VoLTE MOS提升指导书

1.MOS评估算法介绍

E-Model 是基于设备损伤的测量方法，它关注全面的网络损伤因素，可较好适应在IP 网络中语音质量的评估。E-Model考虑语音信号传输过程中若干因素，如延时、抖动、丢包、编码器性能等网络损伤因素对语音质量的影响并将其综合为参数R，用以评估该语音呼叫的主观品质。

E-Model的计算公式为：R=Ro?Is?Id?Ie-eff+A。其中Ro代表网络传输信噪比，Is代表设备劣化组合概率，Id代表由于时延及设备失效导致的叠加劣化，Ie代表由低比特率编码器带来的劣化系数。系数A用于对用户环境状态（如室内/室外、低速移动、高速移动）的补偿。

由公式可知，语音质量（R值）的计算是通过估计一个连接的信噪比（Ro），然后从中减去网络损伤（Is，Id，Ie），最后再用呼叫者对语音质量的期望（A）进行补偿后得到，R 越大，表明语音品质越好。

考虑到IP网络特性中的丢包/抖动/时延，及语音编码转换等因素，建议更换为以下语音质量损伤参数：

A.丢包率Rl：接收包数量和发送包数量的比率，通过计算接收包数量和发送包数量的比率得到。（信令监测）连续丢包3个以上RTP包就会吞一个字，如果连续丢包吞多个字就会出现断续问题。

B.抖动Rj：RTP数据包到达时刻统计方差的估计值,以时间标志为单位测量,用无符号整数表达。（信令监测）超出100ms的抖动将会出现终端弃包。

C.时延Td：假设SSRC_n为发出一个接收报告块的接收机，源SSRC_n可以通过记录收到接收报告块的时刻A来计算到SSRC_r的环路传输时延。（信令监测）语音时延超过2秒后通话感知较差。

D.编解码损伤：目前volte现网的语音编码只有两种：即AMR NB (12.2k)和AMR WB

(23.85k)，对应的R0是91和107。10.2k以下的速率mos分低于3，人耳感知较差。

G.107协议定义R值和MOS分的对应关系如下：

语音编码与R0的对应关系如下：

E-Model算法将R值映射为MOS，这个MOS值并不是端到端的MOS值，而是IP网络端到端的MOS体现，为了和端到端的MOS区分，我们记为IP MOS。

IP MOS和端到端的MOS的影响关系如下：

在理想空口质量情况下，IP MOS的变化趋势和端到端的MOS的变化趋势相同，IP MOS 的提升对端到端的MOS的提升影响明显。

端到端MOS值计算需信令监测采集RTCP报文信息，获取丢包、抖动、时延等值，建议E-Model计算公式中的Ro根据编解码类型调整，因此，E-Model计算公式改为：R = R’- (Rl * 2.5)，其中：

R’由EffectiveLatency = ( Td + Rj * 2 + 10 )设置以下判断条件构成

if EffectiveLatency < 160 then

R’ = R0 - (EffectiveLatency / 40)

else

R’ = R0 - (EffectiveLatency - 120) / 10

2.语音流程介绍

2.1 VOLTE语音流程

VOLTE用户呼叫VOLTE用户流程图

VOLTE用户呼叫CS域用户流程图

以VOLTE用户呼叫VOLTE用户为例，VoLTE上行语音包处理流程涉及的网元包括终端、eNodeB、S/P-GW、SBC以及传输承载网及其网元设备。在VoLTE中大部分网元只是透传语音数据包并不进行语音编解码处理。

1）UE 终端

UE终端中，处理语音的主要包含的模块主要包括（以海思芯片终端为例）：CODEC/HIFI,其中CODEC负责语音数据的采集和播放，主要功能有模/数或数/模转换(A/D)、变采样处理(SRC)；HiFi负责语音音效处理和编解码，音效处理主要包括3A(回声抑制、噪声抑制和幅度调整)和BWE（扩频算法，只在窄带通话下行使用）。目前编解码支持AMR-NB和AMR-WB两种。VoLTE AMR-NB/AMR-WB语音包经过RTP/UDP/IP层封装后，进入LTE PDCP层，由LTE空口协议栈再进行数据封装和转发（这也是OMC中PDCP包数远大于中创平台RTP包数的原因）。

2）EnodeB

语音包以RTP协议封装透传至核心网EPC的S/P-GW；

3）S/P-GW

语音包以RTP协议封装透传至会话边界控制器SBC；

4) SBC

SBC支持IMS网络与IMS网络、NGN网络、H.323网络以及其他IP网络间互通；当会话

双方经SBC进行媒体报文转发时，若两侧媒体格式不一致，由SBC实现会话两侧的媒体格式转换，使会话双方在使用的媒体格式不一致时仍然能够实现媒体互通，满足基本会话要求,实现音频编解码转换。

3.MOS提升优化思路

3.1 语音编码

3.1.1 语音编码介绍

语音编码就是对模拟的语音信号进行编码，将模拟信号转化成数字信号，从而降低传输码率并进行数字传输，语音编码的基本方法可分为波形编码、参量编码（音源编码）和混合编码，波形编码是将时域的模拟话音的波形信号经过取样、量化、编码而形成的数字话音信号，参量编码是基于人类语言的发音机理，找出表征语音的特征参量，对特征参量进行编码，混合编译码是结合波形编译码和参量编译码之间的优点。

3.1.2 语音编码优化方法

VoLTE常见的语音编码主要包括23.85k和12.65k，终端最终能够得到语音编码将直接影响测试过程MOS得分，语音编码越高，MOS分值也就越高。

如果一直占用LTE网络的话不存在语音编码为AMR-NB（12.2k）导致的MOS低问题。

当发生eSRVCC切换后占用GSM语音编码就会变为AMR-NB12.2kbps，GSM MOS值相比较VoLTE MOS值较差，则需重点解决eSRVCC。

为了尽量减少eSRVCC切换次数,要确保4G网络存在连续覆盖：

核查4G有无漏配邻区，邻区配置是否不一致，切换参数是否正常。

针对弱覆盖进行RF优化、功率调整、站点整改或新建站。

核查eSRVCC切换门限是否合理，目前我省eSRVCC切换门限参数标准如下：

空闲态或者连接态重选到2G，需要核查是否存在弱覆盖及互操作参数是否合理，目前我省4-2重选门限参数标准如下：

3.2 RTP丢包

3.2.1 RTP丢包介绍

数据在通信网络上是以数据包为单位传输的，每个数据包中有表示数据信息和提供数据路由的帧。这就是说，不管网络情况有多好，数据都不是以线性（就像打电话一样）连续传输的，中间总是有空洞的。数据包的传输，不可能百分之百的能够完成，因为物理线路故障、设备故障、病毒攻击、路由信息错误等原因，总会有一定的损失。碰到这种情况，网络会自动的让通信的两端根据协议来补包。如果线路情况好，速度快，包的损失会非常小，补包的工作也相对较易完成，因此可以近似的将数据看作是无损传输。但是，如果线路较差（如用调制解调器），数据的损失量就会非常大，补包工作也不可能百分之百完成。在这种情况下，数据的传输就会出现空洞，造成丢包。

丢包主要分为空口丢包、传输丢包、EPC丢包。

目前我省部署了SGI服务器探针，可从中创信令平台提取VO-VO的RTP以及RTCP的相关数据，有效评估计算单次VOLTE-VOLTE通话MOS值等KQI指标，对语音质量进行评判分析。

注：每个节点处统计的RTP丢包情况成为“RTP丢包数”，“RTCP丢包数”为终端统计并发出的端到端丢包统计情况。

为综合表征4G无线质量和VoLTE语音感知，定义了感知丢包=空口丢包+基站弃包，来表征小区级无线质差。

上行感知丢包率=上行空口丢包率=上行PDCP丢包数/上行PDCP总包数

下行感知丢包率=(下行PDCP丢包数+下行PDCP弃包数)/下行PDCP总包数

VoLTE语音质差小区定义：在7*24小时内出现次数高于30次，且小时统计粒度满足条件：（上行PDCP包>1000且上行感知丢包率>5%）或（下行PDCP包>1000且下行感知丢包率>5% ）。

3.2.2 RTP丢包优化方法

空口丢包主要原因有：下行质差、频繁切换、上行干扰、RRC重建、小区重载、上行接入受限。其中现网常见原因主要有下行质差、频繁切换、上行干扰、RRC重建。

3.2.2.1弱覆盖

弱覆盖严重影响VoLTE端到端感知，造成弱覆盖原因主要有站点较少、邻区问题、参数问题、越区覆盖。结合实际测试情况及工参进行RF调整、参数调整、邻区核查、新建站。

对于周围无可用的LTE小区覆盖边缘，或者例如电梯、车库、高铁等快衰落特殊场景，修改合理的eSRVCC门限使尽快切换到G网，防止出现掉话。

RSRP与MOS关系：

3.2.2.2下行质差

下行质差的原因主要有弱覆盖、重叠覆盖、模三干扰、重选、切换参数设置不合理。

重叠覆盖

重叠覆盖主要方案为经过RF优化调整使其有主覆盖小区。

模三干扰

对于模三干扰主要通过RF优化或者PCI参数调整解决。

越区覆盖

进行RF优化或功率参数调整控制覆盖，并完善邻区。

参数配置

核查重选、切换参数是否合理。

故障告警

核查基站是否存在告警，处理故障告警。

3.2.2.3邻区及频繁切换

正常情况下，某个小区周边都存在邻区，如果无线环境不是很差，都可以通过切换的方式改变服务小区。当某个站点缺失邻区、邻区添加不合理或者邻区外部定义错误，会导致无法切换出而掉话。需要结合工参及站点图层核查邻区配置是否合理。

乒乓切换即UE从小区A切换到小区B，在小区B停留的时间很短，又返回到小区A。频繁切换通过信令流程比较容易分析，上一次切换到下一次切换时间很短，涉及多个小区。

切换5次与切换10次的MOS评分相差0.3，差距较大，切换20次与切换5次的MOS评分相差0.32，与切换10次的MOS评分相差0.02，切换次数会降低MOS评分。

如果出现切换问题导致掉话或者eSRVCC，需要使用切换类问题定位方法排查原因。

在时间轴上切换可分为三类：过早切换、过晚切换及乒乓切换。由于重建的引入，通常过早切换能重建回原小区。

针对切换过晚：RF优化，修改切换参数或者配置CIO使目标小区能够提前发生切换；

针对乒乓切换：一是没有主覆盖小区，另一个是切换磁滞以及切换门限设置问题导致。解决的方法主要为RF优化及切换参数优化。

针对异频切换：合理配置A2，保证及时起GAP测量，从而避免起GAP过晚导致终端来不及测量目标小区的信号而掉话，并合理配置目标小区的门限。

3.2.2.4上行干扰

上行干扰定义为干扰信号在移动网络上行频段，移动基站受外界射频干扰源或内部频率规划不合理产生的同邻频等干扰。上行干扰的后果是造成基站覆盖率的降低，影响VoLTE 的接通率、掉话率、切换成功率，严重影响用户感知。

目前中移动LTE网络使用F、D、E频段，各频段常见干扰情况不同，主要有以下几种干扰类型：

通过干扰排查流程排查出干扰原因，通过RF优化增加隔离度，检查天馈工艺问题、排查外部干扰源、更换24G合路天线、更换频段、增加滤波器等解决。

3.2.2.5RRC重建

当处于RRC连接状态时，如果出现切换失败、无线链路失败、完整性保护失败、RRC重配置失败等情况，将会触发RRC连接重建过程。该过程旨在重建RRC连接，包括SRB1操作的恢复，以及安全的重新激活。处于RRC_CONNECTED状态的UE，安全已被激活，可发起该过程继续RRC连接。仅当相关小区是具有UE上下文的小区时，连接重建才会成功。假使E-UTRAN认可重建，SRB1的操作会恢复，而其它RB将继续保持挂起。如果AS安全没有被激活，UE不会发起该过程，而直接转到RRC_IDLE状态。

RRC重建导致的短时吞字，对VoLTE用户感知较大，测试上主要体现在MOS差点。

RRC重建立比例=RRC重建立请求次数/(RRC重建立请求次数+RRC连接建立请求次数)

从计算公式来看，如果要降低RRC重建立比例，最好的方法就是要降低RRC重建立请求次数。通常情况下，触发RRC 重建立的原因有以下几种情况：

1）UE检测到无线链路失败；这种失败一般又分为两种情况，一种情况是RLC达到最大重传次数，另一种情况是上/下行失步，随机接入失败。

2）切换失败，包括系统内和系统外的切换；该类失败是指如果网络侧发送给UE的RRC 连接重配置消息中包含Mobility ControlInfo，则执行切换。若切换失败，UE会发起RRC 重建立请求，并在重建立原因封装时携带HO failure。

3）E-UTRA侧移动性失败；

4）底层制式完整性校验失败；该类失败不常见，多为终端问题。原因是由于信令的完整性保护失败发生RRC重建立，例如：UE和基站的机密算法或者完整性保护算法不一致。

5）RRC连接重配失败。

在LTE网络中优化RRC重建比例时，SINR极差点是导致RRC重建的主要原因，VoLTE 优化的视角要从SINR平均值转向关注SINR极差点。主要需要注意三个方面： 覆盖：一定要控制好覆盖，避免越区现象的发生；

邻区：避免漏配或者错配邻区；

PCI合理使用：尽量避免PCI复用距离不足导致混淆或者冲突的发生。

3.2.2.6传输问题

现网中GSM/ LTE等网络涉及传输的接口包括Abis/X1/S1等接口，而传输的质量、稳定性，都会对语音质量产生很大影响。

可通过ping操作，统计传输的时延和抖动指标，以及通过传输话统统计，判断其对语音质量的影响程度。同时需要对传输带宽进行评估，查看传输资源是否受限。

3.2.2.7小区高负荷

小区内RRC和激活用户数较多或基站负载较多，CPU占有率较高或者高优先级业务的PRB 占用率较高，导致部分用户的语音包无法及时调度，导致连续丢包，通过RF优化、扩容、驻留切换参数设置、负载均衡开通来进行话务分担。且较多用户场景下需要开启时延调度等功能。

3.3 E2E时延

在VoLTE中时延应该体现为端到端的时延统计和分析，时延包括终端处理时延、空口时

延、EPC核心网处理时延以及传输网传输时延。

1) 终端的语音编解码时延：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或者AMR-WB码流解码成语音并从听筒播放的处理时延。

2) 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) EPC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（比如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：传输网传输时延是指语音包以IP报文的形式在传输网设备和链路上的时延。

优化方法为提高X2切换占比。

3.4 抖动

抖动：顺序传递的相邻两个帧的转发时延之差的绝对值，恒为正值。下图为抖动对MOS 值影响的柱状图。

一般分为空口抖动和传输抖动：

空口抖动容易出现在大话务场景下，因为调度因素出现空口抖动，还包括空口质量问题导致MAC重传引入的抖动。

传输网络丢包或者抖动，会造成端到端抖动增加。

3.5 终端问题