关于移动网预付费用户VoLTE语音感知问题的研究

钟兴国 吴彦铭 中国联通江西省分公司 网络运营部 南昌市 330096

0 引言

精准营销套餐是针对用户所在地理位置进行计费，位置信息通过消息计费用户发送上报给核心网的UPDATE更新消息中携带的ULI信息来进行准确计费，ULI消息由MME向UGW传递，并在后续更新流程中向消息计费网关传递。EPC为了满足传递ULI信息实现此类计费套餐，需要打开EPC中切换时上报ULI信息的信令开关。

当全网所有的消息计费用户在使用VoLTE业务时因位置移动发生跨基站切换时，发起UPDATE更新信令，经过EPC向消息计费网关传递，并等待答复后完成切换流程。当用户终端发生跨基站X2切换时，如用户正在通话，通话中突然出现几秒钟无声音或者出现杂音等语音断续等情况发生。且早晚交通高峰时期，全网用户流动性增加，此时段信令负荷全天最高，影响VoLTE的通话质量问题最严重。

1 问题分析

在排除无线环境的影响后，经过抓包分析，发现移动网内存在SGW与消息计费网关交互的CCR-CCA消息响应时延过大的情况，超过1秒。

在终端正在进行语音业务时由于终端处于运动或终端位于LTE基站无线切换区，发生X2切换过程中（同时也在进行数据业务切换），在该终端发生切换流程时MME向SGW发送两条Modify Bearer request信令消息用于分别更新数据域和语音域的承载，并开始等待SGW给予确认：

图1 X2切换信令流程—修改承载请求

图2 X2切换信令流程—IMS域承载ID

对于数据域承载，由于NET APN下开启了消息计费，且SGW上开启了ULI（位置）改变上报CCR消息（因校园卡之类的基于位置区计费套餐的需要，必须要在切换时向消息计费网关发出上报消息，避免错误计费），所以在SGW收到MME发来的Modify Bearer request消息后，会向消息计费网关发CCR消息来更新用户位置，由于消息计费网关侧当前负荷较大，响应SGW的CCA消息时延超长，只有SGW收到消息计费网关响应的CCA消息确认后，才会响应向MME发出确认Modify Bearer response的消息，导致时延大于1s：

图3 X2切换信令流程—OCS交互与更新承载

针对语音域承载，由于IMS APN未开启在线计费，所以语音域承载更新S G W不用与消息计费网关进行交互，在SGW收到MME发出的Modify Bearer r e s p o n s e请求时，立即返回确认消息，无需向消息计费网关发出CCR请求，所以响应MME的Modify Bearer response消息没有时延：

图4 单IMS域响应无时延

而M M E侧的机制为只有收到S G W响应的两条Modify Bearer Response消息后，才会向基站回复Path Switch Request Ack消息，由于SGW在响应数据域Modify Bearer Response消息之前需要先与消息计费网关交互完成，由于消息计费网关负荷高导致响应SGW的CCA时延超高，导致SGW在响应数据域Modify Bearer Response消息时延过长，因此VoLTE通话中切换等待时无法收到后续的语音流数据包，导致通话断续无声。

当用户移动高峰时期，跨基站切换数量急剧增加，导致消息计费网关处高负荷状态，响应的消息产生较大延迟，延迟最严重时达到1至2秒以上，因此会造成VOLTE通话不流畅的语音断续问题。

2 问题总结

当V o L T E用户发生X 2切换时，M M E侧的机制：只有MME收到SGW响应的两条Modify Bearer Response（对应数据域和语音域）消息后，才会向基站回复Path Switch Request Ack消息，由于SGW在响应数据域Modify Bearer Response消息之前需要先与消息计费网关交互完成，由于消息计费网关负荷高导致响应UGW的CCA时概率性出现大时延，继而导致SGW在响应数据域Modify Bearer Response消息时延概率性大于1s，故导致MME响应基站的Path Switch Request Ack消息概率性大于1s，切换时延增大，出现语音断续情况。虽然此时语音域的承载不需等待立刻就能得到消息响应，但也需要等待数据域的响应完成后再一起完成X2切换。

3 解决方案

方案一：

解决消息计费网关负荷问题，减少S G W和消息计费网关之间的交互时延，从而缩短Pathswitch流程交互时延，及时关注消息计费网关响应时延，到响应时延增大时扩充与SGW对接的进程，降低每进程的负荷，或者更换处理能力更强的硬件，避免消息拥塞。

方案二：

将基于基站位置进行不同计费策略的套餐改为后付费性质，避开消息计费信令流程接入X2切换流程。此方法会导致基于地理位置计费准确性降低，不能达到实时更新ULI来准确计费。

方案三：

修改X2切换时的信令流程，关闭在X2切换时要求上报ULI至消息计费网关，并得到响应才能完成X2切换的信令流程。但此方法对给予位置进行计费的套餐有极大影响，会带来大量的投诉。

解决该问题需要修改EPC在切换时关于消息计费C C R交互流程，由S G W需要等待消息计费网关回复CCA，改为SGW发出CCR后不需要消息计费网关确认CCA，立即向MME回复Modify Bearer Responsexian响应确认承载修改。流程上只是通知消息计费网关终端进行了跨基站切换，避免等待消息计费网关回复CCA。