高铁volte

zjb1200

2016年8月
高铁VoLTE测试与性能分析
2
目录
1
2 VoLTE测试方案及测试线路基本情况
3 测试线路基本覆盖及语音质量情况
4 语音业务质量影响因素分析
5 后续研究内容
高铁4G网络建设现状与面临问题
3
高铁建设开展的工作
2014 2015 2016
 2014年下发关于
《4G网络高速铁
路覆盖技术要求》，
引导各省企业进行
高铁专网建设。
 2015年6月、10月，
在宁杭高铁、京沪
高铁江苏段开展
VoLTE语音验证测试，
制定基于语音业务
规划指标和站址建
设要求；
 2015年8月召开高铁
建设情况会议，会
后下发了《关于进
一步加强高速铁路
4G专网建设的通知》
 2016年5月，开展
高铁语音质量情况
测试，进行高铁语
音质量影响因素分
析；
 正在开展高铁增强
覆盖方案、扩容方
案研究。
4
高铁4G无线网络建设情况
 现阶段掌握的高铁线路情况
 依据目前掌握数据统计，全国开通/在建/规划高铁线路共计89条（148段），其中“四横四纵
”33条（四横18条，四纵15条），跨省客运专线21条，省内客运专线35条；
 高铁线路总里程达到3.1万公里。预计到2016年底开通77条铁路线（2.7万公里）、其余12条预
计将在2017年及以后开通。
 高铁4G覆盖建设情况
 2016年开展4G四期工程建设，根据高铁开通情况和省企业实际需求，对2016年开通的高铁4G
覆盖主设备按需进行批复，高铁配套原则上应交由铁塔企业进行建设。四期工程计划建设13条
、17段、0.4万公里，投入基站1522个。
 预计2016年底4G四期工程完成后，将实现高铁覆盖总里程2.7万公里，覆盖比例达到97%（该
覆盖比例为2016年底开通高铁里程的覆盖比例）。
 尚未开通的宝兰客运专线（陕西段）、宜万铁路（湖北段）、渝利铁路（湖北段）、京沈客运
专线、成贵高铁、渝黔铁路、通苏嘉城际铁路、哈牡城际铁路、哈佳城际铁路、西延动车、郑
许城际铁路、郑州至新乡洛阳省内客运专线、许昌至平顶山省内客运专线等计划在2017年4G五
期及后续工程中进行覆盖。
5
现网高铁面临的主要问题
建设问题
• 站址选择难度大，
高铁沿线桥梁、
隧道等场景多，
增加了建设
难度和建设成本。
容量压力
• 随着网络建设的
完善、4G用户
数的大幅增加，
网络面临扩容压
力。
VoLTE业务体验
劣于大网
• 受列车高速移动
影响， VoLTE
业务质量与大网
仍有一定差距。
竞争压力
• 电信、联通站间
距要求低，移动
要保障高铁用户
数据和VoLTE业
务双重感知，超
越对手需付出较
大成本和建设代
价。
目前已完成高铁的基本覆盖，下一步需着重解决完善覆盖、缓解容量
压力、改善用户体验、提高竞争力等难题。
6
目录
1
2 VoLTE测试方案及测试线路基本情况
3 测试线路基本覆盖及语音质量情况
4 语音业务质量影响因素分析
5 后续研究内容
高铁4G网络建设现状与面临问题
7
高铁测试方案
 23.85k、12.65k高清VoLTE语音终端互拨
 分析不同编码率对语音质量的影响
 VoLTE语音终端拨打2G终端、2G终端互拨、OTT通话
 对比分析VoLTE、2G、OTT通话的语音质量
 新旧终端对比测试
 通过新旧终端测试性能对比，分析终端频偏能力对语音质量的影响
 开关eSRVCC功能对比测试
 分析eSRVCC功能开关对语音质量的影响
 长呼测试：分析对语音质量（MOS）产生影响的因素，如覆盖性能、速度、丢包率、BLER等
 短呼测试：分析反映高铁线路的接续能力（接通率、呼叫建立时延等）
主要测试内容
 测试平台：测试笔记本及测试App（鼎立）、MOS盒、ATU设备；
 测试终端：新终端（中国移动N1），旧终端（HTC M8） ；
 测试线路：
 设计时速300km以上、车型以车损较大CRH380B为主
 受测试条件限制，部分线路时速200km/小时，CRH1B或CRH2A车型（穿透损耗与CRH380B接近）
 测试高铁场景下语音业务情况，分析影响语音业务的因素，为无线网络方案制定、无线网络参数设置等提
供依据。
测试目的
测试设备
8
高铁测试线路基本情况
 结合专网覆盖站址规划情况，选取三条典型线路：
铁路运行时速
(km/h) 公里数测试线路公
里数
规划站点
数
平均站间
距
F频段占
比
D频段占
比
F频段站
间距超过
1km
D频段站
间距超过
0.6km
线路一200 359 139 176 967米82.95%
（146）
17.05%
（30）
42.05%
（74）
9.09%
（16）
线路二300 933 241 380 825米90.26%
（343）
9.74%
（37）
25.58%
（101）
4.74%
（18）
线路三300 1318 221 371 770米80.59%
（299）
19.41%
（72）
3.5%
（13）
17.25%
（64）
 测试线路平均站间距在700-1000米之间，基本满足规划指标要求；但部分线路站址分
布不均匀，站间距超过规划要求占比较高。
9
目录
1
2 测试方案及测试线路基本情况
3 测试线路基本覆盖及语音质量情况
4 语音业务质量影响因素分析
5 后续研究内容
高铁4G网络建设现状与面临问题
10
测试线路4G覆盖情况
 测试路段4G网络总体覆盖良好，4G驻留时长在98%以上；
 在部分路段，终端会重选到4G公网、驻留2/3G网络或脱网。
测试路线驻留4G时长占
比
其中：驻留4G
专网时长占比
其中：驻留4G
公网时长占比
驻留2G时长占
比
驻留3G/脱网
时长占比
线路一98.90% 95.68% 3.22% 0.85% 0.25%
线路二98.30% 94.15% 4.15% 1.70% 0.00%
线路三100.00% 94.70% 5.30% 0.00% 0.00%
汇总99.05% 94.85% 4.20% 0.87% 0.09%
94.85% 95.68% 94.15% 94.70%
4.20% 3.22% 4.15% 5.30%
92%
94%
96%
98%
100%
汇总线路一线路二线路三
终端驻留4G时长情况
其中：驻留4G专网时长占比其中：驻留4G公网时长占比
11
语音业务质量情况
测试路线测试用例平均
MOS分
85%边缘
MOS分
MOS>3占
比
MOS>2.5
占比平均PLR PLR<1%
占比
平均端到端
时延
(ms)
线路一
VoLTE 23.85k 3.42 2.51 81% 85% 2.16% 93% 207
VoLTE 12.65k 3.25 2.42 78% 85% 2.44% 91% 209
VoLTE呼叫GSM 2.00 1.81 0% 6% 0.93% 96% 575
GSM呼叫GSM 1.95 1.80 0% 3% — — 672
线路二
VoLTE 23.85k 3.15 1.92 65% 73% 2.35% 87% 228
VoLTE 12.65k 3.06 1.88 69% 77% 2.78% 86% 228
VoLTE呼叫GSM 2.32 1.81 0% 43% 0.26% 95% 535
GSM呼叫GSM 1.97 1.76 0% 0% — — 536
线路三
VoLTE 23.85k 3.15 1.79 70% 78% 2.94% 85% 194
VoLTE 12.65k 3.00 1.75 65% 75% 3.62% 82% 193
VoLTE呼叫GSM 2.49 1.53 38% 61% 0.53% 96% 339
GSM呼叫GSM 2.47 2.04 0% 55% — — 426
微信（OTT） 2.09 1.22 25% 29% — — 509
汇总
VoLTE 23.85k 3.25 1.98 73% 79% 2.44% 89% 210
VoLTE 12.65k 3.09 1.90 70% 78% 2.75% 88% 209
VoLTE呼叫GSM 2.33 1.70 19% 43% 0.63% 96% 447
GSM呼叫GSM 2.31 1.91 0% 38% — — 466
 高铁VoLTE 23.85k业务MOS平均值为3.25分，85%边缘为1.98，远低于大网的3.0；MOS高于3.0的占比
为73%，与大网的85%要求差距明显；
 速度因素对语音质量的影响较大：
• 线路一虽然站间距较大，但是设计时速低，为200km/小时，语音质量相对较好；
• 线路二、线路三列车设计时速较高，在300km以上，语音质量相当较低。
 VoLTE业务比GSM业务MOS平均值高0.9分左右；
 高铁上使用OTT业务MOS平均分仅为2.09，在所有语音业务中质量最差；
12
语音业务保持情况
 整条线路23.85k和12.65k VoLTE业务长呼全程平均掉线次数为2次，切换成功
率达97%以上。基本满足VoLTE业务要求。
测试路线测试用例名称掉线次数切换成功率
线路一
VoLTE 23.85k 4 98.09%
VoLTE 12.65k 1 99.23%
VoLTE呼叫GSM 1 97.80%
GSM呼叫GSM 0 —
线路二
VoLTE 23.85k 2 100.00%
VoLTE 12.65k 2 95.31%
VoLTE呼叫GSM 0 98.18%
GSM呼叫GSM 0 —
线路三
VoLTE 23.85k 0 96.79%
VoLTE 12.65k 1 98.05%
VoLTE呼叫GSM 1 98.06%
GSM呼叫GSM 0 —
汇总
VoLTE 23.85k 2 98.29%
VoLTE 12.65k 1 97.53%
VoLTE呼叫GSM 1 98.01%
GSM呼叫GSM 0 —
13
接入性能情况
 VoLTE业务接通率为97.82%，掉话率为0.46%，质量情况较好，满足大网的KPI指标要求。
测试路线测试用例名称接通成功率掉话率
线路一
VoLTE 23.85k 98.63% 1.39%
VoLTE 12.65k 95.40% 1.21%
VoLTE呼叫GSM 95.89% 0.00%
GSM呼叫GSM 93.33% 0.00%
线路二
VoLTE 23.85k 97.14% 0.00%
VoLTE 12.65k - -
VoLTE呼叫GSM 97.18% 0.00%
GSM呼叫GSM 100.00% 0.00%
线路三
VoLTE 23.85k 97.70% 0.00%
VoLTE 12.65k 94.44% 0.00%
VoLTE呼叫GSM 93.06% 0.00%
GSM呼叫GSM 95.71% 0.00%
汇总
VoLTE 23.85k 97.82% 0.46%
VoLTE 12.65k 94.92% 0.61%
VoLTE呼叫GSM 95.38% 0.00%
GSM呼叫GSM 96.35% 0.00%
14
目录
1
2 测试方案及测试线路基本情况
3 测试线路基本覆盖及语音质量情况
4 语音业务质量影响因素分析
5 后续研究内容
高铁4G网络建设现状与面临问题
15
高铁VoLTE语音质量分布情况
 高铁VoLTE语音质量与大网相比有一定差距，并且受速度影响比较明显。
 时速200KM/h时： MOS值为3的占比为81%， MOS值为2.5的占比为85%；
 时速300KM/h时： MOS值为3的占比为68%， MOS值为2.5的占比为76%
MOS
线路一
23.85k
线路二、三
23.85k
线路一
12.65k
线路二、三
12.65k
占比占比占比占比
3.5 71% 57% 62%% 50%
3 81% 68% 78% 67%
2.5 85% 76% 85% 76%
2 88% 83% 88% 82%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
5
12.65线路一12.65-线路二、三23.85-线路一23.85-线路二、三
MOS值的CDF分布图
16
高铁场景RSRP、SINR与语音质量关系分析
 现网测试结果RSRP=-113dBm时，MOS=1.93~2.53；SINR=-3db时，
MOS=2.68~2.83；
 如取MoS值为3.0，对应的RSRP为-98dBm-104dBm，SINR为2dB~-1dB；
 如取MoS值为2.5，对应的RSRP为-105dBm~-112dBm ，SINR为-4dB~-9dB ；
0
1
2
3
4
5
-50
-52
-54
-56
-58
-60
-62
-64
-66
-68
-70
-72
-74
-76
-78
-80
-82
-84
-86
-88
-90
-92
-94
-96
-98
-100
-102
-104
-106
-108
-110
-112
-114
-116
-118
-120
-122
-124
-126
-128
-130
-132
-134
-136
-138
-140
RSRP-MOS 线路一RSRP-MOS 线路二RSRP-MOS 线路三RSRP-MOS
0
1
2
3
4
5
35 33 31 29 27 25 23 21 19 17 15 13 11 9 7 5 3 1 -1 -3 -5 -7 -9 -11 -13 -15 -17 -19 -21 -23 -25
SINR-MOS 线路一SINR-MOS 线路二SINR-MOS 线路三SINR-MOS
17
高铁场景RSRP、SINR与语音质量关系分析
 理论分析及仿真，在弱覆盖区，高速率语音业务MOS分下降
快，低速率语音MOS分下降平滑，具有更强的鲁棒性；
 不同编码语音MOS与无线质量关系曲线，基本与理论分析基本
一致；但由于质差样本点比例过低（仅占0.5%），曲线波动较
大，整体不明显；
 由于质差区域在高铁线路占比较低，12.65k语音较23.85k在质量
增益上可能不明显；但12.65k较23.85k业务在物理层带宽需求低
约40%，在容量会带来增益。
高速率弱覆盖
下,MOS分下降
最快
低速率弱覆盖
下,MOS分平滑
下降
 RSRP高于-110dBm时，高清23.85编码MoS优于12.65编码，但在无线覆盖质量较差区域，12.65编码
MoS优于23.85编码；
 与SINR的关系图中，两条曲线的交叉点大约在-9dB处；
（-9,1.95）
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
35 32 29 26 23 20 17 14 11 8 5 2 -1 -4 -7 -10-13-16-19-22 -25
SINR-MOS关系
MOS-12.65 MOS-23.85
（-110,2.5）
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
RSRP-MOS关系
MOS-12.65 MOS-23.85
18
语音编码自适应方案（ AMR ）
 语音编码自适应方案可通过核心网升级和无线网升级实现：
• 核心网升级需要过改造SBC实现，经可行性分析，改造后将对VoLTE语音呼叫产
生800ms时延，不具备可行性；
• 目前主要考虑无线网改造方案，无线网络根据信道环境与UE自身能力自适应调节
UE业务速率，最大化无线覆盖和容量，场景应用广泛，但需进行标准化。厂家对
于小包调度不够精细化（23.85和12.65的RB和MCS调度基本相同）
 无线方案正在推动3GPP立项，部分厂家已实现简易非标方案，实际效果有待
验证；
19
高铁场景车速与语音质量关系
 MoS与车速相关，随着车速的增加，MoS整体呈下降趋势
 当车速低于300km/h时，MoS基本可达到3.0以上，当车速高于300km/h时，平均MoS为
2.8。
3.6 3.4
3.1
2.8
3.4 3.2
2.9
2.7
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
<200 [200,250) [250,300) >300
高铁车速与MOS关系图
4G全网23.85k平均MOS 4G全网12.65k平均MOS
20
高铁场景无线覆盖质量、车速与语音质量关系
 无线覆盖质量、车速是影响高铁场景VoLTE语音质量的两个关键因素；
 无线环境质量较差、列车车速过高的场景，VoLTE语音质量均较差；
 要同时考虑两者对语音业务质量的影响：
• 在规划上，通过优化补站等方式，解决弱覆盖区域；
• 在网络上，优化网络高铁场景算法、参数配置，减少车速对语音质量的影响。
2.2
1.7
2.5
2.0
3.2
2.9 3.1
2.8
3.6
3.4
3.2
2.8
3.7
3.5
3.2
2.9
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
<200 [200,250) [250,300) >300
23.85k不同RSRP下速度与MOS关系
(~,-110)
[-110,-100)
[-100,-90)
[-90,~)
2.2
3.1
3.5 3.7
1.7
2.9
3.4 3.5
2.5
3.1 3.2 3.2
2.0
2.8 2.8 2.9
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
<-110 [-110,-100) [-100，-90） >-90
23.85K不同速度下RSRP与MOS关系
[0,200)km/h
[200,250)km/h
[250,300)km/h
[300,~)km/h
21
高铁RSRP与BLER关系
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
-70 -72 -74 -76 -78 -80 -82 -84 -86 -88 -90 -92 -94 -96 -98 -100 -102 -104 -106 -108 -110 -112 -114 -116 -118 -120 -122 -124 -126 -128 -130
上行初传BLER
RSRP（dBm）
高铁：RSRP与上行初传BLER的关系
UL_BLER-23.85 UL_BLER-12.65
0%
20%
40%
-70
-71
-72
-73
-74
-75
-76
-77
-78
-79
-80
-81
-82
-83
-84
-85
-86
-87
-88
-89
-90
-91
-92
-93
-94
-95
-96
-97
-98
-99
-100
-101
-102
-103
-104
-105
-106
-107
-108
-109
-110
-111
-112
-113
-114
-115
-116
-117
-118
-119
-120
下行初传BLER
RSRP（dBm）
高铁：RSRP与下行初传BLER的关系
初传BLER-23.85 初传BLER-12.65
 RSRP小于-106dBm，高铁上行初传BLER无法收敛，而公网场景下，上行初传BLER可收敛
至10%以内；
 高铁主要受限于上行链路，基站在高速弱场下的上行解调能力有待提升
0
5
10
15
20
-105 -106 -107 -108 -109 -110 -111 -112 -113 -114 -115 -116 -117 -118 -119 -120 -121 -122 -123 -124 -125 -126
上行初传BLER（%）
RSRP（dBm）
公网：RSRP与上行初传BLER的关系
广州长沙杭州福州南京
22
高通新老版本终端对比
RSRP CDF N1 M8
5% -107.5dBm -111.5dBm
10% -105.5dBm -109dBm
50% -94dBm -97dBm
SINR CDF N1 M8
5% -1dB -5dB
10% -2dB -2dB
50% 8dB 7dB
 高通老版本终端HTC M8在高铁场景下
的解调能力差于新版本终端N1
 终端纠偏能力情况：高通9x15、9x25平台纠偏能力较差，高通已发布9x25
平台的纠偏升级补丁（15年8月），但手机是否推送升级则取决于手机厂家
 纠偏能力为±500Hz的代表手机：苹果6、苹果5s、HTC M8、
Note3等
 纠偏能力为±1kHz的代表手机：苹果6s、S6、Mate7/8、自主品牌
手机N1/N1 MAX等
 支撑VoLTE且纠偏能力只有±500Hz的存量终端主要是HTC M8
芯片平台代表终端
高通9x35 S6、苹果6s、
8994原型机
高通9x25 Note3、
苹果6/6 Plus、
8974原型机、M8
高通9x15 苹果5s
海思Kirin 925/935/950 P8、Mate7/8
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
-50
-55
-60
-65
-70
-75
-80
-85
-90
-95
-100
-105
-110
-115
-120
-125
-130
-135
N1-RSRP-CDF
M8-RSRP-CDF
RSRP分布
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
35
32
29
26
23
20
17
14
11
8
5
2
-1
-4
-7
-10
-13
-16
-19
-22
-25
N1-SINR-CDF
M8-SINR-CDF
SINR分布
23
开关eSRVCC性能对比
 高铁发生eSRVCC的概率较低，有限的几次切换均能成功，时延指标与公网基本相当
 高铁关闭eSRVCC时，原先发生eSRVCC切换的小区，大部分可维持VoLTE不掉话，语音质量有些波动
 建议分场景开启eSRVCC：
• 对于VoLTE可以保持连续的区域，建议关闭eSRVCC，或降低eSRVCC切换门限；
• 对于存在TAU拒绝、弱覆盖和干扰导致掉话的场景，建议开启eSRVCC，保障语音业务连续性；
开启eSRVCC，切换点信息关闭eSRVCC，小区边缘情况
切换点测试地点测试编码RSRP SINR 车速RSRP SINR 是否掉话MoS值
1
线路二23.85
-94.6 3.7 270 -106.6 -3.1 否2.7
2 -100.6 9.1 305 -115.3 -2.1 否1.5
3 -118.3 2.2 74 -123.5 -4.4 否2.2
5 -108.3 -6.6 305 -112.0 0.6 是1.2
6 -82.0 9.1 305 -91.0 -2.4 否1.9
7
线路二12.65
-97.1 3.0
N/A
-106 -2.3 是2.4
8 -85.5 11.5 -120.7 -7 是1
9 -89.5 12.1 -104.5 -1.4 否2.1
10 -94.9 -5.3 -100 -1.1 否3.1
11 -100.8 -3.2 -105 -2.8 否3.1
13 -93.5 -1.6 -105 -1.1 否2.8
24
目录
1
2 测试方案及测试线路基本情况
3 测试线路基本覆盖及语音质量情况
4 语音业务质量影响因素分析
5 后续研究内容
高铁4G网络建设现状与面临问题
25
 高铁网络扩容及多载波组网研究
 分析高铁F+D双载波组网方案及网络效率，研究高铁场景的网络扩容方案；
 公专网频率部署方案研究
 高铁覆盖增强方案、新功能研究和试点
 覆盖提升方案
 4T4R等新型天线方案
 上行CoMP等增强技术方案
 迁入迁出、预纠偏、公专网协同调度、防乒乓切换等新功能应用情况分析
后续研究内容
谢谢！