VoLTE语音感知问题原因分析与优化.docx

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VoLTE语音感知问题原因分析与优化

Preparedon24November2020

VoLTE语音感知问题原因分析与优化

8语音感知问题原因分析与优化

8.1概述

8.1.1MOS指标定义

MOS值（MeanOpinionScore），即语音质量的平均意见值，是衡量通信系统语言质量的重要指标。

MOS与人的主观感受映射关系如下：

VoLTE打VoLTEMOS

ListeningQualityscale

DegradationCategoryscale

ListeningEffortscale

>

优秀

正常，未弱化

非常好，听得很清楚，无失真感，无延迟感，

~

好

有轻微弱化，但是影响不大

基本都能听清楚，延迟小，有非常少的杂音

~

中等

有一定程度弱化

听不太清楚，有一定延迟，有杂音，个别字需要仔细认真去听

~

次等

明显弱化

有很大杂音，听不太清，大多数需要努力去听去识别

<

差

无法接受

静音，完全听不清楚说啥，杂音噪声很大

一般情况下，MOS值大于等于被认为是较优的语音质量，大于等于被认为是可以接受的语音质量，低于被认为是难以接受的语音质量。

中国电信对MOS分的定义为路测MOS分，基于宽带AMR（AMRWB）的POLQA算法打分。

8.1.2MOS取值方法

中国电信集团只有语音MOS的测试标准，视频业务目前业界无通用MOS测评标准，所以现阶段VoLTE的MOS值测试仅针对语音业务。

MOS测试采用VoLTE拨打VoLTE的方式，测试宽带VoLTE编码的语音质量。

VoLTE语音MOS采样机制如下：

1）主叫起呼，进行录音（8s左右）；

2）被叫放音，主叫收音，被叫记录第1个MOS采样点（8s）；

3）主叫放音，被叫收音，主叫记录第1个MOS采样点（8s）；

4）被叫放音，主叫收音，被叫记录第2个MOS采样点（8s，与第1个采样点间隔16s）；

5）主叫放音，被叫收音，主叫记录第2个MOS采样点（8s，与第1个采样点间隔16s）；

6）被叫放音，主叫收音，被叫记录第3个MOS采样点（8s），如此类推……

8.1.3影响MOS的主要因素

影响VoLTEMOS值的因素主要有端到端时延、丢包、抖动等，如下：

类别

原因

说明

时延

传输时延

传输时延是指结点在发送数据时使数据块从结点进入到传输媒体所需的时间，即一个站点从开始发送数据帧到数据帧发送完毕（或者是接收站点接收一个数据帧的全部时间）所需要的全部时间，传输引入时延大于80ms，导致端到端时延大于200ms，通过ping包测试检测传输时延。

EPC转发时延

排除空口时延和传输时延后，通过EPC抓包分析EPC转发时延问题

空口时延

空口是基站和移动电话之间的无线传输规范，定义每个无线信道的使用频率、带宽、接入时机、编码方法以及越区切换，影响空口时延的主要因素是数据传输时长、数据传输资源请求等待时间，以及数据处理导致的反馈延时等。

降低空口时延，可以提升移动通信系统的性能，时延类问题优先排查传输时延和空口时延，通过PDCP环回、复测跟踪CELLDT数据等手段验证是否存在空口时延

丢包

空口持续下行质差

包含下行弱覆盖，下行干扰，漏配邻区不切换，导致连续丢包

上行高干扰

上行干扰大于-113dBm，导致eNodeB无法正常解码PUSCH或DTX比例较高，导致连续丢包

上行接入受限

PL大于125，在上行底噪较好的情况下，也容易出现上行接收容易受限，现象是MOS样本发端的ULMACBLER较高，尤其是CRS功率设置大于

下行失步后重建

下行失步主要原因为无线环境不好，干扰，弱覆盖等，在协议里面针对上行链路失步和下行链路失步分别定义了判断标准，上行链路失步会删除链路，立即断开，造成UE最终掉话，如在切换时目标小区上行失步会导致切换失败引起掉话；下行失步会进行cellupdate，如果cu成功，业务可以恢复，这种小区更新的原因是下行失步，目的是一直挽救机制，但在失步时语音业务会受到影响，MOS评分变低甚至掉话，UE从RRC连接态突然进入空闲态，并且发起RRC重建，导致连续丢包

小区重建

小区内RRC和激活用户数过多，导致QCI1无法及时调度，PDCP丢弃定时器超时后丢包，SRI调度不及时导致丢包等。

频繁切换

系统内切换过程对MOS有影响，系统内切换对MOS值不一定影响非常大，RSRP较好地方切换MOS值下降，而乒乓切换影响较大，MOS值下降分，路测工具每10S采集一次MOS值（10S平均值），如果采集到切换过程的MOS，测试结果就会偏低，咋分析路测数据是，需要关注低MOS区域是否有切换或者乒乓切换发生，导致RTP短时间内连续丢包

抖动

传输抖动

传输引入时延大于80ms，导致端到端时延大于200ms，通过ping包测试检测传输时延

空口抖动

语音抖动是网络时延和网络抖动造成的。

网络时延是指一个IP包在网络上传输所需的平均时间，网络抖动是指IP包传输时间的长短变化。

当网络上的语音时延（加上声音采样、数字化和压缩时延）超过200ms时，通话双方一般就倾向于采用半双工的通话方式，一方说完后另一方再说。

另一方面，如果网络抖动较为严重，那么有的语音包因迟到被丢弃，会产生话音的断续及部分失真，严重影响音质。

，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。

8.2MOS优化思路

MOS质差首先要进行定界定位分析，判断问题原因，明确是无线空口问题还是网元设备问题，再进行深入分析和解决。

影响MOS的因素涉及端到端，具体可以归纳为两通道、三网元，需要拉通端到端进行分析优化，如下：

两管道

三网元

空口管道

承载网管道

CN

eNodeB

UE

1.空口质量2.空口资源配置

1.大时延、抖动2.丢包、乱序

1.核心网数据配置2.组网结构3.流程配置

1.基站处理能力2.算法特性限制

1.终端能力2.语音编码

1.话务容量受限2.覆盖差3.丢包时延大4.频繁重选或者位置更新导致寻呼不到5.上下行干扰

1.参数配置2.容量或能力限制3.传输质量问题到P-CSCF传输异常

和切换流程冲突、TAU失败问题2.被叫域选失败3.网络侧路由配置缺失/错误导致路由选择失败链路数据的捆绑方式数据转发失败

1.寻呼参数优化2.业务分层优化3.弱覆盖优化4.邻区优化重建6.乒乓切换

1.参数编码设置2.软件编码限制3.主被叫终端、用户行为4.特殊场景优化5.终端ROHC问题6.注册问题

VoLTEMOS提升分析思维导图如下：

8.2.1终端侧

终端侧主要考虑三个方面：

硬件能力、软件能力、语音编码。

终端入网时一般均需要经过入网测试验证，确保其硬件、软件均正常，符合集团的终端入网规范，一般检查的范围包括：

终端的MCU处理能力、终端是否支持VoLTE、800M频段支持情况、信号灵敏度、RoHC等特性支持情况、终端操作系统、版本等；在核查问题时，需要检查其终端是否存在硬件、软件故障，检查其版本是否为正常的商用版本，在VOLTE商用初期，会有大量的终端存在网络适配、协议规范性、信号灵敏度等方面的问题，需要终端厂家整改。

VoLTE使用的AMR-WB有9种编码格式，常用的有s、s，采用更高的编码方式可以带来更好的语音质量，提升MOS。

宽带语音编码速率自适应有两种方式：

1）终端自身触发；2）基站侧的ECN（ExplicitCongestionNotification）显示拥塞指示来触发UE修改自己的编码速率。

如下图所示，宽带编码速率自适应，主要是在近点采用较高的编码速率，在边缘采用较低的编码速率，LinkAdaptation可以和PowerControl并行，对切换也没有影响，因为执行两者的输入不同。

8.2.2基站侧

基站侧的丢包率、抖动和时延是影响VoLTE语音质量的关键指标，对MOS分影响较大，也是无线侧优化的重点。

下面分别给出了丢包率和抖动指标对MOS分的影响趋势：

丢包率对于语音MOS分的影响较大，接近线性；语音包抖动超过一定值时会明显影响MOS，如jitter超过100ms；端到端时延大到一定值时会明显影响MOS分。

由于丢包、时延和抖动是影响VoLTE语音质量的直接因素，反映到无线侧主要就是覆盖、资源、干扰、切换等，因此无线空口网络质量优化是MOS提升的关键。

8.2.2.1覆盖类

覆盖是影响MOS的最重要因素，弱覆盖直接影响到语音质量。

根据多次MOS值拉网分析MOS分随RSRP变化的分布，可知RSRP低于-110dBm时，MOS分恶化较为明显，如下所示：

根据多次MOS值拉网分析MOS分随SINR分布，可知SINR低于0时，MOS分恶化较为明显，如下所示：

MOS>分，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无法达到要求。

定位方法：

满足下述判断条件则认为网络覆盖差：

RSRP分布：

RSRP<-110dBm，SINR分布差：

SINR<0dB。

优化方法：

通过软件按规范筛选出覆盖黑点区域，进行天馈调整或功率补偿，缺少站点区域可规划新增站点。

8.2.2.2资源类

在大话务量场景下，语音有高优先级，数据业务的负载对语音MOS的影响较小，但是语音业务话务量较大的情况下，也可能会出现资源受限导致的语音丢包，这种情况下要分析资源是否已经充分利用。

接入阶段的VoLTE用户干扰较大，刚接入用户初始接入功率很高，对相邻码道的用户会产生很大的干扰，而导致上行丢包。

平均每次VoLTE语音呼叫的资源消耗情况：

语音通话过程中的资源消耗

PUCCH资源

平均每用户每秒SR请求

平均每用户每秒CQI反馈

PRB资源

平均每用户上行每秒物理层速率（kbps）

平均每用户下行每秒物理层速率（kbps）

平均每用户上行每秒占用PRB个数

平均每用户下行每秒占用PRB个数

PDCCH资源

平均每用户每秒消耗PDCCH次数

平均PDCCH汇聚等级（AGGlevel）

平均每用户每秒消耗CCE数量

5M带宽每秒CCE数量（3symbols）

21000

小区容量：

在5M带宽小区下，PDCCH资源将会是VOLTE语音业务感知下降的最主要因素，理论支持124个用户：

空口资源分别根据以下记录的指标，计算CCE，PRB的利用率，判断小区资源是否拥塞：

平均利用率>60%，就认为负载较高，可能应影响语音质量。

需要进行高负荷场景下的参数配置核查。

定位方法：

计算CCE，PRB利用率，判断小区资源是否拥塞，平均利用率>60%，就认为负载较高，可能会影响语音质量；

优化方法：

体现在无线环境良好的情况下，无干扰，无丢包，无高时延情况，MOS依然低下，需从后台查询小区状态是否存在高负荷情况，如PRB资源利用率大于60%，20M带宽用户数大于400。

8.2.2.3干扰类

上行干扰直接影响上行丢包，从而影响MOS值。

查看MOS分低点区域TOP小区的上行干扰话统数据，如果平均RSSI>=-105dBm，则初步判断很有可能存在上行干扰。

DT测试log中，查看终端上行发射功率是否存在大幅提升（表现为整网路测log的UE发射功率分布中，满功率比例明显增加，例如满功率比例增加15%以上），并且网管上的上行接收SINR水平降低。

当两者同时满足时，可以断定存在上行干扰，需要进行干扰排查；

干扰可分为系统内干扰和系统外干扰。

系统内干扰主要有PCI模3干扰、重叠覆盖、同频组网站间UE上行干扰等原因。

系统外干扰阻塞干扰、交调干扰、PHS干扰、非法基站干扰等。

干扰会引起丢包弃包率升高、时延抖动变大，严重时导致单通、未接通和掉话。

为了减少系统内干扰，要做好以下优化。

1）选择合适波瓣宽度的天线，解决覆盖调整难题。

机械下倾超过8度的天线，需要降低站高或更换更大电下倾天线；

2）设置合理下倾角，严控干扰，天线上3dB落地范围控制在第一层邻区的站间距~之内，包括不同厂家间建网布点；

3）基站内各小区天线方位角夹角控制在90度以上；

4）美化天线罩保证足够空间，保证天线可调；

5）网络结构合理：

严控“四超”（超高、超近、超远、超低）站点；

7）天线主波瓣方向无阻,视距无阻拦物，保证信号传播路径可靠。

干扰处理流程：

定位方法：

通过话统、路测数据中UE发射功率判断对应小区是否存在上行干扰问题。

优化方法：

通过网管数据筛选干扰小区，再结合路测数据中干扰小区占用情况，是否占用到该小区之后，UE发射功率明显抬升，确认干扰小区后，判断是硬件故障还是外部干扰，并进行干扰处理。

8.2.2.4切换类

分析路测数据，确认低分点评分周期内是否有切换慢、切换频繁、切换失败掉话等，从而确认切换是否为导致低分的原因，系统内切换过程中对MOS有影响：

系统内切换MOS值并不一定影响非常大，RSRP较好地方切换MOS值下降~，而乒乓切换影响较大，MOS值下降~分。

路测工具间隔8S采集一次MOS值，如果采集到切换过程的MOS，测试结果就会偏低。

在分析路测数据时，需要关注低MOS区域是否有切换或者乒乓切换发生。

切换失败影响，UE收到切换命令后，启动定时器超时，仍然没有完成切换，UE侧丢弃切换命令里边携带的专用Preamble，恢复小区的原来配置，发起重建，重建期间的MOS会降低到左右。

定位方法：

是否有切换慢、切换频繁、切换失败、或多配、漏配邻区。

优化方法：

1、优化切换参数（门限、迟滞、CIO等）；2、ANR功能进行自动邻区优化

8.2.3核心网

核心网的配置较多，和语音质量相关的主要有专用承载的GBR速率、核心测处理时延、传输承载网时延等几个方面。

1）QCI1专用承载

GBR速率需配置为96kbps以上，速率配置太低，会造成RTP包丢包、时延大，引起MOS质量差。

2）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（譬如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）。

3）传输网传输时延

语音IP报文在传输网设备和链路上的传输时延。

根据建议，端到端的时延需小于200ms，否则会影响用户的通话感知。

8.3MOS优化案例

8.3.1弱覆盖导致MOS差

车辆沿X006行驶过程中，UE连接BZ-市区-罗园-HFTA-439177-52，RSRP值在-105dBm以下。

该路段出现了400m左右的弱覆盖路段，RSRP与SINR均较差,距离最近的站点超过，主要是由于周边站点稀少导致，需要通过新增站点解决。

8.3.2重叠覆盖导致MOS差

UE在涡河大桥上，服务小区谯城刘庄3小区，RSRP-84dbm，周边邻区PCI63、271、122和服务小区信号强度相差不大，形成重叠覆盖导致SINR较差。

建议通过调整下倾角或降低功率等方式控制周边小区覆盖，增强主服务小区覆盖来解决重叠覆盖问题。

8.3.3越区覆盖导致MOS差

由于基站天线挂高过高或者俯仰角过小引起的该小区覆盖距离过远，从而越区覆盖到其他站点覆盖的区域，并影响到其它小区覆盖的区域，造成同频段干扰，判断方式需要从测试数据中看出是否有未存在解析错误的情况下，远距离拉线出现，并且信号与主占用小区差距不大。

举例：

车辆从北至南行驶在涡阳南关街附近主服务小区占用BZ-涡阳-老子牛广场-HFTA-439613-0小区信号；rsrp=，sinr=，存在越区覆盖。

调整BZ-涡阳-老子牛广场-HFTA-439613-0小区功率由212调到182，电下倾由2度到4度，BZ-涡阳-涡阳县局-HFTA-439621-2功率调整到182电下倾由4度调整到3度。

让BZ-涡阳-涡阳县局-HFTA-439621-2为主服务小区。

8.3.4模三干扰导致MOS差

车辆在魏武大道由南向北行驶过程中经过文帝路与魏武大道交叉口北商业局基站附近时，UE占用BZ-市区-建材街-HFTA-439093-3（PCI=281）小区信号与邻区XY-BZ-市区-盛祥国际城-HFTA-439857-5（PCI=401）模三造成MOS低。

服务小区一直占用L2100基站BZ-市区-建材街-HFTA-439093-3（PCI=281）小区没有切换到近距离的L1800基站BZ-市区-商业局-HFTA-439081。

L2100基站BZ-市区-建材街-HFTA-439093-3（PCI=281）小区A1\A2门限设置较为苛刻，切换过晚，导致MOS偏低，需要对切换参数进行优化调整，及时、平滑切换。

8.3.5模式间切换不及时导致MOS差

在汤王大道上进行VOLTE测试，该路段终端连接在TDD小区（频点：

41140，PCI:

39），RSRP值基本在-115dBm以下，SINR也较差，MOS分偏低。

可以看出导致该路段MOS分偏低的原因是覆盖差，该区域有FDD小区但未能及时切换，导致此路段覆盖不好，MOS分偏低。

修改TDD小区A1、A2及A4门限，分别设置为-94、-96及-98。

优化后现场测试TDD小区向FDD小区切换成功。

优化后测试截图：

8.3.6系统内频繁切换导致MOS差

由下图可知，计算出MOS值前8S时，终端发生多次切换，并且SINR很差，造成MOS值异常。

此处是由于终端占用十一中扩容CA信号后未达到异频起测门限，后与周边室分泄露信号频繁切换引起。

建议十一中CA小区异频起测门限调整为-90，尽早发起异频测量，切换至周边覆盖良好的小区，防止频繁切换且信号质差造成MOS值低。