VOLTE语音质量MOS典型影响因素的研究

孙照宇

摘要：本文主要介绍LTE网络语音解决方案volte的MOS评估测试方式，并对影响MOS语音质量的关键因素加以分析，同时提出相关优化思路用于如何提升VOLTE语音质量進行指导。

关键词：4G；VOLTE；MOS；LTE

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）05-0048-02

1 研究背景

VOLTE技术能够带给4G用户最直接的感受就是接通等待时间更短，以及更高质量，更自然的音视频通话效果。MOS是评价VOLTE语音质量的好坏的关键，直接关系着用户使用高清语音的真实感受。MOS分的降低，直接会影响语音听字不清晰、说话吞字、感知差。本文主要研究影响MOS的关键因素并提出相关优化思路用于指导现有VOLTE网络优化来提升用户语音通话感知。

2 语音质量评估方法

2.1 什么是MOS

MOS是一种语音评估方法，最初是根据听者的感受为依据进行统计并规范分值，其结果从低到高为：“1至5”，1为差，2为一般，3为正常，4为好，5为最好。请参考图1所示。

在实际环境中，2-3已经是正常值，人耳很难辨别出差异，1-1.9属于衰落比较厉害，人耳可分辨。

目前，MOS算法有PAMS、PESQ、PSQM、PSQM+、POLQA、MNB等众多算法，POLQA算法目前是4G网络最科学，且与MOS相关性最好的算法，为ITU主推的算法，可以客观的评测通信网络的语音质量。

2.2 ATU设备中MOS的计算方法

CDS、鼎力和ASCOM工具都按照中国移动MOS测试规范，采用固定语料和固定MOS打分周期。目前MOS打分周期是9秒输出一个MOS，主叫和被叫周期交替发送固定语料。所以每隔9秒鼎力设备的主叫和被叫就会输出一个MOS分，发送端发送语料的时候，接收端静默接收，不存在主被叫同时发送语料的时候，无论是主叫发送语料还是被叫发送语料，对端接收后都在MOS盒与原始语料进行对比，所以主叫和被叫的MOS分是一样的。

3 MOS影响因素的研究

3.1 语音编码

以ASCOM工具为例，应用POLQA SWB评估方法，采用某语音样本和AMR WB23.85kbps语音编码，MOS值最好为4.14.采用同样的语音样本和AMR NB12.2kbps语音编码，MOS值最好为3.1。

3.2 端到端时延

（1）终端编解码时延。终端的语音编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AMR-WB码流解码成语音并从听筒播放的处理时延。（2）空口传输时延。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）核心网的处理时延。核心网的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（例如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。传输网传输时延指语音IP报文在传输网设备和链路上的传输时延。

3.3 丢包

空口信号质量差可能导致误包增加，过多的重传的分段会造成丢包和抖动增加。针对于LTE网络无线侧丢包的原因主要有如下两种情况：

（1）空口丢包。系统外干扰，系统内干扰，弱覆盖都会引发无线网络质差，会直接导致VoLTE语音包在无线空口传输过程中出现丢失或解调失败。（2）基站弃包。业务高负荷引发重传都会大量消耗无线资源，若基站因为缺乏有效的无线资源无法完成对PDCP包的及时调度时，基站（或终端）会主动丢弃VoLTE语音包。另外，传输网络上丢包或者存在抖动，也会造成端到端丢包率上升和抖动增加。

3.4 抖动

抖动：变化的时延就是抖动（Jitter），即连续两个语音包时延的差值。若抖动过大给用户的直接感受就是语音来的忽快忽慢。影响抖动的因素一般和网络的拥塞程度、无线环境（重传次数）相关，在大业务场景下，数据包在各节点缓存时间不定，抖动会更加明显。

针对以上几种影响因素的测试分析，可以得出：（1）丢包率对语音MOS分基本是线性关系，丢包率大于1%时会明显影响语音感知，请参考图2所示。（2）语音包抖动超过一定值时会明显影响MOS。（3）端到端时延大到一定值时会明显影响MOS。

4 MOS提升优化方法

基于以上分析，结合现网针对VOLTE优化经验的积累，影响到MOS值的可操作性的优惠思路为弱覆盖、重叠覆盖、越区覆盖、邻区漏配、重选和切换参数不合理，PCI Mod3干扰，其他下行干扰等。

4.1 覆盖与SINR

覆盖是影响MOS的最重要因素，弱覆盖直接影响到语音质量。中国移动要MOS>3.5对应的覆盖要求为RSRP>-110dbm&SINR;>0dB，在覆盖达不到此要求的情况下，MOS差分的概率增加，MOS均值会下降。

根据多次MOS值拉网测试分析，可知当RSRP低于-110dBm时，MOS分均值恶化较为明显。同样，SINR低于0的时候，MOS分均值也是恶化较为明显。因此满足下述判断条件则认为网络覆盖差（RSRP分布<110dbm，SINR分布<0dB）。

4.2 切换事件的影响

分析路测数据，确认低分点评分周期是否有切换慢、切换频繁、切换失败、eSRVCC切换或者掉话等，从而确认切换是否为导致低分的原因。

5 结语

语音在网络中传输的时候会受到编码方式、丢包、时延、抖动等因素的影响，造成语音的不连续甚至中断现象，从而降低了用户的使用感受。

因此，在日常网络优化过程中，应该做好网络覆盖深度优化，避免由于弱覆盖导致终端切换到GSM网络，确保用户感知；同时应尽可能做到同频连片覆盖，减少异频切换，并做好切换带优化，尤其是避免异频频繁切换情况的发生；异频启测门限与判决门限不宜相差过大，尽可能做到一次启测完成切换，减少GAP对语音质量的影响。最后可以针对如何改善语音质量的关键特性上，比如上行基于时延的动态调度，上行VoLTE 动态调度数据量估算，上行补偿调度等技术的深入研究，通过算法参数进行提升。

参考文献

[1]孔建坤，王玉玲，沈志永.VoLTE 优化达人修炼之道[M].北京：机械工业出版社，2017.

[2]江林华.LTE语音业务及VOLTE技术详解[M].北京：电子工业出版社，2016.

[3]张明和.深入浅出4G网络LTE/EPC[M].北京：人民邮电出版社，2016.