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VoLTE语音质量的端到端在线评估方法

黄昭文

【摘要】VoLTE业务正式商用以来,研究如何有效评估其语音质量已成为重要课题.通过对VoLTE语音质量评估方法的研究,指出现有语音评估方法在效率、准确性方面所存在的问题,提出了结合信令、业务特征进行VoLTE语音质量在线评估与定位问题的方法(EVQ),并通过实际应用验证了该方法的准确性和有效性.

【期刊名称】《移动通信》

【年(卷),期】2018(042)003

【总页数】5页(P33-37)

【关键词】VoLTE;语音质量;端到端;定位问题

【作者】黄昭文

【作者单位】中国移动通信集团广东有限公司,广东广州510000

【正文语种】中文

【中图分类】TN929.5

1引言

VoLTE网络的实现需要得到PS、CS、IMS域众多网元的支撑，业务流程经过多个网络接口，其服务质量取决于端到端各环节的质量。由于VoLTE的本质是通过分组域提供语音服务，其与传统的面向电路交换的语音业务在业务特征、QoS需求、资源需求等方面存在较大差异，常用的电路域语音评估方法已不能很好地反映VoLTE网络质量。为了保障网络质量，有必要进一步研究语音评估方法，以适应VoLTE业务发展的需要。

针对上述情况，本文提出结合信令、业务特征进行VoLTE语音质量在线评估方法，可准确评估VoLTE语音质量，并进一步定位影响质量的关键原因。

2VoLTE语音质量的常用评估方法

ITU-T定义了一系列规范用于评估语音质量。ITU-TP.800[1]提出了平均意见分（MOS）评估方法，依靠评听者意见对通信系统性能做出判决，可直接反映用户的观点，其MOS分值是一种广泛使用的主观评价方法，但是由于该方法人工成本较高，评估结果容易受主观因素影响，难以在实际生产中组织开展规模测试。针对主观评价方法的不足，后续相继提出了ITU-TP.862（PESQ）[2-3]和ITU-TP.863（POLQA）[4]评估方法，这些方法是参考语音评价算法，原理是通过网络发送一个语音参考信号，在网络的接收端比较样本信号和接收到的信号质量，进而估算网络的语音质量。这些方法的评估效果与特定的编码方式有较强的相关关系。

随着IP网络的逐渐普及，人们发现基于语音波形的评估模型不能反应IP网络的问题，如网络传输中的时延、抖动和丢包等情况。因此，ITU-G.107[5-6]提出了E-Model评估方法，它是一种基于IP网络分析语音质量的模型，能够反映时延、抖动和丢包等数据网络特有的问题对用户感觉造成的影响，其核心思想是将语音传输过程中的若干因素对话音的负面影响综合为参数R，用以评估话音的主观质量。R和语音MOS值存在可逆的映射关系[7]。E-Model的优点是参数（时延、抖动、丢包率）获取简单，可满足全网窄带、宽带语音实时评估需求；缺点是参数并非基于语音本身，只能评估外在的显性问题，评估准确度较难把控。

现有语音质量评估方法并不能全部满足VoLTE网络保障需求，体现在以下方面：

（1）现有方法所统计的是单一用户在整个会话的质量，这虽然有助于掌握采样用户的体验，但是不能反映整体网络性能；

（2）现有方法是面向用户端的体验进行评估的，其结果难以做为定位和解决问题的依据；

（3）现有方法对参与评估的通话样本有较高的要求，包括对通话时长、通话终端、通话场景等都有约束，对于不满足评估条件的通话样本会给出波动较大的分值。

由于VoLTE网络基于无线、IP、信令等多种网络技术，用户在使用过程中的行为特征也是千差万别，这在一定程度上限制了现有方法的应用。因此，为了提高网络质量和服务能力，有必要结合VoLTE网络特点研究更通用的语音质量评估方法。

3VoLTE语音质量端到端在线评估方法

VoLTE业务特征既包括了传统的话音属性，也具有VoIP的IP网络特征，典型的VoLTE通话协议交互过程如表1所示。从终端侧分析，其数据包主要由三种类型的通信协议构成：SIP，RTCP和RTP。其中SIP协议用于VoLTE通话接续，RTCP用于统计传输质量，RTP用于传输实际的语音数据。

表1VoLTE通话过程的典型信令流程序号协议操作1SIPRequest：INVITE2SIPStatus：100Trying3RTCPReceiverReportSourcedescription4SIPStatus：183SessionProgress5SIPRequest：PRACK6SIPStatus：200OK7SIPRequest：UPDATE8SIPStatus：200OK9RTCPSenderReportExtendedreport(RFC3611)Sourcedescri