VoLTE简介(3)

2019-08-29 00:39

1. RTP(Realtime Transport Protocol实时传输协议):被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作,其目的是提供时间信息和实现流同步。RTP本身只保证实时数据的传输,并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制,也不提供流量控制或拥塞控制,它依靠RTCP提供这些服务。

2. RTCP(Realtime Transport Control Protocol实时传输控制协议):负责管理传输质量,在当前应用进程之间交换控制信息,提供流量控制和拥塞控制服务。RTP和RTCP配合使用,能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化,故特别适合传送网上的实时数据。 3. RTP/RTCP用来传输用户媒体信息的,需要在承载中建立优先级最高QCI=1/2(其语音业务建立QCI=1,视频业务建立QCI=2),根据其低延迟要求,无线侧用户的RLC数据包采用UM模式,保障其实时性,其正确性通过HARQ来实现;

4. RTP/RTCP流建立在UDP/IP之上,当被邀请人通过各自终端设备接到邀请通知以后,就可以使用RTSP来控制特定的媒体通信。比如RTCP 控制视频/音频的播放,使用RTP协议来进行实时的数据传输,在传输过程中,RTCP负责QoS。

三、 与现有语音解决方案对比

在这里,分别用VoLTE与传统的GSM语音,OTT的VoIP语音进行对比。

3.1. VoLTE窄带与宽带语音质量对比

在3GPP LTE中,VoLTE业务编码有AMR-NB窄带和AMR-WB宽带两种编码,两种编码速率具有不同的话音质量,所以又分别称为VoLTE高清语音(或VoLTE 23.85kbps)和VoLTE标清语音(或VoLTE 12.2kbps)。

AMR-NB和AMR-WB这2种编码具有如下特点:

? 每20ms产生一个语音包,包括了RTP/UDP/RLC-Security压缩头,每160ms生成一个SID语音静默包,帧长20ms;

? 共有8个编码速率,分别为:4.75、5.15、5.9、6.7、7.4、7.95、10.2、12.2kbps; ? 采样率为8kHz。 AMR-WB编码特点为:

? 语音包和静默包产生与AMR-NB类似,20ms产生一个语音包,160ms产生一个静默包;

? 共有8个码率,分别为:6.6、8.85、12.65、14.25、15.85、18.25、19.85、23.05、23.85kbps; ? 采样率为16kHz。

可见两者显著的主要差异是采样速率不一样,窄带一个语音帧是160个点,宽带一个语音帧采样320个点。AMR NB的语音带宽范围:300-3400Hz,8KHz采样。AMR WB的语音带宽范围: 50-7000Hz,16KHz采样。用户可主观感受到话音比以前更加自然、舒适和易于分辨。

为了降低复杂度,AMR WB将位算法集中到更重要的频率区。低频带使用ACELP算法进行编码,添加几个特征来达到一个高的主观质量。线性预测(LP)

算法是在每隔20ms 的帧要进行一次线性预测算法,每5ms搜索一次自适应码本,这个过程是在12.8Kbs 速率下进行。高频带是在解码器端使用低带和随机激励的参数重建的, 目的是调整与在声音基础上的低频有关的高频带. 高频带的声频通过使用由低带LP 过滤器产生的LP 滤波器进行重建。

AMR WB与AMR NB的MUSHRA评分(multi-stimulustest with hidden reference and anchor,ITU-R recommendation BS.1534.)参考见下图。

利用传统的MOS值进行AMR-NB和AMR-WB进行对比测试,结果如下图:

5.004.504.003.503.002.502.001.501.000.500.004.324.184.164.144.284.14.254.084.054.224.053.93.853.73.63.53.6AMR-WBAMR-NB23.85, 12.223.05, 10.219.85, 7.9518.25, 7.415.85, 6.714.25, 5.912.65, 5.158.85, 4.756.6 由以上分析可见AMR-WB比AMR-NB有更高的话音质量。

3.2. VoLTE与GSM语音质量比较

现场使用POLQA SWB作为评分标准,评估GSM,VoLTE(23.85kbps)和VoLTE(12.65kbps)三种通话的语音质量。相比传统的PESQ标准,POLQA标准对宽带

适应能力更好,PESQ无法使用8Khz以上采样频率,其主要区别如下:

VoLTE MOS相比GSM有较大改善,MOS评分参见下表。

语音拨打类型 2G打2G MOS(POLQA SWB) 2.64 VoLTE(23.85kbps) 3.98 VoLTE(12.65kbps) 3.84 2G使用窄带语音AMR-NB 12.2k和EFR编码方式,使用POLQA SWB评分时会比传统PESQ评分会低,具体映射关系如下:

表从上可以看出:AMR(12.2k)/EFR POLQA评分先比PESQ评分低0.5分左右。

按照上表,将2G打2G MOS(POLQA SWB)折算为PESQ MOS分应为2.64+0.5=3.14分。分析2G MOS分值,大量2分MOS分值对应的语音编码方式为EFR,AMR 12.2k编码MOS分一般在3分左右。

POLQA SWB评分按照64Kbps采样率进行语音质量评分,评分标准比传统PESQ高。同样的2G语音POLQA评分先比PESQ评分低0.5分左右。

3.3. VoLTE与OTT语音质量比较

在这里,选择有代表性的腾讯公司的微信电话本的VoIP电话进行对比,其具有低接通时延、无通信费用(仅有流量费用)和高清晰音质等特点。

VoLTE试点区域内共有4G基站400个,主覆盖区域为D频段,覆盖良好。使用设备为ASCOM公司的TEMS16.1.3,测试手机为HTC M8t。

3.3.1. 音质对比分析

从现有的PDCP层速率和MoS进行推测,OTT语音采用的编码为skype的SILK Codec。SILK Codec是一个语音和音频编解码算法, 对于音频带宽、网络带宽和算法复杂度都具有很好的弹性,支持4种采样率:8KHz、12KHz、16KHz、24KHz;三种复杂度:低、中、高。编码码率在 6~40kbps(不同采样率具有不同的码率范围)以及还支持VAD、DTX、FEC等模块,已经在QQ,AIM,GOOGLE TALk上使用,性能在高掉包环境下优于AMR-WB。

为适应其编码方式,这里采用的打分标准使用基于48K采样的POLQA。OTT语音在好点(-88.33dbm,12.67)下,其MoS可以达到3.78,在坏点为1.93。在坏点的条件下,其时延,抖动,丢包都在急剧上涨,用户感知急剧降低。而VoLTE具备QoS保障,其MOS比较稳定,无明显波动,祥见下表。

类型 微信电话本 VoLTE SINR -0.09 0.02 物理层速PDCP速率率(下行) (下行) 50.48 15.61 36.23 10.44 传输模式 MCS 2.00 2.15 6.31 4.95 每TTI RB数 11.94 8.78 总调度RB数 910.89 227.22 TB size 668.44 590.79 为进一步对OTT语音的语音MOS值进行分析,找出其能力拐点,优化人员


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