基于3GPP R7 HSPA的VoIP技術(shù)

基于高速分組接入(HSPA)的VoIP技術(shù)是目前3G研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，文章詳細探討了在3GPPR7HSPA支持下的VoIP技術(shù)。研究結果表明，在同樣端到端質(zhì)量前提下，基于3GPPHSPA的VoIP頻譜效率要高于基于電路交換的語(yǔ)音呼叫的頻譜效率。這個(gè)較高的VoIP頻譜效率主要是因為3GPP在R5/R6/R7規范中對高級移動(dòng)接收機算法和VoIP優(yōu)化無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )算法進(jìn)行了優(yōu)化。研究還表明即使高速下行分組接入(HSDPA)沒(méi)有軟切換，HSPA的移動(dòng)性解決方案仍然可以滿(mǎn)足VoIP的需求。

　　0、引言

　　在蜂窩網(wǎng)絡(luò )中，通常電路交換是提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)的唯一方式。隨著(zhù)3G網(wǎng)絡(luò )的引入，從WCDMA的R99開(kāi)始，便可通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò )提供通話(huà)質(zhì)量可接受的VoIP業(yè)務(wù)，其頻譜效率要低于基于電路交換的VoIP。3GPP在R5和R6中分別引入了高速下行分組接入(HSDPA)和高速上行分組接入(HSUPA)，統稱(chēng)為高速分組接入(HSPA)技術(shù)，起初其目的是為了承載對延時(shí)不敏感的高速數據業(yè)務(wù)。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，3GPP在R6和R7中對技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，減小了比特傳輸時(shí)延，從而可以在HSPA上實(shí)現VoIP業(yè)務(wù)。本文將詳細說(shuō)明R6和R7的技術(shù)改善對VoIP性能的影響。

　　1、3GPPR4中IP包頭的壓縮

　　典型的語(yǔ)音分組30字節，具有RTP/UDP包頭的IPv6包頭為60字節。因此，在沒(méi)有包頭壓縮前提下，分組傳輸中的2/3都是包頭開(kāi)銷(xiāo)。在HSPA中，壓縮IP包頭能顯著(zhù)改善VoIP的業(yè)務(wù)效率。在R4中定義了魯棒包頭壓縮(ROHC)，ROHC可以將數據包頭壓縮到幾個(gè)字節。具有完全數據包頭與壓縮數據包頭條件下所需的數據速率不同的特點(diǎn)，壓縮數據包頭條件下所需的數據速率有所下降。

　　HSPA的包頭壓縮在終端UE和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )控制器(RNC)的第二層分組數據匯聚協(xié)議(PDCP)中進(jìn)行，因此這種壓縮方式不僅能節省空中接口的容量，還能節省Iub接口上的傳輸容量。數據包頭的壓縮位置如圖1所示。

　　

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201706/353647.htm
　　 圖1 PDCP層IP包頭的壓縮

　　2、3GPPR5/R6/R7中的增強技術(shù)

　　1)3GPPR5中的增強技術(shù)

　　3GPPR5中與VoIP相關(guān)的增強技術(shù)有：a)HSDPA技術(shù)，提供高速下行的數據傳輸速率。b)幾個(gè)并行用戶(hù)的碼字復用技術(shù)，能同時(shí)支持多個(gè)低速連接。c)從用戶(hù)設備(UE)到NodeB的信道質(zhì)量指示符(CQI)，CQI可以用于增強的NodeB分組調度。d)服務(wù)質(zhì)量(QoS)差別參數。

　　2)3GPPR6中的增強技術(shù)

　　3GPPR6中與VoIP相關(guān)的增強技術(shù)有：a)HSUPA技術(shù)，提供高速上行的數據傳輸速率。b)非調度的HSUPA傳輸，實(shí)現保證的比特速率，減少信令的分配。c)高級HSDPA接收機：2天線(xiàn)Rake與1天線(xiàn)均衡器。d)用于HSDPA的部分專(zhuān)用物理控制信道(DPCH)，可以減小低速率下行L1的控制開(kāi)銷(xiāo)。e)在上行高速專(zhuān)用物理控制信道(HS-DPCCH)中增加了前置碼和后置碼，可以改善HSDPA分組確認的可靠性。

　　3)3GPPR7中的增強技術(shù)

　　3GPPR7中與VoIP相關(guān)的增強技術(shù)有：a)HSUPA中的上行門(mén)(uplinkgating)，用于減小低速數據L1的控制開(kāi)銷(xiāo)，上行門(mén)還可以節省UE終端的功耗。b)高級HSDPA接收機：2天線(xiàn)均衡器。c)上行分組捆綁技術(shù)，當一起發(fā)送兩個(gè)VoIP分組時(shí)，可以將其進(jìn)行捆綁，從而減小控制開(kāi)銷(xiāo)，提高VoIP分組的傳輸效率。d)HSDPA的不連續接收，能降低移動(dòng)終端的功耗。

　　3、R7中的HSPA的移動(dòng)性

　　HSDPA的切換過(guò)程如圖2所示。

　　

　　 圖2 高速下行共享信道(HS-DSCH)切換過(guò)程

　　對于下面的延時(shí)分析，我們假設信令無(wú)線(xiàn)承載(SRB)在下行映射到HS-DSCH信道上，在上行映射到增強上行鏈路專(zhuān)用信道(E-DCH)上，且TTI均為10ms。HS-DSCH是HSDPA的傳輸信道，E-DCH是HSUPA的傳輸信道。首先，當滿(mǎn)足測量觸發(fā)事件1d(最優(yōu)小區改變)時(shí)，UE在信令無(wú)線(xiàn)承載上發(fā)送測量報告。傳輸從t1開(kāi)始，RNC在t2時(shí)刻接收到消息。服務(wù)RNC將為目標NodeB保留基站資源和Iub資源。該資源的預留通過(guò)使用預配置可以完成得非?？?。一旦資源在t3時(shí)刻準備好，RNC將向UE發(fā)送無(wú)線(xiàn)承載重配置消息，此時(shí)UE還是從源NodeB中接收數據。當UE對重配置消息進(jìn)行解碼，并且在有效時(shí)刻t4到期前，UE接收數據將從源小區切換到目標小區。UE開(kāi)始監聽(tīng)目標小區的高速共享控制信道(HS-SCCH)，HS-SCCH是HSDPA下行的共享控制信道。UE也會(huì )測量目標小區的信道質(zhì)量，并發(fā)送目標小區的CQI報告。源小區該用戶(hù)的MAC-hs在小區切換后將重置，并將緩存的協(xié)議數據單元(PDU)刪除。同時(shí)目標小區MAC-hs中的流控單元開(kāi)始從服務(wù)RNC中請求PDU，這樣便可以通過(guò)HS-DSCH向用戶(hù)發(fā)送數據。在小區切換過(guò)程中，RNC可以同時(shí)向兩個(gè)Node B發(fā)送數據。當RNC從UE接收到重配置完成消息后，它便可以釋放源小區的資源。