CN107995655B - 一种LTE系统中针对VoLTE用户的拥塞控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种LTE系统中针对VoLTE用户的拥塞控制方法，包括：统计基站当前资源的使用情况，得到当前上行PRB利用率和下行PRB利用率；将得到的当前上下行PRB利用率与运营商设置的拥塞门限值进行比较，并判断是否满足触发拥塞控制条件；当满足触发拥塞控制条件时，判断是否为新接入的VoLTE用户；针对新接入的VoLTE用户，采用触发CSFB的方式进行拥塞控制。本发明创新地将CSFB技术应用在LTE系统无线接纳技术领域，当资源拥塞时，将高负荷的VoLTE用户回落至CS域执行语音等业务，使得VoLTE用户的通话业务不会因资源拥塞而无法完成，降低基站有限资源对VoLTE用户业务体验的影响，并且在拥塞门限范围内保证剩余用户和承载的QoS性能。

Description

一种LTE系统中针对VoLTE用户的拥塞控制方法

技术领域

本发明涉及LTE系统无线接纳技术领域，尤其涉及一种针对VoLTE用户的拥塞控制方法。

背景技术

长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)为共享资源系统，所有用户通过调度共享资源。由于空口无线资源和设备硬件资源的限制，要保证承载的服务质量(Quality ofService，QoS)，基站只能支持一定数目的用户和承载。基站需要对请求接入的用户和建立的承载进行接纳控制，从而能够在保证已接入承载的QoS前提下，尽可能多地接入用户和承载，提高系统的容量和资源利用率。

VoLTE的全称为“Voice over LTE”，是一种基于IP多媒体子系统(IP MultimediaSubsystem，IMS)的LTE语音解决方案。VoLTE技术通过LTE无线网和EPC核心网提供的IP数据通道接入IMS核心网，无需2G/3G网络，全部业务承载于4G网络上，不但能提供高速率的数据业务，还能提供高质量的语音视频通话，为用户带来更好的业务体验。

但是，高速率高质量的VoLTE业务需要占用一定的网络资源，而LTE系统中基站能提供的资源是有限的，当资源受限时，严重影响VoLTE用户的业务体验。因此，基站除了需要对请求接入的用户和建立的承载进行接纳控制外，还需对已接入的VoLTE用户进行相应地拥塞控制，从而在拥塞门限范围内保证剩余用户和承载的QoS性能，并且降低对VoLTE用户业务体验的影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明创新地将CSFB(Circuit Switched Fallback,电路域回落)技术应用在LTE系统无线接纳技术领域，公开一种资源拥塞时针对VoLTE用户的拥塞控制方法，即当资源拥塞时，针对新接入的VoLTE用户触发CSFB，从而能够在CS域完成相应的通话业务。具体技术方案如下：

一种LTE系统中针对VoLTE用户的拥塞控制方法，包括：

统计基站当前资源的使用情况，得到当前上行PRB利用率N_{PRB_UL}和下行PRB利用率N_{PRB_DL}；

将得到的当前上下行PRB利用率与运营商设置的拥塞门限值进行比较，并判断是否满足触发拥塞控制条件；

当满足触发拥塞控制条件时，判断是否为新接入的VoLTE用户；

针对新接入的VoLTE用户，采用触发CSFB的方式进行拥塞控制。

作为一种优选方案，设TH_{PRB_UL}和TH_{PRB_DL}分别表示运营商设置的上下行PRB利用率拥塞门限值，根据触发拥塞控制标识判断是否触发拥塞控制，触发拥塞控制标识表示为：

即，当N_{PRB_UL}、N_{PRB_DL}中的任意一个达到其对应的门限值时，则标识S＝TRUE，满足触发拥塞控制条件。

作为一种优选方案，新接入的VoLTE用户包括：已经接入LTE网络但还没建立会话的VoLTE用户和正在请求接入的VoLTE用户。

作为一种优选方案，判断是否为新接入的VoLTE用户的方法具体如下：

针对已经接入LTE网络的用户，遍历每个激活用户的承载，如果存在QCI＝5或者QCI＝1的承载，表明该用户为VoLTE用户；已经建立QCI＝1的承载的为正在进行语音通话业务的VoLTE用户；存在QCI＝5的承载但不存在QCI＝1的承载的为已接入但还没进行语音通话业务的VoLTE用户，即判定为已经接入LTE网络但还没建立会话的VoLTE用户；

针对正在请求接入的用户，若其发送的承载建立请求信息中包含QCI＝5的承载，即判定为正在请求接入的VoLTE用户。

作为一种优选方案，采用触发CSFB的方式进行拥塞控制包括：通过删除已接入但还没建立会话的VoLTE用户的QCI＝5承载或者拒绝正在请求接入的VoLTE用户建立QCI5承载的方式来触发CSFB。

作为一种优选方案，采用触发CSFB的方式进行拥塞控制还包括：当资源达到拥塞门限时，针对正在进行语音通话业务的VoLTE用户，不影响该VoLTE用户的业务体验，保留该用户。

作为一种优选方案，对于已接入但还没建立会话的VoLTE用户，删除QCI＝5承载时，基站先向核心网发送ERAB释放指示，等核心网完成QCI＝5承载信息删除后，基站再进行本地QCI＝5承载删除。

作为一种优选方案，在基站侧设置一等待定时器，待等待定时器超时后，基站即进行本地QCI＝5承载删除，从而完成该用户QCI＝5承载的释放。

作为一种优选方案，等待定时器的取值范围200～500ms。

有益效果：

本发明针对VoLTE用户的拥塞控制方法，当资源拥塞时，通过触发新接入VoLTE用户CSFB的方式，将高负荷的VoLTE用户回落至CS域执行语音等业务，使得VoLTE用户的通话业务不会因资源拥塞而无法完成，降低基站有限资源对VoLTE用户业务体验的影响，并且在拥塞门限范围内保证剩余用户和承载的QoS性能。

附图说明

图1VoLTE用户判断流程图；

图2针对已接入VoLTE用户的拥塞控制流程图；

图3处理释放用户承载流程图；

图4资源拥塞时新用户请求接入拥塞控制流程图。

具体实施方式

本发明公开一种LTE系统中VoLTE用户的拥塞控制方法，当资源拥塞时，通过触发新接入VoLTE用户CSFB的方式，将高负荷的VoLTE用户回落至CS域执行语音等业务。其中，“触发新接入VoLTE用户电路域回落”是指：当新接入的VoLTE用户需要建立会话时，将UE回退到2G/3G的CS网络中，在CS域完成整个通话过程。新接入的VoLTE用户包括：已经接入LTE网络但还没建立会话的VoLTE用户和正在请求接入的VoLTE用户。

实际拥塞控制是在用户接入后进行的，但在测试时发现UE打开VoLTE功能后，如果QCI＝5的承载被释放了，则会不停地请求建立QCI＝5的承载，直至建立成功。为了避免资源拥塞环境下UE不停地释放、建立QCI＝5的承载，本发明结合接纳控制，在UE请求接入时就做相应的处理，即在承载建立请求时，如果请求信息中包含QCI＝5的承载，则表明该UE是正在请求接入的VoLTE用户，拒绝QCI＝5的承载的建立，也就是说本发明拥塞控制实际上也包含了一部分接纳控制。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

步骤一：统计并实时更新基站当前资源的使用情况，得到此时上行PRB利用率为N_{PRB_UL}，下行PRB利用率为N_{PRB_DL}。

步骤二：比较步骤一中统计的资源利用率和运营商设置的门限值，判断是否达到资源拥塞门限。

设TH_{PRB_UL}和TH_{PRB_DL}分别表示运营商设置的上下行PRB利用率拥塞门限值，则用于判定是否满足触发拥塞控制条件的触发拥塞控制标识表示如下：

即，当N_{PRB_UL}、N_{PRB_DL}这两个因素中的任意一个达到其对应的门限值时，则标识S＝TRUE，满足触发拥塞控制条件。

步骤三：当触发拥塞控制标识S＝TRUE时，确定新接入的用户是否为VoLTE用户。

QCI＝5的承载用来承载IMS信令，QCI＝1的承载用来承载语音会话，因此对于VoLTE用户，除了像普通用户建立一般的默认承载，还需建立QCI＝5的默认承载，如果要发起基于IP的通话等业务，还需要建立QCI＝1的承载。本发明主要针对新接入的VoLTE用户进行拥塞控制，包括：已经接入LTE网络但还没建立会话的VoLTE用户(即存在QCI＝5的承载且不存在QCI＝1的承载)和正在请求接入的VoLTE用户(即还没建立QCI＝5的承载)。针对正在进行语音通话业务的VoLTE用户(即存在QCI＝1的承载)，为了不影响业务体验，本发明不作处理。结合图1所示，针对已经接入LTE网络的用户，遍历每个激活用户的承载，如果存在QCI＝5或者QCI＝1的承载，表明该用户为VoLTE用户，设置标记位IsVoLTEUEFlag＝TRUE；否则该用户为非VoLTE用户，设置标记位IsVoLTEUEFlag＝FALSE。为了区分上述几种情况以更好地进行后续拥塞控制策略，添加如下判断：如果VoLTE用户正在进行语音通话业务，即该用户已经建立QCI＝1的承载，则设置标记位IsVoLTEUEWithoutQCI1＝FALSE；如果VoLTE用户已接入但还没进行语音等业务，即该用户存在QCI＝5的承载且不存在QCI＝1的承载，则设置标记位IsVoLTEUEWithoutQCI1＝TRUE。而针对正在请求接入的用户，当其发送承载建立请求时，如果请求信息中包含QCI＝5的承载，则表明该用户是正在请求接入的VoLTE用户。

步骤四：当触发拥塞控制标识S＝TRUE时，针对新接入的VoLTE用户进行拥塞控制策略。

LTE网络只提供基于IP的分组交换业务，无法实现2G/3G网络的电路交换业务，因此如果用户需要发起会话，通常只能支持VoLTE功能发起基于IP的通话业务。故，本发明通过删除QCI＝5承载或者拒绝建立QCI＝5承载的方式，最终目的使得这些用户不包含QCI＝5的承载，使得该用户在发起会话时触发CSFB，从而在CS域完成通话业务。结合图2至图4所示，实施例中将通过删除已接入但还没进行语音业务的VoLTE用户的QCI＝5承载，或者不允许新接入VoLTE用户建立QCI5承载的方式来触发CSFB。

资源拥塞时针对已接入的VoLTE用户进行拥塞控制，具体实现过程如图2所示。当资源达到拥塞门限时，针对正在进行语音通话业务的VoLTE用户，即标记位IsVoLTEUEWithoutQCI1＝FALSE，为了不影响该VoLTE用户的业务体验，保留该用户；针对已接入但还没进行语音等业务的VoLTE用户，即标记位IsVoLTEUEWithoutQCI1＝TRUE，则通过删除QCI5承载的方式触发其CSFB，使得该用户的通话业务不会因资源拥塞而无法完成，降低基站有限资源对VoLTE用户业务体验的影响。

如图3所示，处理释放(即删除)用户QCI＝5承载的具体过程如下：当资源达到拥塞门限并且标记位IsVoLTEUEWithoutQCI1＝TRUE时，发送该用户QCI＝5承载的释放指示。由于该承载的释放过程是由基站发起，根据协议3GPP36.413中相关规定，基站应首先向核心网发送ERAB RELEASE INDICATION(即ERAB释放指示)，等核心网完成相关承载信息删除后，基站再进行本地承载删除。但通过本发明进行的理论分析和多次测试结果显示，核心网完成相关承载信息删除后并不会通知基站，因此在基站侧可设置一个等待定时器，该定时器超时后基站就进行本地承载的删除，否则基站不知道什么时候开始进行本地承载的删除。设定的定时器等待时间只需确保在这个时间内，核心网能够完成相关承载信息的删除，否则将会出现因为核心网侧承载信息仍存在而基站侧承载已被删除的错误。但设定的定时器等待时间也不能太长，否则基站等太久，影响承载释放流程的及时性。通过分析测试可知，在正常情况下，核心网删除承载信息是瞬时完成的，因此，等待定时器的合理的取值范围200～500ms，实施例中设定200ms。

如图4所示，资源拥塞时针对正在请求接入的VoLTE用户进行拥塞控制过程如下：当资源达到拥塞门限时，针对正在请求接入的VoLTE用户，当其发送承载建立请求时，如果建立请求信息中包含QCI＝5承载，则拒绝该QCI＝5承载的建立，当该用户进行通话业务时便能触发CSFB；反之，该用户为非VoLTE用户，本发明不作研究，正常接入。

在以上过程中，通过将高负荷的VoLTE用户回落至CS域，不仅使得该用户的通话业务不会因资源拥塞而无法完成，而且在拥塞门限范围内保证了剩余用户和承载的QoS性能。无论是已经接入LTE网络但还没建立会话的VoLTE用户，还是正在请求接入的VoLTE用户，最终目的都是使其具有VoLTE功能，但还没进行通话业务的用户无法建立QCI＝5的承载，从而在该用户需要建立会话时触发CSFB。

VoLTE用户如果是在LTE网络发起基于IP的话音业务需要占用大量资源，在资源拥塞环境下无法满足，业务将受影响。通过本发明采用的触发其CSFB的方式让该用户回落至CS域执行语音业务，不仅使得该用户的通话业务不会因资源拥塞而无法完成，而且在拥塞门限范围内保证了剩余用户和承载的QoS性能。需要说明的是，本发明采用的CSFB的本质是驻留在LTE网络的用户需要建立CS域的会话时，网络将UE回退到2G/3G的CS域网络中，因此，在整个通话阶段，UE总是位于CS域网络中，当语音业务结束后，UE才能返回到LTE网络中。目前市场上LTE终端大部分都具有CSFB功能，在本发明中默认所有驻留在LTE系统的UE都具备CSFB功能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种LTE系统中针对VoLTE用户的拥塞控制方法，其特征在于，所述方法包括：

统计基站当前资源的使用情况，得到当前上行PRB利用率N_{PRB_UL}和下行PRB利用率N_{PRB_DL}；

将得到的当前上下行PRB利用率与运营商设置的拥塞门限值进行比较，并判断是否满足触发拥塞控制条件；

当满足触发拥塞控制条件时，判断是否为新接入的VoLTE用户；

针对新接入的VoLTE用户，采用触发CSFB的方式进行拥塞控制；

所述新接入的VoLTE用户包括：已经接入LTE网络但还没建立会话的VoLTE用户和正在请求接入的VoLTE用户；

设TH_{PRB_UL}和TH_{PRB_DL}分别表示运营商设置的上下行PRB利用率拥塞门限值，根据触发拥塞控制标识判断是否触发拥塞控制，触发拥塞控制标识表示为：

即，当N_{PRB_UL}、N_{PRB_DL}中的任意一个达到其对应的门限值时，则标识S＝TRUE，满足触发拥塞控制条件；

判断是否为新接入的VoLTE用户的方法具体如下：

针对已经接入LTE网络的用户，遍历每个激活用户的承载，如果存在QCI＝5或者QCI＝1的承载，表明该用户为VoLTE用户；已经建立QCI＝1的承载的为正在进行语音通话业务的VoLTE用户；存在QCI＝5的承载但不存在QCI＝1的承载的为已接入但还没进行语音通话业务的VoLTE用户，即判定为已经接入LTE网络但还没建立会话的VoLTE用户；

针对正在请求接入的用户，若其发送的承载建立请求信息中包含QCI＝5的承载，即判定为正在请求接入的VoLTE用户；

对于已接入但还没建立会话的VoLTE用户，删除QCI＝5承载时，基站先向核心网发送ERAB释放指示，等核心网完成QCI＝5承载信息删除后，基站再进行本地QCI＝5承载删除。

2.如权利要求1所述的拥塞控制方法，其特征在于，采用触发CSFB的方式进行拥塞控制包括：通过删除已接入但还没建立会话的VoLTE用户的QCI＝5承载或者拒绝正在请求接入的VoLTE用户建立QCI5承载的方式来触发CSFB。

3.如权利要求2所述的拥塞控制方法，其特征在于，采用触发CSFB的方式进行拥塞控制还包括：当资源达到拥塞门限时，针对正在进行语音通话业务的VoLTE用户，不影响该VoLTE用户的业务体验，保留该用户。

4.如权利要求1所述的拥塞控制方法，其特征在于，在基站侧设置一等待定时器，待等待定时器超时后，基站即进行本地QCI＝5承载删除，从而完成该用户QCI＝5承载的释放。

5.如权利要求4所述的拥塞控制方法，其特征在于，等待定时器的取值范围200～500ms。

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