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(xì)探討了在3GPPR7HSPA支持下的VoIP技術(shù)。研究結(jié)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?yàn)?a class="contentlabel" href="http://cafeforensic.com/news/listbylabel/label/3GPP">3GPP在R5/R6/R7規(guī)范中對(duì)高級(jí)移動(dòng)接收機(jī)算法和VoIP優(yōu)化無(wú)線網(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(tǒng)稱為高速分組接入(HSPA)技術(shù)，起初其目的是為了承載對(duì)延時(shí)不敏感的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著技術(shù)的發(fā)展，3GPP在R6和R7中對(duì)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(xiàn)VoIP業(yè)務(wù)。本文將詳細(xì)說(shuō)明R6和R7的技術(shù)改善對(duì)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(jié)，具有RTP/UDP包頭的IPv6包頭為60字節(jié)。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。在HSPA中，壓縮IP包頭能顯著改善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(shù)據(jù)包頭壓縮到幾個(gè)字節(jié)。具有完全數(shù)據(jù)包頭與壓縮數(shù)據(jù)包頭條件下所需的數(shù)據(jù)速率不同的特點(diǎn)，壓縮數(shù)據(jù)包頭條件下所需的數(shù)據(jù)速率有所下降。

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

　　

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　　 圖1 PDCP層IP包頭的壓縮

　　2、3GPPR5/R6/R7中的增強(qiáng)技術(shù)

　　1)3GPPR5中的增強(qiáng)技術(shù)

　　3GPPR5中與VoIP相關(guān)的增強(qiáng)技術(shù)有：a)HSDPA技術(shù)，提供高速下行的數(shù)據(jù)傳輸速率。b)幾個(gè)并行用戶的碼字復(fù)用技術(shù)，能同時(shí)支持多個(gè)低速連接。c)從用戶設(shè)備(UE)到NodeB的信道質(zhì)量指示符(CQI)，CQI可以用于增強(qiáng)的NodeB分組調(diào)度。d)服務(wù)質(zhì)量(QoS)差別參數(shù)。

　　2)3GPPR6中的增強(qiáng)技術(shù)

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

　　3)3GPPR7中的增強(qiáng)技術(shù)

　　3GPPR7中與VoIP相關(guān)的增強(qiáng)技術(shù)有：a)HSUPA中的上行門(uplinkgating)，用于減小低速數(shù)據(jù)L1的控制開(kāi)銷，上行門還可以節(jié)省UE終端的功耗。b)高級(jí)HSDPA接收機(jī)：2天線均衡器。c)上行分組捆綁技術(shù)，當(dāng)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，提高VoIP分組的傳輸效率。d)HSDPA的不連續(xù)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(duì)于下面的延時(shí)分析，我們假設(shè)信令無(wú)線承載(SRB)在下行映射到HS-DSCH信道上，在上行映射到增強(qiáng)上行鏈路專用信道(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(dāng)滿足測(cè)量觸發(fā)事件1d(最優(yōu)小區(qū)改變)時(shí)，UE在信令無(wú)線承載上發(fā)送測(cè)量報(bào)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(biāo)NodeB保留基站資源和Iub資源。該資源的預(yù)留通過(guò)使用預(yù)配置可以完成得非?？?。一旦資源在t3時(shí)刻準(zhǔn)備好，RNC將向UE發(fā)送無(wú)線承載重配置消息，此時(shí)UE還是從源NodeB中接收數(shù)據(jù)。當(dāng)UE對(duì)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(shù)據(jù)將從源小區(qū)切換到目標(biāo)小區(qū)。UE開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)目標(biāo)小區(qū)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(cè)量目標(biāo)小區(qū)的信道質(zhì)量，并發(fā)送目標(biāo)小區(qū)的CQI報(bào)告。源小區(qū)該用戶的MAC-hs在小區(qū)切換后將重置，并將緩存的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)刪除。同時(shí)目標(biāo)小區(qū)MAC-hs中的流控單元開(kāi)始從服務(wù)RNC中請(qǐng)求PDU，這樣便可以通過(guò)HS-DSCH向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)。在小區(qū)切換過(guò)程中，RNC可以同時(shí)向兩個(gè)Node B發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)RNC從UE接收到重配置完成消息后，它便可以釋放源小區(qū)的資源。