RLC层分段算法对VOLTE语音质量的影响分析

RLC层分段算法对VOLTE语音质量的影响分析

作者：梁建民

来源：《科学与信息化》2018年第14期

摘要本文对小区边缘覆盖区域VOLTE语音上行受限、语音包丢包较高，导致语音质量差原因进行了分析，并根据不同的RLC层分段算法参数设置对语音质量的影响做了具体研究，通过验证得出最佳的算法参数设置，为特殊小区边缘用户的VOLTE语音质量提升提供了参考方法。

关键词 RLC分层；VOLTE；语音质量；小区边缘

1 影响VOLTE语音业务质量的主要因素

影响Volte语音质量的因素有语音编码、端到端时延、抖动、丢包率等，语音编码和端到端时延对语音质量的影响显而易见，本文不做讨论。

丢包和抖动

空口信号质量空口信号质量差可能导致误包增加，过多的重传和分段会造成丢包和抖动增加。

eNodeB的负载当eNodeB上负载较重时，包括CPU占有率偏高或者高优先级业务的PRB 占用率偏高，可能导致部分用户的语音包不能及时调度，从而造成超时丢包或者抖动增加。

传输网络丢包或者抖动传输网络上丢包或者存在抖动，会造成端到端丢包率上升和抖动增加。

2 RLC层分段对VOLTE语音质量的影响

从上述影响VOLTE语音业务质量的主要因素来看，丢包是影响语音业务质量的主要因素，对于空口无线环境来讲，覆盖越差，丢包的概率越高，那么如何在小区边缘覆盖保障用户感知。

VoLTE语音的发包周期为20ms的周期，在小区覆盖边缘，上行由于UE发射功率受限，基站侧根据上行功控，分配给UE的MCS和PRB资源可能无法承载一个语音包，造成部分语音数据丢包影响语音质量，这也是VOLTE上行覆盖受限的原因，打开上行RLC层分段后，语音包会在RLC层对数据包分段，利用多个TTI传输完成，这样就可以有效降低VoIP的空口速率要求，增强上行覆盖，提升用户感知和语音质量。

如上图：采用AMR-WB23.85k一个语音包加上各层的包头和ROHC压缩是71Byte，基站根据无线环境和功控等因素，如果分配给用户的PRB资源为（7PRB MCS5），则可以承载一个语音包，但是边缘用户在无线环境更差的情况下，如果分配的资源为（4PRB MCS2），只能承载TBS=22Byte的语音包，无法在一个TTI内传输完语音包，定时器超时后会丢弃该语音包；通过在RLC层打开分段功能，语音数据包可以分为4段，每个小语音包加上各层的包头总计也就20Byte，这时候远点用户（4PRB MCS2）完全可以满足语音包的传输要求，降低定时器超时导致的丢包。

备注：（TBS的大小与MCS和PRB的对应关系：（4PRB MCS2）对应的

TBS=176bite=176/8=22Byte）

3 RLC分段数量对语音质量的影响

VoLTE业务上行RLC分段增强通过限制上行动态调度的TBS来限制VoLTE语音包的上行RLC分段数，以提高信道质量很差时的语音质量。选取某RSRP在-115左右的LTE小区信号差点进行测试，关闭小区基于覆盖的SRVCC和基于质量的SRVCC，使整个测试在V2V进行。进行5组参数配置，设置VoIP上行最大RLC分段数分别为1、2、3、4和6，取每组测试平均值分析每次测试时的端到端平均时延、抖动、丢包率和MOS值，发现RLC分段数为1和6时丢包率增加，MOS降低，改为2和3时丢包率改善，MOS上升0.25分左右，如何确定RLC最大分段数配置？

将RLC最大分段数从4修改为2和3时，丢包率从1.79%减小到0.69%和0.68%，MOS分从3.707上升到3.953和3.944分，MOS分可提升0.2分左右。将RLC最大分段数设置为6时，丢包率恶化到10.47%，丢包率的恶化也直接导致MOS分降低到2.873分。RLC最大分段数设置为1时，丢包率恶化到8.51%，MOS分降低为2.953分。

首先，误码率和丢包率没有绝对关系，一般呈正向关系，测试结果受样本和无线环境影响误码率变化为合理的波动范围。

其次，VoIP业务的上行动态调度的RLC分段数若超过对应制式下的推荐值（现网推荐为4），UE侧的PDCP层丢包定时器超时导致的主动丢包变多，导致VoIP业务的上行覆盖变差，丢包率恶化，因此不建议将RLC最大分段数设置为超过4的值。当RLC设置为1时，信号差点时UE功率受限，上行RB数不足，分段过少将导致上行丢包率恶化。上行RLC最大分段数现网建议值为4，是设置经验值，实际设置时仍需要考虑基站的具体情况，根据测试结果在2，3和4时丢包率较低，MOS分最高。实际设置范围建议为3和4，可选取试点更改配置为3考察后台指标变化。不建议设置为2，在大话务和干扰等情况下，分段为2仍可能导致上行覆盖差，丢包率增加。

根据实际情况建议上行RLC分段数设置为3，跟踪后台指标评估特性实施效果

选取某基站小区进行CQT测试，平均RSRP在-110左右，SINR为-1，在该小区下进行长呼测试，呼叫保持1200秒，通过后台统计的QCI1上行的丢包率从0.06%下降到0.02%，提升明显，同样15分钟内发包的数量增加明显，丛原来的11304增加26941，由于该小区下无其他VOLTE用户，同样的时间段内语音包数量增加，说明RLC层对语音包进行过分段处理。

前台CQT测试对比如下：参数修改前后各保持通话1200S，从测试指标可以看到打开RLC分段功能后，弱覆盖区域下MOS3.0的占比从89.12%提升到96.64%，抖动从29.28%降低到7.67%，提升效果明显。

12点修改某地市某个区域共计124个小区的上行RLC分段数从0改为4，整体的上行丢包率从原来的0.08%下降到0.03%，14点回退该参数后上行的丢包率上升到0.10%。

4 结束语

小区边缘区域用户，由于上行功控和其他因素分配给UE的MCS和PRB资源无法承载一个VOLTE语音包，会造成PDCP层丢包定时器超时后主动丢包变多，打开上行RLC分段语音包功能，可以将一个正常的语音包进行分段，提升边缘用户的覆盖，降低上行边缘的速率要求，减少定时器超时导致的主动丢包，提升边缘用户的MOS感知。

作者简介

梁建民（1976-），现从事网络运维管理工作。