优化volte状态显示逻辑（VoLTE丢包率优化浅谈）

1、什么是Volte

上世纪90年代的移动电话使用模拟信号，其原理是将把声音转化成电信号，容易受到干扰，导致语音质量较差，中国移动在2001年就全面关闭模拟移动电话网，停止经营模拟移动电话业务。

2000年以后进入2G数字通信时代，其原理把声音信号转化为数字信号编码进行传输，到达对方后进行解调还原成声音信号。这种情况受到干扰的影响较小，同时还支持了短信、来电显示等业务。

2008年，国务院常务会议通过决议同意启动3G牌照发放，移动通信进入到3G时代，从此手机可以进行网络数据传输，但语音依旧走的是数字通信方式。

4G时代带宽能力大大增强，网速也提升巨大。但在4G初期，语音业务依然会回落到2G数字通信方式，无论语音质量还是接通时延，对存在一定的问题。

2、为什么要推广VoLTE

从用户角度，VoLTE能够改善用户体验。

1）接通等待时间更短

传统电话要等5-8秒的“嘟嘟”声之后才能接通，而使用VoLTE则不要2秒。这是由于4G永远在线，语音通话的主被叫始终处于连接状态，中间的连接过程只需要主叫到达HCS即可与被叫建立连接，这样接通时间可缩至1.5S，相比CSFB的9-11秒，VoLTE接续时延变快了将近10倍。

2）音/视频通话质量更高

VoLTE的通话声音确实非常高保真，听到的语音就像对方真人在你耳边说话，用视频通话的时候，不会出现卡顿、时延、说话断断续续等问题，流畅得仿佛在播高清电影一样。

通常人的耳朵能接收的声音频率范围为20Hz到20000Hz，而传统的2、3G通话技术把声音频率限制在了300至3400Hz范围内，这就限制了语音通话质量。VoLTE使用的音频范围为50Hz到7000Hz，音频范围更广，这样使得音域更广，从而语音质量也就越好。

微信/QQ等软件也可以提供视频通话功能，但其稳定性明显不如VoLTE。这是因为VoLTE采用的是CQI=1的高优先级数据传输，当网络质量不好时会优先保障，而微信等OTT服务CQI=9，无法为其提供高质量服务。

3）语音和上网同时进行

传统语音需要手机从4G切换到2G进行通话，而在2G通话时手机就无法使用数据业务进行上网。而VoLTE全程驻留在4G网络上，语音传输实质上和数据业务没有区别，所以用户可以一边进行语音通话，一边上网查资料看视频。喜欢煲电话的朋友有福了，同时，玩王者荣耀再也不怕有电话进来了。

从运营商角度， VoLTE部署也具有战略意义和价值。

1）网络架构更加简化

CSFB技术需要在2G/4G之间切换，而异构网络之间的交叉服务需要更大的开销，VoLTE永远驻留在4G网络上，通过网络设备的软硬件设计，发挥网络构架的潜力，减少网元数量，可以使运营商的网络架构得到简化，更利于部署和维护。

2）提高频谱利用率、降低网络成本

LTE频谱利用效率远远优于传统制式，达到GSM的4倍以上。GSM使用的900M频段无论是在传播损耗还是穿透能力上都具有先天优势。VoLTE的全面部署可以将用户从GSM网络搬移到LTE网络，节省频谱成本。

3）支撑物联网建设

共享单车是今年最火的物联网应用之一，通过车身锁内集成了嵌入式芯片，GPS 模块和SIM 卡，随时监控自行车在路上的具体位置。如果车辆无法被定位，且又无固定停车点情况，那很可能就是石沉大海。目前其采用的是GSM/GPRS GPS 组合解决方案，使用GSM/GPRS网络和运营商基站连接，上报GPS数据。但是GSM/GPRS会和电话用户产生冲突，随着物联网爆发，最终会影响到用户通话。VoLTE将GSM用户搬移到LTE上，缓解了这种冲突，同时空余出来的GSM频谱资源也可以组建物联网专网，避免人和物的资源竞争。

3、为什么VoLTE没有全面普及？

尽管有这么多的优势，但VoLTE却没有像2G语音那样普及应用，主要是以下几点问题。

1）终端不支持

虽然距离VoLTE全面推广已有一年多的时间，但对于普通用户而言，不会仅因为高清语音功能就更换手机。所以现网中仍然存在大量终端不支持VoLTE功能，这个问题只能等终端市场全面普及之后才能解决。

2）安全顾虑

很多用户担心VoLTE会使用4G流量产生额外费用，因为通过流量监控软件，VoLTE流量会被软件计入，导致监控的流量比实际使用流量多。但其实VoLTE和数据业务是不同的承载，运营商会将二者严格区分，只对数据业务流量进行收费，通过VoLTE消耗的流量不会计入用户账户中。

此外，部分用户存在关闭数据业务的习惯，其实只要在4G网络下，即时关闭了数据业务，也可以进行VoLTE通话。一般4G手机都有“4G开关”和“流量数据开关”是独立设置的，如果关闭“4G开关”手机只能使用2G/3G，此时是不能使用VoLTE的。但是如果开启“4G开关”，关闭“流量数据开关”，这样的话，手机的数据网络就关闭了，软件不会偷跑流量，而VoLTE是打开的，可以接听和拨打电话（部分手机支持）。

3）网络问题

从2G、4G技术层面来说，GSM可解调的无线信号强度要求高于LTE，也就是说，LTE对无线信号的解调解调灵敏度高，可实现较弱信号的解调处理。做优化的人都知道，GSM的最低接入电平是-96dBm，而LTE的最低接入电平是-126dBm，相差30dB，这是一个巨大的差别。

但是由于规划、搬迁、维护等一系列问题，无论是在郊区农村还是城区，都不可避免的出现4G覆盖问题，导致VoLTE处于无服务的状态，导致用户使用不畅。

目前无线问题导致的丢包是影响VoLTE用户感知的最主要因素之一。丢包是指终端和基站之间交互的RTP序列号不连续，严重丢包会影响通话质量，甚至导致掉话。

4、VoLTE丢包率优化

通常终端都会采用插值补偿机制（丢2个包以内可以自行恢复），因此连续丢包3个以上RTP包就会吞一个字，如果连续丢包吞多个字就会出现断续问题，断续严重影响用户感知。

下图介绍了VoLTE流程环节和丢包发生环节，可以发现无线侧丢包关键特征主要发生在④空口域和⑤终端域：

④空口域：空口丢失PDCP包，弱覆盖，系统内、外干扰都会引发无线网络质差，会直接导致VoLTE语音包在无线空口传输过程中出现丢失。

⑤终端域：基站（或终端）丢弃PDCP包，业务高负荷、质差引发重传都会大量消耗无线资源，若基站因为缺乏有效的无线资源无法完成对PDCP包及时调度时，基站（或终端）会主动丢弃VoLTE语音包。

由于篇幅有限，本文仅介绍空口丢包。终端或基站调度发出PDCP包后，因空口质量问题导致在空口传输过程中丢失，都可称其为空口丢包。空口丢包又分为上行空口丢包和下行空口丢包两种情况。

上行空口丢包：基站侧根据终端上发的PDCP SN序列号是否连续判断丢包的数量。例如终端发送了PDCP SN为1/2/3/4/5共5个包，而基站收到PDCP SN为1/2/3/5共4个包，那么基站侧统计的丢包率为1/5=20%。

上行丢包原因：1）上行调度不及时（下图①）会导致UE PDCP层丢弃定时器（100ms）超时丢包；2）空口传输质量（下图②）差，MAC层多次传输错误后导致丢包。

下行空口丢包：下行语音空口丢包率是根据MAC层反馈的ACK/NACK统计空口丢包。举例：一个TBSize初传反馈NACK，第一次重传反馈ACK，这个包不统计为丢包。一个TBSize初传反馈NACK，第一次、第二次，…直到最大重传次数都反馈NACK，这个包统计为1个丢包。

下行丢包基本是由于用户处于小区弱覆盖区域，CQI测量不准或者PUCCH或全带宽存在强干扰导致下行数据反馈连续出现DTX/NACK导致。

VoLTE语音丢包问题排查整体思路：

（1）确保KPI计算公式的正确性，避免因为公式使用或后台处理错误导致的虚假问题

（2）通过筛选TOP小区或者升级动作确认问题发生的范围

（3）进行关联话统的分析，确认与那些因素相关，重点针对这些因素进行针对性的分析

基本要素和推理分析的原则：

依据由易到难，逐个排查，比如版本已知相关问题的排查，现网参数配置排查，用户操作排查等；必要时进行路测抓取CELLDT跟踪精确分析。

无线侧丢包问题根因：影响Volte丢包的因素有无线环境、故障告警、大话务、传输、核心网等多因素，如下图所示：

丢包率问题优化手段：根据我们经验，目前可以使用的无线侧丢包优化手段主要有以下几种。

当然，每个网格问题都有其独特的网络环境特征，上述方法只是一个经验总结，具体问题还需结合实际情况详细分析。

5、展望

VoLTE与2G、3G 语音通话有着本质的不同，其接通等待时间更短、更高质量、更自然的语音视频通话效果等特点对于改善用户体验都很有帮助，可以预见，随着终端产业的持续发展，未来主流4G终端都将支持4G高清语音，同时用户购买VoLTE终端的门槛也会越来越低，如果资费合理的话，Volte一定会如现在普通的通话一般，全面普及至千家万户手中。

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