4G优化案例4G网络VoLTE丢包优化案例.docx
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4G优化案例4G网络VoLTE丢包优化案例
4G网络VoLTE丢包优化案例
1案例背景
经过多年持续高强度投资建设，XX电信已基本完成了LTE网络覆盖建设需求，并实践了多种创新应用。
在设备完备性、网络覆盖率及性能、终端成熟度等方面，LTE已迈过“爬坡”期，开始快速规模商用。
移动语音在目前和未来几年内依然是运营商的现金流，但是移动语音收入正在被OTT
蚕食，运营商需要演进语音解决方案应对OTT挑战，而VoLTE伴随高清话音（HDVoice）的出现，为运营商对抗OTT服务提供商提供了新的手段。
对运营商而言，部署VoLTE意味着开启了向移动宽带语音演进之路。
从长远来看，这
将给运营商带来两方面的价值。
一是提升无线频谱利用率、降低网络成本。
因为对于语音业务，LTE的频谱利用效率远远优于传统制式。
二是提升用户体验，VoLTE的体验明显优于传统CS语音。
首先，高清语音和视频编
解码的引入显著提高了通信质量，相CDMA语音通话，其语音质量能提高40%左右；其次，VoLTE的呼叫接续时长大幅缩短，测试表明VoLTE具有更低的接入时延，比目前CS接入时延降50%，大约在3秒左右，而传统CS语音的接入时延在6-7秒；第三，与RCS的无缝集成可以带来丰富的业务。
由于VOLTE业务在用户体验和网络演进方面的种种优势，电信集团在今年的双提升
工作中将VOLTE质量提升列为重点工作。
根据集团公司2020年网络提质专项行动工作的要求，打造VOLTE业务提质优化是专项工作的目标。
按照集团公司的统一部署，为做好我省工作的接应落地，以提升VOLTE业务质量为目标，本次基于对上/下行语音丢包率为切入点，总结出一套VOLTE语音丢包优化分析方法，针对性进行VOLTE上下行丢包处理，全面提升VOLTE感知质量。
【关键字】：
VOLTE语音丢包率
【业务类型】：
移动网
2VOLTE语音业务特性分析
VoLTE语音业务特点：
语音数据通过QCI1承载，RLC传输模式配置为UM模式，
PDCP丢弃定时器默认配置为无限长。
整体业务状态为三个状态：
暂态、通话期、静默期。
■暂态（TransientState）指业务建立初期的尚未稳定的状态。
■通话期（TalkSpurts）通话期是指对应终端用户处于说话的状态。
在通话期，每隔20ms传送一次数据，且语音包大小取决于当前采用的编码速率。
■静默期（SilentPeriod）DRX静默期是指对应终端用户处于接听的状态。
在静默期，
每隔160ms发一个SID（SilenceInsertionDescriptor）帧，以提升用户感受。
常见场景的语音包处理流程
VoIP业务包括语音流和SIP信令，这里主要描述语音包。
语音流承载在QCI1上，基于RTP/UDP/IP协议；语音数据采用AMR编码，数据净荷经过协议层加上各协议头数，达到物理层发送出去，流程如下图所示。
SRI触发上报，不分片
UE每20ms产生一个包，SR周期≤20ms，UE20ms间隔发起一次SR，eNB调度一次分配的数据量可以使UE把数据发完，UE上报的BSR为0
SRI触发上报，分片
UE每20ms产生一个包，UE40ms间隔发起一次SR（包汇聚或者SR周期配置等于40ms
），eNB调度分配的数据量不能使UE把数据发完，UE上报BSR≠0，eNB需要再调度一次：
SRI与BSR触发，分片较多
UE每20ms产生一个包，但由于弱覆盖,TB较小，无法及时传输完，所以一直上报BSR触发连续BSR调度。
SPS下语音包流程
SPS一次激活，周期上报数据
TTI-Bundling语音流程
下发一次DCI0后，连续4个TTI在PUSCH发送相同的PUSCH数据，提高解调性能，增强远
点覆盖
3VOLTE丢包分析及优化思路
VoLTE丢包主要可以分为基站（终端）丢包及空口丢包两大类，无论空口丢包还是基
站（终端）弃包，都会直接影响VoLTE用户的实际语音感知。
基站（终端）丢包：
业务高负荷、质差引发重传都会大量消耗无线资源，若基站因为
缺乏有效的无线资源无法完成对PDCP包的及时调度时，导致UEPDCP层丢弃定时器
（100ms）超时，基站（或终端）会主动丢弃VoLTE语音包；（下图①）
空口丢包：
弱覆盖，系统内干扰，系统外干扰都会引发无线网络质差，会直接导致VoLTE语音包在无线空口传输过程中出现丢失，MAC层多次传输错误后导致丢包。
（下图
②）
产生原因大致可分为4类：
空口丢包：
空口质量差的情况下，导致语音包传输丢失，HARQ重传达最大次数；
超时丢包：
大话务或者远点用户较多的场景下，由于CCE不足导致下行调度延迟，最终会导致PDCP层弃包；
切换丢包：
切换时UE在目的小区接入出现延迟，数据包转移到目的小区后超时弃包。
异常丢包：
异常终端或基站故障等导致的语音包丢弃或是SN乱序或是基站、终端误检等情况。
3.1PDCP丢包原理分析
3.1.1
上行（空口）丢包统计原理
■上行语音丢包率公式
上行语音丢包率=L.Traffic.UL.PktLoss.Loss.QCI.1/L.Traffic.UL.PktLoss.Tot.QCI.1*100
L.Traffic.UL.PktLoss.Loss.QCI.1：
小区QCI为1的业务PDCPSDU上行丢弃的总包
数
L.Traffic.UL.PktLoss.Tot.QCI.1：
小区QCI为1的业务上行期望收到的总包数
■上行丢包原因
1）上行调度不及时（上图①）会导致UEPDCP层丢弃定时器超时丢包，目前现网设
置为无限长，不存在该问题；
2）空口传输质量（上图②）差，MAC层多次传输错误后导致丢包
■上行丢包统计原理
eNodeB的PDCP层接收语音包时如果检测到语音包的SN号不连续，则认为出现丢包，L.Traffic.UL.PktLoss.Loss.QCI.1加1，L.Traffic.UL.PktLoss.Tot.QCI.1加2个SN号的差值
3.1.2下行（空口）丢包统计原理
■下行语音丢包率公式
（L.Traffic.DL.PktUuLoss.Loss.QCI.1+L.PDCP.Tx.Disc.Trf.SDU.QCI.1）/（L.Traffic.DL.PktUuLoss.Tot.QCI.1+L.PDCP.Tx.Disc.Trf.SDU.QCI.1）
L.Traffic.DL.PktUuLoss.Loss.QCI.1：
QCI为1的业务PDCPSDU下行空口丢弃的总包数
L.PDCP.Tx.Disc.Trf.SDU.QCI.1:
QCI为1的业务PDCP层下行丢弃的业务SDU数L.Traffic.DL.PktUuLoss.Tot.QCI.1：
QCI为1的业务PDCPSDU下行空口发送的总包数
■下行丢包原因
下行丢包基本是由于用户处于小区弱覆盖区域，CQI测量不准或者PUCCH或全带宽存在强干扰导致下行数据反馈连续出现DTX/NACK导致。
■下行丢包统计原理
由于语音业务RLC配置的是UM模式，没有RLC重传，因此语音丢包统计放在MAC层处理统计。
当下行MAC重传达到最大重传次数时仍未正确解调，eNodeB认为下行有丢包，L.Traffic.DL.PktUuLoss.Loss.QCI.1加1，下行MAC收到ACK或达到最大重传次数，L.Traffic.DL.PktUuLoss.Tot.QCI.1认为语音包已经发送完成，L.Traffic.DL.PktUuLoss.Tot.QCI.1加1。
在小区收到PDCPSDU之后，在空口发送之前，可能会发生丢包。
当小区内PDCPSDU在空口发送之前被丢弃时，L.PDCP.Tx.Disc.Trf.SDU.QCI.1加1.
3.1.3PDCP丢包对VOLTE业务感知的影响分析
VOLTE语音业务和GU不同，LTE语音走PS域，通过不同QCI承载来进行QoS保证。
对于VlTE的语音来讲，影响其语音质量的关键指标为丢包、时延、抖动。
其中丢包率对语音
MOS分基本是线性关系，影响较大；如下图，当语音丢包率大于1%时MOS分明显降低，,丢包率为3%时，MOS分接近3，影响语音质量及客户感知，表现为听不清、通话吞字、一段时间听不到声音、视频停滞等。
3.2VOLTE丢包率指标关联性分析
3.2.1上行丢包指标关联性分析
➢与“上行丢包率”第一强相关指标为”上行MCS低于6阶占比“（指数0.31）；从原理上分析，当上行MCS低于6阶时，一个上行RTP语音包无法通过RLC层4段分片在20ms内完成调度，会导致上行数据堆积的PDCP丢弃；其次MCS低于6阶时，上行SINR较差，容易导致上行出现重传或者残留误包；因此强相关成立。
分析“上行MCS6阶以下占比”指标，第一强相关“DTX比例”（指数0.5），第二强相关“PUSCH平均RSRP”，因此，导致“上行MCS6阶以下占比”高是由弱覆盖和上行干扰的两个因素叠加产生。
➢“上行丢包率”第二强相关指标是用户数（指数0.27），在用户数比较多时（大话务场
景），会引起上下行CCE资源失败次数上升。
KPI相关指标
小区内平均用户数
小区内最大用户数
DTX比
例
PUSCH
平均
RSRP
上行
MCS6
阶以下占比
无邻区导致无切换次
数
上行平均干扰电平
平均
CQI
小区上行分配CCE失
败次数
小区下行分配CCE失
败次数
CCE8
的聚合比例
上行
丢包率
小区内平均用户数
1
小区内最大用户数
0.98
1
DTX比例
0.26
0.23
1
PUSCH平均RSRP
0.04
0.03
0.01
1
上行MCS6阶以下占比
0.04
0.07
0.5
0.32
1
无邻区导致无切换次数
0.19
0.22
0.19
0.04
0.07
1
上行平均干扰电平
0.13
0.2
0.31
0.54
0.23
0.1
1
平均CQI
0.08
0.06
0.06
0.16
0.01
0.05
0.14
1
小区上行分配CCE失败
次数
0.49
0.47
0.23
0.14
0.29
0.27
0.11
0.02
1
小区下行分配CCE失败
次数
0.69
0.64
0
0.02
0.05
0.25
0.09
0.01
0.71
1
CCE8的聚合比例
0.27
0.27
0.72
0.22
0.5
0.15
0.2
0.23
0.12
0.01
1
上行丢包率
0.27
0.25
0.04
0.24
0.31
0.13
0.12
0.05
0.15
0.14
0.1
1
因此，弱覆盖、大话务、上行干扰是影响上行丢包的三大关键因素。
3.2.2下行丢包指标关联性分析
➢下行丢包率第一强相关指标为“DTX比例”（指数0.17），“DTX比例”的第一强相关指标为“CCE8的聚合比例”，原因就是出现当出现DTX时eNodeB会抬升CCE的聚合级别；
➢与下行丢包率强相关的“DTX比例”、”CCE8的聚合比例“指标均与”上行平均干
扰电平“、”平均CQI”强相关。
小区
小区
RRC
无邻区
小区上
下行
CCE8
RRC
PUSCH
上行平
下行
KPI相关指标
内最
大用
DTX
比例
的聚合比例
重建比例
建立
成功
切换呼
叫比
导致无
切换次
平均
RSRP
均干扰电平
平均
CQI
行分配
CCE失
分配
CCE
丢包率
户数
率
数
败次数
失败
次数
小区内最大用户数
1
DTX比例
0.11
1
CCE8的聚合比例
0.01
0.74
1
RRC重建比例
0.03
0.23
0.31
1
RRC建立成功率
0
0.02
0.01
0.04
1
切换呼叫比
0.09
0.4
0.17
0.11
0.06
1
无邻区导致无切换次数
0.16
0.28
0.22
0.12
0.11
0.02
1
PUSCH平均RSRP
0.12
0.28
0.24
0.02
0.04
0.21
0.04
1
上行平均干扰电平
0.26
0.62
0.67
0.21
0.02
0.19
0.17
0.53
1
平均CQI
0.08
0.69
0.84
0.25
0
0.24
0.2
0.48
0.74
1
小区上行分配CCE失败
次数
0.43
0.22
0.24
0.12
0.03
0.01
0.29
0.04
0.26
0.18
1
小区下行分配CCE失败
次数
0.47
0.26
0.25
0.08
0.02
0.08
0.27
0.01
0.32
0.22
0.83
1
下行丢包率
0.01
0.17
0.09
0.05
0.02
0.01
0.06
0
0.05
0.06
0.06
0.06
1
因此，影响下行丢包率的关键因素是弱覆盖、上行干扰、下行质量差，与大话务相关性较低。
3.3VOLTE丢包优化方法
3.3.1VOLTE丢包优化提升5个关键动作
基于VOLTE丢包特性研究，VOLTE丢包常见原因如下：
VOLTE丢包率优化，常见于VOLTE质量提升5个关键动作：
➢无线环境分析优化
无线侧主要问题可分为覆盖、干扰、切换三大类问题，对应不同的问题做出相应的优化。
覆盖类：
通过分析后台指标及前台测试指标判断小区是否存在弱覆盖，重叠覆盖，过
覆盖等现象，可通过RF调整、rs功率调整优化基础网络结构；
干扰类：
通过干扰情况判断系统内和系统外干扰，现场扫频定位排除干扰源；
切换类：
切换失败、过早过晚切换和频繁切换，核查邻区及切换参数对切换进行合理
调整。
➢eNodeB侧分析
故障类：
告警监控，及时排除基站故障。
参数类：
PDCPSDU的丢弃时间（建议值100ms，特殊场景可以设置为300ms）,
RLC最大分段个数（QCI1）（建议值4），地铁等场景可以设置为6。
容量类：
通过上下行PRB利用率及用户数等判断小区是否存在高负荷情况，对于高负荷站点，进行负载均衡、扩容等。
➢核心网侧分析
因核心网网元较多，需要联合核心优化人员，可通过核查传输问题、核心网定时器、网元接口协议配置是否正确来排查丢包问题。
语音流承载于QCI1承载上，发送情况如下：
➢协同端到端优化分析
图中涉及主叫上行语音，主叫下行语音包；被叫上行语音包，被叫下行语音包；问题排查需根据问题现象拉通端到端进行联合分析。
以便定界问题发生在哪一段，然后对症处理。
对于异常情况导致丢包情况，能更准确的定位问题网元。
➢特性优化分析
区分QCI参数配置：
对QOS参数/PDCP层参数/RLC层参数/MAC层参数、互操作参
数、DRX/UE不活动定时器等区分不同的QCI业务进行独立设置。
VoLTE语音优先：
从参数、功能上确保VoLTE语音与视频业务优先调度，包括：
1）接入阶段的VoLTE优先接入（如资源预留和抢占）；
2）保持阶段的时域/频域资源的优先调度；
3）移动阶段的VoLTE负载均衡/VoLTE拥塞控制等。
VoLTE语音增强优化：
增强在各类边缘/干扰/弱场下VoLTE业务能力，包括：
1）覆盖/容量能力增强（如AMRC、延迟调度、基于TBS的MCS选阶等）；
2）移动性能增强（如冲突流程解决、多小区重建、切换全配置等）；
3）弱场调度性能增强（如上行补偿调度、边缘用户主动调度、上行RLC分片增强等）。
3.3.2基于问题分类的解决方案
通过VOLTE丢包关联指标及影响因素分析，结合VOLTE优化5个关键动作，定位问题类型，然后提出有效的解决方案，提升网络运行质量和用户感知。
主要还是从覆盖、质量、切换和参数四个方面给出对应的优化方案以及效果评估。
3.4.1覆盖问题优化
➢弱覆盖
在保证在该区域基站正常的情况下，在弱覆盖区域找到一个合适的信号使之增强或者新增一个主覆盖信号；
问题原因
优化方案
工程参数不合理
1、合理规划方位角、下倾角进行调整，控制覆盖方向及覆盖范围；
2、若天线高度较低或较高，可以申请整改或站点搬迁；
参数设置不合理
1、合理设置异频切换参数，当UE能及时占用到较好频点提升覆盖；
2、合理规划站点RS发射功率和电子下倾角；
基站告警
1、发现告警后通知维护人员立即进行维护解决；
基站周边有阻挡
1、申请挂高增高或者站点搬迁；
规划未开通或无规划
1、如问题区域有规划站点未开通催开；
2、若问题区域没有规划站点但满足新增站点条件可申请新增规划；
➢越区覆盖
合理控制各个小区覆盖范围。
主要由天线性能不好、天线过高、倾角不足、参数设置等原因造成。
可通过天馈调整（下倾角、方位角、天线挂高）、功率调整等手段控制小区覆盖范围。
3.4.2下行质差优化
下行信道质量由SINR值表征，下行质差通常表现为无主覆盖小区，服务小区与邻区RSRP较好，数值基本相近，但SINR较差，导致解调信号变弱，易失步产生丢包，导致MOS质差，主要通过以下流程开展优化：
3.4.3切换问题优化
通过前面的定位方法，基本可以把切换问题定位到：
传输、设备内部处理、覆盖（弱覆盖、越区覆盖等）、时延、干扰、邻区漏配、切换不及时等几类，再采用相应的解决措施解决问题。
分为常规切换问题和室内电梯切换问题：
首先，常规的切换问题优化。
首先需要核查全网邻区，是否存在邻区配置不合理、邻
区漏配、邻区参数设置不合理等。
是
是
是是
其次，电梯切换问题优化。
由于电梯覆盖较差，以及出入电梯时，极容易由于信号衰
减严重，导致掉话现象。
电梯覆盖特点如下，可以通过如下流程进行问题定位：
✓电梯井道墙体较厚，信号衰减严重；
✓电梯桥箱多为金属体，信号衰减严重；
✓进出电梯信号快衰落现象严重；
3.4.4上行干扰优化
上行干扰包含用户间的上行干扰，设备自身异常处理的上行干扰，以及频段的干扰导致，通常上行干扰主要表现为切换失败、重建失败、发生掉线。
可检查RRU的上行RSSI确定干扰强度。
上行干扰可分为网内干扰和网外干扰。
➢问题原因
1）越区覆盖或不合理的频率规划，造成同、邻频干扰；
2）设备自激引发的互调干扰；
3）未经严格设计的直放站或有源天线引入造成上行干扰；
4）系统外载波干扰；
5）硬件故障引发的干扰。
➢问题对策
1）对于外部干扰，应到现场进行扫频测试找到并排除干扰源；
2）对于内部干扰，可以采取调整天线、频率优化、降低基站功率、开启/关闭功率控
制等手段。
3）对于设备故障的则应修复或更换设备。
3.4.5RRC重建问题优化
RRC重建原因:
当处于RRC连接状态但出现切换失败、无线链路失败、完整性保护失败、RRC重配置失败等情况时触发重建。
详细处理流程如下：
3.4.6容量问题
➢问题原因
定义超忙小区需满足PRB平均利用率>=70%&RRC连接平均用户数>=100。
➢问题对策：
➢
优化流程如下：
用户所处区域小区负荷均较高，则建议扩容，按集团要求，扩容门限如下：
4应用案例优化效果评估
4.1覆盖优化应用案例
本次专项优化，针对TOP高丢包小区进行分析，发现66个弱覆盖站点需求对应问题点进行覆盖优化及异频参数优化，34个需新增站点问题（涉及问题点34个）已通过800M语数分层策略暂时进行规避，后续随着业务量增加，需继续推动新建站开通解决；32个需新增站点（涉及问题点39处）无法通过优化解决，需推动站点开通解决。
➢典型案例
问题描述：
车辆行驶在台北路西马小区附近，占用FXX江岸江大路BBU04_西马小区OCQH_2小区信号，电平-110dbm左右，SINR为-3db，MOS低。
问题分析：
车辆行驶在台北路西马小区附近，占用FXX江岸江大路BBU04_西马小区OCQH_2
小区信号，受建筑阻挡，道路上覆盖较弱。
优化方案：
将FXX江汉台北路BBU27_XX电信设计院OCQH_0_CA_B3天线电子下倾角由6
度调为2度，RS功率由15.2修改为18.2。
效果评估：
复测时，覆盖改善明显，丢包率减少，MOS从3.14提升至3.95。
4.2质量优化应用案例
通过测试评估，本轮专项共计发现29个网络质量类问题，问题类型有模三干扰，上行干扰，重叠覆盖，无主覆盖。
➢典型案例
问题描述：
车辆行驶在S111新洲计生委附近，占用FXX新洲新洲新局BBU09_新洲计生委OCQH_1小区信号，电平-92dbm左右，SINR为-3d
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