VoLTE業務語音質量提升研究

陳陽

【摘 要】MOS值作為對VoLTE語音質量最關鍵的影響因素之一，是VoLTE業務功能的成功商用最為重要的提升方向。論文針對VoLTE語音質量優化提升，從基礎問題分析到特性功能優化做了詳細闡述，并提出一種能改善上行丟包率及語音質量的有效方法。

【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.

【關鍵詞】補償調度； MOS ； 語音編碼 ； VoLTE丟包 ； 調度

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

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

1 VoLTE語音質量提升背景

VoLTE即Voice over LTE，是一種基于IMS的語音業務。通過IP數據傳輸技術，無需2G/3G網，全部業務承載于4G網絡上，可實現數據與語音業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。對于語音業務，LTE的頻譜利用效率遠遠優于傳統制式。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）

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 TTIBundling

在小區邊緣當用戶信道質量較差發射功率受限時，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送UL Grant，保證上行語音包可以及時發送，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

通過各類基礎優化手段改善網絡質量，并輔以特性優化，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的業務模型是每20ms發送一個語音幀，上行數據發送依賴于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，當發生SRI漏檢后，eNodeB主動發送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及小區PUCCH干擾較高區域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。在密集城區或者小區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，會導致小區吞吐率下降。因此，上行補償調度開啟與否需要根據現網業務及負荷等情況進行綜合考慮。另外VoLTE優化的關鍵仍然在于基礎優化，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。

【參考文獻】

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

【2】巫志文，李煒.OTT時代的通信網絡運營商轉型[J].信息通信技術，2014（04）：45.