VoLTE业务语音质量提升研究

陈阳

【摘 要】MOS值作为对VoLTE语音质量最关键的影响因素之一，是VoLTE业务功能的成功商用最为重要的提升方向。论文针对VoLTE语音质量优化提升，从基础问题分析到特性功能优化做了详细阐述，并提出一种能改善上行丢包率及语音质量的有效方法。

【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.

【关键词】补偿调度； MOS ； 语音编码 ； VoLTE丢包 ； 调度

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

【中图分类号】TN929.5 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）10-0119-02

1 VoLTE语音质量提升背景

VoLTE即Voice over LTE，是一种基于IMS的语音业务。通过IP数据传输技术，无需2G/3G网，全部业务承载于4G网络上，可实现数据与语音业务在同一网络下的统一。对运营商而言，部署VoLTE意味着开启了向移动宽带语音演进之路。从长远来看，这将给运营商带来两方面的价值：一是提升无线频谱利用率，二是降低网络组网成本。对于语音业务，LTE的频谱利用效率远远优于传统制式。那么如何提升VoLTE的通话质量，解决好VoLTE全网性的基础问题和关键问题，推动VoLTE网络质量与客户感知提升， 就显得尤为关键[1]。

2 影响VoLTE语音质量提升重点因素分析

针对VoLTE语音质量提升进行分析研究，MOS分是影响VoLTE语音质量的关键因素，直接关系到用户使用高清语音的真实感受。影响VoLTE MOS分的四大因素：语音编码、RTP丢包、E2E时延、抖动。其中语音编码和RTP丢包是影响VoLTE道路测试MOS提升的重点，尤其是丢包增多势必导致MOS降低，造成语音听字不清晰、说话吞字、感知差。（如图1所示）

3 VoLTE語音质量提升思路

3.1 基础问题分析及定位思路

根据VoLTE路测业务分析要求，将语音质量提升分为测试问题识别&场景分析、三类核查及10个关键动作、多数据源关联精准定位共3个阶段来分层定位基础优化[2]，具体如图2所示：

3.2 特性功能提升

3.2.1 RoHC

RoHC（Robust Header Compression）是一种专为无线链路设计的数据包头压缩机制，以适应无线链路高误码率和长环回时间的链路特性。

开启ROHC功能，可以将40～60Bytes的IP头最低压缩至1Byte，从而减少空口传输的数据量，对于边缘语音用户而言，意味着更少的RLC分段，可以提升相同语音质量（如MOS分为3.0）时的上行覆盖（约1～2dB）。

3.2.2 AMRC

在相同信道条件下，不同语音编码速率（AMR速率）的语音质量不同：信道质量好时，较大AMR速率的语音质量更好；信道质量差时，较小AMR速率的语音质量更好。

AMRC是指eNB自主进行AMR速率调整，需eNB实时解语音包，并在用户进入弱覆盖区域后，修改RTP包头上的CMR（codec mode request）字段，分别实现上/下行的速率调整。

3.2.3 TTIBundling

在小区边缘当用户信道质量较差发射功率受限时，通过利用HARQ合并的增益来减少重传，降低RTT传输所需要的时间，提升PUSCH的边缘覆盖。

TTI Bundling是指在4个连续的TTI上传输同一个数据块，4个绑定的TTI作为同一个资源进行处理，不同的TTI传输同一个数据块的不同HARQ冗余版本。通过TTI Bundling技术，可以改善边缘发射功率受限的语音用户的上行链路质量，增强PUSCH覆盖，提升远点MOS性能。

3.2.4上行补偿调度

上行补偿调度是指eNodeB监控语音用户在上行链路没有被调度的时间间隔。如果语音用户在一定时间内上行链路没有被调度过，则eNodeB主动给该语音用户发送UL Grant，保证上行语音包可以及时发送，减少语音包等待时延，改善由于超过PDCP Discard Timer带来的丢包，从而减少调度时延。

4 VoLTE语音质量提升案例

通过各类基础优化手段改善网络质量，并辅以特性优化，进一步提升VoLTE语音质量，本文重点以上行补偿调度特性为例进行详细分析及描述。

4.1 原理简介

VoLTE的业务模型是每20ms发送一个语音帧，上行数据发送依赖于UE上报的调度请求（Scheduling Request）；如果eNB出现SR漏检，可能导致eNB不能及时调度导致上行丢包率抬升，为了解决由于SR漏检导致的丢包，引入VoLTE上行补偿调度：对VoLTE业务，假如当前调度时刻距离上次调度传输时刻时间超过门限值，则eNB主动对该VoLTE用户进行1次调度授权，从而减少该场景下的丢包。对于边缘用户，当发生SRI漏检后，eNodeB主动发送UL Grant进行补偿调度，减少时延和超时对包，提升语音质量。

4.2 开启场景及范围

选取禹州县城密集城区及小区PUCCH干扰较高区域35个站点进行验证，该场景下上行调度请求SR漏检的概率会较大，VoLTE语音包得不到及时调度从而导致VoLTE丢包。

4.3 开启效果呈现

7月18日上行补偿开启后，整体丢包次数大幅度减少，语音包等待时延降低，极大提升用户VoLTE语音通话感知，验证区域内拉网测试，MOS分3.5以上占比从94.30%提升至97.13%，提升2.83%。

5 结论及建议

语音丢包是导致VoLTE语音质量MOS下降的主要原因之一，保障语音丢包率在一定的范围能够保障语音的通话质量。在密集城区或者小区上行干扰较高的情况下，可能会存在上行调度请求SR漏检，语音包得不到及时的调度而导致VoLTE丢包。

因此在存在PUCCH高干扰的情况下，如何保障上行的语音包得到调度，正是上行补偿调度的引入原因，通过对于语音用户的上行调度进行识别，当一定时间没有上行调度则主动进行上行调度，使得上行的语音包得到及时调度和传输。从现网验证结果来看，开启上行补偿调度后，路测MOS分比例提升2.83%。

但该方案在高负荷场景下可能会增加语音用户的RB和CCE资源开销，当语音用户较多时，会导致小区吞吐率下降。因此，上行补偿调度开启与否需要根据现网业务及负荷等情况进行综合考虑。另外VoLTE优化的关键仍然在于基础优化，尤其是结合MR、KPI及路测数据分析等进一步加强基础覆盖、干扰控制和切换控制；而针对非无线侧原因，需要进一步通过上层网元抓包、SEQ定界等方式进行定位提升。

【参考文献】

【1】王志松，刘冬梅，张林林.VoLTE中的业务域部署方案[J].移动通信，2014（Z1）：55.

【2】巫志文，李炜.OTT时代的通信网络运营商转型[J].信息通信技术，2014（04）：45.