VoIP技术评论:覆盖与容量存瓶颈 应侧重解决实际
在全球主流运营商纷纷加速向LTE演进的同时,VoLTE也渐渐确立了终极语音解决方案的地位。尤其是在数据业务大行其道、语音业务收入持续下滑的今天,VoLTE更被看作是语音业务打翻身仗的巨大机遇。
而随着中国TD-LTE距离商用之日越来越近,TD-LTE的语音方案更是备受关注,在中国移动正式明确将VoLTE作为其LTE语音目标方案后,也再次掀起了业界对于VoLTE技术的讨论热潮。
从海外VoLTE商用和试验网经验来看,VoLTE网络完全可以提供更高的频谱利用率、更好的话音体验以及更丰富的业务体验,从而应对来自OTT的竞争与挑战,使语音业务在LTE时代继续成为运营商重要的现金流来源。而这也得益于对VoLTE网络严谨的技术分析以及细致的规划设计,同时这也是TD-LTE VoLTE部署的关键。
VoLTE确立终极语音方案地位:中国移动明确VoLTE时间表
随着LTE网络的大规模部署,LTE全业务运营的支持能力使LTE未来将全面替代现有2G/3G网络,原有2G/3G频谱将Refarming给LTE使用,同时原有2G/3G业务也将迁移至LTE网络。
在LTE时代,除了持续爆炸式增长的数据业务是运营商创收的重要砝码,语音业务也会持续增长且基数较大,语音业务在LTE时代仍会是运营商重要的现金流来源。相关研究报告预计,2012年到2018年,移动网络上的语音业务每年在运营商收入中占比将为60%-70%,随着更加丰富的智能手机的推出,更加丰富多彩的语音业务功能得以实现,将促使语音业务在LTE时代大有可为。
因此,在CSFB和双待机等过渡性语音解决方案迟早会退出历史舞台的情况下,基于IMS核心网的VoLTE由于是架构在LTE网络上全IP条件下的端到端语音方案,凭借其更高的频谱利用率、更好的话音体验以及更丰富的业务体验等优势,可显著降低运营计费复杂度、提升客户语音感知、有效应对OTT挑战,VoLTE势必会成为LTE语音的终极解决方案。
目前,VoLTE已经得到了全球许多主流运营商的支持,并在现网验证了可行性。截至目前,全球已有3个VoLTE商用网络,13款VoLTE商用终端,18个VoLTE网络正在进行试验或部署准备。国际上已有韩国SK电讯、LG U+、MetroPCS等运营商推出了VoLTE商用服务;美国运营商Verizon计划在2014年商用VoLTE;ATT宣布已在一些地区进行了VoLTE测试,将在今年底进行初步市场推广。
尤其是在2013年6月举行的GTI亚洲大会上,中国移动正式发布了VoLTE白皮书,明确将VoLTE作为其LTE语音目标方案,并制定了详细的部署计划:2013年第四季度进行小规模测试;2014年第二季度进行外场试验;2014年第三、四季度实现全国VoLTE商用。
部署关键:覆盖瓶颈为下行控制信道
那么,影响TD-LTE VoLTE部署质量的关键因素究竟有哪些呢?首先,从VoLTE的业务特性来看,LTE语音是通过AMR被编码成VoIP数据,考虑到有效负荷以及各协议层的开销,VoIP空口传输的实际速率要求较低,而语音业务对时延较为敏感,因此口-耳的时延是影响TD-LTE VoLTE语音质量的一个重要因素。
其次,在中国这样人口众多、业务流量地域性特征明显的场景下规模部署TD-LTE VoLTE,必须充分考虑到语音业务的网络覆盖和容量。
覆盖方面,VoLTE的相关特性如ROHC(头压缩技术)、Segmentation(重分段)、TTI Bundling(降低时延)等大大改进了VoIP的覆盖能力,特别是上行业务信道的覆盖。
从相关现网的测试情况来看,在链路储备方面,VoLTE的上行业务信道覆盖好于下行PDCCH控制信道,以2通道天线为例,其PUSCH VOIP链路储备为140.1dB,PDCCH 1b的链路储备为139.2dB。由此可见,VoLTE的覆盖瓶颈为下行的控制信道PDCCH,而非上行业务信道PUSCH。
此外,由于VoIP业务对速率要求较低,远低于TD-LTE设计覆盖的上行边缘速率要求512Kbps或256Kbps。因此,从国外VoLTE的实际部署来看,目前的2天线和8天线的网络设计均能够满足VoLTE的覆盖要求。
容量瓶颈:侧重解决实际限制因素 2/8天线均能满足需求
容量方面,结合国外VoLTE的成功部署经验可以发现,VoLTE的容量主要与以下几个因素有关:一是时隙配比、二是时延要求、三是PDCCH配置、四是VoIP技术、五是编码速率、六是控制信道容量、七是RBs数、八是UE发射功率。
针对上述限制VoLTE容量的一系列因素,有业内人士指出,由于VoLTE的特点是对时延的敏感、速率要求较低,因此天线数量的多少对VoLTE容量的影响甚微,因此规划上应更多关注如何规避上述的几个限制因素。在时域上的资源短板可以通过调整上下行时隙配比的方式进行优化。
由于VoLTE为上下行基本均衡的业务,TD-LTE在支持VoLTE时应配置时隙比为2:2,而即使在此配置下,20MHz的TD-LTE和10MHz的LTE FDD相比,仍然有约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,系统无法应用TTI Bundling,这会使得UE在环境较差的时候采用Segmentation,但这样会带来过多的额外包头消耗。该人士认为,采用八天线虽然在一定程度上会减少Segmentation的使用,并在一定程度上改善实际有效的上行资源的使用,但无法根本解决3:1时隙配置的问题。
因此,从海外VoLTE网络建设的经验来看,应针对VoIP业务的自身特点,为LTE引入新的技术和功能以适应VoIP低速率、时延敏感的特点,从而提高VoLTE的覆盖和容量;对于VoLTE网络覆盖和容量,应结合海外的成功部署经验,侧重解决实际的限制因素;而对于现网中2天线或8天线的规划,通过严谨细致的设计,完全都能够满足VoLTE的部署需求。
据了解,目前国际上已部署的VoLTE现网基本上都是采用2天线设计。在北美的某LTE商用网络中,其2通道天线设计的VoLTE网络性能表现优异,其现网移动性测试性能显示:其呼叫建立时间表现优异,通常小于1s;VoIP性能表现优异,MOS(话音质量)值高达3.8-4.0;口-耳时延在可接受量级;切换中断时间典型值约为50-60ms