張文俊 林 延

中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司

0 引言

隨著移動通信的發(fā)展以及各大運營商網(wǎng)絡(luò)規(guī)模地不斷擴大，較為龐大復(fù)雜的多張網(wǎng)絡(luò)逐步形成。同時，隨著800MHz 網(wǎng)絡(luò)的大力建設(shè)，VoLTE 業(yè)務(wù)的成熟商用，多載波、低頻段的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向形式越發(fā)明顯。多載波網(wǎng)絡(luò)能更加輕松地應(yīng)對高話務(wù)、高熱點區(qū)域，且 800MHz 低頻段穿透強，能有效解決城區(qū)內(nèi)的4G 深度覆蓋，以及郊區(qū)弱覆蓋情況，有利于VoLTE 通話的部署。本文基于此種發(fā)展方向?qū)Χ噍d波場景下的LTE 終端重選駐留以及VoLTE 通話切換進行策略研究，在能夠保證用戶現(xiàn)有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)感知的同時，通過800MHz 網(wǎng)絡(luò)特性提升用戶的VoLTE 語音業(yè)務(wù)感知。

1 多載波部署

隨著800MHz 頻段大規(guī)模建設(shè)入網(wǎng)，目前各大運營 商 網(wǎng) 絡(luò) 已 形 成LTE800MHz、1.8GHz、2.1GHz 以 及CDMA800MHz 等頻段的多頻組網(wǎng)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)階段，中國電信網(wǎng)絡(luò)部署的總體策略為：800M 基站與CDMA 網(wǎng)絡(luò)室外基站一比一建設(shè)，形成連續(xù)覆蓋，室分系統(tǒng)目前主要以2.1G 和1.8G 網(wǎng)絡(luò)為主。800M 在城區(qū)用于補充L1.8G 網(wǎng)絡(luò)的深度覆蓋，以及發(fā)展VoLTE 和窄帶物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。農(nóng)村800M 利用CDMA 網(wǎng)絡(luò)剩余800M 頻率資源，快速低成本實現(xiàn)4G 信號連續(xù)廣覆蓋，在支撐VoLTE業(yè)務(wù)的同時，也承載4G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。多載波網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)如下圖所示。

圖1 中國電信現(xiàn)階段多載波網(wǎng)絡(luò)部署

2 空閑態(tài)待機策略

2.1 小區(qū)選擇

當終端從連接態(tài)轉(zhuǎn)變到空閑態(tài)時，或當終端選擇一個陸地公共網(wǎng)時，都需要選擇一個小區(qū)駐留。終端進行駐留小區(qū)選擇時，需要判斷小區(qū)是否滿足選擇規(guī)則。規(guī)則的基礎(chǔ)是LTE 接入網(wǎng)中小區(qū)參考信號的接收功率測量值，即RSRP（參考信號接收電平）。在小區(qū)選擇時，小區(qū)的RSRP 值必須高于配置的小區(qū)最小接收電平且RSRQ（參考信號接收質(zhì)量）必須高于配置小區(qū)最小接收信號質(zhì)量，終端才能夠選擇該小區(qū)駐留。

2.2 小區(qū)重選

（1）異頻測量

如果異頻小區(qū)擁有比當前服務(wù)小區(qū)更高的優(yōu)先級，不管服務(wù)小區(qū)質(zhì)量如何，終端都將對它們進行測量。如果異頻小區(qū)的優(yōu)先級低于或等于當前服務(wù)小區(qū)，則分為兩種情況，一種是當前服務(wù)小區(qū)RSRP 值大于異頻測量啟動門限，則終端不對異頻小區(qū)進行測量；另一種是當前服務(wù)小區(qū)RSRP 值小于異頻測量啟動門限，則終端將對異頻小區(qū)進行測量。

（2）鄰區(qū)優(yōu)先級

小區(qū)重選是對鄰區(qū)進行信號質(zhì)量等級的測量，針對不同優(yōu)先級的小區(qū)，終端按不同的重選規(guī)則進行評估。在終端進行測量和小區(qū)重選時，都需要獲取鄰區(qū)的優(yōu)先級信息，不同頻點建議配置不同的優(yōu)先級。

（3）同優(yōu)先級的小區(qū)重選

同頻或同優(yōu)先級小區(qū)重選時，終端比較鄰區(qū)信號質(zhì)量是否高于當前小區(qū)信號質(zhì)量。重選規(guī)則如下：首先在小區(qū)重選時間內(nèi)，鄰區(qū)的信號質(zhì)量一直高于當前服務(wù)小區(qū)信號質(zhì)量；其次，終端在當前服務(wù)小區(qū)駐留超過1 秒。當有多個鄰區(qū)的信號質(zhì)量大于服務(wù)小區(qū)的信號質(zhì)量時，終端將會對信號質(zhì)量最高的小區(qū)做重選。

（4）對高優(yōu)先級小區(qū)重選

對高優(yōu)先級小區(qū)，終端一直進行測量。重選規(guī)則為：在設(shè)定的小區(qū)重選時間內(nèi)，被評估的鄰區(qū)RSRP 值大于高優(yōu)先級重選門限，同時終端在當前服務(wù)小區(qū)駐留超過1 秒。

（5）對低優(yōu)先級小區(qū)重選

重選規(guī)則為：首先，高優(yōu)先級異頻小區(qū)不滿足小區(qū)重選的條件；其次，在小區(qū)重選時間內(nèi)，服務(wù)小區(qū)的RSRP 值小于服務(wù)頻點低優(yōu)先級重選門限，被評估的鄰區(qū)RSRP 值大于低優(yōu)先級重選門限，并且終端在當前服務(wù)小區(qū)駐留超過1 秒。

2.3 待機策略

對于語音業(yè)務(wù)，800M 覆蓋強度高，可作為承載的主力頻點，因此語音業(yè)務(wù)應(yīng)盡早指配到800M 頻點上。在覆蓋不連續(xù)階段，可切換到1.8G 頻點進行承載。

對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，考慮800M 帶寬較小，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)建議優(yōu)先使用1.8G 和2.1G 頻點，僅在1.8G 弱覆蓋盲區(qū)通過異頻切換到800M 上。當僅有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的終端處于800M 中近點時，基于頻率優(yōu)先級切換算法及時切換到1.8G 上，800M 弱覆蓋時啟用基于覆蓋的異頻切換。終端優(yōu)先駐留大帶寬頻點，確保終端能夠獲得更好的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗，頻率優(yōu)先級建議：TDD2.6G 最高，2.1G 和1.8G 次之，800M 最低。

3 連接態(tài)切換策略

異頻負載平衡是通過轉(zhuǎn)移部分連接態(tài)的終端，實現(xiàn)轉(zhuǎn)移負載，達到異頻鄰區(qū)之間的負載平衡。異頻負載平衡的場景主要針對同覆蓋或重疊覆蓋較大的異頻小區(qū)，因此考慮的是整個小區(qū)范圍內(nèi)的連接態(tài)終端轉(zhuǎn)移。

對于異頻鄰區(qū)來說，目標鄰區(qū)的選擇主要基于小區(qū)間的負載差和切換性能，根據(jù)負載信息交互的結(jié)果選擇負載平衡目標小區(qū)列表。異頻負載平衡目標小區(qū)列表篩選原則為：篩選掉與服務(wù)小區(qū)切換性能較低的小區(qū)，篩選掉服務(wù)小區(qū)與該鄰區(qū)的負載差小于負載差門限的小區(qū)。通過上述篩選，得到目標小區(qū)列表。

異頻負載平衡轉(zhuǎn)移的對象為連接態(tài)終端。根據(jù)目標小區(qū)信息以及終端的頻點支持能力、占用PRB(物理資源塊) 情況，選擇一定數(shù)量的終端，并對這些鄰區(qū)進行測量。若頻點之間有優(yōu)先級差異，則向頻點優(yōu)先級高的小區(qū)進行負載轉(zhuǎn)移。根據(jù)終端上報的測量結(jié)果，對滿足切換條件的終端進行異頻切換。且根據(jù)本小區(qū)觸發(fā)負載平衡的業(yè)務(wù)類型不同，選擇對應(yīng)業(yè)務(wù)類型的終端進行基于負載的切換，從而降低本小區(qū)和目標小區(qū)之間的對應(yīng)業(yè)務(wù)的負載差。

在空閑模式，負載平衡管理功能可以有效地將活躍用戶在RRC(無線資源控制)拆線后均衡到雙頻網(wǎng)的不同小區(qū)。因此，負載均衡可以有效地調(diào)整小區(qū)間用戶分布和小區(qū)負荷，在話務(wù)密集區(qū)可以使網(wǎng)絡(luò)達到較均衡的狀態(tài)。

4 語數(shù)分層

VoLTE 業(yè)務(wù)開通后，為了不影響數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可通過靈活調(diào)整VoLTE 的參數(shù)，提升VoLTE 業(yè)務(wù)增益。通過VoLTE 和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)參數(shù)進行分層，針對不同業(yè)務(wù)，精細規(guī)劃切換門限，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)分離。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)盡可能駐留LTE 網(wǎng)絡(luò)，語音業(yè)務(wù)盡早切換到L800M 網(wǎng)絡(luò)，從而保證用戶感知。

4.1 基本策略

使VoLTE 業(yè)務(wù)即QCI（服務(wù)質(zhì)量等級指示）為1 優(yōu)先承載在800M，當800M 覆蓋很差的時候切換至1.8G，800M信號覆蓋良好的區(qū)域再切換回去。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)QCI 為9 盡可能保持在1.8G。

當初始業(yè)務(wù)QCI1 建立時，發(fā)生基于業(yè)務(wù)的切換，通過A4 切換事件，當800M 大于-105dBm 時，即切換到800M上承載。通話過程中，可采用基于覆蓋的切換（同時基于業(yè)務(wù)的切換也在生效）。當800M<-109dBm（A2 事件），且1.8G>-105dBm（A4 事件），800M 切換到1.8G 上；同樣，當1.8G <-109dBm（A2 事件），且800M>-105dBm（A4 事件），1.8G 切換到800M 上，從而保證良好的連續(xù)性覆蓋及用戶感知。通話結(jié)束時，采用基于頻率優(yōu)先級的切換，當800M>-103dBm，1.8G >-100dBm（A4 事件），即當800M 和1.8G頻段信號質(zhì)量都良好的情況下，終端通過基于頻率優(yōu)先級的切換，選擇頻率優(yōu)先級高的頻段進行待機。采用QCI 分層策略后，不同QCI 使用不同的策略組，有以下優(yōu)點：第一，不需要修改非VoLTE 用戶現(xiàn)有的參數(shù)；第二，QCI 1、QCI 5以及QCI 9 完全分層。因此，QCI 1、QCI 5 以及QCI 9 分別使用不同的異系統(tǒng)參數(shù)組。

QCI 5 和QCI 9 使用一樣的參數(shù)配置，因為QCI 5 只用來傳輸IMS 信令，保證傳輸可靠性即可。QCI 1 分層的目標是對語音業(yè)務(wù)做專門的設(shè)置，MOS（Mean Opinion Score）值的優(yōu)化。分層后可以專門設(shè)置QCI 1 和QCI 9 的同頻、異頻切換門限。

4.2 策略驗證

選取現(xiàn)網(wǎng)基站進行語數(shù)業(yè)務(wù)分層驗證，結(jié)果表明，開啟業(yè)務(wù)分層可以有效減少1.8G 切換過多問題，避免頻繁切換。但業(yè)務(wù)分層導(dǎo)致切換時延略有增加，信令面增加約1.5 毫秒，用戶面增加2.5 毫秒；但是開啟業(yè)務(wù)分層后，可以有效改善VoLTE 業(yè)務(wù)感知，提升MOS 語音質(zhì)量，如表1 所示。

表1 語數(shù)分層業(yè)務(wù)開啟前后VOLTE 測試指標對比

現(xiàn)階段，城區(qū)中部分話務(wù)較忙的區(qū)域，其L800M 扇區(qū)的負荷已較高，原因是該L800M 扇區(qū)承擔了部分4G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，相對于L1.8G，由于L800M 帶寬較小，更容易導(dǎo)致扇區(qū)負荷高。因此，語數(shù)分層開啟后，通過對不同載波間業(yè)務(wù)分層，可以有效地解決現(xiàn)網(wǎng)中L800M 基站高負荷問題。圖2 是語數(shù)分層業(yè)務(wù)開通前后基站PRB 利用率情況，可以看出L800M 基站話務(wù)負荷下降明顯，L1.8G 基站負荷稍有上升，但影響不大，整體上負荷顯得更加均衡。

圖2 語數(shù)分層開啟前后基站負荷情況

4.3 驗證結(jié)論

語數(shù)分層后可提升VoLTE 的MOS 感知，改善載波間負荷，因此在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，根據(jù)不同場景，語數(shù)分層也需要配置相應(yīng)的策略。

在語音高話務(wù)場景，如車站、商務(wù)寫字樓等，開啟語數(shù)分層，語音優(yōu)先承載在800M，之后根據(jù)800M 載波負荷較高時（PRB 利用率70%），指配到1.8G。

高速高鐵場景下，開啟語數(shù)分層，語音優(yōu)先承載在800M，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載在1.8G。

數(shù)據(jù)高話務(wù)場景下，如高校、高密居民區(qū)、大型場館等，開啟語數(shù)分層，語音優(yōu)先承載在800M，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載在1.8G，當1.8G 載波負荷較高時（ PRB 利用率70%），可將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)指配到2.1G 上。

普通輕載場景下，如農(nóng)村等，不建議開啟語數(shù)分層策略，原因為800M 覆蓋不連續(xù)，會導(dǎo)致異頻切換容易掉話。

5 結(jié)束語

隨著VoLTE 網(wǎng)絡(luò)的商用以及業(yè)務(wù)發(fā)展，目前各地市VoLTE 業(yè)務(wù)話務(wù)量呈明顯增長趨勢。因此，對VoLTE 業(yè)務(wù)語數(shù)分層策略的研究，對解決VoLTE 用戶語音擁塞問題有著良好的指導(dǎo)建議，從而能夠為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的高清語音體驗服務(wù)。