VoLTE MOS 优化指导书
目录
VoLTE MOS 基础知识.......................................................................... 4
1
1.1
语音质量评估方法.................................................................................4
1.1.1 主观评价................................................................................................4
1.1.2 主动式评价............................................................................................5
1.1.3 被动式评估............................................................................................6
1.1.4 现状.......................................................................................................7
1.2
影响语音质量的因素............................................................................. 8
1.2.1 语音编码................................................................................................8
1.2.2
RTP 丢包...............................................................................................9
1.2.3
E2E 时延............................................................................................. 10
1.2.4 抖动.....................................................................................................11
分析工具..............................................................................................12
2
2.1
PM counter..........................................................................................12
VoLTE 上行质量..................................................................................12
2.1.1
UL Packet Delay Budget Quality........................................................13
2.1.2
2.1.3
VoLTE 音频断流统计 .......................................................................... 13
2.1.4
RTP 超时导致的 VoLTE 异常释放...................................................... 13
2.1.5 上行 PDCP 丢包率.............................................................................. 14
2.1.6 下行 PDCP 丢包率.............................................................................. 14
2.1.7 上行 Harq 失败率................................................................................ 15
2.1.8 上行 Harq DTX 失败率 ........................................................................16
2.1.9 下行 Harq 失败率................................................................................ 16
2.1.10 下行 Harq DTX 失败率 ........................................................................16
2.1.11 PDCCH error rate ............................................................................... 17
2.1.12 上行每 TTI 调度 SE 数........................................................................ 17
2.1.13 CCE 利用率 .........................................................................................17
2.1.14 上行干扰..............................................................................................17
2.1.15 重建比例..............................................................................................17
2.1.16 重建成功率..........................................................................................17
RIMA ................................................................................................... 18
2.2
2.3
信令平台..............................................................................................19
路测软件..............................................................................................20
2.4
基本分析方法...................................................................................... 21
3
3.1
问题定界..............................................................................................21
3.1.1 语音编码..............................................................................................22
3.1.2
RTP 丢包.............................................................................................22
3.1.2.1 上行丢包..............................................................................................22
3.1.2.2 下行丢包..............................................................................................23
3.1.3
E2E 时延............................................................................................. 23
3.1.4 抖动.....................................................................................................24
4
丢包问题详细分析...............................................................................24
4.1
总体分析..............................................................................................24
4.1.1 高负荷................................................................................................. 24
4.1.2 上行干扰..............................................................................................25
4.1.3 弱覆盖................................................................................................. 26
4.1.4 切换.....................................................................................................27
4.1.5 重建.....................................................................................................28
4.1.6 基站故障告警...................................................................................... 29
4.1.7
UE 问题............................................................................................... 29
上行丢包分析...................................................................................... 30
4.2
下行丢包分析...................................................................................... 30
4.3
语音质量优化手段...............................................................................31
5
5.1
调度算法..............................................................................................31
PDCCH 增强....................................................................................... 31
5.2
Enhanced PDCCH link adaptation ..................................................... 32
5.2.1
5.2.2
PDCCH Power Boost......................................................................... 32
PDCCH Coverage Extension ............................................................. 32
5.2.3
CFImode............................................................................................. 33
5.2.4
PDSCH 增强....................................................................................... 33
5.3
5.3.1
CRS power boost ................................................................................33
Harq 增强............................................................................................ 33
5.3.2
PUSCH 增强....................................................................................... 34
5.4
5.4.1
PUSCH 功控....................................................................................... 34
5.4.2 上行频选调度...................................................................................... 34
Harq 增强............................................................................................ 34
5.4.3
TTI bundling........................................................................................35
5.4.4
5.4.5
VoLTE Frequency Hopping ................................................................ 36
PHICH 增强.........................................................................................37
5.5
Link adaptation 优化........................................................................... 37
5.6
VoLTE UL BLER target...................................................................... 37
5.6.1
5.6.2
VoLTE DL MCS reduction .................................................................. 37
VoLTE UL MCS reduction .................................................................. 37
5.6.3
PDCP discard timer............................................................................ 38
5.7
DRX 优化............................................................................................ 38
5.8
5.9
RoHC.................................................................................................. 38
典型案例..............................................................................................39
6
1
VoLTE MOS 基础知识
1.1 语音质量评估方法
VoLTE 通过全 IP 的 4G 网络和 IMS 服务器提供语音服务,其实现原理和传统的 2G、3G 语
音服务有很大不同,如何判断重金投资的网络和研发的终端真正带来了更好的用户体验?如何衡
量新的 VoLTE 语音服务语音质量优于 2G、3G 网络和几乎免费 OTT 应用?如何衡量评估多种
操作系统多种种类的终端在 4G 网络中语音性能孰优孰劣?
其中语音质量的至关重要,语音质量的评估方法包括主观评价和客观评价两大种类:
1.1.1
主观评价
主观评价指以人为主体进行语音质量评价,由参与评听的评听人根据预先约定的评估准则对
语音质量进行打分,它反映了评听人对语音质量好坏的一种主观印象。主观评价方法比较繁杂,
为了排除偶然因素,减少评价波动方差,需要参与评价的评听人数量较多(一般 40 人以上)。
但是由于人是语音的最终接受者,这种评价方法是语音质量的真实反映。
国内外使用较多的主观评价方法包括平均意见分 MOS(Mean Opinion Score)法,韵母可
懂度测量 DRT(DiagnosTIc Rhyme Tests),失真平均意见分 DMOS(DegradaTIon Mean
Opinion Score),满意度测量 DAM(DiagnosTIc Acceptability Measure)等。
在实际语音质量评价中,MOS 法最为常见。ITU P.800 标准定义了 MOS 评价方法。参加评
价的评听人在听完测试语音后从下表 5 个等级中选择某一级作为他对语音质量的评价。全体实验
者的平均分就是所测语音质量的 MOS 值。
客观评估是指用机器自动判别语音质量.它从原理上又可分为两类评价方式:基于输入输出
方式的主动式评估和基于输出方式的被动式评估。
1.1.2
主动式评价
主动式的评价是建立在原始语音信号和失真语音信号的误差对比上,大多数这种方式的客观
评估采用数值距离或者描述听觉系统如何来感知质量的听觉模型来量化语音质量的好坏。
主动式评价方法主要由 ITU 标准组织定义,评价方法的发展沿革历史如图
其中 PESQ 和 POLQA 是目前仍然广泛使用的语音质量评价方法。
从主动式评价方法的发展历程以及各种方法的性能来看基于输入-输出的客观评价的一些方
法与主观评价的相关度已达到了 0.95 左右,能够比较真实的衡量语音质量。
1.1.3
被动式评估
被动式语音质量评价方法主要有两种。其一是直接从变化的 IP 网络损伤参数(如丢包、抖
动和延迟)预测语音质量,如 R-factor 方法;其二是根据音频信号测量语音流量的语音质量(例
如编解码器、回声、语言和/或讲话人),如 ITU 组织 P.563 标准。被动式评价的目的是建立
感知语音质量和网络或音频语音流相关参数的关系,从而通过网络参数或语音参数来评价感知语
音质量。被动式评价并非真实测量最终用户的实际体验,而是通过抓取网络参数或语音参数通过
数学模型“预测”感知语音质量。
1.1.4
现状
现网中,VoLTE 语音质量的评测方法:
路测: 多数是基于 POLQA 算法的主动式评价。
网络侧: 无论是信令平台还是基站侧统计的 MOS,多数是基于 E-Model 的被动式评估。
E-Model 是基于设备损伤的测量方法,它关注全面的网络损伤因素,可较好适应在 IP 网络
中语音质量的评估。E-Model 考虑语音信号传输过程中若干因素,如延时、抖动、丢包、编码器
性能等网络损伤因素对语音质量的影响并将其综合为参数 R,用以评估该语音呼叫的主观品质。
E-Model 算法将 R 值映射为 MOS,这个 MOS 值并不是端到端的 MOS 值,而是 IP 网络端
到端的 MOS 体现,为了和端到端的 MOS 区分,我们记为 IP MOS。
端到端 MOS 值计算需信令监测采集 RTCP 报文信息,获取丢包、抖动、时延等值。
VOLTE 用户呼叫 VOLTE
VOLTE 用户呼叫 CS 域用户
1.2
影响语音质量的因素
E-Model 是基于设备损伤的测量方法,它关注全面的网络损伤因素,可较好适应在 IP 网络
中语音质量的评估。E-Model 考虑语音信号传输过程中若干因素,如延时、抖动、丢包、编码器
性能等网络损伤因素对语音质量的影响并将其综合为参数 R,用以评估该语音呼叫的主观品质。
1.2.1
语音编码
语音编码(codec)将原始的声音信号转换成压缩的数字编码。因此,采样率和带宽会对接
受端还原语音质量造成影响。对于相同的编码算法,编码带宽越大,语音质量越好。
在 3GPP LTE 中,VoLTE 业务编码有 AMR-NB 窄带和 AMR-WB 宽带两种编码,两种编码
速率具有不同的话音质量,所以又分别称为 VoLTE 标清语音(或 VoLTE 12.2kbps)和 VoLTE
高清语音(或 VoLTE23.85kbps)。
AMR-NB 和 AMR-WB 这 2 种编码具有如下特点:
每 20ms 产生一个语音包,包括了 RTP/UDP/RLC-Security 压缩头;
每 160ms 生成一个 SID 语音静默包。
帧长 20ms;
AMR-NB 编码特点为:
共 8 个码率,分别为:4.75、5.15、5.9、6.7、7.4、7.95、10.2、12.2kbps;
采样率为 8kHz。
AMR-WB 编码特点为:
共 8 个码率,分别为:6.6、8.85、12.65、14.25、15.85、18.25、19.85、23.05、
23.85kbps;