VoLTE接續時延分析與優化實踐

嚴鋒雲，武紅然（.中國聯通廣東分公司，廣東 廣州 5067；.中國聯通河北分公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

截至2020 年6 月底，廣東省VoLTE 用戶數占比達到50%。VoLTE以其接通快、語音清晰，語音過程不影響數據業務、支持視頻彩鈴等特點越來越受到客戶的青睞。呼叫接續時延是用于評估VoLTE 網絡業務可接入性、衡量VoLTE 用戶體驗的一個重要指標。隨著網絡技術的不斷成熟，業務優化功能不斷改進，用戶對呼叫時延感知的要求也越來越高，為提升市場競爭力，接續時延優化勢在必行。

1 VoLTE接續時延分析

根據被叫號碼類型或被叫域選情況，VoLTE 呼叫場景分為V2V 和V2C 2 種。V2C 場景的被叫號碼為CS、PSTN、網間號碼和VoLTE 域選在CS 等。V2V 場景的主被叫均為VoLTE且雙方均在LTE。本文重點討論V2V 場景。為了定位影響V2V 接續時延的關鍵因素，主要從2 個方面入手，一方面通過第三方信令工具對現網VoLTE 用戶呼叫時延進行專題分析，從地（市）、廠家等維度定位接續時延短板；另一方面組織不同網元、廠商、運營商等進行呼叫測試，通過消息跟蹤記錄各子流程耗時，統計分析測試結果定位耗時較多的網元或場景。

其次，基于VoLTE 呼叫流程，進行多種場景測試，通過信令跟蹤記錄時間消耗情況，測試場景遍歷省內IMS 和EPC 域內不同廠商的所有網元，同時結合友商相同場景的測試情況進行對比分析。將多次呼叫流程測試中的時間消耗進行詳細記錄，通過數據對比分析獲取影響接續時延的關鍵因素。

為了分析呼叫流程各段時間消耗，將VoLTE 呼叫建立過程細分為6 個過程的13 個子流程。其中主叫側為主叫控制過程、主叫承載建立過程，被叫側為被叫尋址過程、被叫呼叫控制過程、被叫承載建立過程和彩鈴過程（可選）。VoLTE 呼叫建立時長如圖1 所示。

圖1 VoLTE呼叫建立示意圖

通過2 省核心網維護人員近3 個月的統計分析和測試驗證，共定位圖1中紅色編號④⑧⑩?（主被叫專有承載建立過程、域選過程和尋呼過程）4 個子流程存在時延優化潛力。針對這4 個子流程中涉及的關鍵網元和流程進行系統評估，制定時延優化方案，經測試驗證，優化措施對降低呼叫接續時延效果明顯，且趕超友商呼叫接續效果。

2 時延優化方案制定和效果驗證

2.1 專有承載建立時延優化（SBC開啟Rx會話提升）

廣東聯通VoLTE 與A 省友商VoLTE 拉網對比測試，通過與友商的跟蹤消息對比，發現二者SBC網元在Rx 流程上存在差異，正是這種差異，導致一次呼叫下來，廣東聯通比友商多耗時170 ms 左右。按消息端來區分主要在INVITE→183 和prack→200，詳細的時延消耗對比如表1所示。

據了解中國聯通不同省分SBC 的Rx 會話提升目前開啟情況不一，部分省分已開啟，時延降低約170 ms。選取開啟Rx 會話提升流程的河北聯通和未開啟該流程的廣東聯通，將這2 個省的測試結果和A 省友商的測試情況進行對比分析。

2.1.1 SBC MT側183發送流程

青辰心中難過，或許是因為自己的努力沒有獲得回報，抑或是因為眼見美麗的事物在自己面前毀滅，而自己卻無能為力。他默然站起身，卻忽聽背后惡風不善，卻是一頭土狼不知何時來到了他的背后，發動了偷襲。

開啟了Rx 會話效率提升流程后，MT 側SBC 收到帶SDP的183消息后給PCRF發送AAR，SBC收到AAA后，不等待RAR 消息上報訂閱事件，直接轉發SIP消息到核心側。而未開啟該流程的MT 側SBC 收到帶SDP的183消息后，發送AAR給PCRF，SBC收到AAA，且要等收到RAR 后回送RAA，然后才向核心側轉發183 消息，此段流程下來廣東聯通與A 省友商相比多耗時100 ms左右（多次測試取均值）。

廣東聯通MT 側發送183 流程（未開啟Rx 提升）耗時173 ms。A 省友商MT 側183 發送流程（開啟Rx 提升）耗時92 ms。河北聯通MT 側183 發送流程（開啟Rx提升）耗時7 ms。

表1 廣東聯通與A省友商MO和MT時延

2.1.2 PSBC MO側183發送

配置了Rx 會話效率提升流程的SBC，在最初收到帶SDP 的INVITE 消息，給PCRF 發送AAR 消息時，Flow-Status AVP 中填寫ENABLED，后續再收到ISBG的183消息，在給PCRF發送AAR消息前，對該AAR消息進行檢查，發現該AAR 消息與上一個AAR 消息完全相同，不需要再向PCRF 發送AAR-U，直接向核心側轉發送183；未配置該流程的SBC 在收到183 后，還需要向PCRF 發送AAR-U 更新承載，此段多耗時70 ms左右（多次測試取均值）。

廣東聯通MO 側發送183流程（未開啟Rx提升）耗時106 ms。A 省友商MO 側發送183 流程（開啟Rx 提升）耗時30 ms。河北聯通MO 側發送183 流程（開啟Rx提升）耗時8 ms。

上述2 個流程，在3 個測試場景的測試結果對比如圖2所示。

圖2 結論證實，中國聯通SBC 開啟Rx 提升后，時延降低效果明顯，耗時少于友商，經過多次測試統計，平均每次呼叫縮短時延約為260 ms。目前中國聯通各省開啟Rx提升情況不統一，建議未開啟省分評估現網情況，盡可能開啟該功能（因涉及參數較多，建議各省評估現網情況，制定具體操作方案）。

圖2 SBC側183發送流程耗時示意圖

2.2 尋呼過程優化（中興MME優化尋呼參數）

通過第三方信令工具對河北聯通各地（市）V2V平均時延進行統計分析，發現4 個地（市）的V2V 時延明顯高于其他地（市），如圖3所示。

圖3 河北各地（市）V2V平均時延示意圖

對時延差距最大的地（市）A 與地（市）L 的V2V 端到端INVITE 消息和180 消息時延進行對比，魚骨分析見圖4。

通過圖4對地（市）L和地（市）A 的時延分段對比，可以看出被叫終端的180消息到達SBC 的時間開始有明顯差異，導致2個地（市）V2V 時延差異，初步懷疑為EPC 域尋呼時長差異。進一步分析地（市）A 和地（市）L 的KPI，地（市）A VoLTE 被叫尋呼響應時延為1 140 ms，地（市）L VoLTE 被叫尋呼響應時延為582 ms。該時延差異進一步證實，地（市）A 和地（市）L 相比，時延差異主要體現為VoLTE 尋呼響應時長。對全省11 個地（市）的指標進行對比分析，地（市）A、B、C、D 的時延明顯較大，這4 個地（市）為中興MME 覆蓋范圍，其他地（市）為華為MME 覆蓋范圍，因此進一步分析中興MME尋呼參數配置情況。

VoLTE是按照TAL進行尋呼，目前中興MME配置的策略為每100 ms 下發64 個eNodeB，而目前各地（市）配置的最大的TA可能要到400個eNodeB，最差的要700 ms 才可能尋呼到。TA 過大是造成尋呼時長的一個主要原因，此問題在各地（市）TA與電信拉齊后會有所緩解，TAC 數量增加，每個TAC 下帶eNodeB 數量減少，尋呼時間也將隨之下降。

為了規避上述問題，通過修改MME尋呼策略來降低時延，由目前的每100 ms 下發64 個eNodeB，調整為每50 ms 下發512 個eNodeB，這種調整將帶來MME 負荷增加，經系統評估該操作的影響在核心網的承受范圍內。

完成中興MME 參數修改后，業務測試正常，調整后觀察一周，上述4 個地（市）V2V 時延降低約300 ms。指標情況如圖5所示。

圖5 地（市）時延優化效果示意圖

2.3 域選過程優化（HSS優化IDR/IDA流程）

在VoLTE 測試中發現，華為HSS 中VoLTE 用戶在每次被叫域選過程中，無論被叫注冊VoLTE 或CS，HSS都會向MME發送IDR消息查詢用戶T-ADS信息，而中興HSS 不會。分別使用華為、中興HSS 的VoLTE卡（注冊狀態一致，均在華為MME）進行測試，多次跟蹤信令統計時延，2 個廠家HSS 用戶在LTE 做被叫的時延統計比對如圖6所示。

由于華為HSS 比中興HSS 增加了IDR/IDA 流程，該流程耗時均值為42.2 ms，導致被叫時延增加。根據T-ADS 域選流程，融合HLR/HSS 收到UDR 消息后，根據被叫用戶在Gn/Gp SGSN上的注冊情況，按照判斷原則判斷是否查詢MME 以獲取被叫用戶的T-ADS 信息。查閱華為HSS 的T-ADS 域選流程中HSS 判斷是否查詢MME 的配置說明，當用戶只在MME 注冊，HSS上記錄該網元的“IMS Voice Over PS Sessions”為“SUP?PORT”，當“T-ADS 查詢方式”參數值為“NOQUERY”時，HSS 不向MME 發送T-ADS 查詢請求，直接向SC?CAS 返回UDA 消息；當“T-ADS 查詢方式”沒有設置為“NOQUERY”時，HSS 向MME 發送T-ADS 查詢請求。而現網配置為“NOQUERYGnGpSGSN”，因此觸發HSS向MME發送T-DAS查詢請求流程，增加了域選時延。

圖6 HSS域選時延示意圖

中國聯通規范要求所有廠家MME開啟單域注冊，位置更新時攜帶單域注冊標識，用戶附著4G 時發送ULR 來確保所有的4G attach 都通知HSS，HSS 向SGSN發送CLR 并清空SGSN 地址。因此域選可以直接在HSS 終結，不需要再通過IDR 消息向MME 查詢用戶信息。

綜合評估后，在現網華為HSS 修改T-ADS 為NO?QUERY 方式。修改后同樣條件下測試，HSS 的UDR/UDA時延減少約36 ms。

2.4 域選過程優化（MME上報能力）

華為HSS 修改T-ADS 查詢方式為“NOQUERY”（不查詢）后，發現華為HSS 用戶注冊在中興MME 下，HSS 仍向MME 發IDR 消息。當HSS 上記錄MME 的“IMS Voice Over PS Sessions”為“SUPPORT”，HSS 不向MME 發送T-ADS 查詢請求，直接向SCCAS 返回UDA消息。但查詢用戶動態信息發現IMS-VO-PS-Ses?sions-Supported=UNKNOWN，所以HSS 向MME 發起IDR/IDA查詢。

跟蹤信令發現華為MME 會上報IMS-VO-PS-Ses?sions-Supported能力，中興MME未上報，同樣觸發HSS向MME發送T-DAS查詢請求，增加域選時延。

檢查現網中興MME 配置，確實不上報IMS-VOPS-Sessions-Supported 能力。MME 的IMS-VO-PSSessions-Supported 能力是在EPC 注冊時的ULR 消息中，向HSS 上報網絡是否支持IMS 語音，經綜合評估，MME 需要修改軟參支持VOPS 能力變化時通知HSS，使得MME 向HSS 獲取簽約數據的ULR 消息中攜帶“Homogenous Support of IMS Voice over PS Sessions”。

廣東聯通全省中興MME 修改參數后，經復測AS時延平均降低約53 ms，HSS時延平均降低約21 ms，時延降低效果明顯。通過專業網管U2000 進一步統計HSS 的IDR/IDA 消息忙時次數，修改后平均減少232 869 次/時，從而降低HSS/DRA/MME 等網元負荷（見圖7）。

3 結束語

圖7 HSS接入用戶數據請求（IDR）次數示意圖

通過廣東聯通和河北聯通2省核心網維護人員歷時近3 個月的統計分析和測試驗證，共定位主被叫專有承載建立過程、域選過程和尋呼過程這4 個子流程存在時延優化潛力。針對這4個子流程中涉及的關鍵網元和流程進行系統評估，制定開創性時延優化方案，經測試驗證，證實優化措施對降低呼叫接續時延效果明顯，且趕超友商呼叫接續效果。優化效果如表2所示。

表2 VoLTE時延優化效果

基于增強網管和專業網管的時延統計分析，結合不同地（市）、網元、運營商的實測記錄統計分析，分段研究影響VoLTE 呼叫接續時延的因素，在研究過程中發現4 類典型的影響時延的問題，針對每類問題制定優化方案，進行系統評估后在現網實施。經測試驗證，時延優化效果明顯，且系統負荷有所減輕，總體效果符合預期。

重點說明SBC 開啟Rx 提升措施，通過中國聯通2個省份和友商3 家的消息對比，證實中國聯通SBC 開啟Rx提升后時延降低效果顯著，明顯優于友商。據了解該措施尚未全網實施，建議未開啟省分評估現網情況，開啟該功能。本文所有優化措施均有現網實施案例，時延降低效果顯著。建議涉及相同廠商有共性問題的省分系統評估本省網絡現狀，制定相應時延優化方案，全面提升VoLTE端到端時延感知。