VoLTE丢包弃包分析方法与应用

ExperienceNetworkQuality VoLTE丢包弃包分析方法与应用 Private Confidential 概述 无线问题导致丢包是影响VoLTE用户感知的关键因素之一 随着VoLTE业务的快速普及 VoLTE用户数和业务量进入了快速上涨期 为更加准确找到全网VOLTE语音感知差点 北京公司深入分析空口语音调度机制 发现 空口丢包 和 基站弃包 两大关键统计指标可有效表征VoLTE语音感知 减少 空口丢包 和 基站 终端 弃包 是VoLTE语音质量优化提升的重要方向 VoLTE语音质量的关键特征 VoLTE高清语音编码速率为23 85kbps 终端每20ms生成一个VoLTE语音包 使用RTP实时流媒体协议传输 再加上UDP包头 IP包头 在应用层最终打包成IP包进行传输 在无线空口 按照协议IP包进一步被转换成PDCP包 PDCP包就是空口传输的有效数据 PDCP包在终端和基站间传输异常会导致应用层RTP包的丢失 从而引起语音感知差 为实现VoLTE语音包 PDCP层 在终端与基站间的正常传输 则务必保证两个关键点 其一 基站 或终端 不能丢弃PDCP包 业务高负荷 质差引发重传都会大量消耗无线资源 若基站因为缺乏有效的无线资源无法完成对PDCP包的及时调度时 基站 或终端 会主动丢弃VoLTE语音包 其二 空口不能丢失PDCP包 弱覆盖 系统内干扰 系统外干扰都会引发无线网络质差 会直接导致VoLTE语音包在无线空口传输过程中出现丢失 无论空口丢包还是基站弃包 都会直接影响VoLTE用户的实际语音感知 VoLTE 感知丢包 统计 为综合表征4G无线质量和VoLTE语音感知 网优中心定义了感知丢包 空口丢包 基站弃包 来表征小区级无线质差 VoLTE语音质差小区定义 感知丢包率公式 上行感知丢包率 上行空口丢包率 上行PDCP丢包数 上行PDCP总包数下行感知丢包率 下行PDCP丢包数 下行PDCP弃包数 下行PDCP总包数 在7 24小时内出现次数高于20次 且小时统计粒度满足条件 上行PDCP包 1000且上行感知丢包率 5 或 下行PDCP包 1000且下行感知丢包率 5 Private Confidential 弃包的原理机制 在基站 或终端 在空口发送PDCPSDU之前 由于容量或空口质量问题 PDCPdiscardtimer定时器 目前配置为100ms 超时后会发生主动弃包 例如基站调度了序列号为1 2 3 4 5共5个包 而4 5两个包因容量受限或空口质差在100ms内没有被调度出去 基站侧根据认为超过PDCP丢弃时长而主动丢弃 下行弃包率为2 5 40 另外 现在海思芯片终端 高通Release10以前的芯片终端 在弃包后语音包序号不会重新排序 在基站侧会统计为上行丢包 而高通Release10以后版本的芯片终端 在弃包后PDCP序号会重新排序 在基站侧上行丢包统计中无法体现上行弃包的情况 目前基站语音包下行发送不出去的原因主要有4个 1 基站打开 异常UE停止调度算法开关 在空口较差的情况下 一段时间内停止调度该UE 导致弃包 2 大话务或者远点用户较多的场景下 由于CCE不足导致下行调度延迟 最终导致PDCP层弃包 3 空口失步后重同步失败的场景下 下行调度停止 PDCP层数据包超时丢弃 4 切换时UE在目的小区接入出现延迟 数据包转移到目的小区后超时弃包 Private Confidential 异常UE停止调度开关弃包 原理 基站开启了 异常UE停止调度 算法开关 在空口出现异常UE时 基站会在一段时间内停止调度该UE 直至检测到UE恢复 在此过程中 会出现由于不调度导致PDCP层超时 基站弃包率升高的问题 案例 解决方案 关闭该功能 弃包率从最高的0 0818 降为0 0161 下行反馈出现大量连续的DTX 基站判断为UE异常 基站判断该UE异常后 停止调度 CellDT跟踪显示出现0 x990e的调度代码 表示该UE异常 在此之后100ms PDCP即出现弃包 Private Confidential 大话务场景CCE不足导致弃包 大话务或者远点用户较多的场景下 由于CCE不足导致下行调度延迟 最终导致PDCP层弃包 优化措施 研究在类似场景下的CCE策略方案 基于容量的策略 和将discardtimer拉长的方法来缓解 真正的大话务站需要通过网络优化的方法来彻底解决 Private Confidential 切换场景入网时延过长导致弃包 原理 案例 如下图所示 UE在目的侧第一次入网时间为710 但直至786后才入网成功 时延为760ms 在此期间会出现基站弃包 解决方案 目前基站是在MSG3收到后 UE完全入网 进行调度 12 1版本中基站在目标侧MSG2发送后即刻开始调度 来解决这种场景的弃包问题 如右图所示 在切换过程中 切换命令下发后 源侧基站PDCP层会把数据包转移到目的侧 如果UE在目的侧入网时延过大 会导致这些转移后的数据包超时而弃包 Private Confidential 切换场景入网时延过长导致弃包 原理示意图 案例 如下图所示 基站失步后ulAsyncFlag置为1 之后基站出现弃包 在36 321协议中 规定了timeAlignmentTimerexpires超时后的动作 1 清空HARQ缓存 2 释放PUCCH SRS 3 清空上下行调度 这种场景下 基站会停止调度直至再次同步上 如果时间过长 也会导致弃包 解决方案 拉长TA时长后弃包率由0 1482 降为0 0293 降低明显 Private Confidential 丢包的原理机制 终端或基站调度发出PDCP包后 由于空口质量问题导致在空口传输过程中丢失称为空口丢包 上行空口丢包基站侧根据终端上发的PDCPSN序列号是否连续判断丢包的数量 例如终端发送了PDCPSN为1 2 3 4 5共5个包 而基站收到PDCPSN为1 2 3 5共4个包 那么基站侧统计的丢包率为1 5 20 下行空口丢包下行语音空口丢包率是根据MAC层反馈的ACK NACK统计空口丢包 举例 一个TBSize初传反馈NACK 第一次重传反馈ACK 这个包不统计为丢包 一个TBSize初传反馈NACK 第一次 第二次 直到最大重传次数都反馈NACK 这个包统计为1个丢包 Private Confidential 感知丢包分析流程 感知丢包主要表现在上行丢包 下行空口丢包以及下行弃包三个表象上 可以通过问题分析流程图定位相关问题 如故障 干扰 资源等方面 Private Confidential VoLTE容量受限指标表征 VoLTE容量受限无外乎信令信道 业务信道受限 VoLTE相较数据业务在业务信道调度时有优先级 但在信令信道调度时确没有优先 所以如果小区内数据业务消耗过多的信令资源 会影响VoLTE用户的感知 如果VoLTE用户过多 业务信道会抢占数据业务 影响数据业务用户感知 在目前VoLTE用户数普遍偏少的情况下 需要重点关注信令信道资源受限的情况 PDCCH用来调度上下行业务信道的CCE资源受限 无法及时调度上下行PDCP包 导致出现丢包弃包 上行资源 上行CCE利用率 表征调度上行信令和业务信道的资源占用情况 上行SRB占用比例 表征上行调度资源中信令信道使用的比例 上行CCE分配失败次数 表征上行调度中失败的次数 上行QCI1PRB利用率 表征VoLTE业务占用上行业务信道资源情况 下行资源 下行CCE利用率 表征调度下行信令和业务信道的资源占用情况 下行SRB占用比例 表征下行调度资源中信令信道使用的比例 下行CCE分配失败次数 表征下行调度中失败的次数 下行QCI1PRB利用率 表征VoLTE业务占用下行业务信道资源情况 Private Confidential VoLTE感知弃包案例 CCE容量受限导致弃包 朝阳双井桥HL 1小区晚忙大量弃包 经分析该小区因上行CCE容量受限 导致基站无法收到终端确认消息而引起的弃包 经过扩容后 该小区弃包率由30 下降至0 01 CCE功率受限导致弃包 顺义现代汽车技术中心西北HLG 3小区丢弃包严重 经分析为CCE功率不足导致CCE分配失败 从而导致VoLTE上行数据调度不及时而弃包 调整PDCCH分配策略后弃包率从10 降低到0 05 Private Confidential VoLTE感知丢包案例 现象 通州次渠南里HL 1 小区在近一周出现上行高感知丢包31小时次 严重影响用户感知 分析 通过分