优化互操作门限设置提升IMS注册成功率

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优化互操作门限设置提升IMS注册成功率
1、问题描述
VoLTE商用以来，安徽部分地市VoLTE用户IMS注册成功率一直偏低，影响VoLTE用户业务使用感知。综合全省情况，发现IMS注册成功率低于97%的地市包括亳州、宿州、蚌埠、滁州、淮北、合肥六个地市，该六个地市4G无线基站均为华为厂家设备。进一步分析发现，VOLTE用户进行初始注册请求时，发生频繁4G与2G网络间相互操作，引起初始注册失败次数异常增高，导致IMS注册成功率指标较低。
2、原因定位
1．通过信令平台分析IMS注册失败主要原因

各失败原因占比如下图：

重点关注1000timeout与400 Bad Request两种类型的失败，这两种失败占失败总数的94%
1.1 1000 timeout类型失败(总次数999，占比63.39%）
这种失败原因为信令监测系统产生的超时失败，当请求消息超过信令监测系统设置的定时器（通常为1min）后没有响应，就会产生该类型失败。1000timeout类型失败的原因值主要包括1000失败和200失败，其他失败原因值占比较小。

1000失败原因值：
1000失败现象为终端不响应401鉴权，没有发起第二次register消息，信令如图所示：


该类型失败同时影响信令监测系统及网管的注册成功率指标。经分析有两种原因造成终端不响应401：
1）由于终端在短时间内发起多次初始注册，并且更换了IP或者端口,这样会导致终端收不到401，然后发起新的注册请求。一般为用户在此时发生了4G到2G的重定向或4G弱覆盖导致，属于网络原因。此种失败情况占1000 timeout类型失败比例为71.49%。
2）苹果终端概率性收到401，不回复响应，属于终端原因。
200失败原因值：
200失败现象为S1-U接口上没有表示注册完成的200 OK，信令如图所示：
         
该类型失败仅影响信令监测系统的注册成功率指标，不影响网管的注册成功率指标。典型场景为用户在IMS注册过程中发生了4G到2G的重定向或4G弱覆盖。
1.2 400 Bad Request类型失败
SCSCF在64s内收到不同IP地址的同一个UE发起的两次初始注册请求，就会产生该类型失败。信令如图所示：

该类型失败同时影响信令监测系统及网管的注册成功率指标。典型场景为用户在IMS注册过程中发生了4G到2G的重定向又很快返回4G。
1.3 失败原因总结
除去终端原因外，三种类型失败均与终端在4G与2G网络间重定向相关，由于发生时间及2G网络返回4G网络的时间不同导致了不同的失败原因值，频繁的42互操作与IMS注册冲突是导致失败的主要原因。
1000：终端发送第一条注册消息之后，发生了4G到2G重定向，且在信令监测系统定时器超时前没有返回4G网络，再次发起IMS注册消息。
200：终端发送第二条注册消息之后，发生了4G到2G重定向。
400：终端发送第一条注册消息之后，发生了4G到2G重定向，且在信令监测系统定时器超时前返回4G网络，再次发起IMS注册消息，与第一次注册消息间隔不到64s，导致网络侧发送400错误。
3、无线侧互操作设置分析
我们前期参考集团的要求，设置esrvcc执行门限为-116dbm，主要考虑要保证用户volte通话的时候移动至信号较差环境可以及时回到2G接续通话。
IMS注册成功率低于97%的地市包括亳州、宿州、蚌埠、滁州、淮北、合肥六个地市，该六个地市4G无线基站均为华为厂家设备。因此重点分析华为设备参数设置。VOLTE空闲态用户需建立QCI1、5承载，VOLTE语音业务态需同时建立QCI1、5、9三个承载，华为设备可以区分QCI 1、5、9设置不同的互操作门限，目前主要存在两种设置方式：
1. QCI1和QCI5设置成一样
我省华为设备前期采用此种配置，目的在于避免或减少VOLTE用户发生bSRVCC，但是存在问题：
当QCI1和QCI5均设置成-116dbm时，在空闲态由于QCI5一直存在，导致如果用户此时移动至弱场环境（RSRP＜-116dbm），就算没有通话，仍然会触发B2事件回到2G，而回到2G之后由于4G的重选门限是-124dbm，随后又会触发盲选回到4G，此时用户就会发现4G/2G信号处于频繁互操作状态，影响4G用户驻留以及实际感知，同时频繁的2、4互操作也会和IMS注册冲突，造成IMS注册成功率的下降。
2. QCI5与QCI9保持一致（QCI5比QCI1设置的更低）

这种设置可以减少空闲态频繁互操作，保证volte用户尽量驻留4G，但是存在bSRVCC的风险：
比如QCI1设置成-116dbm，而QCI5设置成-124dbm，此时固然空闲态不会频繁回到2G，但是如果用户移动至弱场环境（-124dbm＜RSRP＜-116dbm），此时QCI5未达到门限不会触发，所以用户仍在4G上，如果用户开始呼叫，随着QCI1的建立且达到B2门限，开始触发bsrvcc，目前核心网设备尚不支持此种切换方式，必然导致未接通。
因此，在核心网支持bSRVCC以前，VOLTE用户互操作参数设置方面，当用户处在弱场时（-116,~-124）存在“bSRVCC失败问题”和“频繁互操作造成IMS注册成功率下降问题”不能兼顾的问题。
3、解决方案
1 、在支持BsrVCC前
考虑到QCI1&QCI5单一的-116dbm门限设置过于宽松，与2-4门限存在6dB的过大间隔，导致频繁互操作和IMS注册失败问题突出。我们建议将QCI1的B2执行门限改为-118dbm，QCI5的B2执行门限改为-122dbm，希望保证用户驻留4G避免与IMS注册冲突的同时，又尽可能少触发bsrvcc问题。
我们在亳州、滁州等地进行了试点修改，IMS注册成功率效果明显：
亳州IMS注册成功率逐步提高，由92%提升至98%左右，统计近一周的IMS注册成功率指标如下图：

随后我们对2-4重选门限也进行了1-2dB的抬升，指标进一步有所改善。
目前，我省已针对华为设备区域进行全网推广修改，并结合补点和RF优化消除了一批次Volte用户弱覆盖区域。经两轮优化全网IMS注册成功率已由93%提升至97%左右。
2、在网络支持bSRVCC后，建议QCI5和QCI1B2门限设置保持一致，根据环境特点设置在-116dBm~120dBm之间某一点。