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一、概述当空口全部采用共享信道来并发承载业务时，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来 描述，不变的是业务层对 QoS的要求，变化的是承载能力。本文拟对VoLTE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 IF1和AMRIF2，由于 IF2 相比 IF1 减少了重复的 Frame Quality Indicator. Mode Indication, Mode

2、 Request和CRC 校验，因此ITU-T的H系列建议中通常使用 IF2，3GPP则在TS 26.201和TS 26.101 进一步明确了 AMR-WB和AMR-NB在无线网络中的使用要求。注*:为语音数据，即 Class A/B/C 比特数，如 477bit=23.85kbps*20ms。8bit ）的整数倍，所以在有些帧的末尾需要增加bit填注*: AMR帧中数据的长度并不是字节（充，以使整个帧的长度达到字节的整数倍。2、IP层带宽注*:上述单位均为 bit或kbps。说明1 :语音包大小=N*8 ； IP+UDP+RTP2 AMR带宽计算头共 60Byte，RoHC 压缩为 4Byt

3、e（ PDCP 和 RLC 层 SN大小分别为12bit和10bit，若采用7bit和5bit可压缩为3Byte ），假设语音静默比为 0.5， 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秒内的静默帧比特数=（1秒内的静默帧bit数+1秒内的语音帧比特数）/1024 kbps=（静默帧大小+IP/UDP/RTP头）*1秒的最大静默帧个数*静默比*8秒内的语音帧比特数秒的最大静默帧个数=（语音帧大小+IP/UDP/RTP头）*1秒的最大语音帧个数*（1-静默比）*8160ms为静默帧的周期=1000ms/160ms? 其中秒的最大语音帧个数说明

4、3:从上表也能看到=1000ms/20ms?其中RoHC的压缩效率可达20ms为语音帧的周期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，AMR-WB23.85 的最大IP层RTP带宽为47.27kbps，AMR-WB12.65 的最大 IP层RTP带宽为36.33kbps，在实际参数（b=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=audio ”下的“ b=AS ”参数得到，而RTCP带宽计算略微复杂，

5、具 体如下：? 如果b=RS和b=RR参数存在，那么 UL和DL的RTCP带宽 =（bRS +bRR）/1000 。? 如果没有b=RS或者b=RR参数，那么UL和DL的RTCP带宽=MAX0.05*bAS, bRS/1000 或 者 bRR/1000。? 如果b=RS或者b=RR都不存在，那么 UL和DL的RTCP带宽=0.05*bAS。表3专载带宽计算3、MAC层带宽语音IP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等级来提供不同的TB块，可以看到包头

6、压缩即使 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低于-3dB时，CQI约为3，采用的MCS Index为1,对应的TBSIndex为1。对于AMR-WB23.85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，采用 RoHC时，仅需 要16个PRB。那么考虑UL1:DL3配置时的上行链路，一个10ms无线帧仅能提供176个PRB， 未采用RoH

7、C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。H.264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，又称为MPEG-4AVC，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，H.264定义了 21套的能力，被称为配置文件（Profile ），表5是常用的4种Profile，每个profile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

8、相应的子集。表5常用的视频配置文件为进一步说明给定profile下，对解码器的处理能力和内存容量的要求，定义了等级（ Level）的 概念对应到一组参数（如取样速率、图像尺寸、编码比特率等），标准中采用语法成员（syn taxelement ）来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 16x16bit => 水平宏块数=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3.1可提供该能力。

9、?如何计算最大存储帧数? 协议定义了在不同的级别(Level )下，最大的解码图片缓存区宏块数( MaxDpbMbs )，以等级 为3.1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 (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=min(floor(MaxDpbMbs/( 水平宏块数 *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 UL1:DL3， PUCCH占用12个PRB，对于720p视频而言，上行每 TTI传 输的TBS=10880，当MCS低于8时将无法承载，对应要求下行的SINR应当高于3dB，因此对于TDD网络而言

10、很难承载 720p视频业务。下面我们来看一个实例m=video 60010 RTP/AVP 113 114b=AS:882b=RS:8000b=RR:6000a=rtpmap:113 H264/90000 a=fmtp:113profile-level-id=42C016;packetizati on-m ode=1;sar- un derstood=16;sar-supported=1 ;sprop-parameter-sets=Z0LAFtoHgUaAbQoTUA=,aM4G4g=packetizati on-m ode=1 表示支持的封包模式 当 packetization-mode 当

11、 packetization-mode 当 packetization-mode profile-level-id=42C016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 14kbps 。的值为0时或不存在时，必须使用单一 NALU单元模式.的值为1时必须使用非交错(non-interleaved)封包模式.的值为2时必须使用交错(interleaved)封包模式.?PROFILE IDC=0x42 ，即为 BP 的画质。注：0x42=BP，0x4D=MP，0x64=HPPROFILE IOP=0xC0 ，即编码器的 NALU执行BP、EP和MP所有约束LEVEL IDC=0x16 ，即 level=2.2?四、总结对于语音业务，IP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层做小于4个的分段，也能保证高于 50%的传输效率。由于分段个