呼和浩特VoLTE接通时延研究报告

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呼和浩特VoLTE接通时延研究报告

第一章 研究背景与研究内容

课题背景

VoLTE的主要优点之一是低时延，也就是秒通，现阶段呼市VoLTE时延在2.5S左右，主叫终端测发送第一条INVITE消息到网络侧下发180ringing消息之间的时间差。集团公司商用标准中，呼叫建立时延在商用初期要达到5s，成熟期要达到4s。

研究内容

本课题研究内容主要涉及以下几方面内容：

1、连接态与空闲态对VoLTE接通时延的影响；

2、彩铃对接通时延的影响；

3、寻呼对接通时延的影响；

第二章  VoLTE接通时延的理论研究

2.1 VoLTE信令

2.2 影响VoLTE呼叫时延的常见因素

第三章  寻呼对接通时延的影响

3.1 寻呼时延对接通时延的影响

    LTE系统在空闲态UE使用DRX（不连续接收-睡眠、唤醒机制）功能减少功率消耗，增加电池寿命。为了达到这一目的，UE从SIB2中获取DRX相关信息，然后根据DRX周期UE监测PDCCH信道，查看是否有寻呼消息，如果PDCCH信道指示有寻呼消息，那么UE解调PCH信道去看寻呼消息是否属于自己。在这个过程，UE如何根据DRX周期确认在哪一无线帧、哪一子帧去监测PDCCH信道？寻呼时刻（PO)如何获取呢？通常为了计算

PO分为两步。

第一步、寻呼帧位置确认。

根据下面公式求得：寻呼帧位置

 PF = SFN mod T= (T div N)*(UE_ID mod N) 

 其中SFN：系统帧号，当前UE所在帧号

 T：T=min（Tc，Tue），其中Tc，Tue 分别表示核心网和无线侧设置的寻呼周期，一

般情况无线侧的寻呼周期小于核心网周期，默认等于无线侧寻呼周期DefaultPagingCycle，该参数从SIB2中读取。而Tc从S1的寻呼消息中获取。

 N：N=min(T,nB)，nB从SIB2中读取。

 UE_ID包含在S1的寻呼消息中，通过IMSI模1024计算得到。

第二步、寻呼时刻的确认   

寻呼时刻：即寻呼帧所在位置对应的子帧号，该时刻不是通过计算得到，而是通过NS与I_s对应关系获取。对应关系如下表

TDD模式。 

其中：Ns：Ns =max(1,nB/T)，其中nB，T都是通过SIB2获得。     

 i_s ：i_s = floor(UE_ID/N) mod Ns。

UE_ID从S1消息中获取，

N通过SIB2中信息计算得到。

下面举例说明寻呼帧与寻呼时刻的计算。

例如：如下表，现网中DefaultPagingCycle设置为128，则

T=128; 

nB设置为T，即128，那么N=128；Ns=1.

第一步，算寻呼帧位置：假设用户的IMSI= 448835805669362，则根据公式求得。寻呼帧位置：= (T div N)*(UE_ID mod N) =（128/128）*((448835805669362 mod 1024) mod 128) 

= 114 

则寻呼帧的位置可能出现在SFN =(128*i) + 114其中i = 0 到 N ，但是SFN <= 1024。

如，寻呼帧的位置可能为128、242、498、626、754、868、982。

第二步，寻呼时刻确认：求Ns和i_s，根据公式求得。

Ns：Ns =max(1,nB/T)=1；

i_s = floor(UE_ID/N) mod Ns=floor（（448835805669362 mod 1024）/128）= 0

按照表对应关系，

NS	PO when i_s=0	PO when i_s=1	PO when i_s=2	PO when i_s=3
1	0	N/A	N/A	N/A
2	0	5	N/A	N/A
4	0	1	5	6

Ns=1&i_s=0 => PO=0, 

即当NB=T时，PO在寻呼帧的0子帧位置。

从理论上计算，不同寻呼周期设置寻呼帧出现的最早位置。

注：连接态，被叫未开通彩铃

3.2 寻呼码率及干扰随机化对接通时延的影响

在RSRP低且SINR不高的情况下，易导致空口寻呼丢失概率增加，现象表现为UE

无法正确解码PDSCH上paging消息。通过降低寻呼信道码率，打开寻呼信道干扰随机化，使之寻呼信道对SINR的要求降低，达到提升空口寻呼成功概率。

3.3 二次寻呼对接通时延的影响

    主叫发送INVITE Request到被叫收到INVITE Request时间长，为被叫收到Paging消息耗时长，一次寻呼未成功， 6s后再次寻呼，导致时延额外增加6秒，从而导致呼叫建立时延长。

第四章  手机连接态和空闲态对接通时延的影响

4.1手机空闲态和连接态

空闲态指手机未建立RRC连接而连接态是指手机已存在RRC连接。

主叫RRC连接建立是在上发INVITE之前，统计呼叫时延是从INVITE开始，因此主叫是否处于连接态对统计呼叫时延没有影响，但是对感知上存在影响。空闲态和连接态时延差别在RRC连接建立时长，影响RRC连接建立时长的主要因素是无线环境、eNODEB、终端，由于篇幅原因在这里不在详细分析。信令截图如下所示：

连接态

空闲态

4.2手机空闲态和连接态接通时延对比

在寻呼周期设置为64rf，被叫未开通彩铃的情况下，连接态比空闲态的接通试验少0.52S。

第五章  业务平台对接通时延的影响

5.1 彩铃对接通时延的影响

彩铃和正常信令流程对比

如果被叫开通彩铃会多出一对update信令流程，用于媒体更新，开通彩铃后接通时延增加大约0.8S。

                   注：手机处于连接态，寻呼周期640ms

5.2 彩印等其它业务对接通时延的影响

目前彩印等其它业务平台对接通时延影响较小。

第六章  切换对接通时延的影响

如果主被叫多出一对RRC配置信令流程，切换后主被叫接通时延增加大约0.4S左右。

                注：手机处于连接态，寻呼周期640ms、切换触发时间320ms

第七章 总结及后续计划

通过对影响volte呼叫建立时延验证，总体可以得出以下结果：

（1）   寻呼策略及寻呼参数对volte呼叫建立时延存在影响，将寻呼周期缩短及降低寻呼码率，可显著改善接通时延。

（2）   业务平台对volte呼叫建立时延存在影响，开通彩铃和不开彩铃之间，volte呼叫建立时延时延相差0.8秒。

（3）   手机状态对volte呼叫建立时延存在影响，连接状态和空闲状态之间，volte呼叫建立时延时延相差0.52秒。

（4）   振铃前切换对volte呼叫建立时延存在影响，振铃前切换和振铃前不切换，volte呼叫建立时延时延相差0.4秒。

     研究VoLTE与CSFB接通时延以及与GSM接通时延