徐德平，馬向辰，程日濤，耿魯靜

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京100080）

1 引言

3 GPP定義的語(yǔ)音解決方案有CSFB和VoLTE兩種。在網(wǎng)絡(luò)初期主要采用CSFB方案，即在用戶需要進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，從LTE網(wǎng)絡(luò)回落到3G/2G的電路域重新接入，并按照電路域的業(yè)務(wù)流程發(fā)起或接聽(tīng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)；當(dāng)LTE網(wǎng)絡(luò)達(dá)到全覆蓋時(shí)，VoLTE語(yǔ)音方案將成為運(yùn)營(yíng)商的終極解決方案。目前，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商正在積極進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造，為開(kāi)展VoLTE語(yǔ)音業(yè)務(wù)做準(zhǔn)備。

高鐵場(chǎng)景是4G網(wǎng)絡(luò)中較為特殊的的場(chǎng)景，由于高鐵具備運(yùn)行速度快、穿透損耗高、切換頻次多等特點(diǎn)，高鐵4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋在工程規(guī)劃和建設(shè)上有特殊難度，如果簡(jiǎn)單地在高鐵專網(wǎng)部署與公眾網(wǎng)相同的VoLTE語(yǔ)音方案，將無(wú)法保障語(yǔ)音質(zhì)量，影響用戶體驗(yàn)，因此需要研究可行的4G高鐵語(yǔ)音解決方案。

2 高鐵4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)情況及語(yǔ)音業(yè)務(wù)支持能力分析

2.1 高鐵4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)情況

為了實(shí)現(xiàn)高速鐵路4G網(wǎng)絡(luò)的有效覆蓋，保障客戶感知，對(duì)于時(shí)速達(dá)到250 km/h以上的高鐵線路主要采用“四?！钡膶＞W(wǎng)覆蓋技術(shù)方案：專用設(shè)備，2通道RRU+高增益天線；專用功能，配置高速移動(dòng)、小區(qū)合并功能；專用頻率，優(yōu)先選擇低頻段頻率、公網(wǎng)/專網(wǎng)異頻組網(wǎng)；專用參數(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)切換優(yōu)先級(jí)、TA參數(shù)規(guī)劃等參數(shù)。高鐵專網(wǎng)的規(guī)劃指標(biāo)如下所示。

（1）RSRP（95%概率）

沿線：宏基站覆蓋指標(biāo)為>-113 dBm，隧道（泄漏電纜）覆蓋指標(biāo)為>-113 dBm。

車站：一般區(qū)域覆蓋指標(biāo)為-105 dBm，業(yè)務(wù)量需求高的區(qū)域覆蓋指標(biāo)為-95 dBm。

（2）RS-SINR(95%概率)

沿線：宏基站、隧道（泄漏電纜）覆蓋指標(biāo)為-3 dB。

車站：一般區(qū)域覆蓋指標(biāo)為6 dB，業(yè)務(wù)量需求高的區(qū)域覆蓋指標(biāo)為9 dB。

（3）下行邊緣用戶速率指標(biāo)（CDF 95%）為1 Mbit/s（50 RB）

按照以上網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃指標(biāo)，根據(jù)鏈路預(yù)算，高鐵沿線站址間距見(jiàn)表1。

表1 高鐵沿線站址間距

2.2 高鐵4G語(yǔ)音業(yè)務(wù)支持能力

與高鐵規(guī)劃設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，以F頻段郊區(qū)、農(nóng)村場(chǎng)景為例。鏈路預(yù)算見(jiàn)表2。

覆蓋預(yù)算表明現(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)情況可以滿足12.65 kbit/s速率的語(yǔ)音覆蓋要求，不滿足23.85 kbit/s速率的語(yǔ)音覆蓋要求。12.65 kbit/s速率語(yǔ)音業(yè)務(wù)覆蓋站間距為1.15 km，覆蓋能力優(yōu)于高鐵現(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃站間距要求（1 km），23.85 kbit/s速率語(yǔ)音業(yè)務(wù)覆蓋站間距為0.8 km，覆蓋能力劣于原規(guī)劃站間距要求（1 km），比原規(guī)劃覆蓋半徑小20%。

表2 鏈路預(yù)算

2.3 高鐵場(chǎng)景4G語(yǔ)音質(zhì)量

通過(guò)仿真分析，在無(wú)線環(huán)境良好時(shí)，高、低編碼速率的語(yǔ)音業(yè)務(wù)質(zhì)量差異不明顯，但在無(wú)線質(zhì)量不足時(shí)，高編碼速率的語(yǔ)音業(yè)務(wù)質(zhì)量的惡化速率會(huì)高于低編碼業(yè)務(wù)質(zhì)量的惡化速率。因此，在無(wú)線覆蓋質(zhì)量不足的情況下，更適合低編碼速率的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，具體如圖1所示。

寧杭高鐵VoLTE語(yǔ)音業(yè)務(wù)測(cè)試情況表明現(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)可以滿足標(biāo)清語(yǔ)音覆蓋要求，不滿足高清語(yǔ)音覆蓋要求。從表3可看出，23.85 kbit/s高編碼速率的VoLTE業(yè)務(wù)質(zhì)量低于12.65 kbit/s低編碼語(yǔ)音的業(yè)務(wù)質(zhì)量。

圖1 高、低編碼速率的語(yǔ)音業(yè)務(wù)質(zhì)量對(duì)比

3 高鐵語(yǔ)音業(yè)務(wù)可選方案

根據(jù)以上理論分析及實(shí)際無(wú)線規(guī)劃建設(shè)情況，高鐵場(chǎng)景可選的語(yǔ)音方案有CSFB方案、12.65 kbit/s低編碼速率VoLTE方案、23.85 kbit/s高編碼速率VoLTE方案。

3.1 CSFB方案

鑒于高鐵4G網(wǎng)絡(luò)工程規(guī)劃建設(shè)上的特殊難度，高鐵沿線有可能出現(xiàn)大范圍質(zhì)量差、甚至無(wú)4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的情況，此時(shí)CSFB需作為基本語(yǔ)音解決方案。

高鐵如采用CSFB方案，需要核心網(wǎng)支持分場(chǎng)景部署CSFB和VoLTE語(yǔ)音方案的能力，否則會(huì)造成未打開(kāi)VoLTE功能的eNode B的呼叫時(shí)延增加甚至失敗，影響用戶體驗(yàn)。

主叫終端從空閑態(tài)發(fā)起RRC建立到收到SIP 183消息，時(shí)延在2 s左右；收到SIP 183消息后，啟動(dòng)TQOS定時(shí)器，等待QCI1承載建立消息，等待時(shí)延為6 s；TQOS超時(shí)后，若QCI1未成功建立，主叫立即發(fā)起CSFB，CSFB時(shí)延在10 s左右。終端在未開(kāi)通VoLTE的eNode B下發(fā)起主叫的總體時(shí)延在18 s左右。

被叫終端收到尋呼消息后，從空閑態(tài)發(fā)起RRC建立到收到SIP 183消息，時(shí)延在2 s左右；收到SIP 183消息后，啟動(dòng)TQOS定時(shí)器，等待QCI1承載建立消息。等待時(shí)延最長(zhǎng)為6 s；TQOS超時(shí)后向IMS回復(fù)SIP 580消息，通知Precondition失敗。如果核心網(wǎng)支持該階段的CS Retry功能，會(huì)發(fā)送CS域的尋呼，被叫CSFB到2G；如果不支持該功能，則本次呼叫失敗。終端在未開(kāi)通VoLTE的eNode B下被叫VoLTE，時(shí)延在20 s左右，甚至?xí)艚惺　?/p>

綜上所述，CSFB方案主要適合于不滿足高鐵專網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)（RSRP≥-113 dBm & SINR≥-3 dB占比大于95%）或沿線4G網(wǎng)絡(luò)未完全建成開(kāi)通的場(chǎng)景。同時(shí)需要核心網(wǎng)支持分場(chǎng)景部署不同語(yǔ)音方案的能力。該功能屬于規(guī)范定義的標(biāo)準(zhǔn)功能，但現(xiàn)網(wǎng)軟件版本不支持該功能，需要統(tǒng)一進(jìn)行升級(jí)。

表3 寧杭高鐵不同編碼速率語(yǔ)音業(yè)務(wù)質(zhì)量對(duì)比

3.2 12.65 kbit/s編碼速率VoLTE方 案

根據(jù)理論預(yù)算分析和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)測(cè)試數(shù)據(jù)，目前的站址規(guī)劃建設(shè)和無(wú)線覆蓋情況能夠滿足12.65 kbit/s低編碼速率VoLTE語(yǔ)音業(yè)務(wù)要求。但核心網(wǎng)僅支持統(tǒng)一速率方式，若大網(wǎng)采用23.85 kbit/s編碼速率VoLTE語(yǔ)音方案，則高鐵場(chǎng)景無(wú)法支持12.65 kbit/s編碼速率。

此方案要對(duì)核心網(wǎng)進(jìn)行改造升級(jí)，支持分場(chǎng)景部署不同語(yǔ)音編碼速率的VoLTE語(yǔ)音方案。改造方案是在起呼過(guò)程中，核心網(wǎng)判斷用戶位置，當(dāng)用戶處于高鐵沿線TA時(shí)，通過(guò)修改呼叫信令使終端只能使用低速編解碼。需要終端在發(fā)起編解碼協(xié)商時(shí)，同時(shí)攜帶AMR-WB多個(gè)mode-set（至少包含mode-set 0或1）。高鐵區(qū)域的TA需采用特殊標(biāo)識(shí)，且SBC可識(shí)別；網(wǎng)絡(luò)維護(hù)中，如高鐵區(qū)域發(fā)生TA變化，需告知SBC。

此方案是非標(biāo)方案，現(xiàn)網(wǎng)SBC廠商均不支持該功能，經(jīng)評(píng)估及調(diào)研，預(yù)計(jì)方案完全明確后，至少6個(gè)月后可有廠商提供支持。

12.65 kbit/s編碼速率VoLTE方案適用于滿足規(guī)劃指標(biāo)（RSRP≥-113 dBm & SINR≥-3 dB占比大于95%）場(chǎng)景的高鐵線路，目前大多數(shù)線路的規(guī)劃指標(biāo)均按照此指標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，此方案適用于大多數(shù)高鐵場(chǎng)景。

3.3 23.85 kbit/s編碼速率VoLTE方 案

由于目前規(guī)劃指標(biāo)和站址設(shè)置情況無(wú)法滿足承載23.85 kbit/s編碼速率VoLTE方案的要求。23.85 kbit/s編碼速率VoLTE業(yè)務(wù)的無(wú)線覆蓋指標(biāo)要求達(dá)到RSRP≥-110 dBm & SINR≥-3 dB。如果按照此指標(biāo)調(diào)整無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，會(huì)面臨以下難點(diǎn)。

（1）加密站址調(diào)整難度高

高鐵沿線站址獲取困難，若按照80%的站間距重新規(guī)劃站址，在高鐵沿線線形覆蓋帶基本無(wú)法實(shí)施。

（2）投資增加大

經(jīng)初步估算，如需對(duì)已建線路和已規(guī)劃但尚未建設(shè)的線路按照滿足23.85 kbit/s高清語(yǔ)音連續(xù)覆蓋要求進(jìn)行改造和建設(shè)，需增加投資約數(shù)十億元。

（3）嚴(yán)重影響工程實(shí)施進(jìn)度

高鐵工程本身需要協(xié)調(diào)單位多、工程實(shí)施時(shí)間窗口受限等因素，工程建設(shè)進(jìn)度滯后，如重新進(jìn)行規(guī)劃和改造，工程進(jìn)度將嚴(yán)重滯后。

綜上所述，23.85 kbit/s編碼速率VoLTE方案僅適合于已達(dá)到或者通過(guò)簡(jiǎn)單優(yōu)化可達(dá)到較優(yōu)無(wú)線覆蓋指標(biāo)（RSRP≥-110 dBm & SINR≥-3 dB占比大于95%）的高鐵場(chǎng)景。不適合全網(wǎng)的高鐵線路。

4 高鐵無(wú)線語(yǔ)音部署建議

考慮到高鐵實(shí)際建設(shè)進(jìn)度、4G高鐵實(shí)際覆蓋性能以及大網(wǎng)VoLTE部署安排，可以采用初期方案和遠(yuǎn)期方案的部署策略。

（1）初期方案

·已達(dá)到或者通過(guò)優(yōu)化可達(dá)到更優(yōu)性能（RSRP≥-110 dBm & SINR≥-3 dB占比大于95%）的，可開(kāi)通23.85 kbit/s高清語(yǔ)音業(yè)務(wù)。

·滿足規(guī)劃指標(biāo)（RSRP≥-113 dBm & SINR≥-3 dB占比大于95%）的，若2G專網(wǎng)語(yǔ)音質(zhì)量較好，應(yīng)通過(guò)核心網(wǎng)升級(jí)支持分場(chǎng)景部署語(yǔ)音方案能力，通過(guò)CSFB方式承載語(yǔ)音。否則，開(kāi)通23.85 kbit/s高清語(yǔ)音業(yè)務(wù)，但面臨語(yǔ)音質(zhì)量較差的問(wèn)題。

·對(duì)于不滿足規(guī)劃指標(biāo)（RSRP≥-113 dBm &SINR≥-3 dB占比大于95%）的，應(yīng)通過(guò)核心網(wǎng)升級(jí)支持分場(chǎng)景部署語(yǔ)音方案能力，通過(guò)CSFB方式承載語(yǔ)音。

（2）遠(yuǎn)期方案

若后續(xù)核心網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)分場(chǎng)景部署VoLTE編碼方案的能力，則建議對(duì)于滿足規(guī)劃指標(biāo)的線路開(kāi)啟該功能，即在該場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)VoLTE 12.65 kbit/s編碼方案。

表4 各方案適用線路情況及說(shuō)明

5 結(jié)束語(yǔ)

高鐵覆蓋在工程規(guī)劃和建設(shè)上有特殊難度，已規(guī)劃建設(shè)4G專網(wǎng)的高鐵線路總體建設(shè)情況參差不齊，需要根據(jù)線路具體情況分場(chǎng)景采用語(yǔ)音解決方案，具體見(jiàn)表4。

考慮到高鐵實(shí)際建設(shè)進(jìn)度、網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能以及大網(wǎng)VoLTE部署安排，可以采用初期和遠(yuǎn)期兩種部署方案。

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