VoLTE丟包棄包分析方法與應(yīng)用

1、 Copyrights EFLAG Communications Confidential and proprietary.Private & Confidential概述無線問題導(dǎo)致丟包是影響VoLTE用戶感知的關(guān)鍵因素之一，隨著VoLTE業(yè)務(wù)的快速普及、VoLTE用戶數(shù)和業(yè)務(wù)量進(jìn)入了快速上漲期，為更加準(zhǔn)確找到全網(wǎng)VOLTE語音感知差點(diǎn)，北京公司深入分析空口語音調(diào)度機(jī)制，發(fā)現(xiàn)“空口丟包”和“基站棄包”兩大關(guān)鍵統(tǒng)計(jì)指標(biāo)可有效表征VoLTE語音感知，減少“空口丟包”和“基站（終端）棄包”是VoLTE語音質(zhì)量優(yōu)化提升的重要方向。VoLTE語音質(zhì)量的關(guān)鍵特征VoLTE高清語音編碼速率為23.

2、85kbps，終端每20ms生成一個(gè)VoLTE 語音包（使用RTP實(shí)時(shí)流媒體協(xié)議傳輸），再加上UDP包頭、IP包頭，在應(yīng)用層最終打包成IP包進(jìn)行傳輸。在無線空口，按照協(xié)議IP包進(jìn)一步被轉(zhuǎn)換成PDCP包，PDCP包就是空口傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)。PDCP包在終端和基站間傳輸異常會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用層RTP包的丟失，從而引起語音感知差。為實(shí)現(xiàn)VoLTE語音包(PDCP層)在終端與基站間的正常傳輸，則務(wù)必保證兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：其一：基站（或終端）不能丟棄PDCP包。業(yè)務(wù)高負(fù)荷、質(zhì)差引發(fā)重傳都會(huì)大量消耗無線資源，若基站因?yàn)槿狈τ行У臒o線資源無法完成對PDCP包的及時(shí)調(diào)度時(shí)，基站（或終端）會(huì)主動(dòng)丟棄VoLTE語音包；其二：空口

3、不能丟失PDCP包。弱覆蓋，系統(tǒng)內(nèi)干擾，系統(tǒng)外干擾都會(huì)引發(fā)無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)差，會(huì)直接導(dǎo)致VoLTE語音包在無線空口傳輸過程中出現(xiàn)丟失。無論空口丟包還是基站棄包，都會(huì)直接影響VoLTE用戶的實(shí)際語音感知。VoLTE“感知丟包”統(tǒng)計(jì)為綜合表征4G無線質(zhì)量和VoLTE語音感知，網(wǎng)優(yōu)中心定義了感知丟包感知丟包=空空口丟包口丟包+基站棄包基站棄包，來表征小區(qū)級無線質(zhì)差VoLTE語音質(zhì)差小區(qū)定義感知丟包率公式上行感知丟包率=上行空口丟包率=上行PDCP丟包數(shù)/上行PDCP總包數(shù)下行感知丟包率=(下行PDCP丟包數(shù)+下行PDCP棄包數(shù))/下行PDCP總包數(shù)在7*24小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)次數(shù)高于20次，且小時(shí)統(tǒng)計(jì)粒度滿足條件

4、：（上行PDCP包1000且上行感知丟包率5%）或 （下行PDCP包1000且下行感知丟包率5% ）。Private & Confidential棄包的原理機(jī)制在基站（或終端）在空口發(fā)送PDCP SDU之前，由于容量或空口質(zhì)量問題， PDCP discardtimer定時(shí)器（目前配置為100ms）超時(shí)后會(huì)發(fā)生主動(dòng)棄包。例如基站調(diào)度了序列號為1/2/3/4/5共5個(gè)包，而4/5兩個(gè)包因容量受限或空口質(zhì)差在100ms內(nèi)沒有被調(diào)度出去，基站側(cè)根據(jù)認(rèn)為超過PDCP丟棄時(shí)長而主動(dòng)丟棄，下行棄包率為2/5=40%。另外，現(xiàn)在海思芯片終端、高通Release10以前的芯片終端，在棄包后語音包序號不會(huì)

5、重新排序，在基站側(cè)會(huì)統(tǒng)計(jì)為上行丟包；而高通Release10以后版本的芯片終端，在棄包后PDCP序號會(huì)重新排序，在基站側(cè)上行丟包統(tǒng)計(jì)中無法體現(xiàn)上行棄包的情況。目前基站語音包下行發(fā)送不出去的原因主要有4個(gè)：1）基站打開“異常UE停止調(diào)度算法開關(guān)”，在空口較差的情況下，一段時(shí)間內(nèi)停止調(diào)度該UE，導(dǎo)致棄包；2）大話務(wù)或者遠(yuǎn)點(diǎn)用戶較多的場景下，由于CCE不足導(dǎo)致下行調(diào)度延遲，最終導(dǎo)致PDCP層棄包；3）空口失步后重同步失敗的場景下，下行調(diào)度停止，PDCP層數(shù)據(jù)包超時(shí)丟棄；4）切換時(shí)UE在目的小區(qū)接入出現(xiàn)延遲，數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)移到目的小區(qū)后超時(shí)棄包。Private & Confidential異常UE停

6、止調(diào)度開關(guān)棄包原理：原理：基站開啟了“異常UE停止調(diào)度”算法開關(guān)，在空口出現(xiàn)異常UE時(shí)，基站會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)停止調(diào)度該UE，直至檢測到UE恢復(fù)，在此過程中，會(huì)出現(xiàn)由于不調(diào)度導(dǎo)致PDCP層超時(shí)，基站棄包率升高的問題。案例案例解決方案：解決方案： 關(guān)閉該功能，棄包率從最高的0.0818%降為0.0161% 。下行反饋出現(xiàn)大量連續(xù)的DTX，基站判斷為UE異?；九袛嘣揢E異常后，停止調(diào)度，CellDT跟蹤顯示出現(xiàn)0 x990e的調(diào)度代碼，表示該UE異常，在此之后100ms，PDCP即出現(xiàn)棄包。Private & Confidential大話務(wù)場景CCE不足導(dǎo)致棄包大話務(wù)或者遠(yuǎn)點(diǎn)用戶較多的場景下

7、，由于CCE不足導(dǎo)致下行調(diào)度延遲，最終導(dǎo)致PDCP層棄包。優(yōu)化措施優(yōu)化措施：研究在類似場景下的CCE策略方案（基于容量的策略）和將discard timer拉長的方法來緩解；真正的大話務(wù)站需要通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方法來徹底解決。Private & Confidential切換場景入網(wǎng)時(shí)延過長導(dǎo)致棄包原理原理案例案例：如下圖所示，UE在目的側(cè)第一次入網(wǎng)時(shí)間為710，但直至786后才入網(wǎng)成功，時(shí)延為760ms，在此期間會(huì)出現(xiàn)基站棄包。解決方案：解決方案：目前基站是在MSG3收到后（UE完全入網(wǎng)）進(jìn)行調(diào)度，12.1版本中基站在目標(biāo)側(cè)MSG2發(fā)送后即刻開始調(diào)度，來解決這種場景的棄包問題。如右圖所示，

8、在切換過程中，切換命令下發(fā)后，源側(cè)基站PDCP層會(huì)把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)移到目的側(cè)。如果UE在目的側(cè)入網(wǎng)時(shí)延過大，會(huì)導(dǎo)致這些轉(zhuǎn)移后的數(shù)據(jù)包超時(shí)而棄包。Private & Confidential切換場景入網(wǎng)時(shí)延過長導(dǎo)致棄包原理示意圖：原理示意圖：案例：案例：如下圖所示，基站失步后ulAsyncFlag置為1，之后基站出現(xiàn)棄包。在36.321協(xié)議中，規(guī)定了timeAlignmentTimer expires超時(shí)后的動(dòng)作：1、清空HARQ緩存;2、釋放PUCCH/SRS;3、清空上下行調(diào)度。這種場景下，基站會(huì)停止調(diào)度直至再次同步上，如果時(shí)間過長，也會(huì)導(dǎo)致棄包。解決方案：解決方案：拉長TA時(shí)長后棄包率由

9、0.1482%降為0.0293%，降低明顯。Private & Confidential丟包的原理機(jī)制終端或基站調(diào)度發(fā)出PDCP包后，由于空口質(zhì)量問題導(dǎo)致在空口傳輸過程中丟失稱為空口丟包。上行空口丟包上行空口丟包基站側(cè)根據(jù)終端上發(fā)的PDCP SN序列號是否連續(xù)判斷丟包的數(shù)量。例如終端發(fā)送了PDCP SN為1/2/3/4/5共5個(gè)包，而基站收到PDCP SN為1/2/3/5共4個(gè)包，那么基站側(cè)統(tǒng)計(jì)的丟包率為1/5=20%。下行空口丟包下行空口丟包下行語音空口丟包率是根據(jù)MAC層反饋的ACK/NACK統(tǒng)計(jì)空口丟包。舉例：一個(gè)TBSize初傳反饋NACK，第一次重傳反饋ACK，這個(gè)包不統(tǒng)計(jì)為

10、丟包。一個(gè)TBSize初傳反饋NACK，第一次、第二次，直到最大重傳次數(shù)都反饋NACK，這個(gè)包統(tǒng)計(jì)為1個(gè)丟包。Private & Confidential感知丟包分析流程感知丟包主要表現(xiàn)在上行丟包、下行空口丟包以及下行棄包三個(gè)表象上，可以通過問題分析流程圖定位相關(guān)問題，如故障、干擾、資源等方面。Private & ConfidentialVoLTE容量受限指標(biāo)表征VoLTE容量受限無外乎信令信道、業(yè)務(wù)信道受限。VoLTE相較數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在業(yè)務(wù)信道調(diào)度時(shí)有優(yōu)先級，但在信令信道調(diào)度時(shí)確沒有優(yōu)先，所以如果小區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)消耗過多的信令資源，會(huì)影響VoLTE用戶的感知；如果VoLTE用戶過多

11、，業(yè)務(wù)信道會(huì)搶占數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，影響數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用戶感知。在目前VoLTE用戶數(shù)普遍偏少的情況下，需要重點(diǎn)關(guān)注信令信道資源受限的情況。PDCCH用來調(diào)度上下行業(yè)務(wù)信道的CCE資源受限，無法及時(shí)調(diào)度上下行PDCP包，導(dǎo)致出現(xiàn)丟包棄包。 上行上行資源：資源：上行CCE利用率，表征調(diào)度上行信令和業(yè)務(wù)信道的資源占用情況；上行SRB占用比例，表征上行調(diào)度資源中信令信道使用的比例；上行CCE分配失敗次數(shù)，表征上行調(diào)度中失敗的次數(shù)；上行QCI1 PRB利用率，表征VoLTE業(yè)務(wù)占用上行業(yè)務(wù)信道資源情況。 下行下行資源：資源：下行CCE利用率，表征調(diào)度下行信令和業(yè)務(wù)信道的資源占用情況；下行SRB占用比例，表征下行調(diào)度資

12、源中信令信道使用的比例；下行CCE分配失敗次數(shù)，表征下行調(diào)度中失敗的次數(shù)；下行QCI1 PRB利用率，表征VoLTE業(yè)務(wù)占用下行業(yè)務(wù)信道資源情況。Private & ConfidentialVoLTE感知棄包案例CCE容量受限導(dǎo)致棄包朝陽雙井橋HL-1小區(qū)晚忙大量棄包，經(jīng)分析該小區(qū)因上行CCE容量受限，導(dǎo)致基站無法收到終端確認(rèn)消息而引起的棄包，經(jīng)過擴(kuò)容后，該小區(qū)棄包率由30%+下降至0.01%CCE功率受限導(dǎo)致棄包順義現(xiàn)代汽車技術(shù)中心西北HLG-3小區(qū)丟棄包嚴(yán)重，經(jīng)分析為CCE功率不足導(dǎo)致CCE分配失敗，從而導(dǎo)致VoLTE上行數(shù)據(jù)調(diào)度不及時(shí)而棄包，調(diào)整PDCCH分配策略后棄包率從10+%降低到0.05%Private & ConfidentialVoLTE感知丟包案例現(xiàn)象現(xiàn)象：“通州次渠南里HL-1”小區(qū)在近一周出現(xiàn)上行高感知丟包31小時(shí)次,嚴(yán)重影響用戶感知。分析：分析：