VoLTE业务的资源调度方法研究
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【摘 要】为提高volte业务质量，对VoLTE的资源调度方法进行了探究，分别尝试了开启全业务NI频选功能、QCI业务NI频选调度以及RLC分片限制功能。实验结果证明功能开启后VoLTE业务的MOS均值、误块率、RTP抖动以及上行MCS均值等均有一定程度的提升，可以有效改善VoLTE的业务质量。
【关键词】VoLTE业务 资源调度 非频率选择性调度
doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.20.009 中图分类号：TN929.53 文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2016）20-0045-05
1 引言
现代通信已经全面进入4G时代，而VoLTE业务将逐渐替代传统的GSM业务，随之而来的是VoLTE业务需求快速增长，所以保证VoLTE业务也成为运营商优化工作的重中之重。VoLTE业务在上行远点调度时，其使用的编码、LTE网络协议栈各层的功能参数以及对数据包的传送方式等，对LTE网络空口容量、VoLTE用户业务质量影响较大。因此，有必要对上述问题进行进一步的研究，包括协议的关键技术策略。
2 VoLTE业务资源调度的关键技术
TD-LTE系统中，为了有效地利用和分配有限的空口资源，无线侧在采用共享信道资源机制的基础上，通过定义不同的资源调度策略，实现不同用户间的资源调度。
2.1 上行调度方式
下行通过UE的CQI反馈进行频选，而上行基于SRS的探测对数据业务进行频选，但对小数据量、固定周期的语音包，基于SRS的质量评估达不到语音在时间和频率粒度的要求。基于RB的NI（Noise Indication，噪声指示）探测作为上行频选对小包业务可以起到更好的作用，加之弱场下的干扰敏感性，更需要最佳频选来提升上行质量效果。
（1）调度功能分为物理资源相关选择的决策、资源分配策略以及必要的资源管理。调度时需考虑QoS需求、缓冲区状态、用户的业务信道状态、小区中的干扰情况等。
（2）上行调度方式分为频率选择性调度及非频率选择调度，采用非频率选择性调度中的三段分配模式。
（3）上行受限场景下的上行干扰对网络质量的影响尤为明显，三段分配模式未考虑频带的NI信息，在上行远点不是最佳的调度方式。
2.2 三段分配模式
三段分配模式是非频率选择性调度（NFSS，Non Frequency Selective Scheduling）的一种，是上下行资源调度的现网设置，其原理为网络侧将频域带宽分为3段，根据CellType确定授权给终端的PRB资源的起始位置。
（1）三段分配模式：现网配置，根据后台参数配置计算出的CellType是固定的。
（2）三段轮转分配模式：由于Bias随时间周期性地变化，导致CellType的计算结果随Bias变化周期0、1、2循环变化，具体如表1所示。
2.3 全业务NI频选
eNodeB实时统计当前上行频带每个PRB的干扰强度，并根据UE上行业务的资源需求，选择最优的频率资源（对应PRB位置上NI最低）分配给UE的上行PUSCH传输，如图1所示。
（1）根据当前TTI小区下所有UE需求的上行资源数，确定是否实施基于NI的频选调度。
（2）根据当前TTI该UE上行业务需求的资源数，确定以PRB或子带方式分配PUSCH资源。
OMC功能实现：开启全业务NI频选调度策略。根据SRS带宽配置（0）、SRS初始接入带宽（2），确定划分子带数量为4，即每个SRS在频域上占用的RB数mSRS与上行系统带宽、小区特定的配置参数srs-BandwidthConfig、UE特定的配置参数srs-Bandwidth相关。假设srs-BandwidthConfig配置为0，srs-Bandwidth配置为2，则使用窄带SRS每个SRS的带宽为24RB，频域上被分为N0×N1×N2=4份，如图2所示。
2.4 QCI1业务NI频选
VoLTE业务感知灵敏，单次调度的数据量较小，对上行PRB的需求也相对较低，调度上更容易选择低NI的PRB。
（1）新传基于NI的频选打开
针对建立了QCI1业务的UE的所有新传调度进行基于NI的频选，包括这些UE的SR响应也进行基于NI的频选。
（2）重传时基于NI的频选打开
仅针对建立了QCI1的业务的UE的重传，后台配置为自适应重传，基于NI频选的方式进行重传调度，后台配置为IR非自适应重传，不进行NI的频选调度。
表2为新传基于NI频选开关和重传基于NI频选开关的组合取值情况。
2.5 RLC分片限制
RLC分片限制功能希望通过限制语音包的RLC最大分片段数，抬升单次调度的语音信息包大小，配合重传合并增益，降低单个语音包在空口的传输时延，进而减少终端PDCP层语音包弃包。
（1）RLC根据MAC层指示的RLC PDU大小，分段/串联RLC SDU并增加RLC头，然后将生成的RLC PDU发给MAC层。
（2）现网RLC分片限制功能关闭，默认为RLC的分片数量不受限制。在上行远点，RLC拆片过多，调度效率低下，容易导致PDCP弃包。
（3）基站上行调度时根据语音包长度，配合无线侧的调度能力及最大RLC分片数量限制，反算每个分片的长度要求。当信道质量不足以支持每个分片的长度时，不降低RLC分片长度，而是用抬升MCS的方式在空口完成调度。
（4）在UE侧的弃包可以缓解，虽然HARQ失败的机率相对上升，但相对RLC分片过多导致的弃包会产生累积效果，HARQ失败仅造成部分空口丢包，有利于改善端到端的连续丢包。
3 功能评估
3.1 全业务NI频选
（1）典型站点NI分布对比：开启功能后，小区全带宽内的NI分布呈现明显的均化趋势。NI高点，尤其是RB33位置附近的高NI区域下降十分明显。图3为功能开启前后忙闲时NI分布对比情况。
功能开启后NI降低，接通、掉线理论上应该表现地更为优秀。
（2）RB级NI分布：开启功能后，除载波两端因PUCCH占用的RB NI较高外，其余RB上的NI出现了均化的趋势，高NI的RB位置不再固定在几个位置上。这样对于系统而言，可减少由于调度在该NI位置而损失的容量。图4为功能开启前后天粒度NI分布对比情况，图5为功能开启前后忙时NI分布对比情况。
（3）上行业务表现：上行MCS出现了升阶，上行业务（包括QCI1）速率较功能开启前有一定幅度的提高，上行全业务增加约9.83%，QCI业务增加约3%。图6为上行平均MCS与上行平均干扰NI情况，图7为QCI1上行平均PDCP速率与上行平均干扰NI情况。
功能开启后，试点区域内的业务量呈持续增长的趋势，随着业务量的增长，区域内的平均NI也开始逐步上升（整体增幅约0.8 dB）。
3.2 QCI1业务NI频选
为方便确定开启QCI1频选调度功能后的增益，优选系统内干扰特征明显的小区，通过PCI与高NI RB位置来确定。
（1）开启NI频选后，初始RB分配位置发生了较大的变化，PRB16成为概率最大的起始分配位置，除PRB8外，其余高概率的起始分配位置均与功能关闭时不同。表3为NI开启前后PRB起始分配位置的概率对比情况。
（2）功能开启前后VoLTE业务的MOS均值、误块率、RTP抖动及上行MCS均值均有一定提升。表4为功能开启前后VoLTE业务指标的对比情况。
3.3 RLC分片限制
（1）通过在弱场下的VoLTE语音互拨，确认默认配置下的RLC分片分布情况。功能关闭时，RLC分片个数为6及以下占比达到94.5%，重点对RLC分片参数设定在2、4、6这三种情况进行验证。图8为RLC分片个数占比情况。
（2）通过限定测试环境，对比RLC分片参数设置为2、4、6下的VoLTE业务MOS、上行MCS、丢包及重传的变化，如表5所示。
1）开启RLC限制功能时，重传比例都有一定升高，符合理论预期（强制RLC分片大小后会抬升空口调度的MCS，引起上行Bler抬升和重传加大）。
2）RLC分片为6时MOS均值最优，RLC分片为2、4时不能提升VoLTE质量，同时增加了空口重传，不推荐RLC最大分片限制为2、4。
3）结合QCI1业务NI频选功能可进一步改善VoLTE质量。
4 结束语
提出了VoLTE业务的资源调度，在试点区域开启QCI业务NI频选调度及RLC分片限制（限制为6片）功能后，通过分析验证发现VoLTE业务质量有一定幅度的提升。接下来，扩大区域，进一步改善VoLTE质量，使用户对VoLTE语音业务感知更加敏感，提高客户感知。
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