VOLTE关键技术简述v.pptx

1、VOLTE关键技术简述,Feb 2016,Pactera.Confidential.All Rights Reserved.,什么是VoLTE?,2G/TD,IMS网络,LTE,LTE多模终端,Internet,CS网络,EPC网络,LTE多模终端,语音及多媒体业务,数据业务,EPC实现移动性管理和接入鉴权为通信和数据业务建立承载通道,IMS提供通信业务控制能力,LTE无CS域，语音和数据均走PS域,VoLTE是通过LTE网络作为业务接入、IMS网络实现业务控制的语音解决方案业务接入：LTE网络是全IP网络，没有CS域，数据业务和语音多媒体业务都承载在LTE上业务控制：EPC网络不具备语音和多

2、媒体业务的呼叫控制功能，需要通过IMS网络提供业务控制功能业务切换：在LTE全覆盖之前，需要通过eSRVCC技术实现LTE与CS之间的语音业务连续性,VoLTE（Voice over Long Term Evolution，长期演进上的语音）3GPP标准定义的：基于IMS网络的LTE语音解决方案。通过IMS网络，移动运营商不仅可以无缝的继承传统的语音、短消息业务，还可以将语音通话与丰富的增强功能相整合，提供多样化的服务。,IMS到底是啥？,IMS：IP Multimedia Subsystem IMS是在3GPP R5阶段提出的一个新的域，它基于IP承载，叠加在PS（分组域）之上，为用户提供文

3、本、语音、视频、图片等不同的IP多媒体信息.,IP=基于IP的传输 基于IP的会话控制 基于IP的业务实现Multimedia=语音、视频、图片、文本等多种媒体的组合 在多种接入基础之上具有不同能力的终端组合Subsystem=依赖于现有网络技术和网络设备发展的系统 最大程度重用现有网络系统 无线网络把GSM/WCDMA/CDMA/TD-SCDMA/LTE/SAE/WiMax网络作为承载网络 固定网络把基于固定接入IP系统(LAN、WLAN、xDSL)作为承载网络,简言之：IMS在IP网络的基础上构建一个分层、开放、融合的核心网控制架构，是一个可运营、可管理、可计费的系统。,IMS发展史,IM

4、S 定义最早出现在3GPP R5阶段,作为PS域的一个子系统出现,2001/03,2002/03,2005/12,2006/6,3GPP R4 CN:MSC 服务器和MGW,3GPP R6 IMS QoS,Billing,FMC,等,3GPP R7 IMS 增强,3GPP R5 CN:IMS子系统和大量相关新网元,TISPAN R1-NGN/FMC 等,TISPAN R2-NASS/RACS,等,为保证标准的一致性，经过各标准化组织之间的协调，在3GPP中统一开展Common IMS相关的标准化工作,3GPP R8 引入LTE，基于LTE提供VoLTE,3GPP R9 SRVCC支持紧急呼叫,

5、3GPP R10 eSRVCC漫游方案,3GPP R11 rSRVCCvSRVCC,2008/12,2009/12,2011/3,2012/9,IMS将是未来固网移动统一的核心网架构,融合已经成为电信业发展的主要趋势。IMS相关国际标准趋于统一，以common IMS的推出为代表，IMS的标准化工作发展到了一个新的阶段。以3GPP、TISPAN的合作为主，包括ITU-T、OMA、3GPP2、PARLAY等研究组织。一个融合了固定接入和移动接入的统一架构，能够提供丰富业务的网络平台离我们越来越近了。,3GPP是IMS标准的发起者和主要贡献者；3GPP与 ETSI TISPAN合作成立了3GPP

6、OP ad hoc小组，基于现有的3GPP IMS标准，制订全球通用的，可同时用于移动、固网、固网移动融合的IMS标准;3GPP2引用IMS标准并基于CDMA特性制定MMD标准;OMA定义各种IMS业务，其标准被3GPP直接引用，作为IMS业务层的相关标准;Parlay组织定义标准的API框架；IETF定义IMS下的SIP、SDP与其他协议；ITU-T 的体系架构和基本理念与3GPP基本一致。,VoLTE关键技术,关键技术,半持续调度（SPS）鲁棒头压缩（ROCH）时隙绑定（TTI Bundling）QoS/PCC国际IP转接（IPX）,核心特性,VoIMS/SIPeSRVCCHD voice

7、/ARM-WBHD video/H.264,VoLTE语音,暂态(Transient State)暂态是指每次业务建立初期尚未稳定的状态，此状态下的数据包较大。通话期(Talk spurts)通话期是指对应用户正在通话的状态，在通话状态下，每20ms传送一次数据。通话期的语音包大小取决于当前采用的编码速率。静默期(Silent Period)静默期是对应用户通话停顿的状态，每间隔160ms发一个很短的SID（Silence Insertion Descriptor）帧。SID帧是为了提升用户感受而发送的噪音帧。,Adaptive Multi-Rate(AMR)VoIP业务存在3个状态：:,Se

8、mi-Persistent Scheduling（一）,应用场景 半持续调度主要用于周期性小包业务，可以减少L1/L2控制信令的开销，目前调度器只针对QCI为1的VoLTE语音业务进行半持续调度（是否对其它QCI类型支持半持续调度与厂家相关）。目的 半静态地为VoLTE用户分配资源。功能VoLTE业务的通话期与静默期状态由PDCP层进行判决，判决为通话期时，激活半持续调度；判决为静默期时，释放已分配的半静态资源；当业务从静默期转为通话期时，需要重新激活半持续调度。eNodeB激活半持续调度时，通过PDCCH指示UE配置的半持续调度资源，在周期调度过程中，无需通过PDCCH指示调度资源。半持续调

9、度的周期为20ms，由eNodeB通过RRC消息传送给UE。,Semi-Persistent Scheduling（二）,对于上行，UE会在指定的半持续调度资源上周期发送数据。半持续调度激活前，需要对VoLTE数据包采用动态调度。在半持续调度激活后，在以下场景需要采用动态调度作为半持续调度的补充：静默期、半持续调度期间的大包以及信令、HARQ重传数据判断VoLTE业务为通话期后，尝试激活半持续调度，根据语音包大小和调整后的全带SINR得到半持续调度激活时MCS和RB。对于下行，eNodeB周期发送数据，UE在指定的半持续调度资源上周期接收数据。下行半持续调度的优先级低于广播、寻呼等公共控制信息

10、，高于用户级控制信令和数据面的传输。半持续调度激活时，根据VoIP数据包大小和UE上报的全带宽CQI，为用户分配MCS和RB。由于半持续调度用户的MCS在通话期间固定不变，而实际信道环境是变化的，会造成部分用户的IBLER（Initial Block Error Rate）较高，为了保证半持续调度用户IBLER收敛到一定范围之内，会根据IBLER的收敛状况决定是否进行半持续调度重激活。,Semi-Persistent Scheduling VS Dynamic Scheduling,好处保障VOIP的QOS减少PDCCH的消耗，提高VOIP容量,坏处(相对于动态调度)受限于终端能力（是否支持半

11、持续调度）由于两次版持续调度之间的MCS是固定的，链路适应能力不好,好处更好包装VOIP业务的QOS对终端能力没有限制（是否支持半持续调度）对于不同的无线环境兼容性更好,坏处(相对于动态调度)消耗大量PDCCH资源，容量低于半持续调度。在VOIP用户较多的场景不建议采用动态调度,VS,UL Semi-persistent Scheduling Power Control,功能 包括PUSCH开环功控和闭环功控 Opening Loop Power Control设置初速功率为 Po(P0_nominal_pusch).Closed Loop Power ControlIBLER测量值大于IBL

12、ERTarget，eNodeB向UE发送增大发射功率的TPC命令。IBLER测量值小于IBLERTarget，eNodeB向UE发送降低发射功率的TPC命令。,eNodeB发送TPC给终端，终端计算传输功率,DL Semi-persistent Scheduling Power Control,目的 保障IBLER收敛于 IBLER Target。应用场景 下行覆盖受限。功能 当子开关打开时，对于采用QPSK调制方式的用户，eNodeB根据VoIP数据包的IBLER（Initial Block Error Rate）测量值和IBLERTarget间的差异，周期性调整PDSCH发射功率，以满足I

13、BLERTarget要求。如果IBLER测量值小于IBLERTarget，减小发射功率。如果IBLER测量值大于IBLERTarget，增大发射功率。,ROCH（一）,目的 减少语音包头大小，提高边缘用户的语音覆盖。在容量受限时，提升用户容量。,应用场景 业务层稳定小包场景。,eNB,eNB,VoIP User,VoIP User,Original packet,Compressed packet,ROCH（二）,ROHC 增益 下面表格是IPV4场景下，AMR-NB和AMR-WB各种SDU对应的压缩效率。,TTI Bundling,应用场景 VoIP用户上行覆盖受限时.目的 增加小区边界Vo

14、IP用户的上行覆盖。,功能 以下两个条件必须满足:在连续超过配置值（T_COVERAGE_STAT）的TTI中由于功率受限，分配用户的RB书小于3RB。终端的平均SINR小于threshold(packet length).,绑定4个TTI用于一个包的传输。终端在4个TTI中提供非自适应的重传。捆绑在一起的4个传输采用同一个HARQ进程。TDD系统中，协议规定TTI bundling只支持子帧配比0、1、6，且跟半持续调度互斥。,QoS/PCC（Policy Control and Charging）,S-GW,LTE,PGW,eNodeB,Internet,IMS/P-CSCF,PCRF/S

15、PR,Gx,Rx,1。根据业务请求申请承载资源,媒体信息/资源需求,QCI/GBR,2。根据业务签约判断是否允许申请承载资源,QCI/GBR,QCI/GBR,3。根据QCI调度上下行资源,4。根据QCI调度上下行资源,5。根据QCI调度上行资源,终端,LTE RAN,传输,网PGW,用户会话,缺省承载,专有承载,普通上网业务/QCI=9,普通P2P业务/QCI=9,视频/QCI=2，由PGW动态建立,PCRF的关键作用：根据业务签约判断用户所使用业务的QoS信息，也即默认承载或专有承载,在传统CS域，每路话音都是独占资源，互不影响。体验是能够保障的。在数据业务域，带宽是共享的，VoLTE流量也

16、是流量的一部分。PCC的专有承载能力，为VoLTE话音提供了专有数据通道，能够保证QoS质量。如果没有PCRF，VoLTE通话质量将无法达到传统CS话音的体验水平。,语音/QCI=1，由PGW动态建立,SIP信令/QCI=5，在Attach时同步建立.,Default APN,IMS APN,QoS/PCC（Policy Control and Charging）,视频电话QCI 5QCI 1QCI 2QCI 8/9,语音电话QCI 5QCI 1QCI 8/9,优先级,2,4,QCI,1,2,3,5,1,3,4,5,6,7,8,6,7,8,9,9,典型业务,VoIP,电话会议,会话视频(直播流媒体),实时在线游戏,实时工业监控,非会话视频(缓冲流媒体),IMS信令,视频(缓冲流媒体),视频(直播流媒体),话音业务交互式游戏,E-Mail,MSN,QQ,WWW P2P文件共享,资源类型,GBR,GBR,GBR,GBR,Non-GBR,Non-GBR,Non-GBR,Non-GBR,Non-GBR,时延,100ms,150ms,50ms,300ms,100ms,300ms,100ms,30