VOLTE語音質量MOS典型影響因素的研究

孫照宇

摘要：本文主要介紹LTE網絡語音解決方案volte的MOS評估測試方式，并對影響MOS語音質量的關鍵因素加以分析，同時提出相關優化思路用于如何提升VOLTE語音質量進行指導。

關鍵詞：4G；VOLTE；MOS；LTE

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）05-0048-02

1 研究背景

VOLTE技術能夠帶給4G用戶最直接的感受就是接通等待時間更短，以及更高質量，更自然的音視頻通話效果。MOS是評價VOLTE語音質量的好壞的關鍵，直接關系著用戶使用高清語音的真實感受。MOS分的降低，直接會影響語音聽字不清晰、說話吞字、感知差。本文主要研究影響MOS的關鍵因素并提出相關優化思路用于指導現有VOLTE網絡優化來提升用戶語音通話感知。

2 語音質量評估方法

2.1 什么是MOS

MOS是一種語音評估方法，最初是根據聽者的感受為依據進行統計并規范分值，其結果從低到高為：“1至5”，1為差，2為一般，3為正常，4為好，5為最好。請參考圖1所示。

在實際環境中，2-3已經是正常值，人耳很難辨別出差異，1-1.9屬于衰落比較厲害，人耳可分辨。

目前，MOS算法有PAMS、PESQ、PSQM、PSQM+、POLQA、MNB等眾多算法，POLQA算法目前是4G網絡最科學，且與MOS相關性最好的算法，為ITU主推的算法，可以客觀的評測通信網絡的語音質量。

2.2 ATU設備中MOS的計算方法

CDS、鼎力和ASCOM工具都按照中國移動MOS測試規范，采用固定語料和固定MOS打分周期。目前MOS打分周期是9秒輸出一個MOS，主叫和被叫周期交替發送固定語料。所以每隔9秒鼎力設備的主叫和被叫就會輸出一個MOS分，發送端發送語料的時候，接收端靜默接收，不存在主被叫同時發送語料的時候，無論是主叫發送語料還是被叫發送語料，對端接收后都在MOS盒與原始語料進行對比，所以主叫和被叫的MOS分是一樣的。

3 MOS影響因素的研究

3.1 語音編碼

以ASCOM工具為例，應用POLQA SWB評估方法，采用某語音樣本和AMR WB23.85kbps語音編碼，MOS值最好為4.14.采用同樣的語音樣本和AMR NB12.2kbps語音編碼，MOS值最好為3.1。

3.2 端到端時延

（1）終端編解碼時延。終端的語音編碼時延指的是終端從話筒采集語音到編碼成AMR-NB或者AMR-WB等碼流。或者從AMR-NB或AMR-WB碼流解碼成語音并從聽筒播放的處理時延。（2）空口傳輸時延。空口的傳輸時延eNodeB的調度等待時延，空口誤包重傳以及分段均會影響空口的傳輸時延。（3）核心網的處理時延。核心網的處理時延包括對語音包的轉發時延，以及可能存在的語音編解碼轉換時延（例如LTE終端撥打固定電話，兩邊終端的語音編解碼方式不同，需要經過核心網媒體網關的編解碼轉換）。（4）傳輸網傳輸時延。傳輸網傳輸時延指語音IP報文在傳輸網設備和鏈路上的傳輸時延。

3.3 丟包

空口信號質量差可能導致誤包增加，過多的重傳的分段會造成丟包和抖動增加。針對于LTE網絡無線側丟包的原因主要有如下兩種情況：

（1）空口丟包。系統外干擾，系統內干擾，弱覆蓋都會引發無線網絡質差，會直接導致VoLTE語音包在無線空口傳輸過程中出現丟失或解調失敗。（2）基站棄包。業務高負荷引發重傳都會大量消耗無線資源，若基站因為缺乏有效的無線資源無法完成對PDCP包的及時調度時，基站（或終端）會主動丟棄VoLTE語音包。另外，傳輸網絡上丟包或者存在抖動，也會造成端到端丟包率上升和抖動增加。

3.4 抖動

抖動：變化的時延就是抖動（Jitter），即連續兩個語音包時延的差值。若抖動過大給用戶的直接感受就是語音來的忽快忽慢。影響抖動的因素一般和網絡的擁塞程度、無線環境（重傳次數）相關，在大業務場景下，數據包在各節點緩存時間不定，抖動會更加明顯。

針對以上幾種影響因素的測試分析，可以得出：（1）丟包率對語音MOS分基本是線性關系，丟包率大于1%時會明顯影響語音感知，請參考圖2所示。（2）語音包抖動超過一定值時會明顯影響MOS。（3）端到端時延大到一定值時會明顯影響MOS。

4 MOS提升優化方法

基于以上分析，結合現網針對VOLTE優化經驗的積累，影響到MOS值的可操作性的優惠思路為弱覆蓋、重疊覆蓋、越區覆蓋、鄰區漏配、重選和切換參數不合理，PCI Mod3干擾，其他下行干擾等。

4.1 覆蓋與SINR

覆蓋是影響MOS的最重要因素，弱覆蓋直接影響到語音質量。中國移動要MOS>3.5對應的覆蓋要求為RSRP>-110dbm&SINR;>0dB，在覆蓋達不到此要求的情況下，MOS差分的概率增加，MOS均值會下降。

根據多次MOS值拉網測試分析，可知當RSRP低于-110dBm時，MOS分均值惡化較為明顯。同樣，SINR低于0的時候，MOS分均值也是惡化較為明顯。因此滿足下述判斷條件則認為網絡覆蓋差（RSRP分布<110dbm，SINR分布<0dB）。

4.2 切換事件的影響

分析路測數據，確認低分點評分周期是否有切換慢、切換頻繁、切換失敗、eSRVCC切換或者掉話等，從而確認切換是否為導致低分的原因。

5 結語

語音在網絡中傳輸的時候會受到編碼方式、丟包、時延、抖動等因素的影響，造成語音的不連續甚至中斷現象，從而降低了用戶的使用感受。

因此，在日常網絡優化過程中，應該做好網絡覆蓋深度優化，避免由于弱覆蓋導致終端切換到GSM網絡，確保用戶感知；同時應盡可能做到同頻連片覆蓋，減少異頻切換，并做好切換帶優化，尤其是避免異頻頻繁切換情況的發生；異頻啟測門限與判決門限不宜相差過大，盡可能做到一次啟測完成切換，減少GAP對語音質量的影響。最后可以針對如何改善語音質量的關鍵特性上，比如上行基于時延的動態調度，上行VoLTE 動態調度數據量估算，上行補償調度等技術的深入研究，通過算法參數進行提升。

參考文獻

[1]孔建坤，王玉玲，沈志永.VoLTE 優化達人修煉之道[M].北京：機械工業出版社，2017.

[2]江林華.LTE語音業務及VOLTE技術詳解[M].北京：電子工業出版社，2016.

[3]張明和.深入淺出4G網絡LTE/EPC[M].北京：人民郵電出版社，2016.