VoLTE業務的資源調度方法研究

林坤寧

【摘 要】為提高VoLTE業務質量，對VoLTE的資源調度方法進行了探究，分別嘗試了開啟全業務NI頻選功能、QCI業務NI頻選調度以及RLC分片限制功能。實驗結果證明功能開啟后VoLTE業務的MOS均值、誤塊率、RTP抖動以及上行MCS均值等均有一定程度的提升，可以有效改善VoLTE的業務質量。

【關鍵詞】VoLTE業務 資源調度 非頻率選擇性調度

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.20.009 中圖分類號：TN929.53 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1010（2016）20-0045-05

1 引言

現代通信已經全面進入4G時代，而VoLTE業務將逐漸替代傳統的GSM業務，隨之而來的是VoLTE業務需求快速增長，所以保證VoLTE業務也成為運營商優化工作的重中之重。VoLTE業務在上行遠點調度時，其使用的編碼、LTE網絡協議棧各層的功能參數以及對數據包的傳送方式等，對LTE網絡空口容量、VoLTE用戶業務質量影響較大。因此，有必要對上述問題進行進一步的研究，包括協議的關鍵技術策略。

2 VoLTE業務資源調度的關鍵技術

TD-LTE系統中，為了有效地利用和分配有限的空口資源，無線側在采用共享信道資源機制的基礎上，通過定義不同的資源調度策略，實現不同用戶間的資源調度。

2.1 上行調度方式

下行通過UE的CQI反饋進行頻選，而上行基于SRS的探測對數據業務進行頻選，但對小數據量、固定周期的語音包，基于SRS的質量評估達不到語音在時間和頻率粒度的要求。基于RB的NI（Noise Indication，噪聲指示）探測作為上行頻選對小包業務可以起到更好的作用，加之弱場下的干擾敏感性，更需要最佳頻選來提升上行質量效果。

（1）調度功能分為物理資源相關選擇的決策、資源分配策略以及必要的資源管理。調度時需考慮QoS需求、緩沖區狀態、用戶的業務信道狀態、小區中的干擾情況等。

（2）上行調度方式分為頻率選擇性調度及非頻率選擇調度，采用非頻率選擇性調度中的三段分配模式。

（3）上行受限場景下的上行干擾對網絡質量的影響尤為明顯，三段分配模式未考慮頻帶的NI信息，在上行遠點不是最佳的調度方式。

2.2 三段分配模式

三段分配模式是非頻率選擇性調度（NFSS，Non Frequency Selective Scheduling）的一種，是上下行資源調度的現網設置，其原理為網絡側將頻域帶寬分為3段，根據CellType確定授權給終端的PRB資源的起始位置。

（1）三段分配模式：現網配置，根據后臺參數配置計算出的CellType是固定的。

（2）三段輪轉分配模式：由于Bias隨時間周期性地變化，導致CellType的計算結果隨Bias變化周期0、1、2循環變化，具體如表1所示。

2.3 全業務NI頻選

eNodeB實時統計當前上行頻帶每個PRB的干擾強度，并根據UE上行業務的資源需求，選擇最優的頻率資源（對應PRB位置上NI最低）分配給UE的上行PUSCH傳輸，如圖1所示。

（1）根據當前TTI小區下所有UE需求的上行資源數，確定是否實施基于NI的頻選調度。

（2）根據當前TTI該UE上行業務需求的資源數，確定以PRB或子帶方式分配PUSCH資源。

OMC功能實現：開啟全業務NI頻選調度策略。根據SRS帶寬配置（0）、SRS初始接入帶寬（2），確定劃分子帶數量為4，即每個SRS在頻域上占用的RB數mSRS與上行系統帶寬、小區特定的配置參數srs-BandwidthConfig、UE特定的配置參數srs-Bandwidth相關。假設srs-BandwidthConfig配置為0，srs-Bandwidth配置為2，則使用窄帶SRS每個SRS的帶寬為24RB，頻域上被分為N0×N1×N2=4份，如圖2所示。

2.4 QCI1業務NI頻選

VoLTE業務感知靈敏，單次調度的數據量較小，對上行PRB的需求也相對較低，調度上更容易選擇低NI的PRB。

（1）新傳基于NI的頻選打開

針對建立了QCI1業務的UE的所有新傳調度進行基于NI的頻選，包括這些UE的SR響應也進行基于NI的頻選。

（2）重傳時基于NI的頻選打開

僅針對建立了QCI1的業務的UE的重傳，后臺配置為自適應重傳，基于NI頻選的方式進行重傳調度，后臺配置為IR非自適應重傳，不進行NI的頻選調度。

表2為新傳基于NI頻選開關和重傳基于NI頻選開關的組合取值情況。

2.5 RLC分片限制

RLC分片限制功能希望通過限制語音包的RLC最大分片段數，抬升單次調度的語音信息包大小，配合重傳合并增益，降低單個語音包在空口的傳輸時延，進而減少終端PDCP層語音包棄包。

（1）RLC根據MAC層指示的RLC PDU大小，分段/串聯RLC SDU并增加RLC頭，然后將生成的RLC PDU發給MAC層。

（2）現網RLC分片限制功能關閉，默認為RLC的分片數量不受限制。在上行遠點，RLC拆片過多，調度效率低下，容易導致PDCP棄包。

（3）基站上行調度時根據語音包長度，配合無線側的調度能力及最大RLC分片數量限制，反算每個分片的長度要求。當信道質量不足以支持每個分片的長度時，不降低RLC分片長度，而是用抬升MCS的方式在空口完成調度。

（4）在UE側的棄包可以緩解，雖然HARQ失敗的機率相對上升，但相對RLC分片過多導致的棄包會產生累積效果，HARQ失敗僅造成部分空口丟包，有利于改善端到端的連續丟包。

3 功能評估

3.1 全業務NI頻選

（1）典型站點NI分布對比：開啟功能后，小區全帶寬內的NI分布呈現明顯的均化趨勢。NI高點，尤其是RB33位置附近的高NI區域下降十分明顯。圖3為功能開啟前后忙閑時NI分布對比情況。

功能開啟后NI降低，接通、掉線理論上應該表現地更為優秀。

（2）RB級NI分布：開啟功能后，除載波兩端因PUCCH占用的RB NI較高外，其余RB上的NI出現了均化的趨勢，高NI的RB位置不再固定在幾個位置上。這樣對于系統而言，可減少由于調度在該NI位置而損失的容量。圖4為功能開啟前后天粒度NI分布對比情況，圖5為功能開啟前后忙時NI分布對比情況。

（3）上行業務表現：上行MCS出現了升階，上行業務（包括QCI1）速率較功能開啟前有一定幅度的提高，上行全業務增加約9.83%，QCI業務增加約3%。圖6為上行平均MCS與上行平均干擾NI情況，圖7為QCI1上行平均PDCP速率與上行平均干擾NI情況。

功能開啟后，試點區域內的業務量呈持續增長的趨勢，隨著業務量的增長，區域內的平均NI也開始逐步上升（整體增幅約0.8 dB）。

3.2 QCI1業務NI頻選

為方便確定開啟QCI1頻選調度功能后的增益，優選系統內干擾特征明顯的小區，通過PCI與高NI RB位置來確定。

（1）開啟NI頻選后，初始RB分配位置發生了較大的變化，PRB16成為概率最大的起始分配位置，除PRB8外，其余高概率的起始分配位置均與功能關閉時不同。表3為NI開啟前后PRB起始分配位置的概率對比情況。

（2）功能開啟前后VoLTE業務的MOS均值、誤塊率、RTP抖動及上行MCS均值均有一定提升。表4為功能開啟前后VoLTE業務指標的對比情況。

3.3 RLC分片限制

（1）通過在弱場下的VoLTE語音互撥，確認默認配置下的RLC分片分布情況。功能關閉時，RLC分片個數為6及以下占比達到94.5%，重點對RLC分片參數設定在2、4、6這三種情況進行驗證。圖8為RLC分片個數占比情況。

（2）通過限定測試環境，對比RLC分片參數設置為2、4、6下的VoLTE業務MOS、上行MCS、丟包及重傳的變化，如表5所示。

1）開啟RLC限制功能時，重傳比例都有一定升高，符合理論預期（強制RLC分片大小后會抬升空口調度的MCS，引起上行Bler抬升和重傳加大）。

2）RLC分片為6時MOS均值最優，RLC分片為2、4時不能提升VoLTE質量，同時增加了空口重傳，不推薦RLC最大分片限制為2、4。

3）結合QCI1業務NI頻選功能可進一步改善VoLTE質量。

4 結束語

提出了VoLTE業務的資源調度，在試點區域開啟QCI業務NI頻選調度及RLC分片限制（限制為6片）功能后，通過分析驗證發現VoLTE業務質量有一定幅度的提升。接下來，擴大區域，進一步改善VoLTE質量，使用戶對VoLTE語音業務感知更加敏感，提高客戶感知。

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