VOLTE路测分析

第一次注册请 求和相应：从 HSS中取鉴权 （AV）向量， 实现手机对网 络校验。
11.401 Unauthorized 12.REGISTER
UE将RAND和共享密 钥计算RES，并发出
13.DNS Query 14.DNS Query Resp 15.REGISTER 16.Cx-Query 17.Cx-Query Resp 18.REGISTER

AS(Application Server)：为IMS用户提供增值业务。
注册流程
Ho me Ne two rk Caller UE 1.REGISTER 2.1.DNS Query 2.2.DNS Query Resp 3.REGISTER 4.Cx-Query 5.Cx-Query Resp 6.REGISTER 7.Cx-Authentication
6xx
REGISTE R OPTIONS
注册-目的
• • 注册是将UE的IP地址和IMPU的绑定关系存储到到IMS系统中。 注册包括UE和网络的双向认证过程
IMS用户拥有两种用户标识：
私有标识 (IMPI：IM Private Identity也称PVI（Private User ID） IMPI是归属网络运营商提供给用户的唯一全球标识，可以在归属网络中从网络角度标识用户签约数据。IMPI在所有注册请求 消息中使用，由UE传送给网络，用于注册、授权、管理和计费等目的。IMPI的功能类似于IMSI在GSM中的功能，其对用户而言 是不可知的，仅仅存储在智能卡中，只用于签约标识和鉴权目的，不用于SIP请求的路由。其格式为username@ 。 公有标识 (IMPU：IM Public Identity也称PUI（Public User ID） 公共用户标识是用于用户间进行通信的标识。归属网络运营商会给用户分配一个或者多个IMPU。IMPU的功能类似于GSM中的 MSISDN，在IMS中，IMPU用于路由SIP信令。 TEL URI（tel:+861012345678 ）格式 IMPU可以采用SIP URI（sip：+861012345678@ ）或
※ 功能
VoLTE业务的通话期与静默期状态由PDCP层进行判决，判决为通话期时，激活半持续调度；判决
为静默期时，释放已分配的半静态资源；当业务从静默期转为通话期时，需要重新激活半持续调 度。 eNodeB激活半持续调度时，通过PDCCH指示UE配置的半持续调度资源，在周期调度过程中，无需 通过PDCCH指示调度资源。半持续调度的周期为20ms，由eNodeB通过RRC消息传送给UE。
※ 目的
» 减少语音包头大小，提高边缘用户的语音覆盖。在容量受限时，提升用户容量。
QoS/PCC（Policy Control and Charging）
资源类型 优先级 QCI 语音电话
时延 100ms
丢包率 (-2)10
视频电话 典型业务 QCI 5 电话会议, 会话视频(直播流媒体) QCI 1 实时在线游戏 , 实时工业监控 QCI 2 QCI 8/9 ) 非会话视频 (缓冲流媒体
注 册 流 程
IMS注册流程简述 获取鉴权向量 IMS用户将注册消息通过QCI5默认专载送达P-CSCF，P-CSCF通过DNS查询用户归属I-CSCF并将注册消息转到I-CSCF,I-CSCF 通过HSS获取S-CSCF地址并将注册消息转到S-CSCF,S-CSCF从HSS下载IMS鉴权五元组（XRES,RAND,AUTN,IK,CK）,S-CSCF保存XRES（用于网 络对用户鉴权）并将剩余鉴权消息返回给P-CSCF,P-CSCF保存IK和CK并将AUTN和RAND转发给UE。 用户对网络鉴权 UE收到401消息之后，根据本地ISIM中的共享密钥和AUTN对网络进行认证；并根据共享密钥和RAND计算出RES （用于网络对用户鉴权） 网络对用户鉴权 UE携带RES重构注册消息并按照之前的路径发送给S-CSCF，S-CSCF根据之前保存的XRES和收到的RES进行对比，两者 若匹配，则UE通过鉴权，S-CSCF发送REGISTER 200消息标明初始注册成功。 第三方注册 S-CSCF通知AS进行第三方注册，AS从HSS下载用户数据进行注册，并向S-CSCF返回第三方注册200成功响应，IMS注册成 功。
例题 VoLTE上下行对称，以高清语音（编码速率23.85kbps）为例，开启RoHC关闭SPS时， 高清业务上行，好点一个语音帧需2个RB，一个SID帧需1个RB，在中差点占用PRB会 增加。 静默因子为0.4时，单用户每秒需要的PUSCH PRB资源为1000/20*(1-0.4) *2+ 1000/160*0.4*1=30*2+2.5*1=62.5个 在1：3配置下，每秒共有PRB数目90PRB*1000ms/5ms=18000个，VoLTE理论容量为 18000/[1000/20*(1-0.4) *2+ 1000/20*0.4*1]=288个。
Semi-persistent Scheduling ※好处
保障VoIP的QoS 减少PDCCH消耗，提高VoIP容量
VS
Dynamic Scheduling
※ 好处
更好包装VoIP业务的QoS 对终端能力没有限制 (是否支持半持续调度) 对于不同的无线环境兼容性更好
※ 坏处(相对于动态调度)
UL Compression
IP Header 40 Bytes
VoIP User
AMR frame 32 Bytes
VoIP User IP Header 40 Bytes
DL Decompression
AMR frame 32 Bytes
Original packet
Compressed packet
※ Adaptive Multi-Rate (AMR)特点
在3GPP LTE中，目前考虑VoLTE业务的编码主要是AMR-NB和AMR-WB编码两种。这2种编码都具 有如下特点： 每20ms产生一个语音包，这个包括了RTP/UDP/RLC-Security压缩头； 每160ms生成一个SID数据包，也包括上面所说的压缩头。 AMR-NB编码的特点为： 4.75kbps到12.2kbps； 8个码率：4.75、5.15、5.9、6.7、7.4、7.95、10.2、12.2kbps； 帧长20ms； 采样率为8kHz，因此，一个语音帧采样160个点。 AMR-WB编码的特点为： 6.6kbps到23.85kbps； 9个码率：6.6、8.85、12.65、14.25、15.85、18.25、19.85、23.05、23.85kbps； 帧长20ms； 采样率为16kHz，因此，一个语音帧采样320个点。
第一章
VoLTE技术要点
第二章
VoLTE主要流程
第三章
VoLTE路测分析
第四章
VoLTE几个案例
VoLTE语音
※ Adaptive Multi-Rate (AMR)
VoIP业务存在3个状态：:
•暂态(Transient State) 暂态是指每次业务建立初期尚未稳定的状态，此状态下的数据包较大。 •通话期(Talk spurts) 通话期是指对应用户正在通话的状态，在通话状态下，每20ms传送一次数 据。通话期的语音包大小取决于当前采用的编码速率。 •静默期(Silent Period)是对应用户通话停顿的状态，间隔160ms发送SID数据包。SID帧是为了提 升用户感受而发送的噪音元，又分为P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF。 HSS：为归属用户服务器，存储IMS用户的签约数据以及无线用户的鉴权五元组等 DNS：负责URI地址到IP地址的解析，在IMS网络中负责将归属网络（I-CSCF）的 SIP URI转换成归属网络的IP地址。
受限于终端能力 (是否支持半持续
调度) 由于两次半持续调度之间的MCS是 固定的，链路适应能力不好
※ 坏处(相对于半持续调度)
消耗大量PDCCH资源，容量低于半持续调度。
在VoIP用户较多的场景不建议采用动态调度。
TTI Bundling
※ 应用场景
VoIP用户上行覆盖受限时. 增加小区边界VoIP用户的上行覆盖。
保留IK/CK： AUTN/RAND发送UE，用于 UE对网络的校验
P-CSCF
DNS
I-CSCF
S-CSCF
HSS
8.Cx-Authentication Resp 9.401 Unauthorized 鉴权五元组： 10.401 Unauthorized
IK/CK/AUTN/RAND 保留XRES用于网络对手机 校验：IK/CK/AUTN/RAND IK/CK/AUTN/RAND/XRES
将UE计算的RES和 XRES对比，实现网络 对手机的校验
19.Cx-Put 20.Cx-Put Resp 21.Cx-Pull 22.Cx-Pull Resp
24.200 OK 25.200 OK
23.200 OK AS 26.REGISTER 27.200 OK
第二次注册请 求和响应：从 HSS中取已经 注册和未注册 的IMPU，以及 相应的计费信 息，并进行网 络对手机的校 验。
Semi-persistent Scheduling
※ 应用场景
半持续调度主要用于周期性小包业务，可以减少L1/L2控制信令的开销，目前调度器只针对QCI为1 的VoLTE语音业务进行半持续调度（是否对其它QCI类型支持半持续调度与厂家相关） 。
※ 目的
半静态地为VoLTE用户分配资源 。
ROCH（一）
※ 应用场景
» 业务层稳定小包场景。
IP Header 40 Bytes AMR frame 32 Bytes
UL Decompression
eNB
…
eNB
DL Compression
RoHC 1 Bytes
AMR frame 32 Bytes
RoHC 1 Bytes
AMR frame 32 Bytes
(-3)10
(-3)10 (-6)10 (-6)10 (-6)10 (-3)10 (-6)10
6
7 8 9
Non-GBR
9
300ms
(-6)10
E-Mail, MSN, QQ, WWW P2P文件共享
第一章
VoLTE技术要点
第二章
VoLTE主要流程
第三章
VoLTE路测分析
第四章
VoLTE几个案例
请求与响应
请求消息
INVITE
消息含义
发起会话请求，邀请用户加入一个会话， 会话描述含于消息体中。对于两方呼叫来 说，主叫方在会话描述中指示其能够接受 的媒体类型及其参数。被叫方必需在成功 响应消息的消息体中指明其希望接受哪些 媒体，还可以指示其行将发送的媒体。 如果收到的是关于参加会议的邀请，被叫 方可以根据Call-ID或者会话描述中的标识 确定用户已经加入该会议，并返回成功响 应消息。 序 号 1xx 状态码 消息功能 表示已经接收到请求消息，正在 对其进行处理 表示请求已经被成功接受、处理 表示需要采取进一步动作，以完 成该请求 表示请求消息中包含语法错误或 者SIP服务器不能完成对该请求消 息的处理 表示SIP服务器故障不能完成对正 确消息的处理 表示请求不能在任何SIP服务器上 实现
IMS信令 视频(缓冲流媒体) 视频(直播流媒体), 话音业务 交互式游戏 VoIP
QCI 5 GBR 2 QCI 1 GBR 3 QCI 8/9
4 5 GBR Non-GBR Non-GBR Non-GBR Non-GBR
1
GBR
2
4
3 5 1 6 7 8
150ms
50ms 300ms 100ms 300ms 100ms 300ms
临时响应 成功响应 重定向响应
2xx
3xx
ACK
证实已收到对于INVITE请求的最终响应。 该消息仅和INVITE消息配套使用。 结束会话 取消尚未完成的请求，对于已完成的请求 （即已收到最终响应的请求）则没有影响 注册 查询服务器的能力
4xx
客户端出错
BYE CANCEL
5xx
服务器端出 错 全局错误
※ 目的
※ 功能
以下两个条件必须满足: 在连续超过配置值（ T_COVERAGE_STAT）的TTI中 由于功率受限，分配用户的RB书小于3RB。 终端的平均SINR小于threshold (packet length). 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，且跟半持续调度互斥。