VOLTE关键技术与质差处理案例
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VOLTE优势
VoLTE开启了向移动宽带语音演进之路，其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。LTE的频谱利用效率GSM的4倍以上。另一个价值就是提升用户体验，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；其次， VoLTE的呼叫接续时长大幅缩短，VoLTE比CS呼叫缩短一半以上。
视频通话。 ➢ VoLTE业务具有接通率高，音质清晰，掉话率低和可实现通话和数据收发同步等优点。
业务接入：LTE网络是全IP网络，没有CS 域，数据业务和语音多媒体业务都承载在 LTE上
业务控制：EPC网络不具备语音和多媒体 业务的呼叫控制功能，需要通过IMS网络 提供业务控制功能
业务切换：在LTE全覆盖之前，需要通过 SRVCC技术实现LTE与CS之间的语音业务 连续性
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目录
VOLTE基本概念 VOLTE技术架构 VOLTE关键技术 SRVCC切换流程
VOLTE优化案例
5
VOLTE技术架构
基于IMS语音业务，是架构在LTE网络上全IP条件下的端到端语音解决方案。
6
VOLTE技术架构
7
VOLTE网络 分为：
➢ 终端 ➢ 接入网 ➢ 承载网 ➢ 核心网 ➢ 业务平台
➢ EPS承载根据用户业 务需求和Qos的不同 可以分为GBR/ NonGBR 承载
➢ PCC好处 ➢ 接入传输网络承载级服务的
QoS要求来保障数据传输 ➢ 根据运营商的计费策略实现
用户等级差异化
15
目录
VOLTE基本概念 VOLTE技术架构 VOLTE关键技术 SRVCC切换流程
VOLTE优化案例
23
优化案例
质差小区处理-RF优化处理质差小区问题
案例3：重叠覆盖导致下行高丢包
下行丢包率
1.12%
0.80%
优化前
优化后
问 题 描 述 ： xx 小 区 QCI1 下 行 丢 包 率 连续3天高于1%,为质差TOP小区。 问题分析：该小区存在重叠覆盖及 MOD3干扰问题，且MOD3干扰比例 为23%，干扰比例较高。 处理建议：将xx小区方位角310度调 整为330度，机械下倾角1度调整为4 度；控制覆盖，减少重叠覆盖度，调 整后指标改善明显。
上行丢包率
1.28%
优化前
0.10% 优化后
问题描述：XX小区上行丢包率连续3天高 于1%,为质差TOP小区。 问题分析：该小区存在上行弱覆盖，远 点用户过多问题。经核查基础工参站高 45米，且站间距1600米，确定其存在越 区覆盖问题。 处理建议：调整XX小区，机械下倾角0度 至3度；控制其覆盖。调整后改善明显。
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TTI bundling
➢ TTI bundling使用原因及效果： 当小区边缘UE功率受限时，由于资源受限，丢包率增加。TTI bundling， 四个连续子帧中的立刻重传，能积累能量，增大传输成功率，从而提高接 收成功率，避免过多的 HARQ 重传。
➢ 应用场景： VoIP 用户上行覆盖受限时。
9
目录
VOLTE基本概念 VOLTE技术架构 VOLTE关键技术 SRVCC切换流程
VOLTE优化案例
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半持续性调度SPS
➢ 实现原理： VoIP 的新传包由于其达到间隔是 20ms ，所以可以由一条信令分配频域资 源，以后每20ms就“自动”用分配的频域资源传输新来的包；重传包由于 其不可预测性，所以动态的调度每一次重传，因而叫半持续调度。
IMS网络架构
➢ 主要网元和功能
8
IMS网络架构
➢ 主要网元和功能
•IMGW：IMS多媒体网关提供CS与IMS之间的用户平面链路转换，类似H248终端设备就是属于这一类。 •P-CSCF：代理呼叫控制功能模块，是IMS核心网络与用户终端的接口网元；与用户终端侧配合完成AKA鉴 权、安全机制协商、IPSec加密保护、信令压缩等功能，在与有PDF功能模块的接入终端还可以配合完成资源 预留功能；与I-CSCF/S-CSCF侧配合完成呼叫的接续处理。 •I-CSCF：问询呼叫控制功能模块，为归属网络中P-CSCF的呼入选择 合适的S-CSCF，为拜访网络的外部 IMS网提供接入。 •S-CSCF：服务呼叫控制功能模块，IMS核心网中呼叫控制核心模块，负责对终端的注册鉴权、会话控制、 用户业务信息管理及向AS触发指定业务等功能。 •HSS：归属用户服务模块，IMS网络中核心用户数据库，保存归属网络中IMS用户的签约信息，包括基本标 识、路由信息、业务签约信息等。 •SLF：签约数据定位功能模块，当运营商网络中存在多个HSS时，为I-CSCF/S-CSCF选择合适的HSS。 •MRFC：媒体资源功能控制器，解析来自S-CSCF、AS的资源控制命令，并控制MRFP提供媒体资源，如三 方会议混音、通告音等。 •MRFP：媒体资源功能处理器，在MRFC控制下，为终端提供媒体资源。 •AS：应用服务器，提供各种业务处理，如仿真PSTN业务、Centrex业务等。
➢ 特性： • 绑定 4 个TTI 用于一个包的传输。 • 终端在 4 个TTI中提供非自适应的重传。 • 捆绑在一起的 4 个传输采用同一个 HARQ 进程。 • TDD 系统中，协议规定TTI bundling 只支持子帧配比0/1/6，且跟半持
续调度SPS互斥。
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QoS/PCC（policy control and charging）
➢ 应用场景： 业务层稳定的小包场景。
➢ 效果： • 典型的 VoIP 数据包的净荷为32byte ，对 VoIP这样的小的数据包 lP 头
开销甚至超过净荷本身（ipv6 的包头为 60 byte，头开销188% , IPv4 的包头为40byte，头开销125% ） • ROHC 算法为动态实现，在不压缩和最大压缩之间自适应调整，压缩 后，头开销降为 4-6 byte （开销占比降为12.5%-18.8% )
呼叫时延 语音质量
VOLTE
0.5-2 s
频率：50~7000Hz 编解码：AMR-WB 23.85Kbps
2G/3G
5-8 s
频率：300~3400Hz 编解码：AMR-NB 12.2Kbps
视频质量
典型分辨率：480*640 720P/1080P possible
分辨率：176*144
频谱效率
仿真测试结果显示：同样承载AMR，LTE的频谱效率可达到R99 3倍以上
➢ 应用场景： 周期性小包业务，可减少L1/L2控制信令的开销。
➢ 效果： 半持续调度是 LTE中为了节省 PDCCH数量而提出的一种新的调度方法，主 要是针对 VoIP 业务，可大大降低信令开销，使信令开销资源酬氏可仅为 业务的1.3%
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半持续性调度SPS
➢ 相较于动态调度，SPS具有的优缺点如下所示：
CS
Sv
MGW
MGW
MME
SAE-PGW
EPC
2G/TD
LTE
信令 媒体
语音中断时长T1
最短语音中断总时长＝800ms 最长语音中断总时长则可能大于1s
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eSRVCC流程
eSRVCC (Enhanced Single Radio Voice Call Continuity)： ➢ 是在SRVCC方案基础上的增强，切换过
程的中断时间缩短，性能得以优化； ➢ 将切换导致的会话时延控制在300ms以
内，提升用户体验。
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eSRVCC
eSRVCC主要增强的优化点在于：
➢ 远端会话更新流程(IMS Session transfer流程)，通过在ATCF(Access Transfer Control Function)/ATGW(Access Transfer MGW)锚定信 令面和媒体面的方法，来避免远端会话更新，使整个SRVCC切换时间 更短。
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优化案例
质差小区处理-RF优化处理质差小区问题
案例4：天线掉落
下行丢包率
2.28%
0.24%
优化前
优化后
天线覆盖异常导致TOP丢包： XX小区存在下行高丢包。定位为天线覆盖异常导致
高丢包，天馈整改后，下行丢包率改善2.04%，优化效果明显。
优化建议
引起高丢包的无线侧原因众多日常优化需结合话统， 根据小区实际位置周边环境，做出合理的RF优化加 参数优化。
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目录
VOLTE基本概念 VOLTE技术架构 VOLTE关键技术 SRVCC切换流程
VOLTE优化案例
21
优化案例
质差小区处理-RF优化处理质差小区问题
➢ 筛选全网TOP小区进行分析优化。 ➢ 目前VoLTE质差小区主要原因为弱覆盖、重叠覆盖及越区覆盖、MOD3干扰等问题.
案例1：越区覆盖导致上行高丢包
2020年9月
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目录
VOLTE基本概念 VOLTE技术架构 VOLTE关键技术 SRVCC切换流程
VOLTE优化案例
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VOLTE基本概念
➢ VoLTE（Voice over LTE）是基于IMS的语音业务，是一种IP数据传输技术。 ➢ 全部业务集中于4G网络上，实现数据与语音业务在同一网络下的统一，可提供高质量的语音和
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SRVCC流程
SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）存在切换性能问题，无法达到语音中断时长小于 300ms的部署要求，会严重影响VoLTE用户体验
SRVCC
SCC AS
远端IMS终端 语音中断时长T2
IMS
CSCF
Leabharlann Baidu
MGCF
HSS
MSCS SRVCC eMSC
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优化案例
质差小区处理-RF优化处理质差小区问题
案例2：弱覆盖导致低接通
QCI1接通率
98.59%
97.89%
优化前
优化后
问题描述：XX小区QCI1接通率连续3 天低于98%,为质差TOP小区。 问题分析：该小区存在弱覆盖问题。 经核查小区未主覆盖村落，由旁瓣覆 盖造成覆盖较弱从而导致接通率较低。 处理建议：调整XX小区机械下倾角从 1度至4度，控制覆盖，调整后指标改 善明显。
好处
• 保障VoIP的QoS • 减少PDCCH的消耗，提高
VoIP的容量
坏处
• 受限于终端能力（是否支持半持续调度） • 两次半持续调度之间的MCS是固定的，链路适应能力差
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鲁棒性头压缩ROHC
➢ 包头压缩原因： 随着网络IP化，语音业务也从早起的ATM/TDM向IP上转变，语音数据包 IP包的包头长度远远大于实际用户所传输的数据，为提高用户数据的传输 效率，需要对包头进行压缩。
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优化案例
质差小区处理-系统优化处理质差小区
外部参数不一致导致的TOP掉话：掉话原因为切换流程失败导致的掉话率恶化。执行外部
参数一致性优化脚本后，VOLTE异常释放次数由平均5.75次降至0次，掉话率由平均1.10%
改善为0%，优化效果明显。
E_RAB异常释放次 数
5.75 0
1.10 掉话率
% 0%
优化前
优化后
优化前 优化后
优化建议 当小区出现“切换流程失败”导致的掉话时，需重点 排查该小区的邻区关系及参数配置问题。
26
27
16
SRVCC
SRVCC：Single Radio Voice Call Continuity （单射频）无线语音连 续性技术，基于IMS的VoLTE。 VCC: Voice Call Continuity，是指当UE在支持VoIP业务的网络之间移 动时，如何保持语音业务的连续性，即将承载在源网络的VoIP语音业务平滑 切换到目标网络CS域。 SRVCC主要解决语音控制和移动到 CS 网络切换时的语音连续性问题。
VOLTE优势
VoLTE开启了向移动宽带语音演进之路，其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。LTE的频谱利用效率GSM的4倍以上。另一个价值就是提升用户体验，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；其次， VoLTE的呼叫接续时长大幅缩短，VoLTE比CS呼叫缩短一半以上。
视频通话。 ➢ VoLTE业务具有接通率高，音质清晰，掉话率低和可实现通话和数据收发同步等优点。
业务接入：LTE网络是全IP网络，没有CS 域，数据业务和语音多媒体业务都承载在 LTE上
业务控制：EPC网络不具备语音和多媒体 业务的呼叫控制功能，需要通过IMS网络 提供业务控制功能
业务切换：在LTE全覆盖之前，需要通过 SRVCC技术实现LTE与CS之间的语音业务 连续性
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目录
VOLTE基本概念 VOLTE技术架构 VOLTE关键技术 SRVCC切换流程
VOLTE优化案例
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VOLTE技术架构
基于IMS语音业务，是架构在LTE网络上全IP条件下的端到端语音解决方案。
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VOLTE技术架构
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VOLTE网络 分为：
➢ 终端 ➢ 接入网 ➢ 承载网 ➢ 核心网 ➢ 业务平台
➢ EPS承载根据用户业 务需求和Qos的不同 可以分为GBR/ NonGBR 承载
➢ PCC好处 ➢ 接入传输网络承载级服务的
QoS要求来保障数据传输 ➢ 根据运营商的计费策略实现
用户等级差异化
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VOLTE基本概念 VOLTE技术架构 VOLTE关键技术 SRVCC切换流程
VOLTE优化案例
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优化案例
质差小区处理-RF优化处理质差小区问题
案例3：重叠覆盖导致下行高丢包
下行丢包率
1.12%
0.80%
优化前
优化后
问 题 描 述 ： xx 小 区 QCI1 下 行 丢 包 率 连续3天高于1%,为质差TOP小区。 问题分析：该小区存在重叠覆盖及 MOD3干扰问题，且MOD3干扰比例 为23%，干扰比例较高。 处理建议：将xx小区方位角310度调 整为330度，机械下倾角1度调整为4 度；控制覆盖，减少重叠覆盖度，调 整后指标改善明显。
上行丢包率
1.28%
优化前
0.10% 优化后
问题描述：XX小区上行丢包率连续3天高 于1%,为质差TOP小区。 问题分析：该小区存在上行弱覆盖，远 点用户过多问题。经核查基础工参站高 45米，且站间距1600米，确定其存在越 区覆盖问题。 处理建议：调整XX小区，机械下倾角0度 至3度；控制其覆盖。调整后改善明显。
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TTI bundling
➢ TTI bundling使用原因及效果： 当小区边缘UE功率受限时，由于资源受限，丢包率增加。TTI bundling， 四个连续子帧中的立刻重传，能积累能量，增大传输成功率，从而提高接 收成功率，避免过多的 HARQ 重传。
➢ 应用场景： VoIP 用户上行覆盖受限时。
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VOLTE基本概念 VOLTE技术架构 VOLTE关键技术 SRVCC切换流程
VOLTE优化案例
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半持续性调度SPS
➢ 实现原理： VoIP 的新传包由于其达到间隔是 20ms ，所以可以由一条信令分配频域资 源，以后每20ms就“自动”用分配的频域资源传输新来的包；重传包由于 其不可预测性，所以动态的调度每一次重传，因而叫半持续调度。
IMS网络架构
➢ 主要网元和功能
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IMS网络架构
➢ 主要网元和功能
•IMGW：IMS多媒体网关提供CS与IMS之间的用户平面链路转换，类似H248终端设备就是属于这一类。 •P-CSCF：代理呼叫控制功能模块，是IMS核心网络与用户终端的接口网元；与用户终端侧配合完成AKA鉴 权、安全机制协商、IPSec加密保护、信令压缩等功能，在与有PDF功能模块的接入终端还可以配合完成资源 预留功能；与I-CSCF/S-CSCF侧配合完成呼叫的接续处理。 •I-CSCF：问询呼叫控制功能模块，为归属网络中P-CSCF的呼入选择 合适的S-CSCF，为拜访网络的外部 IMS网提供接入。 •S-CSCF：服务呼叫控制功能模块，IMS核心网中呼叫控制核心模块，负责对终端的注册鉴权、会话控制、 用户业务信息管理及向AS触发指定业务等功能。 •HSS：归属用户服务模块，IMS网络中核心用户数据库，保存归属网络中IMS用户的签约信息，包括基本标 识、路由信息、业务签约信息等。 •SLF：签约数据定位功能模块，当运营商网络中存在多个HSS时，为I-CSCF/S-CSCF选择合适的HSS。 •MRFC：媒体资源功能控制器，解析来自S-CSCF、AS的资源控制命令，并控制MRFP提供媒体资源，如三 方会议混音、通告音等。 •MRFP：媒体资源功能处理器，在MRFC控制下，为终端提供媒体资源。 •AS：应用服务器，提供各种业务处理，如仿真PSTN业务、Centrex业务等。
➢ 特性： • 绑定 4 个TTI 用于一个包的传输。 • 终端在 4 个TTI中提供非自适应的重传。 • 捆绑在一起的 4 个传输采用同一个 HARQ 进程。 • TDD 系统中，协议规定TTI bundling 只支持子帧配比0/1/6，且跟半持
续调度SPS互斥。
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QoS/PCC（policy control and charging）
➢ 应用场景： 业务层稳定的小包场景。
➢ 效果： • 典型的 VoIP 数据包的净荷为32byte ，对 VoIP这样的小的数据包 lP 头
开销甚至超过净荷本身（ipv6 的包头为 60 byte，头开销188% , IPv4 的包头为40byte，头开销125% ） • ROHC 算法为动态实现，在不压缩和最大压缩之间自适应调整，压缩 后，头开销降为 4-6 byte （开销占比降为12.5%-18.8% )
呼叫时延 语音质量
VOLTE
0.5-2 s
频率：50~7000Hz 编解码：AMR-WB 23.85Kbps
2G/3G
5-8 s
频率：300~3400Hz 编解码：AMR-NB 12.2Kbps
视频质量
典型分辨率：480*640 720P/1080P possible
分辨率：176*144
频谱效率
仿真测试结果显示：同样承载AMR，LTE的频谱效率可达到R99 3倍以上
➢ 应用场景： 周期性小包业务，可减少L1/L2控制信令的开销。
➢ 效果： 半持续调度是 LTE中为了节省 PDCCH数量而提出的一种新的调度方法，主 要是针对 VoIP 业务，可大大降低信令开销，使信令开销资源酬氏可仅为 业务的1.3%
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半持续性调度SPS
➢ 相较于动态调度，SPS具有的优缺点如下所示：
CS
Sv
MGW
MGW
MME
SAE-PGW
EPC
2G/TD
LTE
信令 媒体
语音中断时长T1
最短语音中断总时长＝800ms 最长语音中断总时长则可能大于1s
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eSRVCC流程
eSRVCC (Enhanced Single Radio Voice Call Continuity)： ➢ 是在SRVCC方案基础上的增强，切换过
程的中断时间缩短，性能得以优化； ➢ 将切换导致的会话时延控制在300ms以
内，提升用户体验。
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eSRVCC
eSRVCC主要增强的优化点在于：
➢ 远端会话更新流程(IMS Session transfer流程)，通过在ATCF(Access Transfer Control Function)/ATGW(Access Transfer MGW)锚定信 令面和媒体面的方法，来避免远端会话更新，使整个SRVCC切换时间 更短。
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优化案例
质差小区处理-RF优化处理质差小区问题
案例4：天线掉落
下行丢包率
2.28%
0.24%
优化前
优化后
天线覆盖异常导致TOP丢包： XX小区存在下行高丢包。定位为天线覆盖异常导致
高丢包，天馈整改后，下行丢包率改善2.04%，优化效果明显。
优化建议
引起高丢包的无线侧原因众多日常优化需结合话统， 根据小区实际位置周边环境，做出合理的RF优化加 参数优化。
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目录
VOLTE基本概念 VOLTE技术架构 VOLTE关键技术 SRVCC切换流程
VOLTE优化案例
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优化案例
质差小区处理-RF优化处理质差小区问题
➢ 筛选全网TOP小区进行分析优化。 ➢ 目前VoLTE质差小区主要原因为弱覆盖、重叠覆盖及越区覆盖、MOD3干扰等问题.
案例1：越区覆盖导致上行高丢包
2020年9月
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VOLTE基本概念 VOLTE技术架构 VOLTE关键技术 SRVCC切换流程
VOLTE优化案例
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VOLTE基本概念
➢ VoLTE（Voice over LTE）是基于IMS的语音业务，是一种IP数据传输技术。 ➢ 全部业务集中于4G网络上，实现数据与语音业务在同一网络下的统一，可提供高质量的语音和
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SRVCC流程
SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）存在切换性能问题，无法达到语音中断时长小于 300ms的部署要求，会严重影响VoLTE用户体验
SRVCC
SCC AS
远端IMS终端 语音中断时长T2
IMS
CSCF
Leabharlann Baidu
MGCF
HSS
MSCS SRVCC eMSC
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优化案例
质差小区处理-RF优化处理质差小区问题
案例2：弱覆盖导致低接通
QCI1接通率
98.59%
97.89%
优化前
优化后
问题描述：XX小区QCI1接通率连续3 天低于98%,为质差TOP小区。 问题分析：该小区存在弱覆盖问题。 经核查小区未主覆盖村落，由旁瓣覆 盖造成覆盖较弱从而导致接通率较低。 处理建议：调整XX小区机械下倾角从 1度至4度，控制覆盖，调整后指标改 善明显。
好处
• 保障VoIP的QoS • 减少PDCCH的消耗，提高
VoIP的容量
坏处
• 受限于终端能力（是否支持半持续调度） • 两次半持续调度之间的MCS是固定的，链路适应能力差
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鲁棒性头压缩ROHC
➢ 包头压缩原因： 随着网络IP化，语音业务也从早起的ATM/TDM向IP上转变，语音数据包 IP包的包头长度远远大于实际用户所传输的数据，为提高用户数据的传输 效率，需要对包头进行压缩。
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优化案例
质差小区处理-系统优化处理质差小区
外部参数不一致导致的TOP掉话：掉话原因为切换流程失败导致的掉话率恶化。执行外部
参数一致性优化脚本后，VOLTE异常释放次数由平均5.75次降至0次，掉话率由平均1.10%
改善为0%，优化效果明显。
E_RAB异常释放次 数
5.75 0
1.10 掉话率
% 0%
优化前
优化后
优化前 优化后
优化建议 当小区出现“切换流程失败”导致的掉话时，需重点 排查该小区的邻区关系及参数配置问题。
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SRVCC
SRVCC：Single Radio Voice Call Continuity （单射频）无线语音连 续性技术，基于IMS的VoLTE。 VCC: Voice Call Continuity，是指当UE在支持VoIP业务的网络之间移 动时，如何保持语音业务的连续性，即将承载在源网络的VoIP语音业务平滑 切换到目标网络CS域。 SRVCC主要解决语音控制和移动到 CS 网络切换时的语音连续性问题。