VoLTE优化经验总结-高铁场景

背景

高铁是“五高一地”重点区域保障中的重要一环。伴随着VoLTE业务试商用开展，VoLTE用户会迎来井喷式增长，VoLTE对网络的要求比LTE更高，高铁网络面临着频率资源紧张，用户数多，容量受限，频偏效应等一系列问题，需要从从频率、站址、容量、驻留等等几方面集中开展高铁VoLTE规划优化。

高铁VoLTE优化方案

高铁场景VoLTE规划建设标准：

相较于高铁数据业务，VoLTE语音业务要求更为严格。结合链路运算和实际测试结果，对高铁边缘覆盖和站间距等进行了规划建议。

【高铁VoLTE规划标准】

按照高铁场景规划要求，高铁场景数据和语音业务的规划标准如下，相较于数据业务，语音业务标准边缘覆盖电平从-113dBm提升到-110dBm（高穿损车型测试结果）。在启动高铁场景VoLTE优化前，需要保证测试结果。

实测RSRP/SINR和MOS对应关系：

从杭宁高铁来看，当RSRP在-109dBm左右，300km以下MOS在3.5分左右，当RSRP在-104dBm左右，300km以上MOS分达到3分；SINR在1dB左右，300km以下MOS分达到3.5分，车速300km以上MOS分达到3分。

以沪杭高铁进行分析，当RSRP在-110dBm左右低车速MOS在3.5分左右，当RSRP在-105dBm左右，中高车速（大于250km）MOS分达到3分。SINR在1dB左右，低车速MOS分达到3.5分，中高车速（大于250km）MOS分达到3分。

因此建议规划标准为低车速(车速小于250km)下RSRP>-110dBm，SINR>1可保证边缘MOS分在3.5分左右，中高车速（车速大于250km）下RSRP>-105dBm，SINR>1,可保证边缘MOS分达到3分。

【高铁VoLTE站间距】

站间距建议如下：

基于VoLTE业务估算的站间距小于基于数据业务的站间距，建议后续新建高铁均按照VoLTE的站间距规划和落地。

【覆盖优化】

高铁场景下，由于自身电平波动情况较大，而实际测试过程中发现，弱覆盖和干扰容易造成掉话现象，因此，在常规优化的基础上，高铁VoLTE优化需要针对弱覆盖区域和干扰区域进行重点优化。

覆盖优化原则如下：

站间距过大场景。对实时性要求很高的语音业务而言，个别过大站间距也会造成用户体验迅速下降。需要按照最大站间距要求和解决方案，避免出现个别站点之间站间距过大造成的弱覆盖。

干扰场景。严格按照高铁的频率使用原则和公专网之间间隔的规划要求，避免公专网之间同频过覆盖造成SINR较差。易脱网的情况出现。

特殊场景。如桥梁，隧道，高架等场景。需要按照对应的解决方案进行优化，如4T4R等。

容量优化

【容量预测及扩容】

高铁小区最大激活用户数与PRB平均利用率分析，统计高铁的小区页面下载速率和PRB平均利用率的关系，通过关系式可以看出，随着最大激活用户数的增加，PRB利用率呈现上升趋势，当最大激活用户数在200~300区间时，上行PRB平均利用率 (%)大于30%，值为34.21%，下行PRB平均利用率 (%)为28.26%。详细如下图：

【VoLTE对数据业务的影响】

随着VoLTE业务的开通，会使得高铁QCI=5的承载明显增长，低速率小区增加明显。高铁场景负荷高，上行PRB的资源有限，且优先分配给了QCI等级更高的VoLTE业务和信令业务使用。网页浏览这类QCI等级较低的业务上行传输时延会显著增大，乱序比例上升导致重传。

针对高铁全网低速率小区，结合上述分析原因进行针对性的优化，涉及到的具体参数如下。

【VoLTE业务优先接入】

预留一定资源，在小区接入规格受限时优先接入VoLTE用户，从而保证人流密集场景的语音业务体验。

基站通过预留一定的用户数，在小区接入用户数规格受限时，对预留规格内接入的用户进行判断，如果用户接入几秒后建立QCI1承载，则判断为语音用户，保持接入，并可以剔除一个数据用户（可选）；否则判断为数据用户，释放该用户。

开启语音优先接入功能后，在线用户数大于400时，触发语音接入优先功能，从话统观察到数据用户出现因语音业务，接入优先触发的切换准备失败及UE 上下文释放次数统计，语音优先接入功能正常，可以保证重载下语音优先接入。

参数优化

【VoLTE特性参数优化】

高铁场景存在快速移动，穿损高，信号波动剧烈等特点，半静态调度以及DRX等不适宜在高铁场景下开启，且高铁场景突发瞬时话务量高，对CCE调度、预调度、IBLER目标值等上下行调度类参数也提出了不同的要求。

• 上下行MCS选阶调整

高速移动场景，当空口信号发生快衰时，上下行MCS选阶可能瞬时与信道变化不匹配，导致初传误包。针对高铁快衰场景的VoLTE业务，加快MCS选阶调整机制，快速匹配高铁信道变化，减少误包。

• 上下行重传扩RB功能

高速场景下，为保障语音业务下行解调成功率，当语音上下行存在误包时，通过扩RB降阶，降低语音重传的传输码率，提升重传成功率，降低语音时延与抖动，提升语音质量。

• 下行TM模式优化

为保障语音业务下行解调成功率，避免双码字的流间干扰，提升传输可靠性，针对语音业务固定RANK1单流模式，提升语音质量。优化后下行丢包率0.219,降低到0.189，降低0.02，降低比7.94%，下行语音poor和bad的降低0.121，降低比例17.32%。

• PDCCH选阶优化

语音业务对信道波动相对较为敏感，为保障语音用户控制信道可靠性，建议选择保守的PDCCH聚合级别及功率策略，降低由于控制信道解调失败引起的语音质量波动。

• 上行PUSCH功控优化

语音业务对信道波动相对较为敏感，例如在边缘区域，语音上行功率提升缓慢可能会影响上行解调成功率，所以针对语音业务进行单独的上行功控处理，保证语音上行功控调整及时性，提升语音质量。

• 上行PDCP丢弃定时器

语音包达到基站时在PDCP层缓存，由于部分原因导致无法及时处理、无上下行调度即会导致丢包定时器超时而丢包。可以通过拉长上行PDCP丢弃定时器的时间来优化上行丢包情况。优化该参数后丢包率改善效果明显，如下所示：

• 边缘用户主动调度

打开时，该功能生效，eNodeB对上行VoLTE业务动态调度数据量进行估算，在预估UE因上行功率受限需要分片的场景下，对该UE主动调度，从而减少VoLTE业务的包时延和超时丢包率，提升语音质量。

【VoLTE业务分层优化】

现网高铁专网组网多采用2.1专网组网方案。由于1.8频段和2.1频段天然覆盖差异，共站情况下，1.8频段的覆盖要好于2.1频段。原有1.8频段路段上增加2.1频段载波，可能存在部分站间距过大导致2.1频段覆盖空洞的情况出现。相对于数据业务，VoLTE语音对切换和覆盖空洞等更为敏感。考虑到1.8频段在覆盖上的优势，希望将语音的QCI1业务尽量驻留到1.8频段上，数据业务依然保持在2.1频段上。以期实现语音的较好连续性。

• 方案一

华为eNodeB支持基于业务的异频切换特性，可以再E_UTRAN网络的异频同覆盖下使用，根据业务类型将某个QCI业务优先承载到某个或者某些频点上，实现业务分层。通过该功能可以实现VoLTE业务承载在1.8频段，数据用户承载在2.1频段。高铁场景下存在的场景为同频和异频切换，建议配置合理的QCI1和QCI5参数，实现用户在语音通话时驻留到1.8频段的效果。

建议配置参数如下：

• 方案二

在部分区域双载波需要开启MLB算法的时候，可以设置基于QCI-1的异频切换来进行业务分层。即针对QCI-1新建一个切换策略组，把2.1-1.8的门限设置的很容易，而1.8-2.1的切换门限设置的很极端。使得VoLTE用户在2.1频段起呼后会立即切换至1.8。此处需要把针对QCI-1的MLB切换允许关闭，使得QCI-1用户不会被MLB算法均衡，建议配置参数如下：

从测试结果可以看出，打开分层策略前后呼叫成功率、掉话率和MOS分均有明显改善。

【下行纠偏优化】

• 背景

列车高速运动会导致接收端接收信号频率发生变化。频率变化的大小和快慢与列车的速度相关，车速受客观条件的限制是时变的，所以Doppler频率扩展也是时变的。对接收机来讲，相当于有个时变的频率对原有接收信号进行了调制，如果不能排除该时变的频率影响，必然会导致接收机的解调性能下降。多普勒频移计算公式为：

因此站轨距越近，频率越高，多普勒频偏越大。且高通芯片对频偏支持度不好，脱网次数较多。因此针对站规矩过近的点进行站点位置调整、易脱网区域1.8频段高驻留减小多普勒频偏。

• 下行纠偏原理

下行采用预纠偏的方式来降低多普勒频移。小区合并下，不同扇区的交叠重合区域，UE接收到的两个扇区信号间存在一正一反两较大频偏。如图所示，两相邻扇区需分别进行相对纠偏，减小频偏量。

• 开启场景

下行频率纠偏功能建议开启场景：铁路沿线列车运行阶段。下行频率纠偏功能不建议开启的场景：

• 列车站台，及列车进出站速度较低的场景；
• 非背靠背双拼组网等一个抱杆上同方向有多于一个扇区场景；
• 跨抱杆RRU级联的组网场景；
• 小区合并的跨板应用场景；
• 不同RRU链上的RRU双拼为同一个扇区时；
• 小区未绑定在RRU直连基带板设备的载波场景；
• 开启效果

1、话统统计每个抱杆上纠偏次数如下，从图中可以看出，列车运行时段纠偏较多，非运行时段基本无纠偏，符合预期。

下图为列车经过时各抱杆纠偏量统计，横轴为TTI点数，纵轴为纠偏量落入区间。站点共有5个抱杆，列车依次在抱杆间进行纠偏。

2、拉网测试DT 增益评估，下行预纠偏开启前后分别进行拉网测试，测试终端使用三星S7，每日固定四个车次，选择特性开启小区进行数据统计SINR-RSRP曲线如下，可以看到相同RSRP下，SINR明显增益，纠偏打开后，信道条件改善，VoLTE平均MOS分提升明显。

【防乒乓优化】

频繁乒乓切换会影响MOS值和语音感知，开启防乒乓特性，通过设置切换保护时长，减少乒乓切换次数；前台测试结果来看，开启防前后两天测试，乒乓切换次数由13次减少到1次，后台KPI指标统计乒乓切换次数减少了91.18%。开启区域平均MOS分由2.2分提升至3.2分，MOS分3.0以上占比由35%提升至74%。