定向或切换的方式回落到4G 网络，由VoLTE 来提供语音业务，当语音通话结束后，UE 再返回到5G 网络。

在5G 网络初步部署阶段，普遍采用热点部署方式，在5G 网络覆盖很薄的情况下，采用VoNR 解决方案很容易造成掉话，用户感知体验差。所以初步部署阶段不采用VoNR，现阶段5G 网络的部署，必须采用回落到4G 网络为用户提供语音业务的解决方案[6]。

EPS FB 由网络侧发起EPS FB 流程，使终端通过分组业务切换或者携带目标频点重定向的方式回落到4G[6]。无线侧从5G 到4G 的回落有重定向和分组业务切换两种方式：（1）基于重定向方式的EPS FB。终端回落到4G 网络后，需要读取4G 侧系统信息，然后再建立VoLTE 业务。如果发起语音业务请求的同时也进行数据业务，则需要在LTE侧重新建立承载以恢复数据业务并持续。（2）基于分组业务切换方式的EPS FB。终端的语音业务与数据业务（如果存在）一起切换至LTE 侧，语音建立时延和数据业务中断时延相对较短。当前建议EPS FB 同时部署分组业务切换与重定向两种方式，以便兼容不同的终端和核心网[7～8]。

现网5G 语音EPS FB 回落策略主要以切换方式为主，EPS FB 优先回落到FDD1800 小区上，VoLTE 语音由FDD 1800 承载[9]。由于无线环境的复杂性，不同场景的无线环境差异巨大，全网统一的EPS FB 策略对部分场景并不合适。不合理的EPS FB 策略，会导致EPS FB 回落失败或时延过长，从而严重影响到用户感知[10]。大网EPS FB 回落切换方式优先级设置较为固定，终端在5G 网络上起呼后切换回落到4G 上，把语音业务承载到4G 网络上，5G 回落至4G 的语音业务主要由FDD1800 频段承载，目前EPS FB 频点优先级设置为FDD1800＞E1＞F1＞D3＞FDD900（图1），目前EPS FB B1 RSRP 门限为-110 dBm，EPS FB B1时间迟滞值为320 ms（默认值）[11～17]。

图1 现网5G 语音EPS FB 回落频点优先级设置图

3 特定场景EPS FB 回落策略差异化设置研究

现网F 频和FDD 900 频率整体干扰底噪偏高[18]，局部区域存在明显干扰问题。同时当前5G 终端处于发展阶段，5G 终端或芯片质量仍有待提高，部分终端在EPS FB回落时，未能按照网络设定的EPS FB 回落策略进行频点选择；其次，由于目前4G 网络结构复杂，使用多个频段组网，室内、室外也使用不同的频段覆盖，不同场景无线环境差异巨大，组网模式也存在差异性。5G SA 商用后5G 语音业务收到较多SA 用户投诉在室内场景语音通话感知不如4G，容易出现未接通、通话断续的情况。综合上述分析，高干扰场景以及室分场景存在显著的特殊性。依据现网的EPS FB 回落策略在这两个场景中的应用容易出现用户感知差的问题。因此本小节将重点分析这两种场景下的EPS FB 回落策略（如图2 所示），并利用回落数据归类场景精准控制B1 测量时间降低EPS FB 回落时延，提升客户感知。

图2 高干扰和室内场景下的5G 语音EPS FB回落策略研究技术路线图

3.1 高干扰场景EPS FB 策略

（1）现网各频段干扰现状

根据广东省某市网管系统导出的性能指标的统计（如表1 所示），现网F 频和FDD900 频段的上行干扰底噪较FDD1800 大，而5G 语音业务EPS FB 到F 频和FDD900频段的成功率和RTP 上行丢包率比FDD1800 差。

表1 不同频段EPS FB 回落指标

（2）上行干扰电平与EPS FB 回落成功率关联分析

结合网管的上行干扰指标，统计全网基站不同频点的EPS FB 回落成功率，发现回落成功率与上行干扰底噪强相关，相关系数值达到0.78，且在-90 dBm 处开始出现明显的EPS FB 回落成功率下降趋势，并在-85 dBm 处呈现EPS FB 回落成功率断崖式下降的情况（如图3 所示）。（3）不同芯片5G 终端语音业务EPS FB 回落分析

图3 LTE 上行干扰值与EPS 回落成功率相关图

通过端到端话单统计（如表2 所示）。联发科芯片的OPPO 和VIVO 终端回落F1 和FDD900 的比例偏高，并且现场测试验证OPPO 和VIVO 终端EPS FB 回落时的频点选择机制，发现采用联发科芯片的OPPO 和VIVO 终端对网络侧下发的B1 测量列表，选择上报信号最强的频点，而不是优先级最高的频点。

表2 不同芯片终端EPS FB 回落频段占比统计

（4）制定高干扰场景EPS FB 策略

现有部分不成熟终端由于在EPS FB 回落选择频点的机制上没有按网络策略FDD1800＞F1＞FDD900 的优先顺序，终端回落F1 和FDD900 的比例比其他终端高出很多，导致回落成功率和RTP 上行丢包率比其他终端差，基于上行干扰电平与EPS FB 回落成功率相关性分析结论，制定EPS FB 回落精细化调整策略：

方法一：上行干扰电平大于-85 dBm 的F1 或FDD900小区，建议删除5G-＞4G 邻区关系。

方法二：结合5G-＞4G 点到点回落数据和F1 或FDD 900 上行干扰电平，计算该NR 小区回落F1 或FDD900 邻小区的均值干扰，均值干扰在（-90 dBm，-85 dBm）区间，则建议删除F1 或FDD900 回落频点。

方法三：根据计算得到的NR 小区回落F1 或FDD900邻小区的均值干扰小于等于-90 dBm，个性化设置B1偏置门限，控制终端尽量不回落到弱场环境下的F1 和FDD900。

NR 小区回落F1 或FDD900 邻小区的均值干扰和B1偏置门限的计算方法（以F1 为例）：

B1 偏置=MIN（0，（B1 门限-回落F1 的均值干扰）-补偿余量A）

其中，回落F1 的均值干扰=（回落F1 邻小区的次数*干扰电平）/补偿余量A，根据上下行路损常规值，建议设置2-10 dB。

3.2 室分场景EPS FB 策略

（1）室分场景5G 语音回落问题分析

在室内场景模拟用户拨打语音测试，SA 模式下拨打10 次语音出现了2 次未接通，且刚开始通话语音有断续现象。把手机设置为4G 模式后拨打语音正常，未出现未接通和通话断续现象。分析测试数据发现SA 终端拨打语音主要回落到室外FDD1800 信号，未回落至更优质的E 频段室分系统。室内EPS FB 回落到室外信号并不好的FDD1800网络通话，导致用户认为5G 的语音感知不如4G。

目前现网EPS FB 回落策略并未针对室内外场景有所区别。按照现网设置，当FDD1800 信号满足＞-110 dBm 时，则优先EPS FB 切换到该小区，室分E1 优先级排在后面，回落到4G 室分通话的概率很低，使得室内5G 用户通话语音感知体验差，回落优先级设置存在明显不合理。

（2）制定室分场景EPS FB 策略

综合上述分析，且根据现网4G/5G 网络结构实际情况，将5G 基站覆盖场景划分为以下三种场景：

场景一：有5G 室分站点，有4G 室分站点。

场景二：5G 宏站，5G MR 采样点计算的TA ≤1.5 公里距离内有4G 室分邻区。

场景三：5G 宏站，5G MR 采样点计算的TA＞1.5 公里距离有4G 室分邻区。

根据三种场景制定差异化的EPS FB 回落策略（如表3 所示）。

表3 差异化设置不同场景下的EPS FB 回落优先级

依据表3 4G 室分信号泄露情况对B1 门限进行个性化设置的要求，室内场景EPS FB 调整策略设置如下：

场景一：针对NR 室分（且有4G 室分）EPS FB 频点优先级策略改为E1 最高。

场景二：针对NR 宏站1.5 公里范围内有4G 室分邻区的场景，EPS FB 频点优先级策略改为E1＞FDD1800＞F1＞D3＞FDD900。

3.3 分场景B1 测量时长设置策略

（1）影响无线侧时延因素分析

5G 语音感知除EPS FB 回落成功概率外，回落至4G的通话接通时延同样重要。以下介绍EPS FB 语音呼叫流程图（如图4 所示），包含了SIP 消息和L3 信令部分，针对呼叫建立时延问题，主要采用流程分段来进行分析，通过分析EPS FB 回落信令流程以及分段时延统计数据，无线侧时延主要在EPS FB 回落发起侧和被叫侧阶段。从图4 中可以看到B1 测量阶段（T1～T3）在整个呼叫周期中的时延占比较高。

图4 EPS FB 语音呼叫流程图

此外，B1 测量时间还受异系统B1 配置频点影响，其中影响较大为EPS FB B1 测量时间迟滞。现网EPS FB 回落频点典型配置为2～3 个，最多不超过5 个。通过分析统计广东省某市的不同优先级回落时延（如图5 所示）。发现优先级越靠后，时延逐级增加120 至300 ms，而增加的时延主要是B1 轮询测量时间变长导致。

图5 不同优先级频点EPS FB 回落时延统计

从上述分析可知，B1 测量在EPS FB 回落阶段耗时最长，通过分场景差异化设置EPS FB B1 时间迟滞，可降低B1 测量时延，能有效改善EPS FB 回落时延。优化EPS FB 回落时延，要从加快终端上报B1 测量报告的方向入手。因此得出以下两种思路：

思路一（改善B1 配置频点影响）：精简邻区关系和B1 频点，控制回落频点个数，提高切换回落到第一优先级频点的占比，典型B1 频点配置为2～3 个，最多不超过5 个。

思路二（改善时间迟滞设置策略）：保证测量精准和回落精准的前提下，尽可能减短B1 测量时间。

（3）分场景验证EPS FB B1 时间迟滞设置策略

①利用回落大数据归类场景

场景一：回落邻区固定的场景，大部分回落到同一个4G 邻区，可认为5G 和4G 覆盖高度重合。

场景二：回落频点固定的场景，大部分回落到优先级最高的频点，且有明显的4G 主回落邻区。

安永和福布斯一起开展了一系列调查，并举办了分析顾问董事会会议，参与者是来自金融服务、生命科学、医疗卫生、日用消费品、石油能源方面的执行主管们。

场景三：回落邻区复杂的场景，没有回落占比特别高的4G 邻区。

提取广东省某市现网典型场景（5G 室分、写字楼、商场等）的小区回落占比数据，筛选满足场景一、场景二的数据并通过场景一、场景二的回落前3 小区占比以及场景二的回落最高优先级占比测算出各场景的门限建议范围（如表4 所示）。

表4 不同场景EPS FB B1 时间迟滞设置表

② 分场景EPS FB B1 时间迟滞设置试验方案

EPS FB B1 时间迟滞参数表示EPS FB 切换事件时间迟滞（如表5，表6 所示）。该参数配置的越小，EPS FB B1 事件上报触发条件和退出触发条件的难度越小；参数配置的越大，EPS FB B1 事件上报触发条件和退出触发条件的难度越大，平均启动E-UTRAN 系统测量次数越小，增加掉话风险。

表5 EPS FB B1 时间迟滞参数范围设置表

表6 分场景EPS FB B1 时间迟滞设置试验方案表

场景一：5G 和4G 覆盖范围较为一致，主覆盖明显，回落邻区相对固定，B1 测量时间可以尽量短，分别设置为128/100/80 对比效果（如表7 所示）。

表7 场景一试验结果

场景二：5G 覆盖范围控制比较好，第一优先回落频点覆盖连续性好，在保证回落邻区精准的情况下，B1 测量时间尽可能短，分别设置为160/128/100 对比效果（如表8 所示）。

表8 场景二试验结果

场景三：覆盖场景较为复杂，回落的频点和邻区比较多，B1 测量时间迟滞需要兼顾时延和回落成功率，分别设置为256/160/128 对比效果（如表9 所示）。

表9 场景三试验结果

③试验结果

④ 试验结论

场景一：C1 组参数设置为80 ms 最优，EPS FB 回落时延改善207 ms，其它指标保持稳定。

场景二：B2 组参数设置为128 ms 最优，EPS FB 回落时延改善129 ms，EPS FB 回落成功率和接通率也有轻微提升；参数下探至100 ms 后，虽然回落时延改善135 ms，但是切换回落占比下降了0.52%，导致回落成功率和接通率轻微劣化。

场景三：B3 组参数设置为160 ms 最优，EPS FB 回落时延改善83 ms，其它指标保持稳定；参数下探至128 ms后，相比设置160 ms，回落时延改善已不太明显，切换回落占比下降了0.27%，回落成功率和接通率出现轻微劣化。

确认最终分场景EPS FB B1 时间迟滞设置策略方案（如表10 所示）

表10 分场景EPS FB B1 时间迟滞设置最终策略方案表

4 策略实施效果

基于上述策略研究，在广东省某市进行了高干扰场景、室内场景EPS FB 策略差异化设置，以及分场景EPS FBB1 时间迟滞设置策略推广效果验证。

（1）高干扰场景EPS FB 策略差异化设置效果

策略实施后，联发科芯片终端回落F1 和FDD900 的比例有所下降，EPS FB 回落成功率提升0.2%，EPS FB 网络接通率提升0.23%，RTP 上行丢包率改善0.07%（如表11 所示）。

表11 高干扰场景EPS FB 策略差异化设置效果对比表

（2）室分场景EPS FB 策略差异化设置效果

策略实施后，EPS FB 回落到室分E1 的占比从2.53%上升到14.7%，室内用户的语音感知得到提升，回落成功率和RTP 上行丢包率保持稳定（如表12、图6 所示）。

图6 室分场景EPS FB 策略差异化设置指标对比图

表12 室分场景EPS FB 策略差异化设置回落占比对比表

（3）分场景EPS FB B1 时间迟滞设置策略效果

策略实施后，EPS FB 回落时延从1 457 ms 缩短为1 350 ms，改善107 ms；FB-FB 接通时延从4 253 ms 缩短为4 070 ms，改善183 ms。EPS FB 回落成功率、EPS FB网络接通率和RTP 上行丢包率保持正常波动，切换回落占比有0.64%的轻微提升（如表13 所示）。

表13 分场景EPS FB B 时间迟滞设置策略效果对比

综上所述，分场景的EPS FB 回落策略，在试验高干扰场景下对联发科芯片终端有较大的优化效果，对全网指标也有一定的改善。在室分场景下使回落E1 频点比例得到很大提高，并提高了EPS FB 网络接通率、EPS FB 回落成功率、降低RTP 上行丢包率，说明参数调整策略可行。

5 结束语

随着5G SA 网络发展，5G 用户规模的将不断增加，5G 网络的各种质量短板将愈加凸显，本文针对无线网络环境的复杂性，研究探索了高干扰场景、室内场景EPS FB策略，以及分场景下EPS FB B1 时间迟滞策略，并提出设置建议，并在现网中做了试验，有效提高了EPS FB 回落成功率，缩短了EPS FB 回落时延，提升了5G 用户语音感知。

EPS FB 作为5G 时代的前期语音方案，可以缩短5G 建网周期，降低初期建网成本，实现快速商用，是VoNR 上线之前的主角，并且在VoNR 普及之后，依然占据语音领域的一席之地。如何更好地部署、调优和运维EPS FB，使之给予用户更短的通话时延，更高的通话质量，更优异丰富的语音体验，是值得深入挖掘的课题[19-21]。