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VoLTEMOS优化指导书

目录

1 VoLTEMOS基础知识 4

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

2 分析工具 12

2.1 PMcounter 12

2.1.1 VoLTE上行质量 12

2.1.2 ULPacketDelayBudgetQuality 13

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 15

2.1.7 上行Harq失败率 15

2.1.8 上行HarqDTX失败率 16

2.1.9 下行Harq失败率 16

2.1.10 下行HarqDTX失败率 16

2.1.11 PDCCHerrorrate 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 18

2.2 RIMA 18

2.3 信令平台 19

2.4 路测软件 21

3 基本分析方法 21

3.1 问题定界 22

3.1.1 语音编码 23

3.1.2 RTP丢包 23

3.1.2.1 上行丢包 23

3.1.2.2 下行丢包 24

3.1.3 E2E时延 24

3.1.4 抖动 25

4 丢包问题详细分析 25

4.1 总体分析 25

4.1.1 高负荷 25

4.1.2 上行干扰 26

4.1.3 弱覆盖 27

4.1.4 切换 28

4.1.5 重建 29

4.1.6 基站故障告警 30

4.1.7 UE问题 30

4.2 上行丢包分析 31

4.3 下行丢包分析 31

5 语音质量优化手段 32

5.1 调度算法 32

5.2 PDCCH增强 33

5.2.1 EnhancedPDCCHlinkadaptation 33

5.2.2 PDCCHPowerBoost 33

5.2.3 PDCCHCoverageExtension 33

5.2.4 CFImode 34

5.3 PDSCH增强 34

5.3.1 CRSpowerboost 34

5.3.2 Harq增强 34

5.4 PUSCH增强 35

5.4.1 PUSCH功控 35

5.4.2 上行频选调度 35

5.4.3 Harq增强 36

5.4.4 TTIbundling 36

5.4.5 VoLTEFrequencyHopping 37

5.5 PHICH增强 38

5.6 Linkadaptation优化 38

5.6.1 VoLTEULBLERtarget 39

5.6.2 VoLTEDLMCSreduction 39

5.6.3 VoLTEULMCSreduction 39

5.7 PDCPdiscardtimer 39

5.8 DRX优化 40

5.9 RoHC 40

6 典型案例 41

1VoLTEMOS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（MeanOpinionScore）法，韵母可懂度测量DRT（DiagnosTIcRhymeTests），失真平均意见分DMOS（DegradaTIonMeanOpinionScore），满意度测量DAM（DiagnosTIcAcceptabilityMeasure）等。

在实际语音质量评价中，MOS法最为常见。

ITUP.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IPMOS。

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3GPPLTE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VoLTE12.2kbps）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：

Ø每20ms产生一个语音包，包括了RTP/UDP/RLC-Security压缩头；

Ø每160ms生成一个SID语音静默包。

Ø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；

采样率为16kHz。

可见两者显著的差异是采样速率不一样，窄带一个语音帧是160个点，宽带一个语音帧采样320个点。

AMRNB的语音带宽范围：

300－3400Hz，8KHz采样。

AMRWB的语音带宽范围：

50－7000Hz，16KHz采样。

用户可主观感受到话音比以前更加自然、舒适和易于分辨。

目前volte现网的语音编码主要有两种：

即AMRNB（12.2k）和AMRWB（23.85k）。

1.2.2RTP丢包

由于VoLTE语音包的承载协议是RTP/UDP。

并不具备重传机制。

所以RTP的丢包会对

MOS值产生明显负面影响。

人一秒钟平均吐6个字，终端以16KHZ的抽样频率采一个字，对应10个RTP包，因此平均丢3个包，就会吞一个字，连续丢包就会造成通话断断续续听不清楚，严重影响语音的MOS值。

这是爱立信关于MOS和丢包率的仿真结果。

供参考。

1.2.3E2E时延

在VoLTE中时延应该体现为端到端的时延统计和分析，时延包括终端处理时延、空口时延、EPC核心网处理时延以及传输网传输时延。

1） 终端的语音编解码时延：

指的是终端从话筒采集语音到编码成AMR-NB或者AMR-WB等码流；或者从AMR-NB或者AMR-WB码流解码成语音并从听筒播放的处理时延。

2） 空口的传输时延：

eNodeB的调度等待时延、空口误包重传以及分段均会影响空口的传输时延。

3） EPC处理时延：

包括对语音包的转发时延，以及可能存在的语音编解码转换时延（比如LTE终端拨打固定电话，两边终端的语音编解码方式不同，需要经过核心网媒体网关的编解码转换）。

4）传输网传输时延：

传输网传输时延是指语音包以IP报文的形式在传输网设备和链路上的时延。

Reference:

ITU-TG.114

1.2.4抖动

抖动：

顺序传递的相邻两个帧的转发时延之差的绝对值，恒为正值。

一般分为空口抖动和传输抖动：

空口抖动容易出现在大话务场景下，因为调度因素出现空口抖动，还包括空口质量问题导致MAC重传引入的抖动。

传输网络乱序或者抖动，会造成端到端抖动增加。

接收方收到的语音帧往往会产生不均匀的延时和乱序。

为了弥补由于网络时延抖动和乱序对语音造成的影响，在接收方使用抖动缓冲器（JitterBuffer）来进行处理。

将收到的报文在JitterBuffer中排序，并不立即进行解码，当JitterBuffer中的连续报文达到一定长度时才开始回放报文中包含的语音帧。

但是考虑到JitterBuffer造成的延时，目前终端多根据统计到的语音传输情况动态地调整JitterBuffer的深度，当网络时延较大时，应采用较大的缓冲器，这样才能实现对时延抖动的补偿；而当网络时延较小时