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5G终端语音质量感知优化

1 5G语音解决方案：

随着5G网络的规模部署,可支持采用VoNR语音解决方案。NR用户可以基于NR网络直接进行语音业务,无需回落到LTE网络,从而获得更高质量的语音业务体验和更高速率的数据业务体验。

VONR-信令流程：

1．UE和gNodeB之间建立RRC连接。

2．5GC建立Qos Flow (用于承载SIP (Session InitiationProtocol)信令) , 5Gc向gNodeB发起PDU (protocol data unit) SessionResource Setup请求, gNodeB建立DRB (data radio bearer)承载,即5QI5承载。

3．UE和IMS进行语音业务的SIP会话协商,如编码方式、IP地址、端口号和被叫相关信息等。4．SIP会话协商成功后, 5GC建立Qos Flow (用于承载RTP (Real-Time TransportProtocol)和RTCP (Real-Time Transport ControlProtocol)数据流) , 5GC向gNodeB发起PDU Session Resource Modify请求.gNodeB建立DRB承载,即5QI1承载。

5．UE释放Qos Flow和DRB承载(50I1)

VONR-编码方式

（1）VONR采用EVS作为语音编解码。EVS与其他常用语音编码方式(如AMR-WB)相比,可以用更低的编码速率提供相同的语音质量,从而提升系统容量;或者以相同的编码速率提供更高的语音质量。

（2）EVS包括EVS-NB (EVS Narrowband) 、EVS-WB (EVS Wideband) 、EVS-SWB (EVSSuperwideband)和EVS-FB (EVS fullband)四种编码方式,各编码方式支持的编码速率如下表所示。

VONR特性增强-ROHC

概述：

（1）VoNR支持ROHC语音包头压缩,通过减少语音包头部负荷来降低无线链路误码率和时延、减少无线资源消耗。

（2）ROHC支持IPv4和IPv6包头的压缩。

（3）本功能通过打开参数NRCellAlgoSwitch.RohcSwitch的子开关"ROHC-SW"来开启。

原理：

（1）仅在初次传输时发送数据包头的静态信息,后续不再重复发送(如IP地址等)

（2）通过一定信息可推知数据流中其他信息时,可仅发送必须的信息,其他信息可由上下文

推算(如SN号和IP-ID号都是以1为单位递增,可通过上下文推算)

具体流程为:

1.压缩方经过ROHC压缩后的报文。

2,压缩方和解压方分别维护双方的上下文信息,并通过协商确保一致。3解压方通过上下文信息恢复原始报文头部信息。

VONR特性增强-基于MAC CE的调速

本功能支持gNodeB根据上行空口能力,通过MAC CE向UE提供推荐速率信息;同时支持UE在空口能力提升时向gNodeB查询推荐速率。以配合UE实现语音速率调整功能。本功能通过打开参数NRCellAlgoSwitch.VonrSwitch的子开关ANBRSW"来开启。

本功能包含语音降速和语音提速两个方面：

（1） 当gNodeB检测到UE的空口速率低于64kbit/s时,根据检测结果通过MAC CE主动通知UE推荐的空口速率为40kbit/s,协助UE进行降速;当gNodeB检测到UE的空口速率高于40kbit/s时,根据检测结果通过MACCE主动通知UE推荐的空口速率为64kbit/s.协助UE进行提速。

（2） 当UE上行空口能力提升时, UE通过MAC CE通知gNodeB查询推荐速率。此时, gNodeB先检测UE的空口速率,当检测到UE的空口速率高于64kbit/s时,通过MAC CE通知UE推荐的速率调整为64kbit/s,协助UE进行提速

VONR特性增强-支持上行RB预留

本功能支持为语音用户预留特定位置和数量的RB资源。语音用户优先使用预留的RB资源,预留的RB资源被占满后可以继续使用非预留的RB资源,非预留的RB资源按照正常的调度流程分配。非语音用户不能使用本功能预留的RB资源。

本功能通过打开参数NRCellAlgoSwitch.VonrSwitch的子开关"UL RB RSV Sw"来开启。预留RB资源的起始位置通过参数NRDUCellPusch.UIVonrRsvdRbStartPos来配置,预留RB资源个数通过参数NRDUCellPusch.UIVonrRsvdRbNum来配置。预留RB中可能有部分RB被PRACH (physical random accesschannel)、 PUCCH (physicaluplink control channel)或上行数据业务(用户PRB利用率持续大于30%时)占用。

本功能建议在大话务场景(小区PRB利用率260%)或高语音用户比例场景(语音用户比例210%)开通,要求系统带宽大于或等于20MHz目小区上行全带宽的PRB上检测到的干扰噪声平均值(N.UL.NI.Avg.PRBO~N.ULNI.Avg.PRB272)高于-110dBm,可以更有效的保障语音业务质量。

VONR特性增强-支持基于重传次数增加的上行覆盖优化

当5QI1承载采用UM模式时, gNodeB针对语音用户在MAC层进行最大4次HARQ重传,如果用户处于小区边缘,重传4次可能也无法确保上行数据完全准确传输。本功能支持将最大HARQ (hybrid automatic repeatrequest)重传次数调整为8次,通过增加上行重传机会,在弱覆盖场景下提高上行数据传输的成功率。本功能在语音业务发起时生效,语音业务结束后失效。

本功能通过打开参数NRCellAlgoSwitch.VonrSwitch的子开关"UL DELAY COV OPT SW"来开启。

当5QI1承载采用AM模式时,如果4次HARQ重传均失败,会进一步在RLC (Radio LinkControl)层进行ARQautomatic repeat request)重传且重传次数足够,因此无需开启本功能。

VONR对网络影响分析

（1）增益分析

VoNR功能开启后的增益为:

• 语音质量提升0.1分~0.3分的MOS (mean opinion score)分。

• 上行覆盖提升约0.1dB~1.5dB。

以上质量与覆盖的具体增益可通过采用运营商认可的第三方MOS测试仪器进行近点定点质量测试和拉远覆盖测试来获得。

（2）对网络的影响

VONR功能开启后,由于VoNR语音业务和数据业务共享NR的空口资源,随着VoNR语音业务量的增加,将会导致数据业务可用资源减少,从而导致小区数据业务峰值吞吐量下降。

其中，如下两个功能还存在额外影响：

• 开通基于重传次数增加的上行覆盖优化功能后,由于HARQ重传次数增加,可能会增加语音报文和数据报文的端到端时延、消耗更多的空口资源。