현장 측정 기반 VoLTE 성능 평가와 최적화 가이드

본 논문은 3GPP Release‑10 기반 상용 LTE 네트워크에서 VoLTE 서비스의 실제 성능을 현장 측정 데이터로 평가한다. 연구는 크게 네 부분으로 구성된다. 첫 번째는 VoLTE의 기본 원리와 서비스 흐름을 정리하고, IMS, EPC, eNB 간의 역할 분담과 RTP·SIP·RTCP 프로토콜 구조를 설명한다. 여기서 VoLTE는 GBR(QCI = 1) 베어러를 통해 RTP 스트림을 전송하고, SIP 신호는 QCI = 5 비‑GBR 베어러로 처리된다는 점을 강조한다. 두 번째 섹션에서는 VoLTE 품질에 직접적인 영향을 미치는 핵심 지표인 RTP 오류율, 지터, 왕복 지연, BLER, MOS를 정의하고, 측정 방법론을 상세히 기술한다. 측정 장비는 UE와 eNB 사이에 패킷 캡처 장치를 삽입해 실시간으로 RTP 패킷을 수집했으며, RSRP·RSRQ·SINR을 동시에 기록해 라디오 조건과 품질 지표 간의 상관관계를 분석하였다. 세 번째 섹션은 VoLTE 성능을 향상시키는 세 가지 주요 기능—ROHC, TTI‑Bund링, SPS—에 대한 실험 결과를 제시한다. ROHC는 헤더 압축을 통해 패킷 크기를 평균 30 % 감소시키고, 특히 O‑Mode와 R‑Mode에서 피드백 메커니즘을 활용해 복구 신뢰성을 높였다. 실험에서는 O‑Mode 적용 시 BLER이 0.7 %까지 낮아졌으며, 지연도 10 ms 이하로 감소했다. TTI‑Bund링은 셀‑엣지 UE의 업링크 전송 전력을 보강하고, HARQ 재전송을 4번 연속 전송함으로써 재전송 지연을 크게 줄였다. RSRP가 –108 dBm 이하일 때도 BLER이 2 % 이하로 유지되었고, MOS는 3.8 ~ 4.2 수준을 유지했다. 그러나 RSRP가 –110 dBm 이하로 떨어지면 지연이 150 ms를 초과해 실시간 대화 품질이 저하되는 한계가 확인되었다. SPS는 주기적인 VoIP 트래픽에 대해 반주기적 스케줄링을 제공해 제어 채널 오버헤드를 감소시키지만, 본 연구에서는 주로 ROHC와 TTI‑Bund링의 효과를 중심으로 다루었다. 네 번째 섹션에서는 SR‑VCC와 eSR‑VCC 전환 성능을 평가한다. 전환 시 인터럽션 시간은 평균 250 ms로, 300 ms 이하 목표를 만족했으며, 전환 성공률은 RSRP 임계값을 –108 dBm(비Bundling)·–110 dBm(TTI‑Bund링)으로 설정했을 때 95 % 이상으로 향상되었다. 또한, 전환 과정에서 발생하는 패킷 손실과 지터 상승을 최소화하기 위해 ROHC와 TTI‑Bund링을 동시에 적용하는 것이 권장된다. 결론적으로, 본 논문은 현장 측정 데이터를 기반으로 VoLTE 서비스 품질을 정량적으로 분석하고, ROHC·TTI‑Bund링·SPS 등 핵심 기능별 최적 파라미터와 운영 가이드를 제시한다. 특히, RSRP = –110 dBm 이하에서는 TTI‑Bund링을 활성화하고 O‑Mode ROHC를 적용함으로써 BLER과 지연을 효과적으로 억제할 수 있음을 확인하였다. 향후 연구에서는 5G NR 환경에서의 VoNR(Voice over New Radio)과 기존 VoLTE 간의 상호 운용성, 그리고 AI 기반 실시간 네트워크 최적화 방안을 탐색할 계획이다.