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VoLTE学习笔记杂谈(8)-那些年与VoLTE相关的参数

明天起,北京市将实施单双号限行临时措施,交管部门将最大限度将警力投入路面,严查违反单双号限行。同时,全市道路上的高清摄像头也将调整记录违法的模式,对违反限行的车辆拍照。限行的规则是单日单号行,双日双号行。熟悉了上下班自驾方式的小伙伴可能得将近有7,8天时间面临无车可开的境地了,别着急,网优小谈为您带来的如下的解决方案:


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VoLTE可以说是IMS主导的舞台,因此接入网层面与VoLTE相关的参数以及特征功能并不太多,可以算是舞台上的配角。VoLTE技术本身涉及的一些无线参数并不多,不过由于话音业务的出现,研究重点会适当的从涉及信令层面的参数转向涉及业务层面的参数,因此诸如PDCP/RLC的一些流程以及相关参数可以被提炼出来咀嚼一番,而这些恰恰是LTE建网初期主流优化中并不太关注的。其实涉及LTE网络,终端的参数名目种类繁多,我们之前对于无线参数有过系统性的介绍,这里不再拘泥于系统性的分类介绍,只是谈谈一些可能涉及VoLTE的参数,这其中有通过网络侧预先配置,并通过信令下发UE的,也有UE本身的一些参数。

由于从R9及之后版本终端可以支持VoLTE,所以在UE无线接入能力上报中UE一些能力字段会改变,这些字段的分析解读有助于后续一些问题的端到端定位,例如,涉及终端的一些问题。

这里值得一提的是PDCP字段与FeatureGroup Indicator(特征组标识,FGIpdcp-Parameters里包含的内容说明UE所支持的PDCP包头压缩的能力以及最大能够压缩的包头数量,与网络侧通过RRC重配消息中下发无线专用资源配置IERadioResourceConfigDedicated)中所带有的PDCP-Config是不同的。PDCP-Config是网络侧用来配置数据承载(dataradio bear)的PDCP层相关参数的。


discardTimer

该定时器伴随上行传输,即控制数据包上传的一个定时器,每一个PDCP SDU对应一个discardTimer。当UE从上层接收到PDCP SDU时,开始启动该SDU对应的定时器。当该定时器超时或者已经通过PDCP状态报告确认将相应PDCP SDU传到下层时,UE需要将PDCP SDU以及相应的PDCP PDU丢弃。如果PDCP PDU被提交到下层,那么丢弃这一状态也应一并通知下层,意味着PDCP这层把相应的包彻底清空了,这就好比搬家一样,把家具从楼上搬到楼下,需告知楼下的搬家公司,楼上已经清空了。不过,UE高层要求数据承载对应的RLC非确认模式(这里比较拗口,一般就是指的VoLTE话音业务)下进行PDCP进行重建立时,在重建之前没发出的PDCP SDU不需要重新触发discardTimer。因此,该定时器如果设置过小,对于PDCP重建成功有一定影响,会影响丢包率,而设置过大,则容易过多的占用PDCP层的资源,影响后续包的发送时延。

statusReportRequired

指示UEPDCP重建中是否需要发送PDCP状态报告。这个参数标识伴随着RLC-AM模式,即意味着对于AM模式下的SRB或者DRB处理。如果UE高层配置RB在上行中发送PDCP状态报告,需要在处理由于底层重建产生的PDCP数据PDU之后,按照如下要求,将状态报告编译,并向下以第一个PDCP PDU的方式发送至底层:

FMS域设置成第一个缺失的PDCPSDUPDCP SN

如果有至少一个乱序PDCPSDU存在,分配Bit位图的长度等同于PDCP SN的数量,这里不包括第一个缺失的PDCP SDU,但是包括最后乱序的PDCP SDUs,并且补齐为8的整数倍;

针对底层指示的所有没有收到的PDCP SDUs,在Bit位图相应的位置中设为0;对于解压缩失败的PDCP SDUs,可选择性的在Bit位图相应的位置设为0

对于其他的PDCPSDUs设置为1

这里说明的是在接收到下行的包,发现有些包是缺失的,因此处于RLC-AM格式下,后续需要通过PDCP Control PDU进行上行反馈,值得一提的是,PDCP层设置的这个控制PDU格式其实对应了RLC-AM的这种保护机制,确保包能够被正确接收,但是这个PDU本身却不具备什么应答确认机制,如果这个包没有被正确收到会怎样呢?有兴趣的读者可以琢磨一下。


图例说明的是一个PDCP控制PDU携带一个PDCP状态报告的格式,适用于RLC-AM模式下的DRB承载。上图每一行是一个8bit的位图,FMS代表第一个丢失的PDCPSN,12bit。下面的位图代表着从第一个缺失PDCP SNFMS)开始,即FMS 1,从左至右逐行遍历,如果第n bit置为0,则代表(FMS nmod4096为缺失PDCP SN,否则(即置为1)为无需重传的PDCP SDU

当然,这个PDCP Control PDU即可以由UE高层触发进行配置,并通过上行信道发送出去,诚然,有来有往,也可以通过下行信道接收下来,收到之后,如果相应Bitmap置为1或者COUNT值小于FMS对应PDCP SDUCOUNT值,则UE就会将与之对应已发送的PDCP SDUPDCP PDU丢弃,意味着这些PDCP SDU已经成功被接收并解码。

该参数主要结合了非话音/视频的数据业务承载,相较话音而言,数据业务对于包的丢失更敏感。

pdcp-SN-Size

这里说明的是PDCP-SN串号长度,分为12bit7bit两种长度。这个串号长度其实与HFN对应,HFN又用来计算解密时候所需要的COUNT值。对于RLC-AM模式下,PDCP-SN设置为12bit,而对于RLC-UM模式,可选择性的设置12bit或者7bit。这两种串号长度设置的区别在于,由于RLC-UM模式下没有对于PDCP SDU是否正确接收到的应答机制,相较于较长的12bit7bit的设置会一定程度上降低包漏检或者错检的概率(这是理论分析,实际情况还需要网络侧进行评估),因此对于时延较敏感的VoLTE话音来说,能够兼顾降低丢包的概率,这应该也是增加7bit作为UM候选项的一个初衷。

PDCP Data PDU format for DRBs using a 12 bit SN


PDCP Data PDU format for DRBs using 7 bit SN


Profiles

Profile是为ROHCRobustHeader Compression)结构定义的包头压缩算法,针对不同的网络层,传输层以及上层协议组合而不同,具体算法的含义可参考不同协议文献,这里仅列出协议列表供参考。需要指出的是,Profile 0x0000即使不指明,也会默认存在。

Profile Identifier

Usage:

Reference

0x0000

No compression

RFC 4995

0x0001

RTP/UDP/IP

RFC 3095, RFC4815

0x0002

UDP/IP

RFC 3095, RFC4815

0x0003

ESP/IP

RFC 3095, RFC4815

0x0004

IP

RFC 3843, RFC4815

0x0006

TCP/IP

RFC 4996

0x0101

RTP/UDP/IP

RFC 5225

0x0102

UDP/IP

RFC 5225

0x0103

ESP/IP

RFC 5225

0x0104

IP

RFC 5225

UE能力上报中还有一个FGI字段(FeatureGroup Indicator,以下是R10中关于这个字段中对于PDCP SN长度的设置说明,可以将bit3bit7捆绑起来解读,这里指出如果UE支持VoLTE,则必须将bit7置为1true),从而连锁导致bit3也应置为1true),这意味着VoLTE话音必须通过RLC UM模式进行传输,同时PDCP SN也应该支持7bit的能力设置。


这里也遗留一个小问题,如果UE自身的错误设置,将bit7设置为1bit3设置为0,那么在UE能力上报阶段网络侧会不会禁止UE接入?这就要在现网实际验证一下了,各个LTE主流厂商的的策略可能都不一致。

对于前期所叙述的SRVCC流程,UE的支持能力也可以在bit9进行确认。


未完待续,不定期更新~

张阳,英国布鲁内尔大学(Brunel Univ.)设计与工程学院电子与计算机工程博士,高级工程师,博士阶段主要进行LTE物理层、处理优化算法研究。主要从事TD-LTE/TD-SCDMA网络优化工作。曾参加中国移动无线网络优化技术高级培训,荣获优秀学员称号,参加中国移动LTE维护优化技能竞赛,荣获一等奖。长期关注跟踪一线实际优化工作,具有丰富的理论基础及实践经验。在国内外通信期刊发表学术论文数十篇,并合著有《TD-LTE无线网络优化与应用》一书。


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