Volte4VoLTE语音质量优化案例14个.docx
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Volte4VoLTE语音质量优化案例14个
VoLTE语音质量优化
案例1:
VoLTE窄带与宽带语音质量对比
【问题现象】
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)。
【问题分析】
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:
●4.75kbps到12.2kbps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:
●6.6kbps到23.85kbps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。
AMRWB与AMRNB不同之处在于AMRWB按16kHz采样,分别按频率带50~6400Hz 和6400~7000Hz进行编码。
用来降低复杂度,AMRWB将位算法集中到更重要的频率区。
低频带使用ACELP算法进行编码。
添加几个特征来达到一个高的主观质量。
线性预测(LP)算法是在每隔20ms的帧要进行一次线性预测算法,每5ms搜索一次自适应码本,这个过程是在12.8Kbs速率下进行。
高频带是在解码器端使用低带和随机激励的参数重建的,目的是调整与在声音基础上的低频有关的高频带.高频带的声频通过使用由低带LP过滤器产生的LP滤波器进行重建。
AMRWB与AMRNB的MUSHRA评分(multi-stimulustestwithhiddenreferenceandanchor,ITU-RrecommendationBS.1534.)参考见下图。
利用传统的MOS值进行AMR-NB和AMR-WB进行对比测试,结果如下图:
由以上分析可见AMR-WB比AMR-NB有更高的话音质量。
【问题解决】
在语音质量上AMR-WB更优于AMR-NB,因此AMR-WB又称为高清语音。
(1)
案例2:
VoLTE与GSM语音质量比较
【问题现象】
杭州现场使用POLQASWB评分标准,评估GSM打GSM,VoLTE(23.85kbps)和VoLTE(12.65kbps)三种长呼语音质量,VoLTEMOS相比GSM有较大改善,MOS评分参见下表。
语音拨打类型
MOS(POLQASWB)
2G打2G
2.64
VoLTE(23.85kbps)
3.98
VoLTE(12.65kbps)
3.84
【问题分析】
2G使用窄带语音AMR-NB12.2k和EFR编码方式,使用POLQASWB评分时会比传统PESQ评分会低,具体映射关系如下:
表从上可以看出:
AMR(12.2k)/EFRPOLQA评分先比PESQ评分低0.5分左右。
按照上表,将2G打2GMOS(POLQASWB)折算为PESQMOS分应为2.64+0.5=3.14分。
分析2GMOS分值,大量2分MOS分值对应的语音编码方式为EFR,AMR12.2k编码MOS分一般在3分左右。
【问题解决】
POLQASWB评分按照64Kbps采样率进行语音质量评分,评分标准比传统PESQ高。
同样的2G语音,POLQA评分先比PESQ评分低0.5分左右。
案例3:
VoLTE与OTT语音质量比较
【问题现象】
微信电话本是腾讯公司在2014年11月11日推出的基于微信的VoIP电话,其具有低接通时延、无通信费用(仅有流量费用)和高清晰音质等特点。
微信电话本对语音业务有很强的替代作用。
对微信电话本和VoLTE电话进行了对比测试,分析其产品差异。
【问题分析】
VoLTE试点区域内共有4G基站400个,主覆盖区域为D频段,覆盖良好。
使用设备为ASCOM公司的TEMS16.1.3,测试手机为HTCM8t。
1、音质对比分析
从现有的PDCP层速率和MoS进行推测,微信电话本采用的编码为skype的SILKCodec。
SILKCodec是一个语音和音频编解码算法,对于音频带宽、网络带宽和算法复杂度都具有很好的弹性,支持4种采样率:
8KHz、12KHz、16KHz、24KHz;三种复杂度:
低、中、高。
编码码率在6~40kbps(不同采样率具有不同的码率范围)以及还支持VAD、DTX、FEC等模块,已经在QQ,AIM,GOOGLETALk上使用,性能在高掉包环境下优于AMR-WB。
为适应其编码方式,这里采用的打分标准使用基于48K采样的POLQA。
微信电话本在好点(-88.33dBm,12.67)下,其MoS可以达到3.78,在坏点为1.93。
在坏点的条件下,其时延,抖动,丢包都在急剧上涨,用户感知急剧降低。
而VoLTE具备QoS保障,其MOS比较稳定,无明显波动,祥见下表。
对比项目
RSRP
SINR
端到端时延(POLQA)
抖动(ms)
丢包率(%)
最大连续丢包数(%)
控制面切换中断时延
MOS
微信电话本
-88.33
12.67
无
7.21
0.33
2.00
35.62
3.78
-116.97
0.94
1151.00
28.44
4.73
无数据
1.93
VoLTE
-89.53
11.72
255.14
8.13
0.09
3.40
31.31
3.86
-114.83
0.53
227.36
5.93
0.25
2.00
3.89
为进一步对其微信电话本的语音MOS值进行分析,找出其能力拐点,优化人员对其RSRP的从-125dBm到-110dBm,SINR从-4到10的范围进行测试,详见下图。
从RSRP走势中可以看出:
在RSRP>-110dBm,SINR>10的在LTE轻载网络环境下,MOS可以保持在3.5以上。
当RSRP>-111dBm的时候,语音质量会出现大幅提升,MoS会大于3.22,已经超过了GSM的MoS,其音质和VoLTEAMR-WB在感知上差异不大。
从SINR走势中可以看出,其在3的时候,其质量会出现大幅提升,MoS会到2.85以上,已经超过GSM的EFR的MoS,当SINR提升到9的时候,其值已经和VoLTE差距不大。
下图4个波形分为标准语料,GSM波形,VoLTE波形和微信波形。
微信语音压缩方法与2G/4G不一样,微信语音对标准语料毛刺部分压缩比较干净,将标准语音样本中的背景噪声被简单给过滤掉了,故MOS峰值较低。
在同样的MOS分下,用户可能会觉得微信声音更加干脆清澈。
测试标准语料GSM语音波形
VoLTE23.85高清语音波形微信电话本语音波形
2、容量对比分析
微信电话本采用SLIK编码,具备VAD、DTX、FEC能力,具备不连续发射,静默期检查,前向纠错能力。
微信电话本传输效率要低于VoLTE。
下表为微信电话本和VoLTE在好点时候的资源占用情况。
微信电话本和VoLTE高清语音的网络好点资源占用对比
类型
SINR
下行
上行
物理层速率(kbps)
PDCP速率(kbps)
平均MCS
RB数
TBsize(bite)
物理层速率(kbps)
PDCP速率(kbps)
MCS
RB数
TBsize(bite)
微信电话本
18.26
58.14
40.27
19.77
3.28
1268.24
52.76
40.33
22.45
2.5
1285.14
VoLTE
20.02
18.2
11.13
15.26
2.8
819.47
21.82
11.21
22.01
1.68
1086.69
微信语音每TTI调度RB数和VoLTE(23.85k)基本近似,微信没有语音静默包,每TTI调度次数明显高于VoLTE,微信语音总调度RB数明显高于VoLTE。
微信电话本和VoLTE高清语音的网络差点资源占用对比(下行)
类型
SINR
物理层速率(下行)
PDCP速率(下行)
传输模式
MCS
每TTIRB数
总调度RB数
TBsize
微信电话本
-0.09
50.48
36.23
2.00
6.31
11.94
910.89
668.44
VoLTE
0.02
15.61
10.44
2.15
4.95
8.78
227.22
590.79
微信语音包走默认承载,没有RoHC功能,语音包大于VoLTE,与不打开RoHC的VoLTE语音包相似)。
RoHC功能开启对VoLTE语音包压缩参见下表。
语音
AMR封装负荷
RTP
UDP
IP
PDCP头
RLC头
MAC头
Total
VoLTE23.85
477+21
96
64
320
8
8
16
1010
VoLTE23.85(RoHC)
477+21
40
8
8
16
570
微信语音没有语音静默包,不具备头压缩功能,导致微信PDCP速率(40k左右)高于VoLTE(10k左右)。
按好点的包大小计算,微信语音每分钟消耗流量为(40.27+40.33)*60/8=600kbyte,其通话一个小时占用流量为35Mbytes。
如按移动的50元1G进行收费,其50元可以通话1700分钟左右,折合3分钱/分钟,且无长途,漫游费用,其资费优势明显。
在差点时,微信语音掉包和时延会恶化,资源占用会加大。
从现网测试情况看:
在-110dBm,SINR=0的情况下,会占用12个RB,资源占用增加了三倍,VoLTE占用9个RB。
在资源紧张时,VoLTE有QoS保障机制,语音各项指标会远好于微信电话本。
从无线环境和微信电话本语音包大小进行走势对比,可以清楚的发现:
当其无线环境好的时候,其语音包较大,语音采样编码方式越高,语音越清晰,用户感知越好。
当无线环境恶化时,语音采样编码方式变差,用户感知不好。
案例4:
小区边缘通话时下行BLER较高导致质差
【问题现象】
统计发现,爱立信VoLTE测试的DLBLER在SINR低于-2dB后严重下降,高于10%。
【问题分析】
其他厂家多在8天线的环境下测试,而爱立信的测试结果都是在2天线的环境下测试得出,少了波束赋形的增益。
【问题解决】
在8天线的环境下,DLBLER有了较大的提高,在SINR=-6左右也没有达到10%。
【问题后续建议】
在8天线的环境下,DLBLER的指标有大幅提升,BLER控制在10%之内。
厂家应针对2天线环境提出相应的算法改进,保证网络质量。
案例5:
ZUC算法开启导致R8终端通话8S自动中断
【问题现象】
用HTCM8对在目前LTE弱覆盖或信号质量差的网络环境下的通
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- Volte4VoLTE 语音 质量 优化 案例 14