不同場景下的eSRVCC切換參數優化分析

朱同先，郭寶，張建奎

（1.中國移動通信集團江蘇有限公司宿遷分公司，江蘇 宿遷 223800；2.中國移動通信集團山西有限公司，山西 太原 030032；3.中國移動通信集團江蘇有限公司，江蘇 南京 210012）

不同場景下的eSRVCC切換參數優化分析

朱同先1，郭寶2，張建奎3

（1.中國移動通信集團江蘇有限公司宿遷分公司，江蘇 宿遷 223800；2.中國移動通信集團山西有限公司，山西 太原 030032；3.中國移動通信集團江蘇有限公司，江蘇 南京 210012）

為了解決LTE系統使用頻譜損耗大、深度覆蓋而導致局部區域出現VoLTE無法連續覆蓋的問題，需通過eSRVCC切換到2G網絡來保障語音業務的連續性，但目前全網對于SRVCC相關參數設置存在“一刀切”的情況?；诖耍槍焖ヂ洹⒙ヂ涞炔煌瑘鼍?，分析各種場景下SRVCC切換特征以及小區無線環境與性能特征，并對eSRVCC等參數的設置進行研究和合理化配置，提出了提升VoLTE用戶的語音業務感知的優化方案。

eSRVCC 切換 快衰落 慢衰落

1 引言

隨著LTE技術日漸成熟，用戶對通話的質量、時延以及富媒體通信的要求日益提高，促使語音業務從傳統電路域向LTE分組域轉變，即LTE網絡中的語音解決方案VoLTE技術。VoLTE具有通話質量優、接續時長短、掉話率低以及頻段使用率高等優點，但由于LTE頻譜損耗大、深度覆蓋不足等原因，必然會導致局部區域出現VoLTE無法連續覆蓋的現狀，為保證VoLTE用戶話音業務的連續性，3GPP在R8中提出了SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity，單待語音連續）。當LTE用戶在通話過程中終端移動出LTE覆蓋，注冊至2G/3G網絡時，終端與網絡配合將話音無縫地從LTE網絡切換至2G/3G網絡，通過SRVCC切換到2G網絡來保障語音業務的連續性。為了縮短切換時延，3GPP在R10版本中提出了eSRVCC（enhanced Single Radio Voice Call Continuity，增強的單待語音連續）[1-2]。

系統間切換必然會導致短暫中斷、質量下降的問題，切換過早則會降低用戶使用高清語音的時長占比，切換過晚則可能由于信號衰落、無線信號強度不足以支撐后續的鏈路建立而發生掉話。目前全網對于SRVCC相關參數設置存在統一設置狀況，未考慮到各種場景下SRVCC切換特征及小區無線環境與性能特征，在某些特殊場景下，對用戶感知會造成較大影響，所以根據不同的場景，差異化設置切換參數是保障VoLTE用戶在覆蓋邊緣區域感知的重要保障。本文將主要針對快衰落（高鐵、高速、國道的快速移動場景）、慢衰落等不同場景下SRVCC等參數的設置進行研究，以提升用戶感知[3-4]。

2 eSRVCC關鍵流程及評估標準

2.1 eSRVCC關鍵流程

VoLTE技術里面重要的一項流程就是SRVCC，類似于跨系統的互操作，為了在LTE覆蓋受限的區域保證用戶VoLTE通話的連續性，需要進行跨系統SRVCC切換。從接入網角度進行觀察，SRVCC也同樣經歷測量、判決等相應步驟，因此可以認為是一種跨系統的切換，但是區別于傳統的如2G/3G話音CS（Circuit Switch，電路域切換）-CS域切換，SRVCC一般則屬于PS（Packet Switch，分組域切換）-CS域的一種切換流程。

VoLTE語音業務在LTE覆蓋邊緣發生SRVCC切換時，需要創建UE（User Equipment，用戶設備）與ATGW（Access Transfer Gateway，接入切換網關）之間的承載通道，對端設備與ATGW之間的媒體流還是通過原承載通道傳輸。在保證語音呼叫連續性的同時，盡可能地減小了切換時延。SRVCC不同階段及分類如圖1所示：

圖1 SRVCC不同階段及分類

2.2 語音質量計算方法

語音質量是語音業務的關鍵指標之一，特別是在LTE移動網絡，VoLTE提供比過去更高質量的語音業務。語音業務的質量是以用戶的感知作為評判標準[5]。對于VoIP（Voice over IP）領域的語音業務，語音質量的計量單位是MOS（Mean Opinion Score，平均主觀意見分）。VoLTE作為一種VoIP業務，目前也采用MOS評分作為語音質量的評價工具。MOS評分是通過測試人員真實撥打CQT（Call Quality Test，呼叫質量測試），然后對通話進行主觀評估并打分。這種評價方法符合語音質量的定義，但主觀感受因人而異，因此該方法有明顯的局限性[6-8]。

為了消除主觀因素，整個行業先后出現過多種MOS評分算法，常見的有PESQ、POLQA等算法。PESQ曾經作為主要應用的算法被大量使用；而相對較晚推出的POLQA算法，更多的以端到端的方式進行考量，被認為更接近用戶的感知和體驗，因此成為目前的主流MOS評分算法。

MOS評分的取值范圍是1至5，5分為滿分最優。影響語音質量的關鍵因素是時延、丟包率和抖動，具體如下：

（1）時延是指RTP（Real-time Transport Protocol，實時傳輸協議）包在通話用戶之間端到端傳遞的耗時；

（2）丟包率是指在端到端傳遞的過程中，未成功到達的RTP包占全部應傳遞RTP語音包中的比例；

（3）抖動是指相鄰兩個成功傳遞的RTP語音包的時延差值，其計量了時延變化的幅度和大小。

一般而言，時延越大、丟包率越高或者相同時延下抖動越高，對語音質量的影響就越大，從而MOS評分也越低。VoLTE業務MOS計算流程如圖2所示。

圖2 VoLTE業務MOS計算流程

當無線環境惡化時會觸發eSRVCC切換，語音業務從LTE網絡回落到2G網絡。在這個時間段產生的MOS值主要受以下因素影響：

（1）終端占用LTE網絡時的無線環境；

（2）執行eSRVCC事件時業務短暫中斷；

（3）終端回落時，LTE環境引起的時延、抖動、丟包等；

（4）終端回落到2G網絡后的干擾、信號強度等無線環境。

3 基于覆蓋場景的eSRVCC切換優化

由于不同場景下的無線環境不同，參數設置不當會對用戶感知造成較大影響，所以根據場景進行分類設置是保障VoLTESRVCC-2G整個通話過程中語音質量的關鍵。

根據無線信號的變化，將場景分為快衰落場景和慢衰落場景。具體如下：

（1）快衰落的表征：信號的快速起伏變化，在進行切換判決、切換執行時，過程更短；

（2）慢衰落的表征：信號逐漸損耗，在進行切換判決、切換執行時，需要的時間較長[9-10]。

圖3 同一電平區間下MOS值大于3的概率分布

3.1 快衰落場景下的切換參數研究

（1）LTE網絡下的eSRVCC參數配置分析

由于MOS散落范圍、電平范圍跨度較大，對同一電平下MOS值大于3的概率分布進行統計，并對算出的概率進行曲線圖繪制，然后對趨勢線進行數學建模，形成量化的算法。

將該算法應用于統計LTE網絡下的MOS與RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號接收功率）的變化情況，分析MOS值大于3時所對應的RSRP值，具體如圖3所示。

由此可知，MOS值大于3的概率隨著電平的增強而增加，兩者呈現正相關。當MOS值大于3的概率為60%時，所對應的電平值是-113 dBm。

結合MR（Measurement Report，測量報告）采樣點進行分析，統計電平值為-115 dBm至-110 dBm，由于參數修改后不能對原有用戶造成太大影響，可以選取采樣點數占比小于1%的電平值作為臨界值分析。選取試點區域的MR數據統計結果如表1所示。

由表1可以看出，當采樣點數占比小于1%時，所對應的電平值為-113 dBm。

綜上所述，可以將-113 dBm左右作為eSRVCC的快衰落場景的本系統切換參數配置。

（2）2G網絡下的eSRVCC參數配置分析

通常情況下，eSRVCC事件發生在MOS采集周期內，也就是說在MOS采樣周期的前半段是在LTE網絡，在后半段則在2G網絡，eSRVCC事件后終端回落到2G網絡繼續業務?，F在對eSRVCC事件中的MOS與RxLevel進行研究，分析MOS概率大于3時所對應的電平值。

表1 MR采樣點數據統計結果

由于現網2G網絡覆蓋良好，終端在回落到2G網絡時，電平通常情況下較好，主要集中在-90 dBm至-70 dBm。在各個電平范圍內，MOS值大于3的概率基本保持穩定在20%左右。也就是說通話從LTE回落到2G時，在一個較寬的2G電平范圍內，2G電平對MOS值的影響波動很小。為了保證跨系統間切換的穩定和持續性，需要確保2G在邊界的電平值保持在-90 dBm以上。

3.2 慢衰落場景下的切換參數研究

（1）LTE網絡下的eSRVCC參數配置分析

對慢衰落場景下的eSRVCC數據進行MOS值的概率分布統計，分析MOS值在分別大于3、3.5的概率與電平值的關系。以下數據是在慢衰落場景（市區道路）下進行統計分析：

慢衰落場景下，eSRVCC的電平回落區間主要集中在-117 dBm至-107 dBm，結合快衰落場景下的MOS值概率分布以及LTE網絡下的概率分布和慢衰落場景的特點，電平值取-115 dBm左右可使MOS值有較高概率在3以上。

（2）2G網絡下的eSRVCC參數配置分析

對eSRVCC事件中的MOS與RxLevel進行研究，分析MOS概率大于3時所對應的電平值?？傻玫組OS值大于3的概率隨著電平的增加而增加，且回落點主要集中在-90 dBm以上，結合快衰落場景下的MOS值與2G網絡下的電平關系，同時為了保證跨系統間切換的穩定和持續性，需要確保2G在邊界的電平值保持在-90 dBm以上。

4 eSRVCC切換過程中的參數配置

通過對大量2G網絡和LTE網絡的語音測試數據進行分析，確定不同網絡下MOS值與RSRP的關系，量化2G網絡和LTE網絡下MOS與電平強度的關系，確定兩者在MOS為3的臨界狀態下的電平值。

（1）2G網絡MOS與電平關系

統計2G網絡各電平下所對應的MOS均值，確定MOS隨電平的變化趨勢并進行量化。通過抽樣建模，得出2G網絡下MOS隨信號強度變化的關系為：y（MOS）=1.0185ln(x)+0.3933。

（2）LTE網絡MOS與電平關系

統計LTE網絡各電平下所對應的MOS均值，確定MOS隨電平的變化趨勢并進行量化。LTE網絡下MOS隨信號強度變化的關系為：y（MOS）=1.0995ln(x)+0.0198。

（3）2G與LTE網絡下MOS臨界值對應的電平值

量化2G與LTE網絡下的MOS隨電平變化趨勢后，關聯分析兩者的變化趨勢，確定在MOS為3時所對應的2G和LTE的電平值。當終端處于MOS為3的臨界點時，2G網絡所對應的電平值為-90 dBm，LTE網絡所對應的電平值為-113 dBm。

通過分析得出不同場景下SRVCC的差異化參數設置，慢衰落場景參數設置如表2所示，快速移動場景參數設置如表3所示。

5 結束語

基于場景的sSRVCC切換參數優化是通過數理統計的方法歸納出典型場景的信號強度變化特征，抽樣建模后應用于全網小區，進行小區覆蓋場景的快速分類界定，確定了場景的界定和判別方法。在此基礎上，本文通過研究不同場景下的參數設置，包括各種場景中eSRVCC事件判決和執行門限，以及不同設置對呼叫成功率、系統間切換準備時延、系統間切換中斷時延（包括控制面和用戶面）、切換成功率的影響，形成了一套合理化的分場景參數，以確保切換的及時性和連續性。根據預判2G、LTE語音MOS值進行臨界點判別，作為參數設置的依據，并最終通過MR進行內外部的鄰區精細化配置。

表2 一般場景（信號慢衰落）參數設置

表3 快速移動場景（高速、高鐵、國道）參數設置

[1]陳翠玲. 端到端語音接續時延優化策略研究[J]. 電信科學, 2013(6): 164-169.

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[3]伍竹歆. VoLTE語音呼叫接續時延優化淺析[J]. 中國科技信息, 2015(24): 71-72.

[4]郭寶,張陽. 弱覆蓋場景下提升VoLTE通話質量的測試與優化[J]. 移動通信, 2016,40(15): 16-19.

[5]王辰,李志鋒,劉鈞. 基于IMS的VoLTE語音業務實現方案的研究及優化[J]. 電信技術, 2015(1): 86-89.

[6]周軍,王峰. VoLTE空中接口時延優化方案研究[J]. 電信技術, 2016(9): 20-25.

[7]任君明. VoLTE語音呼叫時延優化的研究與實踐[J]. 電信工程技術與標準化, 2016(5): 57-60.

[8]楊明俊. 不同城市場景下VoLTE技術對呼叫建立時延的提升[J]. 中國新通信, 2016(8): 83-84.

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[10]溫秋燕. VoLTE高清語音解決方案研究[J]. 數字技術與應用, 2015(4): 27-28.

Optimization Analysis on eSRVCC Switching Parameters in Different Scenarios

ZHU Tongxian1, GUO Bao2, ZHANG Jiankui3
(1. China Mobile Group Jiangsu Co., Ltd., Suqian Branch, Suqian 223800, China;2. China Mobile Group Shanxi Co., Ltd., Taiyuan 030032, China;3. China Mobile Group Jiangsu Co., Ltd., Nanjing 210012, China)

In order to deal with the discontinuous LTE coverage in local areas resulting from high spectrum loss and deep coverage for LTE systems, the switch to 3G networks through eSRVCC is necessary to guarantee voice service.However, the parameter configuration related to SRVCC in the whole network suffers from “one size fits all”.Therefore, the switching characteristics, wireless cell environment and performance feature of SRVCC in different scenarios were analyzed according to fast fading and slow fading. The setting of eSRVCC parameters was investigated and feasibly configured to put forward the optimization solution to voice service perception for VoLTE users.

eSRVCC handover fast fading slow fading

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.18.005

TN929.5

A

1006-1010(2017)18-0024-05

朱同先,郭寶,張建奎. 不同場景下的eSRVCC切換參數優化分析[J]. 移動通信, 2017,41(18): 24-28.

2017-07-24

責任編輯：袁婷 yuanting@mbcom.cn

朱同先：高級工程師，碩士畢業于南京郵電大學，現任職于中國移動通信集團江蘇有限公司宿遷分公司，主要研究方向為TD-LTE無線優化、參數應用與管理，發表論文2篇。

郭寶：高級工程師，工程碩士畢業于中北大學，現任職于中國移動通信集團山西有限公司，主要研究方向為TD-LTE無線優化、端到端優化，申請發明專利21項，授權4項，發表論文80余篇。

張建奎：工程師，學士畢業于南京郵電大學，現任職于中國移動通信集團江蘇有限公司，主要研究方向為TD-LTE無線優化、參數應用與管理，發明專利1項，發表論文5篇。