5G VONR基于语音质量切换参数验证研究

5G VONR基于语音质量切换参数验证研究

谭文

广西壮族自治区通信产业服务有限公司技术服务分公司 广西南宁 530023

摘 要：语言业务是无线通信网络的一项基本诉求，而VoNR指的是由5G NR、5G Core以及IMS负责语音业务的承载。现如今，我国正在完善5G网络建设，VONR也逐渐变得商用化，为确保用户能够体验VONR语音，gNodeB必须对其语音质量进行监控。当MOS降低用户感知、无线环境变得越来越差，语音丢包也在不断恶化，虽然切换门限没有达到覆盖要求，但可以根据语音质量进行测量与判决，同时还能向拥有较好无线质量的异频小区进行切换，使用户获得较好的体验。

关键词：语音质量；MOS；丢包；参数

前言

在各个站点小区、频点和系统网络迁移中，用户网络是基于覆盖、基于负载、基于覆盖的方式进行切换，以保持网络畅通：在覆盖范围之外，UE可以测量到小区信号质量相比门限更小，同时触发同/异频切换。基于负载的切换：当小区负载已接近于异频负载平衡门限，gNodeB随即结合网络资源的变化，选择数量合适的UE来完成异频切换。

此外，用户如果占用了基站中心位置的5G网络，具有较好的SS-RSRP值，可是存在一定的干扰，使得语音业务的丢包率日益恶化。当然，用户若占有的是基站边缘附近的5G网络，且SS-RSRP值不是很好（切换门限没有被覆盖），这样也会导致丢包率恶化。设置切换门限时，如果受到基于覆盖的限制，用户能够接收到强度良好的无线信号，只是信号质量不太理想，但用户却不能往无线信号比较好的小区进行迁移。为此，本次提出了以下策略：用户看到邻区信号质量超过门限时(不同参数可决定异频切换门限，且其以覆盖/负载为基础)，需立即进行异频切换。遵循这一原则，基于语音质量对质差小区进行切换，并对测量、判决门限进行验证测试，以此指导质差TOP小区科学地设置网络参数，提高网络和语音通话的质量。

1.原理机制

VONR可实现在保证语音质量的基础上进行异频切换，当受到干扰或上下行不具备相同的信道质量，SS-RSRP尚未达到覆盖切换门限时，通常会基于语音切换为附近的异频邻区，使用户获得正常的语音体验。

本功能：开启参数NRCellAlgoSwitch.VoiceStrategySwitch的子开关“VoNR_QLTY_INTER_FREQ_HO_SW”予以实现。启动异频切换功能后，在判断周期内，利用参数NRCellServExp.VoNRPlrJudgePeriod即可完成配置。如果语音业务上行或是下行丢包率已超出异频切换门限，此时用户接收到的语音质量也会受损，将触发相关的异频测量。如果上、下行丢包率≤语音质量恢复门限，那么用户可以得到满意的语音质量。该情况下，异频测量也会停止。

图1：VONR异频切换流程

（1）基于VoNR语音质量的异频切换开关：

该参数可对根据VoNR语音质量来切换异频的开关加以控制。启动开关时，假设VoNR业务丢包率并未超出语音业务丢包率评估周期内（NRCellServExp.VonrPlrJudgePeriod），但是又比异频切换的丢包率门限（NRCellServExp.VonrQltylnterFreqHoPlrThld）略高，那么异频切换同样也会被触发。关闭开关时，即使VoNR语音质量有保障也不可进行异频切换。

当启动开关时，VoNR语音质量不是很好的情况下，可进行异频切换，此时VoNR语音体验将显著提升；关闭开关时，如果缺乏良好的VoNR语音质量，异频切换将无法进行，这样VoNR语音体验就会下降。

（2）语音业务丢包率评估周期：

以VoNR语音质量基础，通过设置该参数对异频进行切换，同时还能确定丢包率评估周期。

该参数越大说明语音业务将持续越长的丢包率评估周期，这样以语音质量为基础的切换就越难被触发；该参数越小，表示语音业务只够维持较短的丢包率评估周期，可轻易根据语音质量进行切换。

（3）异频切换丢包率门限：

该参数用于设置触发基于VoNR语音质量异频切换的丢包率门限。VoNR丢包率如果比该门限大，可根据VoNR语音质量进行异频切换。VoNR丢包率若等同于该门限或比它小，将很难触发异频切换。

该参数越大意味着门限越高，异频切换越难触发。反之，该参数越小说明门限越低，可根据语音质量快速切换异频。

（4）语音质量恢复的丢包率门限：

该参数面相与语音质量恢复，可以对丢包率门限进行设定。当VoNR丢包率比该门限小或等于它时，应根据VoNR语音质量立即停止异频切换或异系统切换。

该参数与门限成正比，参数越大，在以语音质量为前提的情况下越容易进行异频切换；相反，该参数越小的话，表示门限越低，根据语音质量很难切换异频或是异系统。

（5）异频切换A5 RSRP门限2：

该参数代表异频切换RSRP门限2。假设服务小区实际得到的RSRP测量值相比-43dBm要小，加上邻区RSRP测量值也已经高出本门限，那么A5事件也会随即上报。

该参数越高，意味着异频切换的触发难度相对也就越大；该参数越小，意味着异频切换就越是容易被触发。

（6）异频切换A5 RSRQ门限：

该参数代表的是异频切换RSRQ门限。假设邻区RSRQ测值已高于该门限，那么基站则会判定为UE上报A5事件是真实、有效的。

该参数越高，触发异频切换的可能性也就越小；相反，数值越小，触发异频切换的几率就越大。

（7）VoNR语音质量的频点优先级：

该参数反映的是承载VoNR业务对应的频点优先级。当取值255，代表该频点和VoNR是不兼容的；当取值0~16，代表承载VoNR业务体现出来的频点优先级，数值越高，意味着优先级相对也就越高。下发测量时，也会对优先级高的那个频点进行下发。

当参数达到255，意味着该频点同样也不支持VoNR，不会干扰无线网络；当取值0~16，数值越高，意味着频点优先级相对也就会越高。取值越小，说明频点优先级相对也就会越低。

2.验证内容

（1）基于VoNR语音质量的异频切换开关：

在VONR通话期间，打开异频切换开关后，验证VoNR下行丢包率、RLC层SDU下行空口丢包数以及测试MOS值是否会发生变化。

（2）语音业务丢包率评估周期：

在VONR通话期间，启动异频切换开关后，丢包率评估周期实际的最优值。验证是否会对VoNR下行丢包率、RLC层SDU下行空口丢包数以及MOS值是否有明显的改善作用。

（3）基于语音质量的异频切换的丢包率门限：

在VONR通话期间，启动异频切换开关后，设定好丢包率门限对应的最优值，验证是否会对VoNR下行丢包率、SDU下行空口丢包数以及MOS值有明显的改善作用。

（4）语音质量恢复的丢包率门限：

在VONR通话期间，启动异频切换开关后，设置语音质量恢复相应的丢包率门限最优值。针对VoNR下行丢包率、RLC层SDU下行空口丢包数以及MOS值是否有明显的改善作用。

（5）基于语音质量的异频切换A5 RSRP门限2：

在VONR通话期间，启动异频切换开关后，设定异频切换A5 RSRP门限2对应的最优值，验证是否会对VoNR下行丢包率、SDU下行空口丢包数以及MOS值有明显的改善作用。

（6）基于语音质量的异频切换A5 RSRQ门限：

在VONR通话期间，启动异频切换开关后，设定异频切换A5 RSRP门限对应的最优值，验证是否会对VoNR下行丢包率、SDU下行空口丢包数以及MOS值有明显的改善作用。

（7）VoNR语音质量的频点优先级：

在VONR通话期间，启动异频切换开关后，围绕VoNR语音质量设定好频点优先级对应的最优值，验证是否会对VoNR下行丢包率、SDU下行空口丢包数以及MOS值有明显的改善作用。

3.验证方案

MOS值基础概念

MOS (Mean Opinion Score) 语音质量评估方法，也是我们平时对语音质量做出估计时较为常用的方法。操作原理：统计用户平时接听或是感知到的语音行为，由多名调查用户负责对原始标准语音、经无线网的衰退声音做出比较，计算实际的MOS分值。

表1：MOS分值对应用户感知表

表2：不同业务类型对应MOS值与接入时延参数表

由MOS评分结果看出，在使用期间，当MOS值介于4-5分之间，用户可以有舒畅、优质的网络体验。如果MOS值处于3-4分，那么用户的上网体验只能是一般。＜3分，则代表要重点优化。和EPS Fallback或是VOLTE相比，VoNR有着较高的通话质量、其接续时延小。在一边通话的同时，还可以使用5G进行高速上网。从理论上看，VoNR的MOS值能够接近于4.6，其接入时延则只需要1.5-2秒。

VoNR下行丢包率与MOS值关系

VONR过程，需要动态监控RLC层显示的SDU下行包数。结合SDU包数情况，受话端会自行判断端端RLC层SDU下行包传送链路上究竟有没有出现丢包现象，同时计算出VoNR下行丢包率。图2显示了VoNR下行丢包率、MOS值二者的关联性：

图2：VONR丢包率与MOS间关联关系

据统计，当VONR下行丢包率均值＜2%，VONR语音的MOS均值能够控制为4，用户的感知质量处于优良等级，当VONR丢包率介于2%-5%这一区间，其MOS均值将会保持＞3.0，用户可以保持正常的语音通话。而当VONR下行丢包＜5%，VONR业务是相对畅通的，VONR丢包率＜2%实质上也是决定VONR业务是否优良的一个重要阈值。

表3：VONR语音质量切换参数表

VONR语音质量切换参数设置

根据上述分析，VONR语音质量切换参数设置如下：

基于VoNR语音质量的异频切换开关：关->开

语音业务丢包率评估周期（秒）：2 维持

基于语音质量的异频切换的丢包率门限（%）：5->2

语音质量恢复的丢包率门限（%）：1 维持

基于语音质量的异频切换A5 RSRP门限2（毫瓦分贝）：-105 维持

基于语音质量的异频切换A5 RSRQ门限（0.5分贝）：34 维持

VoNR语音质量的频点优先级：1 维持

4.验证结果

筛选7天内VoNR下行丢包率＞10%，且时间≥3天，5QI的RLC层接收的下行SDU包数在5000以上的小区，同时测试VONR语音质量和各类参数：

表4：验证VONR下行丢包TOP小区

图3：VONR语音质切开启前后指标对比

根据本研究得到的测试结果：在VONR语音质切换应用中，有个关键的参数设置：启动异频切换开关，确保门限发挥自身的功效。同时，结合小区VONR丢包率值，再次设置好异频切换对应的丢包率门限，通常来说门限不能超出指标统计丢包率。经过后期的调整，问题小区VONR下行丢包率也会从之前的17%降低到了现在的3.8%，测试MOS值也从3.3增加值4.17，其改善情况十分明显。

5.结束语

在语音优化中，现网参数大多是按厂家提供的出厂设置值进行匹配，这就很难发挥出网络最佳的性能。在某些特殊场景小区，要对参数进行个性化设置，确保性能最优。本次验证得出，基于语音质量的切换开启和参数设置，对投诉处理、提高VONR语音质量均有重要的指导意义。

参考文献

[1]杜鹏,王刚.5G语音连续性方案研究[J].移动通信,2020,44(10):34-37+72.

[2]刘智德,马金兰.VoNR语音解决方案探讨[J].广东通信技术,2021,41(07):28-32.

[3]郑舒.VoNR业务流程及运营商演进方案[J].电信快报,2022(02):29-33.

1