LTE语音解决方案--VOLTE调度机制的研究

本文档仅用于通信从业者学习交流LTE语音解决方案--VOLTE调度机制的研究摘要随着LTE无线接入标准的日益成熟，LTE研究热点转向了应用业务的性能提升和优化上，语音业务作为运营商最主要的业务之一需要重点研究。本文首先对LTE网络下的目标语音解方案--VoLTE技术做了详细的分析，涉及VoLTE技术实现的各个层面，包括VoLTE技术的基本架构、基本业务流程、设备功能要求和互通技术等，并对几种LTE语音解决方案的应用进行了比较和总结。接着分析了LTEMAC层资源调度机制，对现有调度方案进行了总结和对比；最后提出一种基于优先级的半持续调度方案，并对其性能进行分析。关键词：VOLTE；调度；算法；语音技术本文档仅用于通信从业者学习交流目录摘要..............................................................................................................................1第一章引言..................................................................................................................31.1研究背景及意义.............................................................................................31.2LTE网络演进过程..........................................................................................41.3研究内容.........................................................................................................5第二章LTE语音方案分析.........................................................................................62.1基本架构.........................................................................................................62.2基本流程.........................................................................................................72.3设备功能要求...............................................................................................132.4互通技术.......................................................................................................14第三章LTE语音业务性能改进的研究....................................................................163.1LTEMAC层概述.......................................................................................163.2MAC信道特点...........................................................................................173.3MAC层调度技术研究...............................................................................193.3.1调度概述.............................................................................................193.3.2资源调度的基本单位.........................................................................193.3.3现有调度算法研究.............................................................................213.3.3.1动态调度算法..........................................................................213.3.3.2半持续调度算法......................................................................253.3.3.3组调度算法..............................................................................273.3.3.4现有调度方案对比..................................................................273.4本章小结........................................................................................................28第四章VOLTE调度机制及性能的优化策略.........................................................294.1VOLTE调度机制及性能的优化方案设计..................................................294.2优先级算法....................................................................错误！未定义书签。4.3基于优先级的半持续调度方案性能的分析................................................34结语............................................................................................................................36参考文献......................................................................................................................37本文档仅用于通信从业者学习交流第一章引言1.1研究背景及意义虽然演进的分组系统（EPS：EvolvedPacketSystem）最终可以为用户提供LTE语音（VoLTE：VoiceoverLongTermEvolution）业务，但是，由于各个运营商现有的网络运行模式不同，语音业务从电路域往全IP网络的业务模式转变路线和时间点也将会各不相同。对于国外有些小规模的移动运营商以及新建网络的运营商来说，有可能直接进入EPS网络运营阶段，采用IP多媒体子系统（IMS：IPMultimediaSubsystem）业务控制系统来提供各种业务，包括实时语音业务，可以完全实现电路域现有的全部业务。但是，对于已经部署了成熟的2G/3G网络的运营商，考虑到目前的电路域网络已经能够提供高质量的语音业务、补充业务和增值业务，而且其网络管理能力也非常完善，出于对建设和网络成本的考虑，最大限度地重用运营商在传统网络的投资的目的，这些运营商的网络演进过程会是阶段性的。业界普遍认可的一种演进步骤，是在EPS网络的初期建设只做热点覆盖，并只给EPS用户提供数据卡业务；随着EPS网络部署规模的扩大，逐渐提供各种实时语音业务及消息类业务等。基于以上考虑，业界对如何在EPS网络发展的过渡阶段实现语音业务连续性，进行了全面的分析和技术评估，提出了电路域回落（CSFB：CircuitSwithedFallback）和单无线频率语音呼叫连续性（SRVCC：SingleRadioVoiceCallContinuity）两种过渡期方案。CSFB就是在LTE和2G/3G的双覆盖区域，用户可以从LTE系统回落到CS域来使用电路域现有的业务，包括话音、定位业务和补充业务等。支持CSFB的终端需要在EPS和CS域进行双注册。当终端有语音业务的时候，由网络根据策略决定将该终端切换到2G/3G电路域完成语音业务。CSFB方案要求LTE与2G/3G区域重叠覆盖，这样终端才能同时注册到LTE和2G/3G网络，并且随时可以切换到2G/3G网络执行电路域业务。此外，在运营商的EPS网络发展过程中，可能会出现EPS网络在部分地区能够提供VoIP业务，但不能实现VoIP业务全覆盖的场景，此时可以考虑借用本文档仅用于通信从业者学习交流2G/3G网络电路域的覆盖来保证业务本身的全覆盖。在EPS网络覆盖好的地区使用IMS的VoIP业务，当用户到达EPS网络覆盖边缘却具备良好2G/3G网络覆盖时，可在EPS网络控制下，将用户正在进行的VoIP通话接续到2G/3G网络电路域。为了实现两个接入系统间语音业务切换的连续性，3GPP提出SRVCC方案，通过IMS域网元对语音业务进行信令和媒体的接续、转接。SRVCC实际上是个切换过程，通过IMSSRVCC的应用服务器（AS：ApplicationServer）和承载网络实体（MME：MobilityManagementEntity）/移动交换服务器（MSCServer）的配合，实现语音业务的连续性。语音业务的信令从IMS向MSCServer转接，承载信令从MME向MSCServer转接，用户媒体数据流从IMS-媒体网关（MGW：MediaGateway）转接到MGW。与CSFB方式不同的是，CSFB是在EPS与2G/3G重叠覆盖区域内发生回落切换，而SRVCC则是在LTE网络失去覆盖的时候，才发生到2G/3G网络电路域间的切换。1.2LTE网络演进过程下面给出了LTE网络可能演进的一个过程举例。需要注意的是，各个运营商的LTE网络演进方式各不相同，有可能跳过以下提到的某一步，直接到达VoLTE目标网架构。阶段1：最初的LTE网络规模小，终端模式简单，双模双待机，同时驻留在LTE网络和2G/3G网络，LTE网络只提供数据业务，语音业务由2G/3G网络提供。阶段2：随着网络的改造，终端功能完善，系统提供CSFB功能，此时终端是双模单待模式，可以接入LTE网络和2G/3G网络，但只能驻留在一个系统下。一般终端都是驻留在LTE网络下，可以执行数据业务，一旦有语音呼叫，终端将无线接入切换到2G/3G系统下，即驻留到2G/3G网络中，执行普通的2G/3G语音呼叫。呼叫完成后将再切换到LTE系统下。阶段3：如果运营商IMS系统成熟，终端能力允许，VoLTE语音逐渐开展，在未覆盖LTE区域，系统通过SRVCC技术，实现语音业务的切换，将用户的语音业务从LTE切换到2G/3G系统中。本文档仅用于通信从业者学习交流阶段4：LTE全面