VoLTE技術(shù)評論：覆蓋與容量存瓶頸 應(yīng)側(cè)重解決實際限制因素

8月26日技術(shù)評論（李明）在全球主流運營商紛紛加速向LTE演進的同時，VoLTE也漸漸確立了終極語音解決方案的地位。尤其是在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大行其道、語音業(yè)務(wù)收入持續(xù)下滑的今天，VoLTE更被看作是語音業(yè)務(wù)“打翻身仗”的巨大機遇。

而隨著中國TD-LTE距離商用之日越來越近，TD-LTE的語音方案更是備受關(guān)注，在中國移動正式明確將VoLTE作為其LTE語音目標方案后，也再次掀起了業(yè)界對于VoLTE技術(shù)的討論熱潮。

從海外VoLTE商用和試驗網(wǎng)經(jīng)驗來看，VoLTE網(wǎng)絡(luò)完全可以提供更高的頻譜利用率、更好的話音體驗以及更豐富的業(yè)務(wù)體驗，從而應(yīng)對來自O(shè)TT的競爭與挑戰(zhàn)，使語音業(yè)務(wù)在LTE時代繼續(xù)成為運營商重要的現(xiàn)金流來源。而這也得益于對VoLTE網(wǎng)絡(luò)嚴謹?shù)募夹g(shù)分析以及細致的規(guī)劃設(shè)計，同時這也是TD-LTE VoLTE部署的關(guān)鍵。

VoLTE確立終極語音方案地位：中國移動明確VoLTE時間表

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署，LTE全業(yè)務(wù)運營的支持能力使LTE未來將全面替代現(xiàn)有2G/3G網(wǎng)絡(luò)，原有2G/3G頻譜將Refarming給LTE使用，同時原有2G/3G業(yè)務(wù)也將遷移至LTE網(wǎng)絡(luò)。

在LTE時代，除了持續(xù)爆炸式增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是運營商創(chuàng)收的重要砝碼，語音業(yè)務(wù)也會持續(xù)增長且基數(shù)較大，語音業(yè)務(wù)在LTE時代仍會是運營商重要的現(xiàn)金流來源。相關(guān)研究報告預(yù)計，2012年到2018年，移動網(wǎng)絡(luò)上的語音業(yè)務(wù)每年在運營商收入中占比將為60%-70%，隨著更加豐富的智能手機的推出，更加豐富多彩的語音業(yè)務(wù)功能得以實現(xiàn)，將促使語音業(yè)務(wù)在LTE時代大有可為。

因此，在CSFB和雙待機等過渡性語音解決方案遲早會退出歷史舞臺的情況下，基于IMS核心網(wǎng)的VoLTE由于是架構(gòu)在LTE網(wǎng)絡(luò)上全IP條件下的端到端語音方案，憑借其更高的頻譜利用率、更好的話音體驗以及更豐富的業(yè)務(wù)體驗等優(yōu)勢，可顯著降低運營計費復(fù)雜度、提升客戶語音感知、有效應(yīng)對OTT挑戰(zhàn)，VoLTE勢必會成為LTE語音的終極解決方案。

目前，VoLTE已經(jīng)得到了全球許多主流運營商的支持，并在現(xiàn)網(wǎng)驗證了可行性。截至目前，全球已有3個VoLTE商用網(wǎng)絡(luò)，13款VoLTE商用終端，18個VoLTE網(wǎng)絡(luò)正在進行試驗或部署準備。國際上已有韓國SK電訊、LG U+、MetroPCS等運營商推出了VoLTE商用服務(wù)；美國運營商Verizon計劃在2014年商用VoLTE；AT&T宣布已在一些地區(qū)進行了VoLTE測試，將在今年底進行初步市場推廣。

尤其是在2013年6月舉行的GTI亞洲大會上，中國移動正式發(fā)布了VoLTE白皮書，明確將VoLTE作為其LTE語音目標方案，并制定了詳細的部署計劃：2013年第四季度進行小規(guī)模測試；2014年第二季度進行外場試驗；2014年第三、四季度實現(xiàn)全國VoLTE商用。

部署關(guān)鍵：覆蓋瓶頸為下行控制信道

那么，影響TD-LTE VoLTE部署質(zhì)量的關(guān)鍵因素究竟有哪些呢？首先，從VoLTE的業(yè)務(wù)特性來看，LTE語音是通過AMR被編碼成VoIP數(shù)據(jù)，考慮到有效負荷以及各協(xié)議層的開銷，VoIP空口傳輸?shù)膶嶋H速率要求較低，而語音業(yè)務(wù)對時延較為敏感，因此口-耳的時延是影響TD-LTE VoLTE語音質(zhì)量的一個重要因素。

其次，在中國這樣人口眾多、業(yè)務(wù)流量地域性特征明顯的場景下規(guī)模部署TD-LTE VoLTE，必須充分考慮到語音業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量。

覆蓋方面，VoLTE的相關(guān)特性如ROHC（頭壓縮技術(shù)）、Segmentation（重分段）、TTI Bundling（降低時延）等大大改進了VoIP的覆蓋能力，特別是上行業(yè)務(wù)信道的覆蓋。

從相關(guān)現(xiàn)網(wǎng)的測試情況來看，在鏈路儲備方面，VoLTE的上行業(yè)務(wù)信道覆蓋好于下行PDCCH控制信道，以2通道天線為例，其PUSCH VOIP鏈路儲備為140.1dB，PDCCH 1b的鏈路儲備為139.2dB。由此可見，VoLTE的覆蓋瓶頸為下行的控制信道PDCCH，而非上行業(yè)務(wù)信道PUSCH。

此外，由于VoIP業(yè)務(wù)對速率要求較低，遠低于TD-LTE設(shè)計覆蓋的上行邊緣速率要求512Kbps或256Kbps。因此，從國外VoLTE的實際部署來看，目前的2天線和8天線的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計均能夠滿足VoLTE的覆蓋要求。

容量瓶頸：側(cè)重解決實際限制因素 2/8天線均能滿足需求

容量方面，結(jié)合國外VoLTE的成功部署經(jīng)驗可以發(fā)現(xiàn)，VoLTE的容量主要與以下幾個因素有關(guān)：一是時隙配比、二是時延要求、三是PDCCH配置、四是VoIP技術(shù)、五是編碼速率、六是控制信道容量、七是RBs數(shù)、八是UE發(fā)射功率。

針對上述限制VoLTE容量的一系列因素，有業(yè)內(nèi)人士指出，“由于VoLTE的特點是對時延的敏感、速率要求較低，因此天線數(shù)量的多少對VoLTE容量的影響甚微，因此規(guī)劃上應(yīng)更多關(guān)注如何規(guī)避上述的幾個限制因素。在時域上的資源短板可以通過調(diào)整上下行時隙配比的方式進行優(yōu)化。”

“由于VoLTE為上下行基本均衡的業(yè)務(wù)，TD-LTE在支持VoLTE時應(yīng)配置時隙比為2：2，而即使在此配置下，20MHz的TD-LTE和10MHz的LTE FDD相比，仍然有約25%容量降低；如果是3：1的配置就效率太低，而且在3：1的配置下，系統(tǒng)無法應(yīng)用TTI Bundling，這會使得UE在環(huán)境較差的時候采用Segmentation，但這樣會帶來過多的額外包頭消耗。”該人士認為，“采用八天線雖然在一定程度上會減少Segmentation的使用，并在一定程度上改善實際有效的上行資源的使用，但無法根本解決3：1時隙配置的問題。”

因此，從海外VoLTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的經(jīng)驗來看，應(yīng)針對VoIP業(yè)務(wù)的自身特點，為LTE引入新的技術(shù)和功能以適應(yīng)VoIP低速率、時延敏感的特點，從而提高VoLTE的覆蓋和容量；對于VoLTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量，應(yīng)結(jié)合海外的成功部署經(jīng)驗，側(cè)重解決實際的限制因素；而對于現(xiàn)網(wǎng)中2天線或8天線的規(guī)劃，通過嚴謹細致的設(shè)計，完全都能夠滿足VoLTE的部署需求。

據(jù)了解，目前國際上已部署的VoLTE現(xiàn)網(wǎng)基本上都是采用2天線設(shè)計。在北美的某LTE商用網(wǎng)絡(luò)中，其2通道天線設(shè)計的VoLTE網(wǎng)絡(luò)性能表現(xiàn)優(yōu)異，其現(xiàn)網(wǎng)移動性測試性能顯示：其呼叫建立時間表現(xiàn)優(yōu)異，通常小于1s；VoIP性能表現(xiàn)優(yōu)異，MOS（話音質(zhì)量）值高達3.8-4.0；口-耳時延在可接受量級；切換中斷時間典型值約為50-60ms。