關于移動網預付費用戶VoLTE語音感知問題的研究

鐘興國 吳彥銘 中國聯通江西省分公司 網絡運營部 南昌市 330096

0 引言

精準營銷套餐是針對用戶所在地理位置進行計費，位置信息通過消息計費用戶發送上報給核心網的UPDATE更新消息中攜帶的ULI信息來進行準確計費，ULI消息由MME向UGW傳遞，并在后續更新流程中向消息計費網關傳遞。EPC為了滿足傳遞ULI信息實現此類計費套餐，需要打開EPC中切換時上報ULI信息的信令開關。

當全網所有的消息計費用戶在使用VoLTE業務時因位置移動發生跨基站切換時，發起UPDATE更新信令，經過EPC向消息計費網關傳遞，并等待答復后完成切換流程。當用戶終端發生跨基站X2切換時，如用戶正在通話，通話中突然出現幾秒鐘無聲音或者出現雜音等語音斷續等情況發生。且早晚交通高峰時期，全網用戶流動性增加，此時段信令負荷全天最高，影響VoLTE的通話質量問題最嚴重。

1 問題分析

在排除無線環境的影響后，經過抓包分析，發現移動網內存在SGW與消息計費網關交互的CCR-CCA消息響應時延過大的情況，超過1秒。

在終端正在進行語音業務時由于終端處于運動或終端位于LTE基站無線切換區，發生X2切換過程中（同時也在進行數據業務切換），在該終端發生切換流程時MME向SGW發送兩條Modify Bearer request信令消息用于分別更新數據域和語音域的承載，并開始等待SGW給予確認：

圖1 X2切換信令流程—修改承載請求

圖2 X2切換信令流程—IMS域承載ID

對于數據域承載，由于NET APN下開啟了消息計費，且SGW上開啟了ULI（位置）改變上報CCR消息（因校園卡之類的基于位置區計費套餐的需要，必須要在切換時向消息計費網關發出上報消息，避免錯誤計費），所以在SGW收到MME發來的Modify Bearer request消息后，會向消息計費網關發CCR消息來更新用戶位置，由于消息計費網關側當前負荷較大，響應SGW的CCA消息時延超長，只有SGW收到消息計費網關響應的CCA消息確認后，才會響應向MME發出確認Modify Bearer response的消息，導致時延大于1s：

圖3 X2切換信令流程—OCS交互與更新承載

針對語音域承載，由于IMS APN未開啟在線計費，所以語音域承載更新S G W不用與消息計費網關進行交互，在SGW收到MME發出的Modify Bearer r e s p o n s e請求時，立即返回確認消息，無需向消息計費網關發出CCR請求，所以響應MME的Modify Bearer response消息沒有時延：

圖4 單IMS域響應無時延

而M M E側的機制為只有收到S G W響應的兩條Modify Bearer Response消息后，才會向基站回復Path Switch Request Ack消息，由于SGW在響應數據域Modify Bearer Response消息之前需要先與消息計費網關交互完成，由于消息計費網關負荷高導致響應SGW的CCA時延超高，導致SGW在響應數據域Modify Bearer Response消息時延過長，因此VoLTE通話中切換等待時無法收到后續的語音流數據包，導致通話斷續無聲。

當用戶移動高峰時期，跨基站切換數量急劇增加，導致消息計費網關處高負荷狀態，響應的消息產生較大延遲，延遲最嚴重時達到1至2秒以上，因此會造成VOLTE通話不流暢的語音斷續問題。

2 問題總結

當V o L T E用戶發生X 2切換時，M M E側的機制：只有MME收到SGW響應的兩條Modify Bearer Response（對應數據域和語音域）消息后，才會向基站回復Path Switch Request Ack消息，由于SGW在響應數據域Modify Bearer Response消息之前需要先與消息計費網關交互完成，由于消息計費網關負荷高導致響應UGW的CCA時概率性出現大時延，繼而導致SGW在響應數據域Modify Bearer Response消息時延概率性大于1s，故導致MME響應基站的Path Switch Request Ack消息概率性大于1s，切換時延增大，出現語音斷續情況。雖然此時語音域的承載不需等待立刻就能得到消息響應，但也需要等待數據域的響應完成后再一起完成X2切換。

3 解決方案

方案一：

解決消息計費網關負荷問題，減少S G W和消息計費網關之間的交互時延，從而縮短Pathswitch流程交互時延，及時關注消息計費網關響應時延，到響應時延增大時擴充與SGW對接的進程，降低每進程的負荷，或者更換處理能力更強的硬件，避免消息擁塞。

方案二：

將基于基站位置進行不同計費策略的套餐改為后付費性質，避開消息計費信令流程接入X2切換流程。此方法會導致基于地理位置計費準確性降低，不能達到實時更新ULI來準確計費。

方案三：

修改X2切換時的信令流程，關閉在X2切換時要求上報ULI至消息計費網關，并得到響應才能完成X2切換的信令流程。但此方法對給予位置進行計費的套餐有極大影響，會帶來大量的投訴。

解決該問題需要修改EPC在切換時關于消息計費C C R交互流程，由S G W需要等待消息計費網關回復CCA，改為SGW發出CCR后不需要消息計費網關確認CCA，立即向MME回復Modify Bearer Responsexian響應確認承載修改。流程上只是通知消息計費網關終端進行了跨基站切換，避免等待消息計費網關回復CCA。