VoLTE業(yè)務(wù)語(yǔ)音質(zhì)量提升研究

陳陽(yáng)

【摘 要】MOS值作為對(duì)VoLTE語(yǔ)音質(zhì)量最關(guān)鍵的影響因素之一，是VoLTE業(yè)務(wù)功能的成功商用最為重要的提升方向。論文針對(duì)VoLTE語(yǔ)音質(zhì)量?jī)?yōu)化提升，從基礎(chǔ)問題分析到特性功能優(yōu)化做了詳細(xì)闡述，并提出一種能改善上行丟包率及語(yǔ)音質(zhì)量的有效方法。

【Abstract】MOS value is one of the most important factors affecting VoLTE voice quality， and it is the most important promotion direction for the successful commercial use of VoLTE business functions. Aiming at the optimization and promotion of the VoLTE voice quality， the paper concretely expounds from the basic problem analysis to the feature function optimization， and puts forward some effective measures to improve the uplink packet loss rate and voice quality.

【關(guān)鍵詞】補(bǔ)償調(diào)度； MOS ； 語(yǔ)音編碼 ； VoLTE丟包 ； 調(diào)度

【Keywords】compensation scheduling； MOS； voice coding； VoLTE packet loss； dispatch

【中圖分類號(hào)】TN929.5 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）10-0119-02

1 VoLTE語(yǔ)音質(zhì)量提升背景

VoLTE即Voice over LTE，是一種基于IMS的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。通過(guò)IP數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，無(wú)需2G/3G網(wǎng)，全部業(yè)務(wù)承載于4G網(wǎng)絡(luò)上，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與語(yǔ)音業(yè)務(wù)在同一網(wǎng)絡(luò)下的統(tǒng)一。對(duì)運(yùn)營(yíng)商而言，部署VoLTE意味著開啟了向移動(dòng)寬帶語(yǔ)音演進(jìn)之路。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這將給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)兩方面的價(jià)值：一是提升無(wú)線頻譜利用率，二是降低網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)成本。對(duì)于語(yǔ)音業(yè)務(wù)，LTE的頻譜利用效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)制式。那么如何提升VoLTE的通話質(zhì)量，解決好VoLTE全網(wǎng)性的基礎(chǔ)問題和關(guān)鍵問題，推動(dòng)VoLTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與客戶感知提升， 就顯得尤為關(guān)鍵[1]。

2 影響VoLTE語(yǔ)音質(zhì)量提升重點(diǎn)因素分析

針對(duì)VoLTE語(yǔ)音質(zhì)量提升進(jìn)行分析研究，MOS分是影響VoLTE語(yǔ)音質(zhì)量的關(guān)鍵因素，直接關(guān)系到用戶使用高清語(yǔ)音的真實(shí)感受。影響VoLTE MOS分的四大因素：語(yǔ)音編碼、RTP丟包、E2E時(shí)延、抖動(dòng)。其中語(yǔ)音編碼和RTP丟包是影響VoLTE道路測(cè)試MOS提升的重點(diǎn)，尤其是丟包增多勢(shì)必導(dǎo)致MOS降低，造成語(yǔ)音聽字不清晰、說(shuō)話吞字、感知差。（如圖1所示）

3 VoLTE語(yǔ)音質(zhì)量提升思路

3.1 基礎(chǔ)問題分析及定位思路

根據(jù)VoLTE路測(cè)業(yè)務(wù)分析要求，將語(yǔ)音質(zhì)量提升分為測(cè)試問題識(shí)別&場(chǎng)景分析、三類核查及10個(gè)關(guān)鍵動(dòng)作、多數(shù)據(jù)源關(guān)聯(lián)精準(zhǔn)定位共3個(gè)階段來(lái)分層定位基礎(chǔ)優(yōu)化[2]，具體如圖2所示：

3.2 特性功能提升

3.2.1 RoHC

RoHC（Robust Header Compression）是一種專為無(wú)線鏈路設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)包頭壓縮機(jī)制，以適應(yīng)無(wú)線鏈路高誤碼率和長(zhǎng)環(huán)回時(shí)間的鏈路特性。

開啟ROHC功能，可以將40～60Bytes的IP頭最低壓縮至1Byte，從而減少空口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，對(duì)于邊緣語(yǔ)音用戶而言，意味著更少的RLC分段，可以提升相同語(yǔ)音質(zhì)量（如MOS分為3.0）時(shí)的上行覆蓋（約1～2dB）。

3.2.2 AMRC

在相同信道條件下，不同語(yǔ)音編碼速率（AMR速率）的語(yǔ)音質(zhì)量不同：信道質(zhì)量好時(shí)，較大AMR速率的語(yǔ)音質(zhì)量更好；信道質(zhì)量差時(shí)，較小AMR速率的語(yǔ)音質(zhì)量更好。

AMRC是指eNB自主進(jìn)行AMR速率調(diào)整，需eNB實(shí)時(shí)解語(yǔ)音包，并在用戶進(jìn)入弱覆蓋區(qū)域后，修改RTP包頭上的CMR（codec mode request）字段，分別實(shí)現(xiàn)上/下行的速率調(diào)整。

3.2.3 TTIBundling

在小區(qū)邊緣當(dāng)用戶信道質(zhì)量較差發(fā)射功率受限時(shí)，通過(guò)利用HARQ合并的增益來(lái)減少重傳，降低RTT傳輸所需要的時(shí)間，提升PUSCH的邊緣覆蓋。

TTI Bundling是指在4個(gè)連續(xù)的TTI上傳輸同一個(gè)數(shù)據(jù)塊，4個(gè)綁定的TTI作為同一個(gè)資源進(jìn)行處理，不同的TTI傳輸同一個(gè)數(shù)據(jù)塊的不同HARQ冗余版本。通過(guò)TTI Bundling技術(shù)，可以改善邊緣發(fā)射功率受限的語(yǔ)音用戶的上行鏈路質(zhì)量，增強(qiáng)PUSCH覆蓋，提升遠(yuǎn)點(diǎn)MOS性能。

3.2.4上行補(bǔ)償調(diào)度

上行補(bǔ)償調(diào)度是指eNodeB監(jiān)控語(yǔ)音用戶在上行鏈路沒有被調(diào)度的時(shí)間間隔。如果語(yǔ)音用戶在一定時(shí)間內(nèi)上行鏈路沒有被調(diào)度過(guò)，則eNodeB主動(dòng)給該語(yǔ)音用戶發(fā)送UL Grant，保證上行語(yǔ)音包可以及時(shí)發(fā)送，減少語(yǔ)音包等待時(shí)延，改善由于超過(guò)PDCP Discard Timer帶來(lái)的丟包，從而減少調(diào)度時(shí)延。

4 VoLTE語(yǔ)音質(zhì)量提升案例

通過(guò)各類基礎(chǔ)優(yōu)化手段改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，并輔以特性優(yōu)化，進(jìn)一步提升VoLTE語(yǔ)音質(zhì)量，本文重點(diǎn)以上行補(bǔ)償調(diào)度特性為例進(jìn)行詳細(xì)分析及描述。

4.1 原理簡(jiǎn)介

VoLTE的業(yè)務(wù)模型是每20ms發(fā)送一個(gè)語(yǔ)音幀，上行數(shù)據(jù)發(fā)送依賴于UE上報(bào)的調(diào)度請(qǐng)求（Scheduling Request）；如果eNB出現(xiàn)SR漏檢，可能導(dǎo)致eNB不能及時(shí)調(diào)度導(dǎo)致上行丟包率抬升，為了解決由于SR漏檢導(dǎo)致的丟包，引入VoLTE上行補(bǔ)償調(diào)度：對(duì)VoLTE業(yè)務(wù)，假如當(dāng)前調(diào)度時(shí)刻距離上次調(diào)度傳輸時(shí)刻時(shí)間超過(guò)門限值，則eNB主動(dòng)對(duì)該VoLTE用戶進(jìn)行1次調(diào)度授權(quán)，從而減少該場(chǎng)景下的丟包。對(duì)于邊緣用戶，當(dāng)發(fā)生SRI漏檢后，eNodeB主動(dòng)發(fā)送UL Grant進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)度，減少時(shí)延和超時(shí)對(duì)包，提升語(yǔ)音質(zhì)量。

4.2 開啟場(chǎng)景及范圍

選取禹州縣城密集城區(qū)及小區(qū)PUCCH干擾較高區(qū)域35個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，該場(chǎng)景下上行調(diào)度請(qǐng)求SR漏檢的概率會(huì)較大，VoLTE語(yǔ)音包得不到及時(shí)調(diào)度從而導(dǎo)致VoLTE丟包。

4.3 開啟效果呈現(xiàn)

7月18日上行補(bǔ)償開啟后，整體丟包次數(shù)大幅度減少，語(yǔ)音包等待時(shí)延降低，極大提升用戶VoLTE語(yǔ)音通話感知，驗(yàn)證區(qū)域內(nèi)拉網(wǎng)測(cè)試，MOS分3.5以上占比從94.30%提升至97.13%，提升2.83%。

5 結(jié)論及建議

語(yǔ)音丟包是導(dǎo)致VoLTE語(yǔ)音質(zhì)量MOS下降的主要原因之一，保障語(yǔ)音丟包率在一定的范圍能夠保障語(yǔ)音的通話質(zhì)量。在密集城區(qū)或者小區(qū)上行干擾較高的情況下，可能會(huì)存在上行調(diào)度請(qǐng)求SR漏檢，語(yǔ)音包得不到及時(shí)的調(diào)度而導(dǎo)致VoLTE丟包。

因此在存在PUCCH高干擾的情況下，如何保障上行的語(yǔ)音包得到調(diào)度，正是上行補(bǔ)償調(diào)度的引入原因，通過(guò)對(duì)于語(yǔ)音用戶的上行調(diào)度進(jìn)行識(shí)別，當(dāng)一定時(shí)間沒有上行調(diào)度則主動(dòng)進(jìn)行上行調(diào)度，使得上行的語(yǔ)音包得到及時(shí)調(diào)度和傳輸。從現(xiàn)網(wǎng)驗(yàn)證結(jié)果來(lái)看，開啟上行補(bǔ)償調(diào)度后，路測(cè)MOS分比例提升2.83%。

但該方案在高負(fù)荷場(chǎng)景下可能會(huì)增加語(yǔ)音用戶的RB和CCE資源開銷，當(dāng)語(yǔ)音用戶較多時(shí)，會(huì)導(dǎo)致小區(qū)吞吐率下降。因此，上行補(bǔ)償調(diào)度開啟與否需要根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)及負(fù)荷等情況進(jìn)行綜合考慮。另外VoLTE優(yōu)化的關(guān)鍵仍然在于基礎(chǔ)優(yōu)化，尤其是結(jié)合MR、KPI及路測(cè)數(shù)據(jù)分析等進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)覆蓋、干擾控制和切換控制；而針對(duì)非無(wú)線側(cè)原因，需要進(jìn)一步通過(guò)上層網(wǎng)元抓包、SEQ定界等方式進(jìn)行定位提升。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王志松，劉冬梅，張林林.VoLTE中的業(yè)務(wù)域部署方案[J].移動(dòng)通信，2014（Z1）：55.

【2】巫志文，李煒.OTT時(shí)代的通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商轉(zhuǎn)型[J].信息通信技術(shù)，2014（04）：45.