VoLTE语音感知问题原因分析与优化.doc

8 语音感知问题原因分析与优化
8.1 概述
8.1.1 MOS指标定义
MOS 值（Mean Opinion Score），即语音质量平均意见值，是衡量通信系统语言质量重要指标。
MOS 与人主观感受映射关系如下：
VoLTE打VoLTE MOS
Listening Quality scale
Degradation Category scale
Listening Effort scale
>3.8
优秀
正常，未弱化
非常好，听得很清晰，无失真感，无延迟感，
3.5 ~ 3.8
好
有轻微弱化，不过影响不大
基本都能听清晰，延迟小，有非常少杂音
3.0 ~ 3.5
中等
有一定程度弱化
听不太清晰，有一定延迟，有杂音，个别字需要仔细认真去听
2.0 ~ 3.0
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
< 2.0
差
无法接受
静音，完全听不清晰说啥，杂音噪声很大
一般状况下，MOS 值不小于等于3.8 被认为是较优语音质量，不小于等于3.0 被认为是可以接受语音质量，低于3.0 被认为是难以接受语音质量。中国电信对MOS 分定义为路测MOS 分，基于宽带AMR（AMR WB）POLQA 算法打分。
8.1.2 MOS取值措施
中国电信集团只有语音MOS测试原则，视频业务目前业界无通用MOS测评原则，因此现阶段VoLTE MOS值测试仅针对语音业务。MOS测试采用VoLTE拨打VoLTE方式，测试宽带VoLTE编码语音质量。

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重要原因
影响VoLTE MOS值原因重要有端到端时延、丢包、抖动等，如下：
类别
原因
阐明
时延
传播时延
传播时延是指结点在发送数据时使数据块从结点进入到传播媒体所需时间，即一种站点从开始发送数据帧到数据帧发送完毕（或者是接受站点接受一种数据帧所有时间）所需要所有时间，传播引入时延不小于80ms，导致端到端时延不小于200ms，通过ping包测试检测传播时延。
EPC转发时延
排除空口时延和传播时延后，通过EPC抓包分析EPC转发时延问题
空口时延
空口是基站和移动之间无线传播规，定义每个无线信道使用频率、带宽、接入时机、编码措施以及越区切换，影响空口时延重要原因是数据传播时长、数据传播资源祈求等待时间，以及数据处理导致反馈延时等。减少空口时延，可以提高移动通信系统性能，时延类问题优先排查传播时延和空口时延，通过PDCP环回、复测跟踪CELL DT数据等手段验证与否存在空口时延
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，导致持续丢包
上行高干扰
上行干扰不小于-113dBm，导致eNodeB无常解码PUSCH或DTX比例较高，导致持续丢包
上行接入受限
PL不小于125，在上行底噪很好状况下，也容易出现上行接受容易受限，现象是MOS样本发端UL MAC BLER较高，尤其是CRS功率设置不小于9.2dBm
下行失步后重建
下行失步重要原由于无线环境不好，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原则，上行链路失步会删除链路，立即断开，导致UE最终掉话，如在切换时目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，假如cu成功，业务可以恢复，这种小区更新原因是下行失步，目是一直挽救机制，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连接态忽然进入空闲态，并且发起RRC重建，导致持续丢包
小区重建
小区RRC和激活顾客数过多，导致QCI1无法及时调度，PDCP丢弃定期器超时后丢包，SRI调度不及时导致丢包等。
频繁切换
系统切换过程对MOS有影响，系统切换对MOS值不一定影响非常大，RSRP很好地方切换MOS值下降0.1-0.5，而乒乓切换影响较大，MOS值下降0.5-1.5分，路测工具每10S采集一次MOS值（10S平均值），假如采集到切换过程MOS，测试成果就会偏低，咋分析路测数据是，需要关注低MOS区域与否有切换或者乒乓切换发生，导致RTP短时间持续丢包
抖动
传播抖动
传播引入时延不小于80ms，导致端到端时延不小于200ms，通过ping包测试检测传播时延
空口抖动
语音抖动是网络时延和网络抖动导致。网络时延是指一种IP包在网络上传播所需平均时间，网络抖动是指IP包传播时间长短变化。当网络上语音时延（加上声音采样、数字化和压缩时延）超过200 ms时，通话双方一般就倾向于采用半双工通话方式，一方说完后另一方再说。另首先，假如网络抖动较为严重，那么有语音包因迟到被丢弃，会产生话音断续及部分失真，严重影响音质。，空口抖动容易出目前大话务场景下，由于调度原因出现空口抖动，还包括空口质量问题导致MAC重传引入抖动。
8.2 MOS优化思绪
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，再进行深入分析和处理。影响MOS原因波及端到端，详细可以归纳为两通道、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
3.QoS配置
1.大时延、抖动
2.丢包、乱序
1.关键网数据配置
2.组网构造
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.传播质量问题
4.UGW到P-CSCF传播异常
1.TAU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
4.Diameter链路数据捆绑方式
5.UGW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
5.RRC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、顾客行为
4.特殊场景优化
5.终端ROHC问题
6.注册问题

VoLTE MOS提高分析思维导图如下：

8.2.1 终端侧
终端侧重要考虑三个方面：硬件能力、软件能力、语音编码。
终端入网时一般均需要通过入网测试验证，保证其硬件、软件均正常，符合集团终端入网规，一般检查围包括：终端MCU处理能力、终端与否支持VoLTE、1.8G/800M频段支持状况、信号敏捷度、RoHC等特性支持状况、终端操作系统、版本等；在核查问题时，需要检查其终端与否存在硬件、软件故障，检查其版本与否为正常商用版本，在VOLTE商用初期，会有大量终端存在网络适配、协议规性、信号敏捷度等方面问题，需要终端厂家整改。
VoLTE使用AMR-WB有9种编码格式，常用有AMR-WB 12.65kbit/s、AMR-WB 23.85kbit/s，采用更高编码方式可以带来更好语音质量，提高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ECN（Explicit Congestion Notification）显示拥塞指示来触发UE 修改自已编码速率。
如下图所示，宽带编码速率自适应，重要是在近点采用较高编码速率，在边缘采用较低编码速率，Link Adaptation 可以和 Power Control 并行，对切换也没有影响，由于执行两者输入不一样。

8.2.2 基站侧
基站侧丢包率、抖动和时延是影响VoLTE语音质量关键指标，对MOS分影响较大，也是无线侧优化重点。下面分别给出了丢包率和抖动指标对MOS分影响趋势：

丢包率对于语音MOS 分影响较大，靠近线性；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语音质量直接原因，反应到无线侧重要就是覆盖、资源、干扰、切换等，因此无线空口网络质量优化是MOS提高关键。
8.2.2.1 覆盖类
覆盖是影响MOS最重要原因，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>3.5分，对应覆盖规定为RSRP>-110dbm&SINR>0db，在覆盖达不到此规定状况下，MOS无法达到规定。

定位措施：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。
优化措施：通过软件按规筛选出覆盖黑点区域，进行天馈调整或功率赔偿，缺乏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，数据业务负载对语音MOS影响较小，不过语音业务话务量较大状况下，也也许会出现资源受限导致语音丢包，这种状况下要分析资源与否已经充足运用。接入阶段VoLTE顾客干扰较大，刚接入顾客初始接入功率很高，对相邻码道顾客会产生很大干扰，而导致上行丢包。
平均每次VoLTE 语音呼喊资源消耗状况：
语音通话过程中资源消耗
PUCCH资源
平均每顾客每秒SR祈求
42.4
平均每顾客每秒CQI反馈
49.7

PRB资源
平均每顾客上行每秒物理层速率（kbps）
43.4
平均每顾客下行每秒物理层速率（kbps）
42.2
平均每顾客上行每秒占用 PRB 个数
146.3
平均每顾客下行每秒占用 PRB 个数
143.5

PDCCH资源
平均每顾客每秒消耗 PDCCH 次数
59.8
平均 PDCCH 汇聚等级（AGG level）
2.83
平均每顾客每秒消耗 CCE 数量
169.2
5M带宽每秒 CCE 数量（3 symbols）
21000
小区容量：在5M带宽小区下，PDCCH 资源将会是 VOLTE 语音业务感知下降最重要原因，理论支持 124 个顾客：

空口资源分别根据如下记录指标，计算CCE，PRB运用率，判断小区资源与否拥塞：

平均运用率>60%，就认为负载较高，也许应影响语音质量。需要进行高负荷场景下参数配置核查。
定位措施：计算CCE，PRB运用率，判断小区资源与否拥塞，平均运用率>60%，就认为负载较高，也许会影响语音质量；
优化措施：体目前无线环境良好状况下，无干扰，无丢包，无高时延状况，MOS仍然低下，需从后台查询小区状态与否存在高负荷状况，如PRB资源运用率不小于60%，20M带宽顾客数不小于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小区上行干扰话统数据，假如平均RSSI>=-105dBm，则初步判断很有也许存在上行干扰。
DT测试log中，查看终端上行发射功率与否存在大幅提高（体现为整网路测logUE发射功率分布中，满功率比例明显增长，例如满功率比例增长15%以上），并且网管上上行接受SINR水平减少。当两者同步满足时，可以断定存在上行干扰，需要进行干扰排查；
干扰可分为系统干扰和系统外干扰。系统干扰重要有PCI模3干扰、重叠覆盖、同频组间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。
为了减少系统干扰，要做好如下优化。
1）选择合适波瓣宽度天线，处理覆盖调整难题。机械下倾超过8度天线，需要减少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落地围控制在第一层邻区站间距0.5~0.6之，包括不一样厂家间建网布点；
3）基站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）网络构造合理：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，保证信号传播途径可靠。干扰处理流程：

定位措施：通过话统、路测数据中UE发射功率判断对应小区与否存在上行干扰问题。
优化措施：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状况，与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与否有切换慢、切换频繁、切换失败掉话等，从而确认切换与否为导致低分原因，系统切换过程中对MOS有影响：系统切换MOS值并不一定影响非常大，RSRP很好地方切换MOS值下降0.1~0.5，而乒乓切换影响较大，MOS值下降0.5~1.5分。路测工具间隔8S采集一次MOS值，假如采集到切换过程MOS，测试成果就会偏低。在分析路测数据时，需要关注低MOS区域与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，启动定期器超时，仍然没有完毕切换，UE侧丢弃切换命令里边携带专用Preamble，恢复小区本来配置，发起重建，重建期间MOS会减少到1.5左右。

定位措施：与否有切换慢、切换频繁、切换失败、或多配、漏配邻区。
优化措施：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 关键网
关键网配置较多，和语音质量有关重要有专用承载GBR 速率、关键测处理时延、传播承载网时延等几种方面。
1) QCI 1 专用承载
GBR 速率需配置为96kbps 以上，速率配置太低，会导致 RTP 包丢包、时延大，引起MOS 质量差。

2) 关键网处理时延
包括对语音包转发时延，以及也许存在语音编解码转换时延（譬如 LTE 终端拨打固定，两边终端语音编解码方式不一样，需要通过关键网媒体网关编解码转换）。
3) 传播网传播时延
语音IP 报文在传播网设备和链路上传播时延。
根据ITU-TG.114 提议，端到端时延需不不小于200ms，否则会影响顾客通话感知。
8.3 MOS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如下。该路段出现了400m左右弱覆盖路段，RSRP与SINR均较差,距离近来站点超过1.3KM，重要是由于周围站点稀少导致，需要通过新增站点处理。

8.3.2 重叠覆盖导致MOS差
UE在涡河大桥上，服务小区谯城庄3小区，RSRP-84dbm，周围邻区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。提议通过调整下倾角或减少功率等方式控制周围小区覆盖，增强主服务小区覆盖来处理重叠覆盖问题。

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该小区覆盖距离过远，从而越区覆盖到其他站点覆盖区域，并影响到其他小区覆盖区域，导致同频段干扰，判断方式需要从测试数据中看出与否有未存在解析错误状况下，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=-93.43dbm，sinr=7.7db，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
车辆在武大道由南向北行驶过程中通过文帝路与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）模三导致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如下，SINR也较差，MOS分偏低。可以看出导致该路段MOS分偏低原因是覆盖差，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 系统频繁切换导致MOS差
由下图可知，计算出MOS值1.37前8S时，终端发生多次切换，并且SINR很差，导致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，后与周围室分泄露信号频繁切换引起。提议十一中CA小区异频起测门限调整为-90，尽早发起异频测量，切换至周围覆盖良好1.8G小区，防止频繁切换且信号质差导致MOS值低。