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VoLTE容量性能研究 　　【摘 要】研究了VoLTE的业务模型、容量相关的关键技术以及容量受限因素，对控制信道和业务信道资源调度机制作了细致的研究。根据资源调度机制研究了VoLTE容量性能评估方法，最终在一定配置下应用该方法对控制信道可调度用户数及业务信道可承载用户数进行理论推算，并对理想蜂窝网络结构下的用户容量进行仿真。此外在不同厂家设备条件下，针对VoLTE实验网，对实际业务信道可承载的用户数进行测试。最终确定了实际场景下，VoLTE单小区最大承载用户数可达200个左右，证实了VoLTE可以提供比2G/3G系统更大的承载能力。 　　【关键词】VoLTE 容量 业务模型 　　doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.12.014 中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2016）12-0063-07 　　引用格式：喻嘉兵，于航，姚锐，等. VoLTE容量性能研究[J]. 移动通信， 2016，40（12）： 63-69. 　　1 引言 　　经过大规模建网，现阶段TD-LTE网络已经能够为广大用户提供高速率的数据业务，相比以往的2G/3G网络，其大大地提高了用户感知。在网络建设中，确保有终端用户的语音业务是确定运营商网络运营地位的关键。为了应对各种OTT业务的挑战与冲击，运营商当前急需推出TD-LTE网络的终极语音实现方案VoLTE，从而将数据和语音业务统一承载到TD-LTE网络上来。VoLTE业务与2G/3G网络独占信道所承载的电路域通话有着根本的不同，它在分组域实现并以共享的方式调度时频资源。VoLTE业务推出后，容量性能会达到一个什么水平，将会受限于哪些方面，这须在VoLTE商用之前进行深入研究，对VoLTE商用有很大的指导意义。 　　2 VoLTE业务模型及影响容量性能的 　　关键技术研究 　　VoLTE是架构在LTE网络上全IP条件下的端到端语音技术，即在LTE全IP环境下实现VoIP（Voice over IP）服务[1]。VoLTE用户并不是持续地占有空口资源，因此资源利用率更高，相比传统CS域，可容纳更多的用户。此外，网络架构上的变化、业务模型上的调整以及关键技术的引入使得语音接通等待时间更短、通话质量更高、话音更自然，大大地提升了网络性能和用户感知。 　　2.1 VoLTE业务模型研究 　　VoLTE业务存在瞬态、激活期和静默期三种状态。业务模型如图1所示。针对不同速率的业务，各状态有不同的发包大小和发包间隔，且状态之间可以周期性地依一定的概率相互转换。发包大小方面，瞬态发生在会话初始阶段，由于没有进行头压缩，包大小为97 Byte；在激活期经过头压缩后发出的语音包大小为35 Byte～49 Byte；在静默期没有语音数据传输，只有由背景噪声产生的SID包，大小为10 Byte～24 Byte。以上包值大小是针对AMR技术下的标清语音速率，发包间隔是固定的，瞬态、激活期的发包间隔为20 ms，静默期SID发包间隔为160 ms。 　　2.2 影响VoLTE容量的关键技术研究 　　VoLTE引入了多项关键技术，用以提升网络质量和用户体验，如半持续调度（SPS）、健壮性报头压缩（RoHC）、RLC分段和TTI绑定（TTI bundling）等。其中能较大提升VoLTE容量性能的技术有SPS和RoHC。 　　（1）SPS 　　VoLTE语音包值小且传输间隔短，如果采用动态调度，会存在大量的控制信令交互，可能导致数据包因扎堆而延迟发送，使得部分数据包超时丢弃，造成用户无法调度。半持续调度可以充分利用数据包周期性到达的特点，在相同的控制信道时频资源上重复地进行业务调度，一次授权，周期使用，从而有效地节省了控制信令开销，在不影响通话质量和系统性能的同时支持更多的用户。也就是说，SPS技术从节省控制信令开销方面提高了系统容量。 　　（2）RoHC 　　VoLTE语音报头由RTP、UDP和IP来承载，大小可达到40 Byte～60 Byte，甚至超过了业务的有效载荷，严重地浪费了无线带宽资源。为了优化这些信令开销，VoLTE采用头压缩技术，如图2所示。利用多个协议层中语音报头所含信息的冗余性，将头开销降为4 Byte～6 Byte，大幅度缩减单语音用户的空口传输速率，减少单个呼叫所需的时频资源。RoHC主要从减小业务信道开销方面提高了系统容量。 　　3 VoLTE容量能力相关维度研究 　　影响TD-LTE系统容量的因素有很多，包括系统带宽、CP长度、上下行子帧及特殊子帧配比、链路开销、调度算法、基站功率、多天线技术、干扰消除等。通过对控制信道和业务信道的资源调度机制进行细致性地研究和分析，判定VoLTE容量可能受限于以