袁 滿，王 科

（中國聯(lián)通山東分公司，山東濟南250001）

1 概述

VoLTE是在4G網(wǎng)絡全IP條件下的端到端語音解決方案，能提供更短的接入時延和更好的語音質量。以復興號為代表的高鐵列車運行速度快、車體損耗高，這樣的無線環(huán)境對時延、抖動、丟包敏感的VoLTE業(yè)務質量有很大的影響。本文以京滬高鐵山東段L1800+L2100雙頻網(wǎng)絡為例，通過大量DT測試發(fā)現(xiàn)了影響VoLTEMOS的呼叫重建問題，并有針對性地開展優(yōu)化，在此基礎上通過進一步對比測試，驗證了最優(yōu)的載波策略，有效解決了高鐵VoLTE業(yè)務部署初期面臨的典型網(wǎng)絡問題，提升了業(yè)務質量。

1.1 高鐵的發(fā)展趨勢

中國鐵路總里程正逐年上升，列車運行速度也逐步提高，其中高鐵運行速度達到300～350 km/h，根據(jù)未來高鐵的發(fā)展趨勢和歐洲同類國家的運行狀況，高鐵網(wǎng)絡覆蓋方案應該滿足350 km/h以上（最快達到450 km/h）的高速行駛要求。

1.2 高鐵場景VoLTE優(yōu)化面臨的困難

a）列車運行速度快（復興號達到350 km/h），多普勒頻效應明顯，小區(qū)重疊覆蓋區(qū)域頻偏陡變，對業(yè)務質量影響大。

b）過快的移動速度對小區(qū)間切換和重選性能提出了更高要求，否則易出現(xiàn)脫網(wǎng)、切換失敗等問題。

c）高鐵為密閉式廂體設計，信號屏蔽嚴重，穿透損耗大（復興號達到約31 dB）。

d）多頻段組網(wǎng)的高鐵網(wǎng)絡，切換、駐留、均衡策略將直接影響VoLTE業(yè)務質量。

2 研究思路

2.1 場景選擇

考慮到復興號車型相對和諧號有著更快的運行速度和更大的車體損耗，同時考慮列車運行區(qū)域的車速、場景多樣性、業(yè)務量等因素，選取京滬高鐵泰安段以復興號車型為主進行測試，場景信息及站點分布情況詳見圖1。

圖1 高鐵VoLTE語音質量提升研究區(qū)域

2.2 分析流程

根據(jù)該路段網(wǎng)絡結構和無線環(huán)境的特點，在網(wǎng)絡VoLTE業(yè)務基本功能驗證完備的基礎上，一方面發(fā)現(xiàn)并解決對VoLTE語音質量影響較大的各類無線問題，另一方面驗證VoLTE語音質量最優(yōu)的載波駐留和均衡策略。總體思路如圖2和圖3所示。

3 研究過程

3.1 無線環(huán)境優(yōu)化研究

圖2 高鐵VoLTE無線環(huán)境問題研究分析過程

3.1.1 影響MOS的主要問題

通過摸底測試數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)影響MOS的主要問題是重建立，重建立的主要原因為切換慢，統(tǒng)計見表1。

表1 高鐵VoLTE重建立原因統(tǒng)計

3.1.2 針對“切換慢”問題進行分析解決

對影響切換快慢的參數(shù)進行組合測試，測試組合見表2。

組合1：通過參數(shù)調整減慢切換，反向驗證切換參數(shù)的影響幅度。

表2 高鐵VoLTE切換參數(shù)優(yōu)化測試組合

圖3 高鐵VoLTE頻段選擇策略研究分析過程

組合2：通過參數(shù)調整加快切換，正向驗證切換參數(shù)的影響幅度。

通過多輪測試，驗證結果見表3。

表3 各切換參數(shù)組合測試下重建立情況對比

從對比測試結果看（以上數(shù)據(jù)來源于同向單趟主被叫平均統(tǒng)計）：

a）通過組合1參數(shù)調整后，重建立次數(shù)明顯增加，符合預期。

b）通過組合2參數(shù)調整后，重建立次數(shù)明顯減少，符合預期。

c）組合2，新增切換過早問題，符合預期。切換到越區(qū)信號不穩(wěn)定快衰后無法切換出?？蓚€別點調整-CIO和天饋控制解決。

d）組合2，乒乓切換問題增加，符合預期。由于切換門限放寬、切換時間縮短，在重疊覆蓋區(qū)域乒乓切換問題會增加。這部分作為下一階段優(yōu)化分析的重點。

3.1.3 乒乓切換加劇的問題分析和解決方法

a）乒乓切換優(yōu)化方向：通過個別RF調整，控制重疊覆蓋以及越區(qū)信號；通過開啟乒乓切換抑制功能，限制乒乓切換。

b）設置乒乓抑制定時器的考慮因素：主要參考京滬高鐵泰安段的平均站間距和車輛運行速度。時長設置過長易導致切換不及時，過短則起不到很好的抑制效果。按照平均1 km左右的站間距，同時按復興號在泰安段區(qū)間車速100 m/s計算，抑制時間設定為10 s。建議參數(shù)設置如表4所示。

表4 高鐵VoLTE乒乓切換參數(shù)優(yōu)化建議

3.1.4 其他衍生問題

在實施參數(shù)修改加快切換并抑制乒乓后，發(fā)現(xiàn)存在個別公網(wǎng)小區(qū)越區(qū)切換后，因開啟乒乓抑制切不回高鐵網(wǎng)絡的情況，針對此類問題需通過RF優(yōu)化調整解決。

通過切換參數(shù)優(yōu)化、乒乓切換優(yōu)化，以及個別基礎RF問題處理，整體重建立問題下降明顯，重建立次數(shù)從平均14次下降到5.5次（見表5）。

表5 切換參數(shù)和乒乓抑制優(yōu)化前后重建立情況對比

網(wǎng)絡指標得到很大程度的改善：MOS均值從摸底測試的3.045提升到3.49，RTP丟包率從8.75%下降到3.6%，MOS大于3的比例從65.57%提升到80.24%。統(tǒng)計見表6。

3.2 頻段選擇策略研究

在2個頻段無線環(huán)境優(yōu)化已完成的基礎上，驗證頻段選擇策略對VoLTE業(yè)務MOS的影響。通過4種場景驗證影響，不同場景下參數(shù)設置策略見表7。

根據(jù)各場景設置策略對4種場景分別進行了測試分析，測試指標統(tǒng)計見表8。

表6 試驗區(qū)優(yōu)化前后DT測試指標對比

表7 各場景策略設置

表8 各場景下主要DT測試指標對比

通過指標對比可以看出，單L1800場景和基于覆蓋&負荷的雙頻段場景相近，MOS值略好于L2100場景。原因在于L1800覆蓋能力優(yōu)于L2100，同時基于覆蓋&負荷的雙頻段場景下VoLTE在L2100的區(qū)域多為其覆蓋較好區(qū)域，避免了L2100覆蓋較差區(qū)域。低負荷L2100和中高負荷L2100下MOS值沒太大差別，VoLTE的QCI=1是GBR業(yè)務，業(yè)務優(yōu)先級高于數(shù)據(jù)業(yè)務，現(xiàn)網(wǎng)又無VoLTE用戶搶占資源，所以體現(xiàn)不出負荷帶來的差異。

但在短呼性能測試中發(fā)現(xiàn)，設置為“基于覆蓋和負荷均衡的雙載頻場景”，如果在L2100上起呼過程中遇到L2100弱覆蓋，則會發(fā)生呼叫中的頻間切換，導致呼叫時延大幅上升。現(xiàn)網(wǎng)情況下L2100覆蓋較L1800低2～4 dB，起呼過程中發(fā)生頻間切換可能性較大，所以建議將VoLTE業(yè)務優(yōu)先建立在L1800上。

4 研究成果

4.1 無線環(huán)境優(yōu)化研究

該專題研究中發(fā)現(xiàn)解決一個主要問題會加劇另一個次要問題，最終有效提升MOS值需多種參數(shù)優(yōu)化手段組合使用。高鐵上出現(xiàn)MOS差點主要是由于重建立，而大多數(shù)重建立來自于車速過快下的切換慢，在解決切換慢的參數(shù)過程中會加劇乒乓切換問題，所以需同步解決乒乓切換，選擇適合于該路段的參數(shù)組合（見表9）。

表9 復興號VoLTE語音質量優(yōu)化參數(shù)建議

4.2 頻段選擇策略研究

該專題研究中，經(jīng)測試驗證在京滬高鐵山東段L1800/L2100同站建設條件下，對比復興號同車次同位置測試結果得出VoLTE線上感知效果排名為：基于覆蓋和負荷均衡的雙載頻場景=單L1800覆蓋場景＞低負荷L2100場景≥中高負荷L2100場景。

參數(shù)設置總結如表10。

隨著站點建設力度的加大，高鐵網(wǎng)絡覆蓋將會日臻完善，后續(xù)可以通過相同的分析思路和優(yōu)化方法繼續(xù)開展載波策略優(yōu)化，最終目標是自由駐留和選擇頻段，避免業(yè)務過于集中在一個頻段所帶來的負荷壓力。

表10 頻段選擇策略研究結論

5 結束語

專題研究中對高鐵實施了高強度優(yōu)化和測試分析，并實施了一系列高鐵相關的獨特優(yōu)化策略，有效提升了復興號在無線環(huán)境下VoLTE的語音質量，并實踐總結了當前無線環(huán)境下的最優(yōu)載波策略。依據(jù)研究過程中發(fā)現(xiàn)的問題、采用的流程和方式方法、參數(shù)設置對比分析等，總結出了如下2個結論。

a）復興號VoLTE語音質量的主要問題和解決方案。當前無線環(huán)境下在復興號上影響VoLTE MOS的主要問題在于重建立，而重建立的主要原因為高速移動場景下“切換慢”，解決切換慢問題主要依靠A3相關切換參數(shù)的調整以便加快切換；其次造成MOS低的原因為乒乓切換，解決乒乓切換的有效手段是開啟乒乓抑制功能，并依據(jù)高鐵列車運動的特性對抑制時間進行有效設置，同時需進行RF優(yōu)化解決越區(qū)覆蓋避免產(chǎn)生錯抑制的問題。

b）高鐵VoLTE雙頻段選擇策略應用總結。在現(xiàn)有站點分布情況下對比復興號同車次、同位置測試結果，得出VoLTE線上感知效果排名為：基于覆蓋和負荷均衡的雙載頻場景=單L1800覆蓋場景＞低負荷L2100場景≥中高負荷L2100場景。另在短呼性能測試中發(fā)現(xiàn)，設置為“基于覆蓋和負荷均衡的雙載頻場景”，如果在L2100上起呼過程中遇到L2100弱覆蓋，則會發(fā)生呼叫中的換頻切換，導致呼叫時延大幅上升?，F(xiàn)網(wǎng)情況下L2100覆蓋較弱，起呼過程中發(fā)生換頻切換可能性較大，所以建議將VoLTE業(yè)務優(yōu)先建立在L1800上，并關閉VoLTE業(yè)務的負荷均衡、打開VoLTE業(yè)務的頻選功能等。

以上2個結論基于京滬高鐵山東段的具體無線環(huán)境、網(wǎng)絡結構和復興號車型的特點，總結出的復興號的VoLTE語音質量優(yōu)化方法、多頻段選擇策略也為后續(xù)其他高鐵線路VoLTE業(yè)務部署提供參考。