VoLTE業(yè)務語音質量提升研究

陳陽

（中國電信股份有限公司許昌分公司網絡運營部，河南 許昌 461000）

1 VoLTE語音質量提升背景

VoLTE即Voice over LTE，是一種基于IMS的語音業(yè)務。通過IP數據傳輸技術，無需2G/3G網，全部業(yè)務承載于4G網絡上，可實現數據與語音業(yè)務在同一網絡下的統一。對運營商而言，部署VoLTE意味著開啟了向移動寬帶語音演進之路。從長遠來看，這將給運營商帶來兩方面的價值：一是提升無線頻譜利用率，二是降低網絡組網成本。對于語音業(yè)務，LTE的頻譜利用效率遠遠優(yōu)于傳統制式。那么如何提升VoLTE的通話質量，解決好VoLTE全網性的基礎問題和關鍵問題，推動VoLTE網絡質量與客戶感知提升，就顯得尤為關鍵[1]。

2 影響VoLTE語音質量提升重點因素分析

針對VoLTE語音質量提升進行分析研究，MOS分是影響VoLTE語音質量的關鍵因素，直接關系到用戶使用高清語音的真實感受。影響VoLTE MOS分的四大因素：語音編碼、RTP丟包、E2E時延、抖動。其中語音編碼和RTP丟包是影響VoLTE道路測試MOS提升的重點，尤其是丟包增多勢必導致MOS降低，造成語音聽字不清晰、說話吞字、感知差。（如圖1所示）

圖1 VoLTE MOS影響因素分析

3 VoLTE語音質量提升思路

3.1 基礎問題分析及定位思路

根據VoLTE路測業(yè)務分析要求，將語音質量提升分為測試問題識別&場景分析、三類核查及10個關鍵動作、多數據源關聯精準定位共3個階段來分層定位基礎優(yōu)化[2]，具體如圖2所示：

圖2 定位思路

3.2 特性功能提升

3.2.1 RoHC

RoHC（Robust Header Compression）是一種專為無線鏈路設計的數據包頭壓縮機制，以適應無線鏈路高誤碼率和長環(huán)回時間的鏈路特性。

開啟ROHC功能，可以將40～60Bytes的IP頭最低壓縮至1Byte，從而減少空口傳輸的數據量，對于邊緣語音用戶而言，意味著更少的RLC分段，可以提升相同語音質量（如MOS分為 3.0）時的上行覆蓋（約 1～2dB）。

3.2.2 AMRC

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

AMRC是指eNB自主進行AMR速率調整，需eNB實時解語音包，并在用戶進入弱覆蓋區(qū)域后，修改RTP包頭上的CMR（codec mode request）字段，分別實現上/下行的速率調整。

3.2.3 TTI Bundling

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

TTI Bundling是指在4個連續(xù)的TTI上傳輸同一個數據塊，4個綁定的TTI作為同一個資源進行處理，不同的TTI傳輸同一個數據塊的不同HARQ冗余版本。通過TTI Bundling技術，可以改善邊緣發(fā)射功率受限的語音用戶的上行鏈路質量，增強PUSCH覆蓋，提升遠點MOS性能。

3.2.4 上行補償調度

上行補償調度是指eNodeB監(jiān)控語音用戶在上行鏈路沒有被調度的時間間隔。如果語音用戶在一定時間內上行鏈路沒有被調度過，則eNodeB主動給該語音用戶發(fā)送UL Grant，保證上行語音包可以及時發(fā)送，減少語音包等待時延，改善由于超過PDCP Discard Timer帶來的丟包，從而減少調度時延。

4 VoLTE語音質量提升案例

通過各類基礎優(yōu)化手段改善網絡質量，并輔以特性優(yōu)化，進一步提升VoLTE語音質量，本文重點以上行補償調度特性為例進行詳細分析及描述。

4.1 原理簡介

VoLTE的業(yè)務模型是每20ms發(fā)送一個語音幀，上行數據發(fā)送依賴于UE上報的調度請求 (Scheduling Request)；如果eNB出現SR漏檢，可能導致eNB不能及時調度導致上行丟包率抬升，為了解決由于SR漏檢導致的丟包，引入VoLTE上行補償調度：對VoLTE業(yè)務，假如當前調度時刻距離上次調度傳輸時刻時間超過門限值，則eNB主動對該VoLTE用戶進行1次調度授權，從而減少該場景下的丟包。對于邊緣用戶，當發(fā)生SRI漏檢后，eNodeB主動發(fā)送UL Grant進行補償調度，減少時延和超時對包，提升語音質量。

4.2 開啟場景及范圍

選取禹州縣城密集城區(qū)及小區(qū)PUCCH干擾較高區(qū)域35個站點進行驗證，該場景下上行調度請求SR漏檢的概率會較大，VoLTE語音包得不到及時調度從而導致VoLTE丟包。

4.3 開啟效果呈現

7月18日上行補償開啟后，整體丟包次數大幅度減少，語音包等待時延降低，極大提升用戶VoLTE語音通話感知，驗證區(qū)域內拉網測試，MOS分3.5以上占比從94.30%提升至97.13%，提升2.83%。

5 結論及建議

語音丟包是導致VoLTE語音質量MOS下降的主要原因之一，保障語音丟包率在一定的范圍能夠保障語音的通話質量。在密集城區(qū)或者小區(qū)上行干擾較高的情況下，可能會存在上行調度請求SR漏檢，語音包得不到及時的調度而導致VoLTE丟包。

因此在存在PUCCH高干擾的情況下，如何保障上行的語音包得到調度，正是上行補償調度的引入原因，通過對于語音用戶的上行調度進行識別，當一定時間沒有上行調度則主動進行上行調度，使得上行的語音包得到及時調度和傳輸。從現網驗證結果來看，開啟上行補償調度后，路測MOS分比例提升2.83%。

但該方案在高負荷場景下可能會增加語音用戶的RB和CCE資源開銷，當語音用戶較多時，會導致小區(qū)吞吐率下降。因此，上行補償調度開啟與否需要根據現網業(yè)務及負荷等情況進行綜合考慮。另外VoLTE優(yōu)化的關鍵仍然在于基礎優(yōu)化，尤其是結合MR、KPI及路測數據分析等進一步加強基礎覆蓋、干擾控制和切換控制；而針對非無線側原因，需要進一步通過上層網元抓包、SEQ定界等方式進行定位提升。