长期演进系统架构下VoLTE业务测试

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长期演进系统架构下VoLTE业务测试
王少华，仇润鹤
(东华大学信息科学与技术学院，上海201620；数字化纺织服装技术教育部工程研究中心，上海201620)
摘要：话音业务是移动通信网为用户提供的基础业务之一。在长期演进(L1m)时代，有多种承接2G／3G话音业务的
方案，而v0LTE(voice over L1m)是未来的主流方案。介绍了v0L1m网络架构下语音业务的实现过程。基于该网络架
构，实现了单小区容量测试实例，即在满足相应voLl咂指标的情况下，验证单小区能够容纳的最大用户数。在测试预置
条件中，分别配置了上下行时隙配比、带宽、DRX和承栽等参数，以达到测试的要求。经过不断的研究和测试，最终得
出了测试结果——在20MHz带宽下，高清语音业务单4、区最大容纳20仉厄。
关键词：U'E；voLl琶；网络架构；单小区容量
中图分类号：TN929．5 文献标识码：A DoI：10．x5913，j．cnl【i．蝎ycx．2015．12．008
基于m网络数据域的语音业务方案Voice over UE
(ⅥILl【E)是基于mMun删aSystem(m舔)设立的，它可以
为用户提供HD voi∞的高质量语音业务。随着【，Ⅱ}网络覆盖情
况的提升，u1E智能终端款型迅速增长，而v0I TE语音方案仍
是运营商寻求提供高语音质量业务的主要驱动力和发展方向。
截至2014．03，根据GSA的统计，有6个m FDD网络
完成了vom语音方案的商用部署，其中3个为韩国运营商；
而在1 563款智能手机中，已经有57款支持v0L1陋，比上季度
的42款增加了35％．
2014年，各国运营商积极推动VoI胍}商用部署进程。在韩
国市场中，有3家运营商均已商用voI：珏!，成为了先锋阵营；
在美国，T．Mobile近日宣布，vouE在西雅图商用，并将尽快
推广；AT&T宣布，5月底开始在个别地区商用vom，进而
将其推广到全国。除了韩国和美国外，日本Nrr Docomo也于
近日宣布，将在2014．06推出voLlE商用服务。ABI Res般h
预测，2014年vom用户数将达到5 960万，到2019年，voITE
用户数将超过12亿，超过L肫用户数的50％． 啪是今天语音和视频通话的增强版，它充分利用了
LTE的优势，改善了用户的体验，是LTE话音的最终解决方案，
这也在业界达成了共识。
1 VoLTE网络架构
voLTE网络架构是由E．UTRAN、Evolved P∽ket System
(EPS)和MS控制域组成的。BUTRAN主要包括基站
(eN0deB)，核心网(EPS)主要包括MME、S．GW和P．GW
等。其中，MME是EPS控制面的实体，S．GW是本地的移动
性锚点，P．GW是连接外部分组数据网络的锚点，并能分配D
地址。Ⅱ订S包含的主要网元是CSCF。其中，P／I／S．CSCF(call
session con仃ol fIlnction)为呼叫会话控制功能实体，主要完成呼
叫会话过程中的信令转发、路由和具体控制功能。VOLl陋语音
业务网络架构如图1所示。
由图l可知，P．CSCF用于Ⅱ订S网络的第一个人口点，用
来接收用户的所有SIP信令，位于归属或拜访网络；I-CSCF作
为进入归属Ⅱ讧S网络的入口点，选择和指派S-CSCF，位于归
属网络；S-CSCF负责s口注册、会话管理和鉴权、路由选择，
与HSS交互获取用户信息，位于归属网络。
v0UE业务的实现方案是以LTE作为接入和承载的网络，
以n订s作为语音和多媒体等业务的控制网络，通过PCC(Pokey
锄d Charging Con灯01)架构与EPS协同提供QoS保障机制，从
而满足端到端的语音业务需求。
图1Ⅵ曲陋语音业务网络架构图
2单小区容量测试实例
2．1测试目的
该测试主要用于验证在满足相应vou’E指标情况下单小区
能够容纳的最大用户数。
2．2测试原理作为空中接口物力资源分配的单位。1个PRB在频域E包含12个
连续的子载波，在时域E包含7个连续的OFDM符号。LTE通过
设置不同的子载波数目，可以映射为不同的资源块(PRB)数目。
其中，20MHz系统带宽的子载波数为1 201，PRB数目为100个。
每个PRB同一时刻一次只能供一个用户调度使用。系统分
配给UE的资源在频域上是以RB为单位的，在时域上是1个
或多个完整的上行子帧，eNB可以决定哪个UE在哪个上行子
帧发数据，也可以决定哪个UE在频域上占用了几个RB。这样，
eNB可以在时域和频域上对UE资源进行二维的划分。
LTE受PHICH容量的限制，PHICH组=MXN妯／100，M∈
{1／6，1／2，1，2)，这是由上层决定的。在20M带宽下，PHCIH
最大有25组，而PHCIH组中最大可以承载8个用户的
ACK／NACK消息，因此，可以计算出200个用户。
2．3测试参数配置
网络按照支持基于VoLTE的IMS之QoS要求配置QoS参
数，并建立默认承载、信令承载和专用承载，从而保证VoLTE
话音可以打通，具体配置如表l所示。

表1测试参数配置 上下行子帧配置参数	3DL：lUL
带宽	20hmz
语音业务承载	QCI=I

承载配置	SIP信令承载	QCI=5
业务配置	高清	23．85 kbps语音速率
静默因子	O．5
onDurafionTimer	8psf
drx·InactivityTimcr	4psf

CDRX
drx．RetransmissionTimer 4psf
longDRX-CycleStartOffset 40 sf
头压缩针 仅对QCH承载开启
2．4测试步骤
在测试时，具体的步骤是：①业务配置为高清23．85 kbps
语音速率、静默因子为0．5，使用上下行3DL：1UL时隙配比；
②开启头压缩功能、CDRX功能，并按照预置条件设置；③终
端仿真仪表模拟200个LIE在小区正常入网，200个用户发起高
清语音业务，观察5 rain后，通过终端仿真仪表的log查看每个
用户的平均端到端RTP时延是否小于100 Ills、端到端RTP时
延抖动是否小于40 ms、平均端到端残留丢包率是否不大于1％、
高清语音MOS分是否大于3．5；④如果步骤③的200个用户中
有部分用户的指标不满足要求，则以10为步进减少终端数量，
直到所有入网打电话用户的UE都满足指标要求，观察5 rain
后，如果200个用户的指标都满足要求，则转步骤⑤；⑤如果
步骤③的200个用户指标满足要求，则以10为步进增加终端数
量，直到有用户的指标不满足指标要求，这时就要观察5 rain。
2．5测试结果分析
在实际语音质量评价中，MOS(Mean Opinion Score)法最
常见，最后的测试结果参考表2作评判。
在终端模拟仪表上经过反复研究和测试，最终得出带宽为

20 MHz时，宽带语音业务(语音速率23．85 kbps)接入成功 200UE，观察5 rain后，得到了大量的测试数据，如图2所示。
表2	MOS值级别对应用户满意度一览表
级别	用户满意度

4．0—5．0	很好，听得清楚，延迟很小，交流流畅
3．5～4．O	很好，听得清楚，延迟小，有点杂音
3．O一3．5	可以接受，有一定延迟，可以交流
1．5—3．O	勉强，听不太清，交流重复多次
O～1．5	极差

从图2中可以看出，真正打通电话的用户数为200个，其平
均MOS值为4．463通过对终端模拟仪表的记录日志的总结得出，
在200UE中，语音电话失败数为0，丢包率均小于l％，RTP时
延抖动均小于40娜，并且RTP平均时延全部小于100 ms。
图2 200UE测试结果图
3结束语
VoLTE是各大运营商基于LTE网络的语音业务演进的必然
结果，它不仅拥有传统QoS保障机制和其语音特征，还拥有新
的语音特性，高清语音、RCS／RCSe业务特性等。只有VoLTE
拥有非常好的服务质量和用户体验，才能迎接OTT通信类软件
的挑战。当然。要想实现VoLTE还需要考虑很多问题，比如产
业链投入成本或网络演进策略等。但是，考虑到VoLTE技术能
够充分利用先进网络技术的优势，并围绕相关内容提高用户的
感知体验；再加上运营商自身的特点，相信VoLTE在未来一定
能够被广泛应用。
参考文献
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