網(wǎng)優(yōu)公司培訓(xùn)-VoLTE基本原理講義

1、VoLTE網(wǎng)絡(luò)原理及分析方法2015年10月2 VoLTE基本原理一三 自動(dòng)路測(cè)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)二三 三 回放軟件使用方法三三 案例分析方法四3隨著中國(guó)移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)的不斷建設(shè)，中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)和多個(gè)省份提出來(lái)VoLTE的優(yōu)化需求，為幫助大家理解VoLTE的基本原理，順利實(shí)施VoLTE優(yōu)化項(xiàng)目，現(xiàn)分為以下幾個(gè)部分闡述VoLTE相關(guān)知識(shí)： VoLTE系統(tǒng)架構(gòu) IMS系統(tǒng)簡(jiǎn)介 IMS系統(tǒng)協(xié)議 VoLTE關(guān)鍵技術(shù) VoLTE信令流程VoLTE基本原理4VoLTE基本原理VoLTE系統(tǒng)架構(gòu)1VoLTE是在傳統(tǒng)的GSMTDLTE網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，與現(xiàn)有的IMS系統(tǒng)（IP多媒體子系統(tǒng)）相連，以實(shí)現(xiàn)全I(xiàn)P化的端到端語(yǔ)音解

2、決方案，其中IMS做為錨定點(diǎn)，使各個(gè)網(wǎng)絡(luò)互相連接起來(lái)，典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖：MMES-GWP-GWeNBHSSPCRF P-CSCFI/S-CSCFBGCFMGWTASGERAN/UTRANMGWMGCFCall control signallingUser plane trafficOther control signallingS6aGxRxMa, ISCShMbS11S1-MMES1-USGs SvMwCxMiMnDMSSLTE-Uu3GPP相關(guān)協(xié)議TS 23.228、 TS 23.167 5VoLTE基本原理IMS系統(tǒng)簡(jiǎn)介2IMS系統(tǒng)，即IP多媒體子系統(tǒng)，用于在全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)上對(duì)移動(dòng)用戶提供

3、多媒體業(yè)務(wù)，UU口透?jìng)鞯腎MS協(xié)議棧的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在應(yīng)用層上，其它層協(xié)議與LTE網(wǎng)絡(luò)一致： 由于IMS在應(yīng)用層上傳輸?shù)氖遣煌臅?huì)話內(nèi)容，在會(huì)話的各個(gè)階段，使用不同的協(xié)議： 會(huì)話初始階段- SIP協(xié)議 會(huì)話傳輸階段- RTPRTCP協(xié)議SIP協(xié)議是回放軟件中VoLTE自定義事件的判斷依據(jù)。RTPRTCP協(xié)議是中國(guó)移動(dòng)路測(cè)平臺(tái)KPI指標(biāo)的主要出處，描述了抖動(dòng)率、丟包率、時(shí)延等指標(biāo)注：在SIP消息中包含了SDP協(xié)議的內(nèi)容應(yīng)用層PDCP層RLC層MAC層PHY層UU口控制面協(xié)議棧SIPRTPRTCPNASRRC6VoLTE基本原理IMS系統(tǒng)簡(jiǎn)介2協(xié)議就是過(guò)程中必須遵守的“規(guī)章制度”，以會(huì)話相關(guān)協(xié)議為例

4、說(shuō)明： 一個(gè)會(huì)話由A傳到B的過(guò)程，類似由A到B運(yùn)送貨物的過(guò)程：首先：我們必須知道什么時(shí)間開始出發(fā)、什么時(shí)候中轉(zhuǎn)、什么時(shí)候到達(dá)終點(diǎn)， 這些過(guò)程的控制都是由SIP協(xié)議來(lái)規(guī)定的。其次：我們必須了解運(yùn)送的貨物是什么，如是語(yǔ)音還是視頻、是寬帶還是窄帶 等信息，這些信息是由SDP協(xié)議規(guī)定的。最后：在傳輸過(guò)程的“路況”信息，如丟包、延時(shí)等，是由RTP/RTCP來(lái)規(guī)定的。 根據(jù)上述描述，協(xié)議分為傳輸協(xié)議（過(guò)程）和描述協(xié)議（對(duì)象），由于過(guò)程眾多，因此通過(guò)端口號(hào)區(qū)別每種傳輸協(xié)議，每種傳輸協(xié)議都有默認(rèn)的端口，每種協(xié)議使用擴(kuò)展端口時(shí)，不能占用其它協(xié)議的默認(rèn)端口： SIP協(xié)議-5060端口 RTP協(xié)議-5004端口 R

5、TCP協(xié)議-5005端口SDP相關(guān)協(xié)議：RFC-2327 RFC-3266 RFC-45667VoLTE基本原理IMS系統(tǒng)協(xié)議-SIP協(xié)議名稱3SIP信令與LTE的空口信令的作用類似，但是名字表示方法有區(qū)別，與HTTP協(xié)議相似，使用方法+響應(yīng)共同組成一條SIP信令，其中方法表示UE或網(wǎng)絡(luò)側(cè)的請(qǐng)求內(nèi)容，響應(yīng)就是請(qǐng)求的結(jié)果。SIP信令共有14種方法和6大類響應(yīng)碼，如下： 方法： l REGISTER - 注冊(cè)l INVITE - 發(fā)起會(huì)話請(qǐng)求l PRACK - 臨時(shí)響應(yīng)確認(rèn)l CANCEL - 取消尚未完成的請(qǐng)求l ACK - 最終響應(yīng)確認(rèn)l BYE - 結(jié)束會(huì)話l SUBSCRIBE -申請(qǐng)獲得

6、用戶的呈現(xiàn)信息l NOTIFY - 傳輸呈現(xiàn)信息l UPDATE - 更新通話前的媒體流類型l REFER - 通過(guò)請(qǐng)求聯(lián)系第三方l MESSAGE - 用來(lái)發(fā)送一次性的短消息l INFO - 傳送 mid-call 信令信息l PUBLISH - 發(fā)布事件狀態(tài)l OPTIONS - 查詢服務(wù)器的能力響應(yīng)： l 1xx：請(qǐng)求收到或處理中l(wèi) 2xx：操作已成功完成l 3xx：請(qǐng)求被重定向l 4xx：請(qǐng)求失敗l 5xx：服務(wù)器失敗l 6xx：全局性錯(cuò)誤RFC3261-SIP基礎(chǔ)方法*RFC3265-Subscribe-Notify RFC3311-Update RFC3428-MessageRFC

7、3515-Refer RFC3903-Publish RFC6086-InfoRFC3262-PRACK8VoLTE基本原理IMS系統(tǒng)協(xié)議-SIP協(xié)議內(nèi)容3在回放軟件中點(diǎn)擊SIP信令，可以查看詳細(xì)內(nèi)容，見下圖： l BYE - SIP協(xié)議使用的方法l Max-Forward - 一個(gè)請(qǐng)求到達(dá)其目的地址所允許經(jīng)過(guò)的中轉(zhuǎn)站的最大值l Via - 指示請(qǐng)求歷經(jīng)的路徑，防止請(qǐng)求消息傳送產(chǎn)生環(huán)路l To - 指明請(qǐng)求的接收l(shuí) From - 指示請(qǐng)求的發(fā)起者l Call-ID - 用以唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)特定的邀請(qǐng)或標(biāo)識(shí)某一客戶的所有登記l Cseq - 請(qǐng)求命令序號(hào)，每個(gè)請(qǐng)求中應(yīng)加入此字段，在Call-ID范圍

8、內(nèi)唯一確定l Reason - 原因值lContent-Lengh - 要發(fā)送的消息體的大小l Content - 給出其后和用戶直接通信的地址9VoLTE基本原理IMS系統(tǒng)協(xié)議-RTPRTCP協(xié)議3RTP和RTCP同屬于RFC協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)（基本互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議），高通分別提供RTP和RTCP的logmask，具體如下： 0 x1568-RTP-數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 作用：用于實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù) 內(nèi)容：時(shí)間戳-用于抖動(dòng)率指標(biāo)的計(jì)算 序列號(hào)-用于丟包率、亂序率和分片率等指標(biāo)的計(jì)算 媒體類型-用于區(qū)分音頻流和視頻流 編碼方式-用于區(qū)分是寬帶還是窄帶傳輸 包傳輸時(shí)間和包到達(dá)時(shí)間-用于傳輸時(shí)延的計(jì)算 0 x1569-RT

9、CP-控制協(xié)議 作用：用于QoS反饋和同步媒體流 內(nèi)容：包頭與RTP協(xié)議一致，除此之外 增加了抖動(dòng)率和傳輸時(shí)延兩項(xiàng)指標(biāo)RTP與RTCP的區(qū)別：l RTP既承載控制信息又承載用戶信息l RTCP僅僅承載一段時(shí)間內(nèi)的控制信息 因此一次會(huì)話中RTP包的數(shù)量遠(yuǎn)多于RTCP包RTP協(xié)議：RFC1889、RFC3550RTCP協(xié)議：RFC3605、RFC361110VoLTE基本原理VoLTE信令流程-會(huì)話建立4VoLTE業(yè)務(wù)流程可以劃分為五個(gè)階段，分別為：EPC附著IMS注冊(cè)VoLTE會(huì)話建立VoLTE媒體流通信VoLTE會(huì)話釋放個(gè)人理解：Step1：首先主被叫UE附著至eNB，且在IMS網(wǎng)絡(luò)上注冊(cè) （

10、建立會(huì)話的前提）Step2：主叫UE發(fā)送或被叫UE接收SIP_INVITE請(qǐng)求Step3：建立（修改）RRC連接Step4：建立SRB和DRB承載 （傳輸信令和數(shù)據(jù)）Step5：建立（修改）EPS承載 （業(yè)務(wù)傳輸時(shí)使用）Step6：SIP三次握手，及會(huì)話結(jié)束等典型的VoLTE信令流程見下圖：3GPP相關(guān)協(xié)議：TS 23.237、TS 23.292 、TS 23.401 主要看Procedure部分，信令流程圖部分UU口控制面協(xié)議棧SIPRTPRTCP應(yīng)用層PDCP層RLC層MAC層PHY層NASRRC11VoLTE基本原理VoLTE信令流程-會(huì)話建立4SRB-傳控制面數(shù)據(jù)： SRB0: 用于C

11、CCH邏輯信道上發(fā)送RRC消息，缺省建立 SRB1: 用于DCCH邏輯信道上發(fā)送RRC消息，RRCConectionRequest指示建立 SRB2: DCCH邏輯信道上發(fā)送NAS消息， RRCConnectionReconfiguration指示建立 安全性激活后建立DRB-傳用戶面數(shù)據(jù)： 可以有多個(gè)DRB，RRCConnectionReconfiguration指示建立EPS Bearer-做業(yè)務(wù)前必須激活的，作用類似PDP激活或PDN激活12VoLTE基本原理VoLTE信令流程-會(huì)話建立4VoLTE主叫信令流程：Step2：UE通過(guò)發(fā)送SIP，進(jìn)行會(huì)話申請(qǐng)Step3：RRC建立過(guò)程Ste

12、p4：ERAB修改過(guò)程Step5：SIP的會(huì)話過(guò)程13VoLTE基本原理VoLTE信令流程-會(huì)話建立4VoLTE被叫信令流程：Step2：UE通過(guò)發(fā)送SIP，進(jìn)行會(huì)話申請(qǐng)Step3：RRC連接重配過(guò)程Step4：ERAB激活過(guò)程Step5：SIP的會(huì)話過(guò)程14VoLTE基本原理VoLTE信令流程-會(huì)話建立4在Step4（ERAB激活或ERAB修改）中，均涉及到QCI的分配，典型的QCI分配場(chǎng)景如下： 在現(xiàn)場(chǎng)VoLTE測(cè)試中， ERAB激活或ERAB修改 均為QCI1，未發(fā)現(xiàn)使用 QCI5的情況，與業(yè)務(wù)類 型有關(guān)15VoLTE基本原理VoLTE信令流程-eSRVCC過(guò)程4目前VoLTE網(wǎng)絡(luò)是不連

13、續(xù)覆蓋，由VoLTE覆蓋區(qū)域到GERAN或UTRAN覆蓋區(qū)域時(shí)，通過(guò)IMS系統(tǒng)，將會(huì)話切換到GERAN或UTRAN，該過(guò)程稱為eSRVCC過(guò)程，分為以下幾個(gè)步驟： UE發(fā)送測(cè)量報(bào)告 網(wǎng)絡(luò)側(cè)下發(fā)切換請(qǐng)求 消息 在GERAN或UTRAN上 發(fā)送切換完成消息3GPP相關(guān)協(xié)議： TS 23.216 、TS 230.60通知UE停止發(fā)Burst暫停數(shù)據(jù)包的傳輸至此，eSRVCC真正成功16VoLTE基本原理VoLTE信令流程-SIP-Register過(guò)程4SIP 會(huì)話初始化協(xié)議的Register過(guò)程是建立用戶當(dāng)前 IP 地址與用戶統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)符之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，與RRC連接有關(guān)系。 切換完成后（RRC連接

14、重配）-發(fā)起Register過(guò)程 RRC連接重建失敗后-發(fā)起Register過(guò)程17VoLTE基本原理VoLTE關(guān)鍵技術(shù)51. 半持續(xù)調(diào)度 半持續(xù)調(diào)度是一個(gè)更加靈活的資源調(diào)度方式，不是每一次接收到的語(yǔ)音包都立刻發(fā)送，一般每隔20ms發(fā)送一個(gè)語(yǔ)音包，靜默期不發(fā)送語(yǔ)音包。 上行：通過(guò)定義接收到多少個(gè)空數(shù)據(jù)包來(lái)確定取消資源分配； 下行：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送無(wú)線資源控制（RRC）消息來(lái)取消。2. TTI bundling 由于VoLTE的TTI只有1ms，在覆蓋邊緣等無(wú)線信號(hào)較差時(shí)，無(wú)法及時(shí)反饋 HARQ，會(huì)造成丟包，因此VoLTE將多個(gè)連續(xù)連續(xù)TTI捆綁在一起，無(wú)需每一個(gè)TTI 都要等待HARQ反饋，只需要

15、在綁定的最后一次傳輸完成后才反饋HARQ3. RoHC 由于IP協(xié)議包頭較大，嚴(yán)重浪費(fèi)空口資源，RoHC頭壓縮可以將之壓縮到2-4 bytes，以便于在空口更高效傳輸。4. DRX 一直保持通話會(huì)很耗電。由于VoLTE流量是可以預(yù)知的（20ms數(shù)據(jù)包），UE 不用隨時(shí)監(jiān)視物理控制信道，可以在通話中關(guān)閉UE接收直到語(yǔ)音包達(dá)到時(shí) 才喚醒，這樣可以達(dá)到省電的目的。18自動(dòng)路測(cè)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)一三 VoLTE基本原理一二 三 回放軟件使用方法三三 案例分析方法四19自動(dòng)路測(cè)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)平臺(tái)指標(biāo)提取方法1登陸自動(dòng)路測(cè)平臺(tái)，選擇統(tǒng)計(jì)指標(biāo)菜單，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇，完成后，會(huì)體現(xiàn)報(bào)表列表，共包含2張VoLTE的報(bào)表

16、，可以批量導(dǎo)出，見下圖： VoLTE業(yè)務(wù) VoLTE集團(tuán)報(bào)表20自動(dòng)路測(cè)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)平臺(tái)指標(biāo)說(shuō)明2 VoLTE業(yè)務(wù)報(bào)表 該報(bào)表包含KPI匯總指標(biāo)和6類指標(biāo)，如下： VoLTE統(tǒng)計(jì)指標(biāo) CS域語(yǔ)音統(tǒng)計(jì)指標(biāo) 覆蓋類指標(biāo) 干擾類指標(biāo) 調(diào)度類指標(biāo) MOS統(tǒng)計(jì)指標(biāo) VoLTE集團(tuán)報(bào)表 該報(bào)表包含4類指標(biāo)，如下： 原始數(shù)據(jù)承載報(bào)表 原始數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)報(bào)表 指標(biāo)統(tǒng)計(jì)承載 指標(biāo)統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)VoLTE關(guān)鍵指標(biāo)：RTP丟包率RTP抖動(dòng)率 可以做地理話渲染圖21 自動(dòng)路測(cè)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)指法回放軟件使用方法一三 VoLTE基本原理一二 三 三三 案例分析方法四22回放軟件使用方法回放軟件-界面1 回放軟件在原有界面基礎(chǔ)上，增加了VoLTE的視圖，可以直觀的查看VoLTE的部分指標(biāo)，比如抖動(dòng)率、丟包率等，如下：23回放軟件使用方法回放軟件-VoLTE指標(biāo)說(shuō)明2 回放軟件VoLTE視圖中的各項(xiàng)指標(biāo)說(shuō)明如下：24回放軟件使用方法回放軟件-SIP信令詳細(xì)解碼3 回放軟件中，自定義事件可以關(guān)聯(lián)相關(guān)的信令，可以通過(guò)SIP信令名稱或詳細(xì)解碼查看部分原因值，以挖掘深層次的異常事件原因，如下：Step1：由異常事件定位信令，通過(guò)信令名判斷異常原因；Step2：通過(guò)信令詳細(xì)解碼中的Cause值判斷異常原因；25 自動(dòng)路測(cè)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)指法案例分析方法一三 VoLTE基本原理一二 三 四回放軟件使用方法三26案例分析方法分析步驟1Step1：平臺(tái)