VoLTE端到端网络规划方案研究.docx

四网协同发展中国移动通信集团设计院第20届新技术论坛论文集VoLTE端到端网络规划方案研究王计艳，李赘，董勋，赵远，赖卫华，王凡，马华伟，罗晓明院本部网络所摘 要：在VoLTE技术研究和商用试点的基础上，端到端地分析VoLTE网络规划所涉及的各个网络，包 括无线网、核心网、业务网、IP承载网、业务支撑和网管网的建设策略和规划方案，并提出网络部署建议， 为中国移动未来VoLTE规划和网络建设提供了借鉴。关键词：VoLTE，网络建设策略务比例一般为3：1；静默因子为04。l背景根据话务模型计算，VoLTE占用空口总带宽约随着4G网络技术和移动互联网应用的发展，255 kbits，对无线资源占用比例较低，对现网影响小。 为了网络的进一步演进，增强自身竞争力，各运营22 VoLTE的部署对无线网覆盖需求 商纷纷开始研究和部署VoLTE技术。本文针对根据VoLTE现网覆盖测试情况(以爱立信区域 VoLTE网络规划方案进行端到端的论述。测试结果为例)：测试区域内的信号覆盖和质量基本能满足VoLTE业务的接入和保持要求，用户感知2无线网VoLTE建设策略和规划方案好。可在下阶段更大区域内进行的不同终端类型的21Vbm部署对无线网容量需求测试中得到更为广泛的验证。(1)对用户容量的影响在道路、广场、小巷、居民楼等多个测试场景中， VoLTE无线资源瓶颈在PuSCH，以理想无线VoLTE都能达到比较理想的MOS值(平均MOS值 条件情况下的VoLTE容量计算得到VoLTE的最大35)；切换成功率达到99以上，没有明显中断感；容量：可用的PUSCH RB数量为10043=93；假 无掉话(掉话率0)；话音接通成功率最高100， 设UE都位于好点，MCS大于14，此时每个VoLTE最低9725。整体KPI较好，基本满足商用条件。 话音分组所占用的PRB，AMR NB 122 kbits为根据图1分析，VoLTE占用空口总带宽约255 kbits， 2PRB，AMR WB 2385 kbits为3PRB；20 ms一 VoLTE业务部署后下行PRB占用率仅轻微抬升(约 个话音帧，子帧配比1：3时，20 ms内上行可调度 102)，对IOT抬升较小，对覆盖影响小。 次数为4次；PUSCH资源可承载的最大VoLTE用户数，AMRNB 122kbits为(932)x4=186，AMRNB2鬻乏02燮i鼍ri2385 kbits为(933)x4=124。下行忙时PRB7 因此，TDLTE单载频可提供的VoLTE用户数点星塞塑塞ji暨兰一。，荪罴驿前一菲妻毫释ii为100200(取决于用户分布)，部署初期VoLTE 用户数较少，现网可满足需求。参考GSM话音容量：10载波扇区所提供的同时23 VoLTE的部署对无线网功能需求 话音用户数约为10(载频)x7=70，考虑VoLTE部署根据调研，VoLTE主要无线特性功能见表1 初期，VoLTE用户为30原GSM用户，即21个。所列。(2)对无线带宽容量的影响功能部署建议：VoLTE在4G无法实现全覆盖 VoLTE话务业务模如下：移动GSM网络忙时情况下，需要通过SRVCC解决话音连续性问题，每站(3小区)平均话务在3060 erl，第一年LTE按实现2G4G的切换功能，建设初期需要部署；其他 GSM话务的30计算，每站平均话务在1020 erl：功能部署根据网络运营的情况考虑部署。 LTE与2G3G的通话为AMRNB 122 kbits，LTE24无线网VoLTE建设策略和规划方案 与LTE的通话一般为AMRWB，AMRNBwB话实际网络中VoLTE的容量受到多种因素制约，180中国移动通信集团设计院第20届新技术论坛论文集四网协同发展表1VoLTE的主要无线功能需求特性功能功能简介现网情况Ipv6支持IPv6提供128位的IP地址未开启eSRVCC话音业务2G4G切换，保证话音业务的连续性未开启RoHC宁u压缩话音包IP包头，减小话音包大小，提升系统容量和覆盖未开启半静态调度通话期间使用固定的调度信息，节省PDCCH资源，提升系统容量未开启DBX可以将多个话旨包只使用一次调度，提高资源利用效率(特别是PDCCH)未开启负载均衡平衡同频不同小区，异频，系统间的负载，提升网络利用率和用户感受未开启 准入负载控制 当无线网络中现有业务满意度低时，通过拒绝新业务的接入，保证接入业务的稳定性和用户感受未开启综合以上各方面分析，VoLTE业务部署初期对现网根据TDLTE规划，按照重叠覆盖区内每个2G整体容量、覆盖等影响较小，不需要对网络进行扩小区配置一个载频的2G4G小区重选软件功能。 容，仅需部署相应的功能。3核心网VoLTE建设策略和规划方案(1)4G无线网建设方案需对2G4G无线网络升级及进行参数配置，支31Vom部署对核心网功能需求持24小区重选功能，需要升级全网eNodeB支持VoLTE主要涉及核心网各域的改造，CSPSeSRVCC功能。IMSDRA的功能需求见表2所列。 (2)2G建设方案32voLTE部署对核，b网容量需求 需对2G4G无线网络升级及进行参数配置，支(1)eMSC持24小区重选功能，需要升级全网BSC支持规划期内eSRVCC话务量需求，根据VoLTE eSRVCC功能，并购买软件Licence。用户发展规律，VoLTE话务量逐步上升，随着4G表2VoLTE部署对核心网功能需求网元功能要求建设方案MSCSv接口，支持eSRVCC每个省区域中心各升级2个eMSC支持eSRVCC GMSC后续需支持与MGCF+IMMGW的融合，以简化网络结构MGCF与关口局逐步达到全融合HLI“HSS支持2G3G HLR、EPC HSS和IMS HSS三融合全网支持三融合HLRHSS指示终端网络支持VoLTE；全网MME改造支持VoLTE； MME支持VoLTE PCC，为VoLTE建立专用承载，支持lPv6；MME和eMSC间增加Sv接口：Sv接口，支持eSRVCC；MME和GMLC间增加SLg接151；SLg、SLs接151，支持网络定位MME和ESMLC间增加SLs接口支持PCSCF发现；SAEGW为用户的“IMS APN请求”分配IPv6地址；全网MME改造支持VoLTE； 对于IMS APN，采用连接IP承载网的SGi接口；SAEGW和SBC问增加SGi接口支持VoLTE PCC，为VoLTE建立满足Qos需求的专用承载支持与IMS PCSCF之间的Rx接口；全网PCRF改造支持VoLTE；PCRF支持Gx与Rx接口绑定：PCRF和PCSCF间增加Rx接口根据Rx请求，指示LTEEPC网络为VoLTE建立专用承载ISCSCF融合组网融合组网，同时满足VoLTE和固网业务需求 采用VoLTE与IMS固网融合方式；MGCF、支持截断遇忙不可及等业务的电路域放音；优先扩容满足需求，对于扩容无法满足的采用新建方式：lMMGW支持关口局功能MGCF、IMMGW具备关口局功能、支持升级为关口局； 现网所有MGCF均改造支持放音抑制和传真等相关功能采用VoLTE与IMS固网融合方式；遵循现网分级设置的ENUMDNSENUMDNS支持VoLTE域名配置及解析方式，当省内IMS用户数大于单套ENUM设备最大记录数时，省内可采用二三级ENUM架构基本及补充业务逻辑控制模块(TAS)；业务连续性功能模块(SCC AS)；对于省内MMTEL平台已有商用用户的省份，采用新建方VOLTEASIMSSF功能模块(包含智能外设)；式建设业务配置转发功能模块(AP)181四网协同发展中国移动通信集团设计院第20届新技术论坛论文集 (续表)网元功能要求建设方案对SIP信令进行加密保护，需将SBC信令面与 PCSCF合设：VOLTESBCPCSCF需要支持ATcFATGw功能，作为根据VoLTE业务需求，在SAEGW所在的区域中心新建SBCPCSCFeSRVCC的信令、媒体锚点；VoLTE专用SBC设备 SBCPCSCF需要支持Rx接口，作为AF与PCC交互QoS需求由DRA转接以下接口消息：分级分平面建设DRA信令网；DRA信令网S6a、Cx、Sh、Zh、SLh、SLg接口：信令VPN；HDRA负责处理：S6a接【j信令和省级信令： Gx、Rx接El：PCCVPN承载(信令VPN)：LDRA负责处理：Cx、Sh、Zh、SLh接口信令LDRA与HDRA之间、HDRA之间：信令VPN覆盖广东和深度增加，eSRVCC话务量增长将经历 VoLIERx、VoLTE-Gx、 VoLTECX、 VoUI E-Sh、 一个先上升后下降的趋势，预测峰值在2016年9月出VoLTES6a等接口的处理能力需求(MPS)。 现。根据eSRVCC的话务量估算eMSC的扩容需求。 33VbLTE部署的业务保障需求(2)三融合HLRHSS电路域网元均以实现备份，eMSC、GMSC采 需改造全网HLRHSS设备为三融合设备，可用负荷分担方式备份，三融合HLRHSS采用n+l根据VoLTE用户数的增长配置三融合HLRHSS的动态容灾方式实现备份。功能软件。DRA信令网采用负荷分担方式备份，成对DRA (3)MGCF和关口局间负荷分担。 规划期逐步实现融合，有2种融合方案：MGCF分组域网元的容灾方案和被叫恢复方案见表4融合关口局和关口局融合MGCF。可根据各省实际所列。 情况选择适宜的方案，但融合后的设备需要考虑IMS域网元的容灾方案见表5所列。 2G3G与4G的互通话务量和网问话务量的总需求。VoLTE提供基础话音业务，任何一个网元出现(4)EPC核心网的容量 故障均会影响用户业务使用，为满足业务和网络需 EPC核心网的容量需求见表3所列。求，应区分网元采用设计冗余、资源预留、双节点双路由、负荷分担、Pool等不同方式实现容灾备份。表3核心网PS域VoLTE改造容能需求容量需求备注4业务网VoLTE建设策略和规划方案同普通4G用41智能网业务VoLTE改造方案1个CMNETAPN默认承载VOLTE配合VoLTE商用部署VoLTE AS，分阶段完成用户开机1个IMS APN默认承载(QCI-5)VoLTE专有所有现网VPMN AS的升级改造；对VoLTE用户提供智能网业务主要有2个方案，如图2所示。1个MS APN专用承载(OCi=1)VoLTE专有VOLTE考虑成本、改造复杂性、改造工期、业务影响，用，rLI通话2个IMS APN专用承载(音频VoLTE专有可考虑采用方案二分阶段完成VPMN SCP AS的QCi=1，视频OCi-2)VoLTE改造。MME、SAEGW、PCRF的“承载容量”增加；现网全国共有40多个智能网业务，中国移动集 SAEGW的“吞吐量”增加；MME、SAEGW、PCRF 团要求4G用户需要继承现网所有智能网业务。 按需扩容。42 增值业务VbLTE改造方案(5)IMS核心网的容量需求彩铃改造方案：在原有CS彩铃业务平台上， 根据VoLTE用户和业务量需求，核算VoLTE增加IMS接入及SIP协议处理能力，支持高清业务用户对ISCSCF、VoLTE SBCPCSCF、VoLTE AS、管理及播放功能。 ENUMDNS的需求，同时叠加固网IMS用户对这定位平台、来电提醒增加IMS接入及SIP协议 些网元的需求。处理能力，实现VoLTE用户的业务继承。(6)DRA容量需求2G3GLTE话音全融合的彩铃平台彭、音根据VoLTE的用户预测，计算VoLTE用户对演进。182中国移动通信集团设计院第20届新技术论坛论文集四网协同发展表4核心网PS域网元容灾方案网元网元容灾方案被叫恢复方案MME故障后的被叫恢复。MME PoolMME：MME Pool内MME支持轮询同步备份用户IMSI和TA List功能。MME实现VoLTE用户注册和主叫时的容灾备份SAEGW：支持对MME的故障检测机制，当用户下行业务MME故障时，选择MME Pool内存储用户备份IMSI和TAList的MMESAEGW PoolSAEGW故障后的在线用户的主、被叫恢复。SAEGW实现VoLTE用户注册时的容支持MME对SAE GW的定期检测，当MME发现SAE GW故障后，删除该灾备份SAEGW负责的用户，使用户重新注册PCRF PoolPCRF故障后的在线用户的主、被叫恢复。PCRF实现VoLTE用户注册时的容用户发起主pq被叫时SBC发现PCRF故障后，SBC构造一条SIP消息，经灾备份CSCF-HSS-oMME让用户重新激活，选择新的PCRF表5核心网IMS域网元容灾方案网元容灾方案lSCSCFBGCF采用ISCSCFBGCF组Pool方式实现容灾备份，异厂家设备可组Pool采用VoLTE AS组Pool方式实现容灾备份，通过负荷分担为用户提供业务。由于异厂家数据格式有差异，VOLTEASPool内VoLTE AS应为同厂家设备MGCF、IMMGWMGCF成对设置，通过周边网元本地配置的主备路由实现容灾切换ENUMDNS采用1+I互为主备方式，成对ENUMDNS之间需进行数据同步采用VoLTE SBC组Pool方式实现容灾备份，通过SAEGW数据配置，实现用户接入时负荷分担选择VoLTE SBCPCSCFVoLTE SBC，不建议跨区域中心组VoLTE SBC PoolVI)UEASSCPMSSSSCC基础队9固CAPMA特征：新增网元IMSSF与IMS互联，兼有智能外设(IP)，提供放音功能，继承现有业务体验；业务仍由SCP提供，lMSSF仅提供协议转换和放音执行改造特点：3GPP规范的标准网元无法满足中国移动智能网VoLTE演进，SCPflMSSFHSS等均涉及大量定制改造；改造工期长，风险大目2智能网改造方案VoLTE彩铃业务在原彩铃业务平台，增加5IP承载网VbLl匝建设策略和规划方案IMS接入能力，增加SIP协议处理功能，以支持VoLTE高清彩铃管理及放音形成融合彩铃平台；IP专网为配合VoLTE试点，需要对相关路由器VoLTE融合彩铃平台与现网CS架构相同，设备进行了硬件和软件版本升级，支持VoLTE试点 仅新增的接入方案，随VoLTE网络的逐步完善，整 的业务接入和承载，主要改造工作有以下2点。 体架构仍然可保持平衡过渡，所有业务自然继承，(1)IP专网进行IPv6改造 保护当前网络投资。LTE的PS域相对2G3G对地址的需求大幅增183四网协同发展中国移动通信集团设计院第20届新技术论坛论文集 表6 IP专网设备改造需求国际出LCR和BR路由器AR接入路由器站点接入路由 路由反射器设备路由器功能的统一要求路由器(P设备)(PE设备)器(CE设备)(RR)支持IPv4IPv6双栈；承载网内部继续运行IPv4支持IPv6支持OSPFv3、ISlSv6、BGP4+协议；ISIS路由协议，基于IPv4功能要求PE设备升级支持升级支持VPN路由在 支持6vPE： 改造需求运行MPLSVPN；不变BR支持省内IPv6路由反射6vPE功能IPv4IPv6双栈6vPE之间支持PIMSM、IGMPv2等IPv6组播反射协议；及6vPEIPv6 FIB容量不少于3万加：LTE用户同时在线率预计为2G3G的189倍，VoLTE开通后执行；现网用户开通VoLTE时，需考 即VoLTE对地址的需求也是2G3G的189倍。虑用户已开通的话音ODB业务、补充业务、智能VoLTE终端永久在线：至少需要2个永久在线网业务、彩铃业务、彩印业务等的继承性。 的广域网连接(2个APN，每个均需要一个地址)，62 VoLTE业务计费 一个用于互联网访问，一个用于话音通信，对地址(1)离线计费的需求量很大。VoLTE网络环境下离线计费，流量信息采集点 GSMA3GPPIEFF等国际标准化组织均要求 为PGWCG，时长信息采集点为VoLTE ASCCF VoLTE终端必须支持且优先使用IPv6。或SCP，短信条数采集点为SMSC，需改造业务 不同类型的业务封装在不同VPN中，同一VPN支撑系统满足相关话单采集，并按照计费策略完应能同时接受IPv4和IPv6的路由，实现IPv4和IPv6 成计费。 路由的转发；不为同一业务分别设置IPv4和IPv6 (2)在线计费 的VPN。对于原有已经存在的VPN，IP专网升级VoLTE网络环境下在线计费，沿用现网模式， 后继续使用原有VPN，相关设置不变。即通过DCC接口连接SCP和PGW，实现在线计费。IP专网设备改造需求见表6所列。主要改造要求包括DCC协议中增加VoLTE业 (2)IP专网需要对VoLTE的服务质量进行保证 务的AVP标识或者离线话单增加单独标识，根据 需具备DiffServ队列调度能力，对不同等级业DCC及离线话单的VoLTE特殊标识新增相应的批 务实现服务质量保证，通过QoS保证链路拥塞时价流程及资费套餐，如对话音和视频业务按时长计VoLTE业务质量不受影响。费，对相应标识的流量话单进行减免等。VoLTE服务质量要求如下：需具备Dif!F Serv队 63网管支撑系统 列调度能力，对不同等级业务实现服务质量保证，核心网电路分组域、IMS域，信令网、智能网、 通过QoS保证链路拥塞时VoLTE业务质量不受影 无线接入网、VoLTE业务平台纳入话务网管系统进 响；根据IP专网技术体制及现网情况，IP专网已行管理。各专业新增设备逐步纳入综合资源管理系 支持相关QoS要求见表7所列。 统实现资源管理，告警监控、性能监控、智能巡检等纳入故障管理。涉及的在网改造设备(目前均已表7IP专网QoS要求接入专业网管系统)与专业网管系