evaluation and calculation of voice call capacity based on ip in lte network

LTEدر شبکه IPارزیابی و محاسبه ظرفیت تماس صوتی مبتنی بر –مهدی صادقیان، سید حسن سید موسوی

–نهمین همایش ارتباطات و فنآوری اطالعات -در اقتصاد مقاومتی 3G/4Gهای موبایل باندپهن نقش توسعه شبکه

تهران 4931بیست و پنجم مرداد

1صفحه

LTEدر شبکه IPصوتی مبتنی بر ارزیابی و محاسبه ظرفیت تماس

Evaluation and Calculation of Voice Call Capacity based on IP in LTE Network

ان، ایرهای کامپیوتری، دانشگاه آزاد اسالمی واحد گرمسارشبکه، کارشناس ارشد فنآوری اطالعات، گرایش مهدی صادقیان

Mehdi Sadeghian, M.Sc. in Information Technology, Islamic Azad University Garmsar Branch, Iran

[email protected]

مسار، ایرانگر -، استادیار و عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسالمی واحد گرمسارسید حسن سید موسوی

Seyed Hassan Seyed Moosavi, Assistant Professor, IAUG, Garmsar, Iran

[email protected]

چکیده

1HSPA ،+HSPAهایی که از موبایل برای باندپهن، اپراتورهای موبایل از طریق راه اندازی شبکه ینبا افزایش تقاضای مشترک

، مکالمه و پیامک LTEاند. قبل از ظهور کنند، سرعت اتصاالت دیتا را بیش از پیش افزایش دادهبانی مییپشت 2LTE اًو اخیر

LTEمداری از تعریف تصمیم به خارج نمودن خدمات سویچ 3GPPبا این وجود، .کردندمداری کار میسویچ روی شبکه

معرفی انواع رویکردهای ارائه مقاله،هدف بنابراین نیاز به مدل جدیدی برای ارائه خدمات مکالمه و پیامک بوجود آمد. ،گرفت

های و سپس ارزیابی و محاسبه تعداد کاربران با توجه به پیکربندی به همراه مزایا و معایب هر یک LTEدهنده صوت در

ابسته به و شبکه باند دردسترس، میزان مشترکین تحت پوشش، استفاده از پهنایاز لحاظ میزان بار بودن سلول خاص اپراتور

باشد.می HARQ، سربار سیگنالینگ و کنترل و مورد استفاده نوع مدوالسیون

رویکردهای ارائه دهنده صوت.، IPای زیرسیستم چندرسانه ،LTE درصوت ، (LTE)تکامل بلند مدت کلمات کلیدی:

مقدمه .4

دهد. هدف از ارائه می IPباشد و تمام خدمات خود را از طریق یک شبکۀ تمام ای سوییچ پکتی می، شبکهچهارم موبایلنسل

مگابیت بر ثانیه در فراسو و 50مگابیت بر ثانیه در فروسو و بیش از 100ارائۀ این نسل، افزایش سرعت انتقال به بیش از

باشد. لی ثانیه و بطور کلی افزایش رضایت کاربران نهایی میمی 10کاهش زمان رفت و برگشت به کمتر از

سیم هستند، اگرچه اکثر پهنای باند توسط ترافیک از منبع اصلی درآمد اپراتورهای بی (SMS)پیام کوتاه سرویسصوت و

پهنای باند بین رود که اختالف بین مصرف های اخیر است، به همین منظور انتظار میشود. این روند سالداده مصرف می

د مدت)تکامل بلن سیمرا به طراحی و توسعۀ چهارمین نسل زیر ساختار شبکه بی این امر اپراتورهاداده و صوت افزایش یابد.

SMSصوت یا خدمات ارائه باشد. بهرحال نسل چهارم بطور ذاتی از مجبور کرد که مبتنی بر سویچ پکتی می (LTE یا

کند.پشتیبانی نمی

LTE 3پروژه شرکای نسل سوم یا توسطGPP درREL8 توسعه داده شده است. این معماری مبتنی بر سویچ پکتی است و

سیم بی بعنوان یک تجربه شبکه LTEارائه شده است. (IP)پذیری و قابلیت همکاری بواسطه پروتکل اینترنت های انعطافاهرم

اربردی های کست. این معماری فرض را بر این قرار داده است که کلیۀ برنامهباال و امن برای مشترکین طراحی شده ا با کارایی

مدیریت توان در سه بخش اساسی تعریف کرد که عبارتند از: را می LTEاستفاده خواهند کرد. معماری IPمشترکین از




2صفحه

است، هدف IPک شبکه فقط ی LTEبخاطر اینکه ها حامل. های حامل و استفاده از تونل، مدیریت تونلهاUEیا مشترکین

LTEهای در حال حرکت بین شبکه UEباشد. هنگامیکه می UEبه IPهای اصلی شبکه ارائه راهکار صحیح برای تحویل پکت

تنظیم UEهای حامل برای هدایت کند. تونلاستفاده می IPهای های حامل برای ارسال و دریافت پکتباشد، از تونلمی

ها UEها حرکت کند. در نهایت ها بین شبکهها در یک مسیر مطمئن برای تحویل پکتبتواند از طریق آن UEکه شوندمی

.[1] دنام کننهویت، تصدیق و ثبتاحراز خود را در شبکه ،های حاملبه منظور ردیابی، ایجاد و استفاده از این تونل بایستی

LTEهای معماری و پروتکل .2

3GPP تر و افزایش ظرفیت، جانشینی را برای بمنظور پاسخ دهی به رشد مداوم کاربرد موبایل و تقاضا برای اتصاالت سریع

نتیهای سطراحی کرد. شبکه جدید برای ارائه کارکرد وسیعی که قابلیت همکاری با تکنولوژی UMTSنسل سوم تکنولوژی

این شبکه در . کندپشتیبانی می نیز را انداستاندارد نشده 3GPPهایی که توسط حتی تکنولوژی است وطراحی شده ردرا دا

سیستم پکتی تکامل را این تکنولوژی 3GPP نهایت،. در شده استایجاد کنونیبهبود چشمگیری نسبت به استانداردهای

معماری مسطح شبکه و بودن آن، IPماهیت تمام توان به می EPSتغییرات اصلی در از .[2] کردنامگذاری (EPS)یافته

اتصاالت سویچ پکتی را فقطشبکه بودن، این IPبا توجه به ماهیت تمام اشاره کرد. LTEتکنولوژی جدید رادیویی کارامد

.[2] شوندترمیم می (PCC)و زیر ساخت شارژ همچنین توسط مفهوم کنترل سیاست و شارژ خدماتکیفیت د. دهئه میاار

است که عبارتند از: یبخش بزرگ منطق سه ینشان داده شده است، شبکه دارا 1همانطور که در شکل

UMTSمورد استفاده در (ME)همانند تجهیزات موبایل LTE: معماری داخلی تجهیزات کاربر (UEتجهیزات کاربر )الف(

باشد.می GSMو

ارتباطات E-UTRAN یوییراد یشبکه دسترس: (E-UTRANزمینی تکامل یافته )شبکه دسترسی رادیویی عمومی (ب

. کندی( را کنترل مEPC) یافتهتکامل یتلفن همراه و هسته پکت ینب یوییراد

EPC. باشدیم 3GPPشبکه هسته یتکامل معمار ینهسته، آخر ۀشبک یا EPC: (EPCهسته پکتی تکامل یافته ) (ج

بعنوان IPاز رو،ینا. ازکندینم یمدار یچاز دامنه سو یبانیپشت یچگونهاست و ه یپکت یچسو یبر معمار یمبتن

ها حامل تقرارها و اسUE یۀمسئول کنترل کل EPC. کندیخود استفاده م هاییسسرو یۀدر انتقال کل یدیپروتکل کل

.[3] باشدیم یزن

.LTEهای : معماری و پروتکل4شکل

LTEرویکردهای ارائه دهندۀ صوت در .9

های سلولی مدرن هم از صوت و هم از حجم رو به رشد ترافیک داده پشتیبانی کند. رشد سریع رود که شبکهانتظار می

سیم سوق داده یا چهارمین نسل زیر ساختار شبکه بی (LTE)ترافیک داده اپراتورهای شبکه را به سمت تکامل بلند مدت

متکی به زیر SMSکند و برای پشتیبانی از صوت نمی ری پشتیبانیذاتاً از خدمات سویچ مدا LTEاست. بهرحال معماری

و حذف حوزه سویچ مداری در LTEبا توجه به تغییرات زیرساختاری در باشد. بهرحال می IP (IMS)ای سیستم چند رسانه

MMEHSS

eNodeB

eNodeB

PCRF

P-GWS-GW

X2

S1-MME

S6a

S1-U

S5-S8 SGi

Gx

S11

-IMS-Internet

-Apps

Uu

Uu

EPCE-UTRANUE

EPS

OCSOFCS

SPR

GzGy

Sp




3صفحه

صوتی در حوزۀ های سنتی مکالماتدر شبکه . [1] هایی را بوجود آورداین شبکه، استفاده از خدمات مکالمه صوتی چالش

همراه است، توسعه از آنجاییکه خدمات مکالمه صوتی منبع اصلی درآمد در اپراتورهای تلفن شود.سویچ مداری انجام می

هکار را IMSباید به نکته توجه داشت که در صدد رفع چالش موجود برآمدند و راهکارهایی را ارائه دادند. LTEدهندگان

، اپراتورها در تالش IMSباشد و به دلیل پیچیدگی می IPهای مبتنی برای روی شبکه SMSفرض ارائه خدمات صوت و پیش

مورد بحث و LTEراهکار ارائه دهندۀ صوت روی ششدر این مقاله باشند. بهرحال، برای جایگزین کردن راهکارهایی می

:[2] که عبارتند از خواهد گرفتبررسی قرار

.CSFBبازگشت به حوزه سویج مداری یا الف(

.SVLTEبطور همزمان یا LTEصوت و ب(

.VoLGAبواسطه دسترسی عمومی یا LTEصوت روی ج(

.SRVCCتداوم تماس صوتی رادیویی منفرد یا د(

.OTTارزش افزوده یا هـ(

.VoLTEیا LTEصوت روی و(

حوزه سویچ مداریباز گشت به .4.9

CSFB های سنتی در عوض معماری همراه جهت استفاده از شبکههای تلفنمکانیزمی برای دستگاهIMS برای ترافیک صوت

موجود برقرار 3و نسل 2.5های نسل برقرار شود روی شبکه LTEهای تلفن همراه به جای اینکه در کند. تماستعریف می

متصل خواهد شد، اما از یک روال الحاق LTEبه شبکه UEه مطابق معمول و استاندارد همراخواهد شد. یک دستگاه تلفن

سازی موقعیت مکانی را برای یک بهنگام MMEاستفاده خواهد کرد. CSهای تبلیغاتی شامل بازگشت به شده و قابلیتترکیب

همراه در شرایط ی دستگاه تلفندهی خواهد کرد که موقعیت مکانسنتی سیگنال GERANیا UTRANدر شبکه MSCیک

. در [1] کنندرسانی میخدمت LTEهای سنتی و بعنوان پلی بین شبکه MMEو MSCداری خواهد شد. نگه CSخدمات

نشان داده شده است. CSFBمعماری 2شکل

.CSFB: معماری 2شکل

ها اشاره شده است.نباشد که در ذیل به برخی از آمزایا و معایبی میاین رویکرد دارای

مزایا:

خدمات ج( .شودیکار گرفته مبه یسنت 2G/3G یرساختارصرف شده در ز هایینههزب( آن آسان است. یساز یادهپالف(

شود.یحفظ م ینگروم

معایب:

ب( است. یافته یشافزا 3Gو 2G یهاشبکه یمدار یچینگبازگشت به سو یلتماس بدل یزمان راه اندازالف(

تحت یباال در نواح یتظرف ین. بنابراکندیاستفاده م LTEنسبت به تریرکم تاث یفاز ط 3Gو 2G یوییراد هاییتکنولوژ

مثال یقو LTE یگنالتلفن همراه با س یاتممکن است عملج( باشد.یم یدهفا یب WCDMAو GSM یبرا LTEپوشش

در د( .باشدیم یتماس صوت یینپا یفیتآن ک یجهبازگشت کند که نت 2.1GHzدر یفضع 3G یگنالبه س 800MHzدر




4صفحه

یهاساختار نسل یرکه ز ییاپراتورهاهـ( .خواهند رفت یناز ب LTE یتایها دنشست ۀ، همCSبه اتصال صوت یچهنگام سو

.[5] [4] استفاده کنند یکردرو یناز ا توانندینداشته باشند نم یسنت

بطور همزمان LTEصوت و .2.9

یعنیاجرا شوند. یمدار یچصوت سو یسبطور همزمان با سرو LTEپکت یچسو هاییسسرو دهدیاجازه م یکردرو ینا

SVLTE امکاناتCSFB در یلموبا یروش گوش ین. در ادهدیارائه م یچپکت سو یتاید یسسرو یک یرا همزمان با اجرا

ی،مدار یچو در مُد سوئ یتاد هاییس، سروLTE. در مُد کندیم یتفعال یمدار یچو هم در مُد سوئ LTEزمان، هم در ُمد یک

در در شبکه ندارد. بهرحال یخاص یطکه شرا باشدیم یلموبا یبر گوش یراه حل فقط مبتن ین. اشوندیصوت اجرا م یسسرو

دهد.را نشان می SVLTEمعماری 3 شکل .[5] باشدیها نمIMS ۀبه توسع یازیروش ن ینا

.SVLTE یمعمار: 9شکل

ها اشاره شده است.باشد که در ذیل به برخی از آناین رویکرد دارای مزایا و معایبی می

مزایا:

در اتعدم تغییرج( همزمانی خدمات دردسترس بین دیتا و صوت.ب( موجود. 2G/3Gاستفاده از زیرساختار الف(

های سنتی.و نسل LTEزیرساختار

معایب:

.[2] وری باالی باطریبهرهب( موردم دوگانه. های همراه با توجه به تراشهافزایش هزینه تلفنالف(

بواسطه دسترسی عمومی LTEت روی صو .9.9

صوت، یافتروش به کاربران امکان در ین. اباشدیم (GAN) یعموم یبر وجود شبکه دسترس یمبتن VoLGA استاندارد

SMS ینکه ب یمدار یچسو هاییسسرو یگرو دGSM/UMTS و LTE یروش برا ین. هدف ادهدیرا م یابدیانتقال م

اتورهااپر یکه بتواند درآمد اصل باشدیم هاییسرویسکم جهت کسب یسککم و ر ینهبا هز یروش ۀارائ یلموبا یاپراتورها

باشدیبه سه مولفه م یازن VoLGA شبکه سازییادهپ ی. برا[6] گسترش دهد یدجد LTE شبکه یرا رو( SMSمانند صوت و)

:که عبارتند از

EPSکه تعامل شبکه باشدیم VoLGAشبکه یساز یاده: قلب پVANC یا VoLGA یشبکه دسترس ۀکنترل کنندالف(

VANCصوت توسط هاییس. سروکندیفراهم م GSM/UMTSارائه شده توسط شبکه CS هاییسرا با سرو LTEدر

یکردرو یندر ا 3Gو 2G یهابه شبکه یبازگشت یچه ینبنابرا شوند،یفرستاده م LTEشده و به شبکه یلبه پکت تبد

.[7][8] شودیانجام نم

امن و کنترل از راه دور مولفه مسئول خاتمه یننباشد. ا یاباشد یکپارچه، VANC: که ممکن است بایتدروازه امنب(

کیتراف یرا برا یکپارچگیو حفظ یرمزنگار یت،احراز هو ین. همچنباشدیدستگاه کاربر م یقاز طر یتونل دسترس

.دهدیارائه م لینگیگناس




5صفحه

یجادکه پس ازا شودیکاربر استفاده م یزاتتجه یتاحراز هو یبرا: (AAA)یمجوز و حسابرس یت،احراز هو سرور (ج

.[7] شودیدستگاه کاربر انجام م یتدروازه امن یتونل امن، برا یکشدن

نشان داده شده است. VoLGAمعماری 4در شکل

.VoLGA: معماری 1شکل


مزایا:

بطور همزمان استفاده LTEاز یتابه د یدسترس یو برا CS ۀبه صوت از حوز یدسترس یکه برا دهدیاجازه م UEبه الف(

یگرو د یتماس اضطرارج( .شوندیقطع نم CSبه شبکه یدر هنگام دستگردان یتاد یهاتماس CSFBبرخالف ب( کند.

ندارند. یریها تاثMSC یا MME ،SGSNهسته همچون ۀوجود عناصر شبکد( .شوندیم یبانیپشت یگالتوریخدمات ر

معایب:

. باشدیم یاضاف ینۀهز یک VANCب( دارد. یازن SRVCC یتمُد دوگانه با قابل ینالبر ترم یمبتن GAN یکبه الف(

در یعنصر عملکرد یکبعنوان VoLGA ینکها یلبدلج( .دارد VANCبه گسترش یازشبکه ن ینگروم یبانیپشت یبرا

3GPP 3روش بطور کامل توسط ینا باشد،ینمGPP به فوق روش یباز معا تواندیمامر یناستاندارد نشده است که ا

.[5] یدحساب آ

ارزش افزوده .1.9

مورد استفاده قرار گرفته 3G/WiFiنیست، ولی یک رویکرد عمومی است که قباًل روی شبکه LTEخاص OTTدر حقیقت

عمومی در VoIPهای کالینتباشد، همانند می شفاف برای شبکهو بطور کامل خارج از کنترل اپراتورها OTTاست. برنامه

ارائه 3GPPهای پذیری صوتی همانند شبکهها طعم واقعی انعطافهای کاربردی مثل اسکایپ، وایبر و غیره. این برنامهبرنامه

رای ها بطورگسترده بعنوان یک جایگزین بباشند. با این وجود، این برنامهدهند و فاقد کیفیت سرویس برای صوت نیز مینمی

"ارزش افزوده"خدمات صوت تواند می VoIP )وندور( ، هر فروشندهOTTدر .[10] گیردتفاده قرار میکنندگان مورد اسمصرف

ندارد. این IPهای دسترسی با شبکه هیچ تفاوتی نسبت به دیگر رسانه VoIPارائه دهد. رفتار وندور LTEبه هر کاربر شبکه

امکان ”Tromboning“البته بواسطه .کندشتیبانی نمیپ UTRANو GERANرادیویی سنتی همانند هایشبکه رویکرد از

این تکنیک . ود داردوج LTEثانویه برای رومینگ VoIPو تماس LTEبرای رومینگ غیر PSTNبرقراری ارتباط یک تماس

بهبود یافته را برای توانند کیفیت خدماتمی LTEهای باند نیاز دارد. ارائه دهندهبرای هر تماس فعال به دوبرابر پهنای

یک حامل اختصاصی با کیفیت خدمات از ،VoIPتعریف هر جریان به محدوده شبکه وندور که با) شدههای انتخابوندور

.[1] ( ارائه دهنددریافت خواهند کرد LTEشبکه PCRFو یا P-GWهای قابلیت طریق ها اشاره شده است.باشد که در ذیل به برخی از آنمعایبی می این رویکرد دارای مزایا و

مزایا:




6صفحه

UEدر VoIPترین رویکرد ارائه دهنده صوت )فقط اپراتورها نیاز به نصب یک کالینت سادهب( آماده برای استفاده.الف(

دارند.

معایب:

فقط ج( سنتی. SMSعدم وجود روش واضحی برای ارائه ب( اپراتورها با توجه به نگرانی کسب و کار.عدم پشتیبانی الف(

سیم )بطور اختصاصی(.های بیبا مدار فقط در شبکه دستگردانید( .LTEمناسب برای مشترکان تحت نواحی پوششی

منفرد یوییراد یتداوم تماس صوت .3.9

SRVCC ینب یتداوم تماس صوت یبرا یکردیرو LTE یهامنفرد در دستگاه یویراد یکو از است یمدار یچسو یهاو شبکه

یهابه شبکه LTE در حال انجام را از VoLTE یها، تماسLTE بدون پوشش یدر نواح یکردرو ین. اکندیکاربر استفاده م

یکردیرو SRVCCبر نشست صوت وجود داشته باشد، یفعال مبتن IMS یک هنگامیکه .[8] کندیمنتقل م یسنت یصوت

ین. جهت استفاده از اباشدیم یشبکه سنت یپوشش یهبه ناح LTEکاربر یکو قابل اعتماد یعسر یدستگردان ینتضم یبرا

رابط خاص که بعنوان یک ین،کنند. عالوه برا یبانیرا پشت SRVCC یدهدف، با یسنت یهاو شبکه LTE ۀشبک UE یکرد،رو

Sv ینشناخته شده است ب MME و سرورMSC رابط شودیم یلشکت .Sv یدستگردان یبانیجهت پشت Inter-RAT از

VoIP/IMS یرو EPC ۀبه حوز CS 3 یدسترس یروGPP UTRAN/GERAN معماری 5شکل .[2] شودیاستفاده م

SRVCC دهد.را نشان می

.SRVCC: معماری 3شکل

ها اشاره شده است.باشد که در ذیل به برخی از آندارای مزایا و معایبی میاین رویکرد

مزایا:

ثبات سرویس.ب( .CSFBاندزای تماس کمتری نسبت به زمان راهالف(

معایب:

ارتقاء ج( .UEسازی کنترل از ره دور نیازمند به زمان برای انتقال نشست و بهنگامب( .IMSنیاز به شبکه هسته الف(

MSC برای رابط(Sv.) )پوشانی نیاز به همدLTE با ناحیهGSM/WCDMA [2] [9].

LTE رویصوت .3.9

VoLTE ابتکاری از انجمنGSM است که هدف آن تعریف دقیق چگونگی توسعهIMS برای حمل ترافیک صوت توسط

ل کلی برای تعاماهداف این ابتکار برای توسعه مشخصاتی است که بطور واضح دارای سه نوع طرح باشد.می LTEاپراتورهای

و رابط رومینگ. این مشخصات (NNI)، رابط شبکه به شبکه (UNI)باشد که عبارتند از: رابط کاربر به شبکه می IMSصوت

وندشبمنظور ارائه یک سرویس صوت قابل قبول پشتیبانی دهد که بایستی ارائه می IMSهای یک لیست شفافی از ویژگی

[1].




7صفحه

VoLTEشبکه یتاید یررا با استفاده از مس یصوت یها، تماس LTE و صوت تماس یدهیگنالس یر. اما مسکندیبرقرار م

VoLTE هتر از ب یسیبه منظور ارائه سرو یفیتآن با سطح ک یریتتا امکان مد شودیبه طور مشخص در شبکه مشخص م

قرار بر یهاتماس یبرا یناناطم یتقابل یر کم و سطح باالیبه تاخ یصوت یهافراهم شود. تماس یکنون یصوت یهاتماس

و هم در اتصال یلشبکه موبا یک، هم در داخل VoLTE تماس یدهیگنالصوت و س یرهایمس ینهستند و بنابرا یشده متک

یریو تصو یصوت یهااز کدک توانندیم VoLTE یهاعالوه، تماس به .دارند ییباال یفیتسطح ک یگر،د یهاهمتقابل با شبک

ی. معمارکندیم یبانیاز آن پشت LTEکه شودیم یرپذامکان یموارد به واسط باندپهن ینباالتر استفاده کنند. همه ا یفیتبا ک

VoLTE [10] نشان داده شده است 6در شکل.

.VoLTE: معماری 3شکل


مزایا:

ارائه سوئیت ارتباطی غنی.ج( همگرایی تلفن همراه و ثابت.ب( اندازی تماس سریع.زمان راهالف(

معایب:

.[9] [2] برای پشتیبانی از عملیات متقابل با خدمات سنتی و رومینگ (Eco)نیاز به سیستم اکو الف(

دهد.بندی شده نشان میمزایا و معایب هر رویکرد را بصورت جمع 7شکل

.LTE در صوت مختلف یکردهایرو سهیمقا: 7شکل

MMEHSS

eNodeB

eNodeB

PCRFP-GW

S-GW

X2

S1-MME

S6a

S1-U

S5-S8Gx

S11

Rx

Cx.sh

SGi

IMS




8صفحه

ارزیابی و محاسبه ظرفیت صوت .1

LTE ازVoIP های صوت در شبکۀ کند. اندازۀ پکتبرای ارائه خدمات صوتی پشتیبانی میLTE وابسته به متغیرهای زیادی

در این . [11]باشد و غیره میها ها، پروتکلeNodeBدر سلول، الگوریتم زمانبند RFهمانند انتخاب رمزکننده صوت، شرایط

این کدک .کنداستفاده می (AMR)بیقی طاز یک کدک گفتاری چندنرخی ت VoLTEمقاله فرض بر این است که رویکرد

یک پکت ها درکند. این بیتکدک گفتاری را تولید می 3بیت 244ثانیه میلی 20است و در هر kbps 12.2دارای نرخ بیت

RTP/UDP/IP 4 سازی هدر قدرتمند گیرند. همچنین فرض بر این است که فشردهبیت( سربار قرار می 24بایت ) 3با حدود

(RoHC) IP فعال است. پکتVoIP ( ًبیت 24بیت گفتاری + 244شامل حدوداIP بیت قبل از پشته 268 =مربوط به هدر )

کند و عبور می MACو PDCP ،RLCقبل از رسیدن به الیه فیزیکی از سه الیه VoIPهای باشد. پکتپروتکل رابط هوا می

(300=32+268)دارای VoIPشود. بنابراین کل محموله پکت ها اضافه میتوسط این سه الیه به هدر RoHCبیت( 32بایت ) 4

بلوک است، یک (1/3)و نرخ کدینگ QPSKزمانیکه شمای مدوالسیون 1باشد. مطابق با جدول بیت قبل از الیه فیزیکی می

محموله مخابراتی را 5بیت 312توانند می RBباشد. با این حال سه بیت محموله مخابراتی می 104قادر به حمل )RB( منبع

در صورتیکه از شمای مدوالسیون 1باشند. مطابق با جدول مناسب می VoIPبیتی 300حمل کنند که برای حمل یک محموله

16-QAM باشد، یک (3/4)نرخ کدینگ وRB تواند محموله مخابراتی بیت است که می 408قادر بهVoIP را حمل کند

[12] .

.یعملکرد ملزومات یبرا کانال یپارامترها ثابت مرجع: 4جدول

QPSK 1/3 16-QAM 3/4 64-QAM 5/6 مدوالسیون / نرخ بیت

1 1 1 های منبع تخصیص یافتهبلوک

12 12 12 به ازای زیرفریم DFT-OFDMهای سیمبل

QPSK 16-QAM 64-QAM مدوالسیون

5/6 3/4 1/3 نرخ کد

712 408 104 اندازه محموله مخابراتی )بیت(

24 24 24 )بیت( CRCبلوک انتقال

0 0 0 )بیت( CRCاندازه بلوک کد

C 1 1 1 –های کد تعداد بلوک

2220 1308 396 بیت() 6بیت ختم داربست 12اندازه بلوک کد شده شامل

864 576 288 ها به ازای هر زیرفریمتعداد کل بیت

144 144 144 های کل به ازای هر زیرفریمسیمبل

یبانیهستند که قادر به پشت یخوب یکانال یطشرا یدارا هااز آن یبرخ باشندشده یعکه کاربران در طول سلول توز یکههنگام

یوناز مدوالس ارند وقرار د یبد یکانال یطدر شرانیز کاربران یهستند، مابق (3/4)با نرخ کدینگ QAM-16 یوناز مدوالس

QPSK کنند. میانگین تعداد یاستفاده م (1/3)با نرخ کدینگRB در یک سکتور برابر است با: به ازای کاربر

(1) QAM(P × N)-QAM(P × N) + 64-× N) + 16QPSK(P = RBVGA




9صفحه

و QPSK ،QAM-16معرف درصد استفاده کاربران از مدوالسیون Pبه ازای هر کاربر RBتعداد یانگینممعرف RBAVG که

64-QAM بخاطر عدم پشتیبانی مدوالسیون است(64-QAM درUE[13] 7و 6، 4، 3، 2، 1ردۀ های ) وN معرف تعداد

RBباشد. های مصرفی در مدوالسیون مورد نظر برای حمل پکت صوت می

مصرف شده توسط RBتعداد یانگینم ،استفاده کنند QPSKاز %10و QAM-16از داز کاربران بتوانن %90اگر بطور مثال

سلول برابر است: یکدر یمعمول VoIPکاربران

(2) (0.1 × 3 RBs) + (0.90 × 1 RB) = 1.2 RBs

پذیرباند مقیاسپشتیبانی از پهنایبه قادر LTEباشد. کانال می باندپهنای در یک سکتور وابسته به نوعمحاسبه تعداد کاربران

ی مختص به هر هاRBتعداد 2است که در جدول RBتعداد معینی دارای باندهر پهنای است و MHz 20تا MHz 1.4از

باشد:باند بصورت زیر میها و پهنایRBهمچنین رابطۀ بین .[14] نشان داده شده است باندپهنای

برابر است با: هاRBتعداد شود، بنابراین محاسبۀ باند بعنوان باند محافظ استفاده میاز هر پهنای 10%

(3) RBBW/ EffBW = RBN

باند معرف پهنای RBBWو باند محافظ( %10)با احتساب محاسبۀ باند موثر معرف پهنای EffBWها، RBتعداد معرف RBNکه

kHz 15هر زیرحامل عرض زیرحامل است و 12دارای RBیک باند . پهنایباشدمی kHz 180برابر با باشد که می RBیک

:[15] که برابر است بااست

(4) 12 × 15 kHz = 180 kHz

RBباشد، تعداد می MHz 18باند موثر باند محافط، پهنای %10که با احتساب MHz 20کانال باند برای مثال در یک پهنای

ها برابر است با:

(5) 18 MHz / 180 kHz = 100 RBs

.باندیپهنا هر یها RB تعداد :2جدول

1.4 3 5 10 15 20 (MHz)پهنای باند

100 75 50 25 15 6 هاRBتعداد

شود. در این مقاله فرض بر باند جهت سربار سیگنالینگ و کنترل مصرف میها در هر پهنایRBقابل ذکر است که تعدادی از

شود که یک شود. همچنین فرض میباند صرف سربار سیگنالینگ و کنترل میهای پهنایRBاز تعداد %20این است که

ه ثانیمیلییک در به ازای زیرفریم محاسبه تعداد کاربران ،قرار دارد. با وجود فرضیات ذکر شده 7بار %80سلول در وضعیت

برابر است با:

(6) RB/U/ NLoad -CellP × Eff-RBN = U/SFN




11صفحه

درصدمعرف Load-CellPسربار، %20ها با احتساب RBمعرف تعداد Eff-RBNد کاربران به ازای هر زیرفریم، معرف تعدا U/SFNکه

باشد. ها به ازای هر کاربر میRBتعداد معرف RB/UNبار سلول و

که فرض وجود دارد RB عدد 100 یرفریمدر هر ز یهثان یلیم یکمگاهرتز در هر 20کانال باند یپهنا یکدر برای مثال

سلول ارائه دهنده خدمات در وضعیت شود کهشود و نیز فرض میها صرف سربار سیگنالیگ و کنترل میRBاز %20شود می

.ماندباقی می RBعدد 80صرف شده توسط سربار سیگنالینگ و کنترل، RBتعداد %20ین با احتساب بنابرا .بار باشد 80%

: برابر است با ثانیهیلیم یکدر به ازای زیرفریم تعداد کاربران با احتساب شرایط فوق،

(7) 80 × 0.80 RBs / 1.2 RBs per User =53 Users per Subframe

20در طول مدت زمان تعداد کاربران کند،یم یدتول یگفتار یمفر یک یهثانیلیم 20در هر AMR یکدک گفتار ییکهآنجا از

برابر است با: اییهثانیلیم

(8) U/SFN × SFN = UN

معرف تعداد کاربران به ازای U/SFNمعرف تعداد زیرفریم تولید شده توسط کدک گفتاری و SFNمعرف تعداد کاربران، UNکه

باشد.هر زیرفریم می

ال برابر است با:مطابق با مثال فوق تعداد کاربران در شرایط ایده

(9) 20 Subframes × 53 Users per Subframe = 1060 Users

در ییخطا یچبدون ه ینگکد ینخاص و مقدار مع یونمدوالس یشما یککه هر پکت تنها با بر این دارد محاسبه فرض ینا

. اگر شودیم یازن HARQبروند که به انتقال مجدد ینها ممکن است از بپکت ی. بهرحال برخشودیم یافتها درزمان ۀهم

یلیم 20 یدر هر فاصله زمان مرتبه دوبجای یک مرتبه، یستیها با RB ،باشد یاز( نیانتقال مجدد )اضاف یکبه یانگینبطور م

مصرف یهثان یلیم 20طول رد RBدو VoIPکاربر یکدرحال حاضر ییکهاز آنجا ند.اختصاص داده شو VoIPبه کاربر اییهثان

باشد(. کاربر می 530 = 2 / 1060مگاهرتز 20کانال باند پهنای مثال در )بطور رسدیبه نصف م VoIPتعداد کاربران کند،یم

عالیت های پیشرفته، فاکتور فهای آنتن. برای مثال، استفاده از تکنیکباشدوابسته به فاکتورهای متفاوتی می VoIPظرفیت

ظرفیت شود. از طرفی دیگر نیز فاکتورهایی باعث کاهشمی VoIPصوت و کاهش درجه کانال کدینگ باعث افزایش ظرفیت

VoIP مانند احتیاج کاربران به افزونگی بیشتر توسط کدینگ و استفاده نکردن از زمانبندی نیمه مداوم که ممکن ،شودمی

ک یحداکثر قابلیت ،ر خالصهکاربر کاهش دهد. بطو 500مگاهرتز را به 20کانال باند پهنایاست تعداد کاربران در یک

eNodeB ربر کا 500ر یک سایت برابر با دVoIP [16] باشدمی.

تیبانی باندهای پشدر کلیۀ پهنای های مختلف یک سلولرا با توجه به پیکربندی پشتیبانی شده VoIP تعداد کاربران 8شکل

دهد.نشان می LTEشده در




11صفحه

های متفاوت.با پیکربندی LTE باند مختلفپهنایپشتیبانی شده در VoIP: تعداد کاربران 8شکل

تعداد کاربران یک سلول را با توجه به درصد بار بودن سلول و پیکربندی تعریف شده توسط اپراتور نشان ،10و 9 هایشکل

دهد. می

.%100تا %30: تعداد کاربران با درصد بار بودن سلول از 3شکل




12صفحه

.%100 تا %30 از سلول بودن بار درصد با کاربران تعداد: 41شکل

نتیجه گیری .3

باشد، زیرا این شبکه هایی میچالشچه دارای LTEمعرفی گردید و بیان شد که صوت در LTEدر این مقاله، ابتدا شبکه

ی گرفت پشتیبانهای قبل بعنوان برقرارکننده صوت مورد استفاده قرار میبوده و از حوزه سویچ مداری که در نسل IPتمام

تابحال شش درصدد راهکاری برای استفاده از صوت در این شبکه برآمدند که LTEگان کند. در این راستا، توسعه دهندهنمی

مزایا و معایب و سپس ه شدهر یک از رویکردها معرفی در این مقاله اند. داده ارائه LTEرویکرد را برای ارائۀ سرویس صوت در

های متفاوت سلول در پشتیبانی شده توسط پیکربندی VoIPسپس به ارزیابی و محاسبۀ تعداد کاربران .نیز بیان شدآنها

LTE نویسی با استفاده از زبان برنامهپرداخته شد. در نهایتC# حاسبات بصورت نمودارهای توصیفی شبیه نتایج ارزیابی و م

سازی شدند.

:مراجع .3

[1] C. Casey, "Supporting Voice over LTE: Solutions, Architectures, and Protocols," IEEE, 2013.

پایان نامه ، "VoLTE مشخصه گذاری الگوریتم های تصمیم گیری دستگردانی در شبکه های"، صادقیان مهدی ]2[

.1393، کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسالمی واحد گرمسار

[3] A. Helenius, "Performance of Handover in Long Term Evolution", Aalto University, 2011.

[4] A. BRYDON, "Still waiting for Voice over LTE", WIRELESS BLOG, Available: "

Http://www.unwiredinsight.com/2013/waiting-for-volte", 2013.

[5] M. Sauter, "Voice over LTE via Generic Access (VoLGA)", Whitepaper, 2009.

[6] I. Poole, "Voice over LTE - VoLTE Tutorial", Available: "http://www.radio-electronics.com",

Accessed: 2015 /04 /04.




13صفحه

[7] Y.-g. Maetan, "The Smart VoLTE Solution", Samsung Electronics Co. Ltd, 2013.

[8] QUALCOMM, "VoLTE with SRVCC: The second phase of voice evolution for mobile LTE devices",

QUALCOMM-White Paper, 2012.

[9] "Support of Voice in LTE", in Global Service Delivery Unit, Tehran, 2013.

توسعه موبایل و تاثیرات اقتصادی اجتماعی آن در ایران و جهان در "سول سرائیان، فرخنده ملکی فر، رکتر د ]11[

.1392، همراه اول :تهران ،"1396اقق

[11] HUAWEI, "How Big is VoLTE Voice Call", HUAWEI Confidential, 2014.

[12] S. P. a. J. S. Erik Dahlman, 4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband, ELSEVIER, 2011 .

[13] 3GPP, "LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) ;User Equipment (UE) radio

access capabilities", 3GPP TS 36.306 V10.2.0, 2011.

[14] 3GPP, "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network;

Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio transmission

and reception,", 3GPP TS 36.104 V8.0.0, 2007.

[15] M. L. S. M. R. A. Preet Kanwar Rekhi, "Throughput Calculation for LTE TDD and FDD System",

White Paper, 2012.

[16] M. A. E.-s. M. R. S. Ayman El nashar, "DESIGN, DEPLOYMENT AND PERFORMANCE OF 4G-

LTE NETWORKS", John Wiley & Sons, Ltd, 2014 .

هاپانویس

1 High Speed Packet Access

2 Long Term Evolution

kbps × 20 ms =244 bits 12.2بدین صورت بوده است: 244نحوه محاسبۀ عدد 3

4 Real-time Transport Protocol/User Datagram Protocol/Internet Protocol

bits per PRB × 3 PRB = 312 bits 104بدین صورت بوده است: 312نحوه محاسبۀ عدد 5

6 Trellis Termination

7 Loading

evaluation and calculation of voice call capacity based on ip in lte network

Engineering