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精品文档上行覆盖不足影响VoLTE丢包案例
上行覆盖不足影响VoLTE丢包
上行覆盖不足影响VoLTE丢包
【摘要】随着VoLTE网络商用大力推广，目前VoLTE用户已达到相当规模，后续将逐步取代2G网络通话，VOLTE通话体验显得尤为重要，它将影响运营商的品牌形象。
VoLTE上行丢包率是影响用户VOLTE通话体验的重要因素，丢包的形成原因主要与上行覆盖不足，无线网络环境，参数设置等因素相关，上行覆盖越弱，无线环境越差，影响就越明显，丢包率也就越高，随之通话体验变差。
本文学习广州分公司优秀案例，分析亳州本地小区PHR（功率余量）等相关参数，通过推广FDDPDCPSDU丢弃定时器参数调整，取得良好的VoLTE上行丢包率和感知的平衡，有效地改善亳州VoLTE上行丢包率，VoLTE上行丢包率从0.095%左右下降到0.07%左右。
【关键字】UE功率余量、上行覆盖不足、FDDPDCPSDU丢弃定时器
【业务类别】VoLTE、参数优化
一、背景简介
1.1案例背景
2020年第二季度初亳州VoLTE语音上行丢包率波动较大，尤其是谯城区VoLTE语音上行丢包率维持在0.1%。
通过分析LTE全网丢包率指标，亳州QCI1上行丢包率之前一直在0.09%至0.1%左右波动，接近省公司考核目标值0.1%，存在一定考核风险。
指标趋势如图1.1.1所示：
图1.1.1；2月-4月亳州VoLTE语音上行丢包率与丢包数情况
便于指标优化分析，分频段统计亳州全网QCI1上行丢包率指标趋势，2.1G小区上行丢包数全网最高，且呈明显上升趋势，丢包率在0.13%左右波动；800M小区丢包数全网次之，但丢包率指标最差，在0.15%以上；1.8G小区丢包数和丢包率均相对比较稳定，丢包率在0.05%左右，具体指标趋势如图1.1.2所示：
图1.1.2；不同频段VoLTE语音上行丢包率与丢包数情况
1.2VoLTE语音包概述
VoIP业务包括语音流和SIP信令，这里主要描述语音包。
语音流承载在QCI1上，基于RTP/UDP/IP协议；语音数据采用AMR编码，数据净荷经过协议层加上各协议头数，达到物理层发送出去，流程如1.2.1所示。
语音通话主要分为2种状态：
通话期和静默期。
在通话期间隔20ms产生一个语音包，在静默期，间隔160ms产生一个静默包，语音包都是由终端产生。
图1.2.1
1.3VoLTE语音包感知影响
在VoLTE语音业务中，丢包是影响语音感知质量最直接因素之一。
丢包会带来语音断续，单通等现象，严重影响到用户的语音感知。
希望通过丢包指标的优化来提升语音感知，改善用户体验。
丢包对语音感知影响：
VOLTE业务与2/3G业务不同，LTE走PS域，通过不同QCI承载来进行QoS保障，影响其VOLTE语音质量的关键指标为丢包、抖动、其中丢包对MOS值基本是线性分布，一般丢包率在1%以内，MOS都比较好；一旦丢包率大于1%后，MOS分明显下降，语音质量将会受到影响。
图1.3.1；VOLTE丢包率与MOS值关系
1.4VoLTE语音上行丢包分类及原因
上行语音丢包率是在PDCP层统计，统计主要是根据数据的SN号统计。
举例：
基站收到第一包数据的SN号是1，下一包数据期望收到的SN号是2，但实际收到的数据的SN号是3，此时认为数据包SN号为2的丢弃，所以此时的丢包率计算为：
1/3；丢包的统计主要依赖于UE发送的PDCP层的SN号是否连续，如果UE发送的SN号不连续，则基站统计PDCP丢包。
VoLTE丢包主要可以分为基站（终端）丢包及空口丢包两大类，无论空口丢包还是基站（终端）弃包，都会直接影响VoLTE用户的实际语音感知。
基站（终端）丢包：
业务高负荷、质差引发重传都会大量消耗无线资源，若基站因为缺乏有效的无线资源无法完成对PDCP包的及时调度时，导致UEPDCP层丢弃定时器（100ms）超时，基站（或终端）会主动丢弃VoLTE语音包。
（图1.4.1中①所示）
空口丢包：
弱覆盖，系统内干扰，系统外干扰都会引发无线网络质差，会直接导致VoLTE语音包在无线空口传输过程中出现丢失，MAC层多次传输错误后导致丢包。
（图1.4.1中②所示）
图1.4.1
产生原因大致可分为4类，如图1.4.2所示：
空口丢包：
空口质量差的情况下，导致语音包传输丢失，HARQ重传达最大次数；
超时丢包：
大话务或者远点用户（上行覆盖不足）的场景下，由于CCE不足导致下行调度延迟，最终会导致PDCP层弃包；
切换丢包：
切换时UE在目的小区接入出现延迟，数据包转移到目的小区后超时弃包。
异常丢包：
异常终端或基站故障等导致的语音包丢弃或是SN乱序或是基站、终端误检等情况。
1.4.2
1.5功率余量报告（PHR）原理
PH，全称PowerHeadroom，中文为功率余量，即UE允许的最大传输功率与当前评估得到的PUSCH传输功率之间的差值，用公式可以简单的表示为：
PH=UEAllowedMaxTransPower-PuschPower。
它表示的是除了当前PUSCH传输所使用的传输功率之外，UE还有多少传输功率可以使用。
PH的单位是dB，范围是[-23dB，+40dB]。
如果PH值为负，表示当前的PUSCH传输功率已经超过UE允许的最大传输功率（PH是计算值，不是UE的实际传输功率，因此有可能超过最大功率导致该值为负），在下次调度时可以考虑减少该UE的RB资源分配；而如果PH值为正，那么后续分配的RB数目还可以继续增加。
图1.5.1PHR取值
PHR，全称PowerHeadroomReport，中文为功率余量报告，即UE向网侧报告功率余量的过程。
这个功率余量的值是通过MAC层的控制单元发送的，与这个过程相关的MAC控制单元也被称作PHR控制单元。
PHR控制单元固定占一个字节，其中高2位是R位即保留位，暂时不用，仅使用低6位存放0~63这64个PH等级值，每个PH等级值对应一个实际的dB值，如图1.5.2、1.5.3所示。
图1.5.2PHR控制单元
图1.5.3PH等级值对应dB
当满足下面几个条件中的任何一个，UE将触发一个PHR：
1）当UE有传输新数据的上行资源，prohibitPHR-Timer定时器超时或已经超时，并且在上一次传输功率余量报告之后，路径损耗的变化值已经超过了dl-PathlossChangedB。
2）periodicPHR-Timer定时器超时
3）当RRC层配置或重配置PHR功能或参数，且这种配置或重配置并不是禁止PHR。
发送流程如图1.5.4所示
图1.5.4PHR发送流程
通过PHR的值，可以判断UE的无线环境，PHR值越小，UE的上行发射功率就会越大，干扰也会越大，说明无线环境差，上行受限，可能存在覆盖问题；PHR值越大，UE的上行发射功率越小，干扰越小，无线环境好。
二、推广组织
亳州VoLTE语音上行丢包率波动较大，尤其是谯城区VoLTE语音上行丢包率维持在0.1%。
通过分析LTE全网丢包率指标，亳州全网QCI1上行丢包率之前一直在0.09%至0.1%左右波动，接近省公司考核目标值0.1%。
本文参考广州分公司优秀案例。
以4月份亳州全网指标为例，选取亳州市高丢包小区（空口上行用户面丢包数（QCI1）（包）≥50，空口上行用户面丢包率（QCI1）（%）≥1），选取高丢包小区日均上行丢包率如图2.2.1所示。
分析处理压降亳州市VoLTE语音上行丢包率。
图2.2.1；Top小区日均总丢包率
三、推广报告
3.1告警核查，无影响业务告警
本案例主要参考广东省上行覆盖不足影响VoLTE丢包案例分析处理章节，分析处理亳州小区情况。
亳州市亳州市高丢包小区（空口上行用户面丢包数（QCI1）（包）≥50，空口上行用户面丢包率（QCI1）（%）≥1）告警情况，高丢包小区在4月1日至4月14日不存在影响小区业务的重要告警。
图3.1.1；Top小区告警情况
3.2干扰核查，无干扰情况
查询亳州市亳州市高丢包小区（空口上行用户面丢包数（QCI1）（包）≥50，空口上行用户面丢包率（QCI1）（%）≥1）日均干扰值在-110dBm左右波动，除个别小区存在较小干扰外。
其它小区无上行干扰。
图3.2.1；Top小区日均干扰情况
3.3覆盖核查，存在上行覆盖不足
通过统计问题小区覆盖率在92%（大于等于-110dBm）以上小区占比高达90%。
UE功率余量低于0占比高达30%，存在严重的上下行链路不平衡。
图3.3.1；Top小区覆盖以及功率余量
UE功率余量（powerheadroom）,简称PH。
无线信号从发送端到接收端存在能量损耗，功率余量表示的是一个UE完成当前传输后的剩余功率。
powerheadroom=UE最大传输功率-PUSCH功率=Pmax-PPUSCH
如果功率余量为正：
表示UE在最大传输功率下，还能传输更多数据；
如果功率余量为负：
表示UE的传输已经超过了允许的最大传输功率。
3.4分析小结
通过对亳州市高丢包小区（空口上行用户面丢包数（QCI1）（包）≥50，空口上行用户面丢包率（QCI1）（%）≥1）分析，问题小区在无告警、无干扰、覆盖良好的情况下，存在上下行链路不平衡导致空口上行用户面（QCI1）丢包，从而影响VoLTE通话感知。
3.5优化思路与方法
通过上述指标分析，优化措施如下：
1、修改高丢包小区（空口上行用户面丢包数（QCI1）（包）≥50，空口上行用户面丢包率（QCI1）（%）≥1）RS功率，较之前功率下降1-2dBm，控制覆盖；
2、问题小区的FDDPDCPSDU的丢弃时间（QCI1和QCI2）由100ms改为300ms。
3.6效果验证
参数修改后，分别提取VoLTE无线支撑分析平台和网管指标验证：
①VoLTE无线支撑分析平台：
质差次数明显减少，VoLTE质差比得到改善；同时通话次数也随之减少，一方面，是因为调整方案中采取了降低功率，小区覆盖范围缩短，接入小区的用户自然则变少；另一方面，从SEQ平台统计数据可以看出，有些小区通话次数变化较大。
②网管指标：
提取修改后亳州丢包小区，VoLTE语音上行丢包率改善明显，修改后选取丢包小区的丢包率维持在0.08%左右。
如下图3.6.1所示。
图3.6.1；修改参数前后VoLTE语音上行丢包率对比
同时观察亳州全网VoLTE语音上行丢包率，修改后亳州全网包小区的丢包率维持在0.07%左右。
如图4.2.2所示。
图4.2.2；修改参数前后亳州全网VoLTE语音上行丢包率对比
四、推广总结
通过学习广东省“上行覆盖不足影响VoLTE丢包案例”，将此案例方法运用到亳州高丢包小区。
针对亳州市高丢包小区（空口上行用户面丢包数（QCI1）（包）≥50，空口上行用户面丢包率（QCI1）（%）≥1）优化整治过程中，定位选取亳州高丢包小区绝大部分因为上行覆盖不足导致高丢包问题，严重影响用户VoLTE通话感知。
一方面，可以通过降低功率，控制覆盖范围，使得基站能够正常接收到UE的发射信号；另一方面，通过适当调整FDDPDCPSDU丢弃定时器参数，延迟数据包丢弃来降低丢包率，以达到改善质差的目的。
常见引起上行覆盖不足问题有：
上行干扰（NI＞-105db）
超高站点（站高>50米）
越区覆盖（TA大于13占比＞20%）
解决措施有：
1）增强上行覆盖：
核查天线配置，尽量修改为2T4R增强上行接受能力
2）TTIB特性应用：
应用TTIBunlding，加强小区边缘用户上行覆盖；
3）QCI1NI频选应用，优化占用无干扰的子载波，可在一定程度上加强上行覆盖。
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