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VOLTE无线关键技术分析概述

无线承载QoS等级标识VOLTE网络由演进的分组系统（EPS，EvolvedPacketSystem）承载，以实现不同的服务质量（QoS）保证。QoS控制的基本粒度也是EPS承载。所有数据流（例如调度策略，链路配置和缓冲区队列管理）将在同一承载上获得相同的QoS保证。在空中接口上，eNodeB控制每个承载的相应QoS参数，即QC（I类标识符）。表1-2中显示了不同的QoS承载级别标识符的列表。

表1-2QoS承载类别标识服务质量

QCI

等级

资源类型

优先级

数据包时延预算

数据包丢失率

典型业务

1

GBR

2

100

s

10月2日

会话语音

2

4

150

s

10月3日

会话视频（直播流媒体）

3

3

50

s

10月3日

实时游戏

4

5

300

s

10月6日

非会话视频（缓冲流媒体）

5

Non-GBR

1

100

s

10月6日

IMS信令

6

6

300

s

10月6日

视频（缓冲流媒体）

基于TCP的业务(如www\e-mail\chat\ftp\p2p文

件共享\逐行扫描视频）

7

7

100

s

10月3日

语音

视频（直播流媒体）

互动游戏

8

8

300

s

10月6日

视频（缓冲流媒体）

9

9

基于TCP的业务(如www\e-mail\chat\ftp\p2p文

件共享\逐行扫描视频）

根据QoS的不同类型，EPS承载可以分为两种类型，即GBR（保证比特）费率）和非GBR。

（1）GBR：GBRBear的最大速率由MBR（最大比特率）参数定义。当网络资源紧张时，可以维持相应的比特率，即网络不断分配承载所需的比特率。仅在需要时才建立GBR承载（MRB值可以大于或等于GBR值）。

（2）Non-GBR：网络未为承载分配恒定的比特率。

在这种情况下，负载会降低速率。非GBR与GBR不同，因为它不需要分配固定资源，要建立很长一段时间[26-28]。

LTE中有九种类型的Qos承载类别标识（QCI）。其中，QCI1，QCI2和QCI5主要用于VOLTE服务。QCI8/9主要用于普通数据服务。

（3）健壮性报头压缩协议（ROHC）

在VOLTE中，通过压缩IP/UDP/RTP标头，可以实现仅在PS域中提供语音服务的效果，等同于在传统CS域中提供语音服务的效果。

对于语音数据分组，分组长度较小。报头压缩后，利用报头压缩技术可以有效提高频谱利用率。对于视频服务数据包，相同的压缩也可以提高频谱效率。在LTE系统中，PDCP子层被指定为支持用于报头压缩的健壮的报头压缩协议（ROHC），并且支持IPv4和IPv6。

在PDCP子层，ROHC报头压缩技术可以提高信道利用率和分组数据有效性。例如，IPv6标头增加60字节，而IPv4标头增加40字节。对于30字节有效载荷的数据包传输，IPv6头增加60字节，IPv4头增加40字节，头开销分别占200％和133％。使用ROHC标头压缩技术可以将标头压缩为4到6个字节，这是标头开销的13.3％到20％，与过去相比相当于节省了90％的网络资源。ROHC标头压缩的示意图如图1-5所示。

图1-5ROHC报头压缩

在预定义的RTP/UDP/IP数据包流中，将最后一个数据包的标头部分与先前的数据包进行比较。在大多数情况下，仅三个字段会发生变化：IP头中的IP-ID以及RTP头的SN和TS字段。IP-ID和SN每次发送数据包时，它们的值都会增加1，TS字段值的增加取决于特定的信息编码格式和采样频率。对于这些领域，ROHC采用不同的编码方法（例如LSB，W-LSB和RTPTS）对其进行编码。这些编码方法大大减少了传输这些字段所需的位数。ROHC可以将40字节的RTP/UDP/IP标头压缩为1-3个字节进行发送，这在很大程度上取决于它使用的编码方法。以下是对LSB编码方法的简要介绍LSB（最低有效位编码，最低有效位编码）用于变化较小的字段。压缩端仅发送原始值的k（k0）位。接收到k位后，解压缩端将使用前一个。成功解压缩的值v_rcf将恢复原始值。在LSB编码方法中，未压缩端和解压缩端都需要使用一个分析间隔，原始值位于分析间隔中，并且在此分析间隔中，只有k位的原始值与发送的相同k位。间隔可以用函数f（vref，k）表示，如公式所示。

f（vref，k）＝[vref-p，vref+（2k-1）-p]

其中p是整数，并且p值的选择可以参考表1-3。

表1-3p值选取参考

域值变化趋势

p

解析区间

总是增加

-1

[v_ref+1,v_ref+2^k]

保持不变或增加

0

[v_ref,v_ref+2^k-1]

稍微偏离常数

2^(k-1)-1

[v_ref-2^(k-1)+1,v_ref+2^(k-1)]

有小的负变化或大的正