VoLTE语音和视频业务带宽计算

1、volte语音和视频业务带宽计算Prepared on 22 November 2020volte语音和视频业务带宽计算一、概述当空口全部采用共享信道來并发承载业务时，信道已不是一份固定的物理资源，并且不同业务 也会互相抢占资源。容量不是一个固定的取值，也无法直接与接入用户数和阻塞率用显性表达 式來描述，不变的是业务层对QoS的要求，变化的是承載能力。本文拟对V oLTE的业务带宽 计算及其空口承载能力做一个较为系统性的阐述。二、语音带宽计算1、业务层带宽语音采用AMR编码（帧格式）在网络中传输，规范定义两种类型的帧格式：AMR 1F1和AMR 1F2,由 丁* JF2 相比 IF 1 减少

2、了重复的 Fram e Q uality Jhdrator, M ode iidicatbn, M ode R equest 和CRC校验，因此ITU-I的H系列建议中通常使用JF2, 3GPP则在TS和TS进一步明确了 AMR-* B和AMRIB在无线网络中的使用要求。注*:为语音数据，即Chss A/B/C比特数，如477b洱乜Oms。注峡AMR帧中数据的长度并不是字节（8bit）的整数倍，所以在有些帧的末尾需要增加bit填 充，以使整个帧的长度达到字节的整数倍。2、1P层带宽表2 AMR带宽计算注*：上述单位均为bit或kbpso说明1：语音包大小二N椅；1P+UDP+RTP头共60By

3、te, RoHC圧缩为4Byte （PDCP和RLC 层SN大小分别为12bit和lObit,若采用7bit和3bit可压缩为3Byte）,假设语If静默比为， PDCP+RLC+MAC 头共 6Byte说明2：上表应用到的计算公式。单个语音业务占用带宽二（1秒内的静默帧bit数+1秒内的语音帧比特数）/1024 kbps1秒内的静默帧比特数二餡默帧大小+JP.4JDP/RTP头）*1秒的最大静默帧个数渤默比吃1秒内的语音帧比特数二繇音帧大小+F.4JDP/RTP头）*1秒的最大语音帧个数*（1渤默比应1秒的最大静默帧个数=1000m s/160m s其中160m s为静默帧的周期1秒的最大语

4、音帧个数=1000m s疋0m s其中20m s为语音帧的周期说明3：从上表也能看到RoHC的压缩效率可达50%以上，因此在VoLTE网络中开启RoHC 功能具有非常积极的意义。从表2可以看到，的最大JP层RTP带宽为，的最大JP层RTP带宽为，在实际参数（b二AS） 配置时通常取整数值48kbps和37kbps。而在配置专用承载（DBR ）的带宽时，还要考虑RTCP的带宽，即DRB GBR =RTP带宽 +RTCP带宽，其中RTP带宽由“m二audb ”下的“b二AS ”参数得到，而RTCP带宽计算略微 复杂，具体如下：女口果b二RS和b二RR参数存在，那么UL和DL的RTCP带宽二bRS

5、+bRR)穴000。如果没有b=RS或者b二RR参数，那么UL和DL的RTCP带宽二M AX陆AS , bR SZ1000 或者 bRR/1000L如果b二RS或者b二RR都不存在，那么UL和DL的RTCP带宽二帕AS。表3专载带宽计算3、MAC层带宽语音1P包要在空口传输还需要经过层二DPCP层、RLC和MAC层的SDU和PDU的转换，增 加了约6Byte的包头开销。表4 TypeO下传输效率计算上表假设PRB数总为4个，采用不同的MCS等级來提供不同的TB块，可以看到包头圧缩即 使在多个分段之后，也能提供较高的数据传输效率，但在RLC分段数超过4个，传输效率有一 个明显的下跳，故而在网络中

6、应该控制RLC分段数在4个以内，以保证较好的传输效率。当信道质量严重恶化，如SINR低丁一3dB时，CQI约为3,采用的MCS Ihdex为1,对应的 TBS hdex为1。对当未采用RoHC时，为传输TBS = 1016bit的MAC层传输块(TB ),需 要占用不低于29个PRB的资源，即需要32个PRB。而同等情况下，釆用RoHC时，仅需要 16个PRB。那么考虑UL1DL3配置时的上行链路，一个10m s无线帧仅能提供176个PRB, 未采用RoHC时，当接入用户数超过10个时，RTP时延将开始增大，语音MOS开始变差。三、视频带宽计算视频的东西太复杂也比较乱，反正就是各种不兼容，要讲

7、清楚不容易。这里谈一谈带宽相关的 问题，聚焦于视频的传输格式。是ISO和ITU在MPEG-4技术的基础之上共同提出的数字视频编码标准，乂称为MPEG-4 AVC,具有高图像质量和高压缩效率的特点。为满足不同应用对图像质量和计算复杂度的不同要求，定义了 21套的能力，被称为配置文件(Piofih),表5是常用的4种Piofih,每个profit支持一组特定的算法特征和限制的子集， 任何遵守某个profile的解码器都应该支持与其相应的子集。表5常用的视频配置文件为进一步说明给定profih下，对解码器的处理能力和内存容量的要求，定义了等级(LeveD的概念对应到一组参数(如取样速率、图像尺寸、编

8、码比特率等)，标准中采用语法成员(syntax eJem ent)來描述各种参数值的限制。表6常见的视频等级如何根据分辨率计算帧率和等级以720p视频为例，(1) 协议规定宏块尺寸是16xl6bit=水半宏块数=1280/16=80,垂直宏块数=720/16=45(2) 每帧宏块数=80*45=3600(3) 若帧率为30,每秒最大宏块数=3600*30=108000(4) 参考表6,等级可提供该能力。如何计算最大存储帧数协议定义了在不同的级别(LeveD下，最大的解码图片缓存区宏块数(MaxDpbMbs),以等级为的720p视频为例，最大的解码图片缓存区宏块数为18000,最大 存储帧数为5

9、(见表6最后一列的括号中取值)。计算公式如下：最大存储帧数二m in (fborlM axD pbM bs/冰平宏块数*垂直宏块数),16)表7常见视频格式的主要参数和带宽假设网络配置为UL1QL3, PUCCH占用12个PRB,对? 720p视频而言，上行每TTI传 输的TBS二10880,当MCS低丁飞时将无法承载，对应要求下行的SINR应当高T 3dB ,因此 对于TDD网络而言很难承载720p视频业务。下面我们來看一个实例m=viieo 60010 RTPAVP 113 114b=AS :882b=RS:8000b=RR 000a二rtpm ap :113 H 264/90000a二f

10、in 1p :113pixfie-hvebid=42C 016 packetizatbn-m ode=l:samnderstood=16 ;sar- supported=l ;sprop-paiain eteresets二ZOLAFtoH gU aAbQ oTU A二二,aM 4G 4g=这是一个采用H264的视频媒体，时钟频率为90000, RTP带宽为882kbps, RTCP带宽 为14kbpspacketizatbn-m ode= 1表示支持的封包模式.当packetizatimF ode的值为0时或不存在时，必须使用单一 NALU单元模式.当packetizatbn-m ode的值为

11、1时必须使用非交错(non-hterhaved)封包模式.当packetizatbn-m ode的值为2时必须使用交错(iiterleaved)封包模式.profile-bveT 二 42C 016PROFILE JDC=0x42,即为 BP 的画质。注：0x42 二 BP, 0x4D=MP, 0x64=HPPROFILE DPtOxCO,即编码器的NALU执行BP、EP和MP所有约束Level jdc=0x16,即 hvet四、总结对于语音业务，JP层的GBR带宽设置分别为和，RoHC的使用可以显着提高传输的效率，即使 在RLC层做小丁*4个的分段，也能保证高于50%的传输效率。由于分段个数与资