GSM网络质量MOS提升建议

GSM网络质量（MOS）提升建议2011.2目录1.概述................................................................................32.语音质量（MOS）定义.............................................................32.1MOS原理介绍..................................................................32.2PESQ算法原理.................................................................53.语音质量（MOS）影响因素.............................................................53.1语音编码.....................................................................53.2语音质量.....................................................................73.3切换频次.....................................................................73.4DTX对语音的影响..............................................................83.5传输质量对语音的影响..........................................................84.指标提升建议........................................................................94.1优化流程.....................................................................94.2优化手段....................................................................104.2.1无线侧优化...........................................................104.2.2BTS侧................................................................134.2.3BSC侧................................................................144.2.4传输侧...............................................................144.2.5交换侧...............................................................145.现网经验...........................................................................155.1河南郑州MOS优化............................................................155.2福建莆田地区质量优化.........................................................155.3内蒙呼市CTC试验............................................................155.4宁波移动TFO试验............................................................151.概述本文对GSM网络的语音质量MOS指标的影响因素进行分析，针对相关的网元、接口等多个角度提出了相应的检查及优化方法，并在此基础上提出相应的指标提升方案。提升方案包括以下几个方面：无线侧：语音编码优化质量、C/I优化切换频次优化BTS侧：DTX功能检查BSC侧：TFO功能开启传输侧检查交换侧检查具体提升方案细节，详见后文分析。2.语音质量（MOS）定义2.1MOS原理介绍最早的语音质量评测标准仅是基于无线指标的（RxQual），但实际语音在传输中会经过无线、传输、交换、路由等多个节点，任一环节出现问题都会导致用户语音感知差，仅仅考虑无线指标是无法发现和定位语音质量问题的，于是基于用户感知的语音质量评价方法逐渐成为用户语音服务质量评测的最主要标准。常用的语音质量评价方法分为主观评价和客观评价。早期语音质量的评价方式是凭主观的，人们在打通电话之后通过人耳来感知语音质量的好坏。1996年国际ITU组织在ITU-TP.800和P.830建议书开始制订相关的评测标准：MOS（MeanOpinionScore）测试。它是一种主观测试方法，将用户接听和感知语音质量的行为进行调研和量化，由不同的调查用户分别对原始标准语音和经过无线网传播后的衰退声音进行主观感受对比，评出MOS分值。实际网络测试中，一般市区内MOS值达到3以上的时候，就表明网络质量处于较好的水平。具体见表1。表1MOS分值对照表级别MOS分值用户满意度优5.0非常好，听得很清楚，无失真感，无延迟感良4.0稍差，听得清楚，延迟小，有点杂音中3.0还可以，听不太清楚，有一定延迟，有杂音，有失真差2.0勉强，听不太清，有较大杂音或断续，失真严重劣1.0极差，静音或完全听不清楚，杂音很大不过显而易见，在现实中让一组人接听语音和评价语音质量是非常困难和昂贵的。因此，ITU组织推行了大量的端到端语音质量客观测试技术的标准化工作，发布了几种语音评估算法标准：PAMS、PSQM、PSQM+、MNB、PESQ。MOS评测开始摆脱原始的主观评估方式，而使用量化算法计算相对应的级别及语音质量好坏程度。表2不同语音评估算法的相关性种类相关系数PESQPAMSPSQMPSQM+MNB移动网络平均值0.9620.9540.9240.9350.884最差值0.9050.8950.8430.8590.731其中，P.862-PESQ（PerceptualEvaluationofSpeechQuality）算法是ITU组织在2001年2月发布的目前最新的语音传输质量测量标准，由于其强大的功能和良好的相关性，它迅速成为目前最主流的语音评估算法。PESQ算法适用于评价各类端到端网络的语音质量，它综合考虑了感知中的各项影响因素（如编解码失真、错误、丢包、延时、抖动和过滤等）来客观地评价语音信号的质量，从而提供可以完全量化的语音质量衡量方法。2.2PESQ算法原理从PESQ算法模型的结构图（见图1）中可以看到整个算法的处理流程。参考信号和通过无线网络传输后的退化信号通过电平调整，再用输入滤波器模拟标准电话听筒进行滤波（FFT）。这两个信号在时间上对准，并通过听觉变换。这个变换包括对系统中线性滤波和增益变化的补偿和均衡，再通过认知模型，从而映射到对主观平均意见分的预测。一般情况下，输出信号和参照信号的差异性越大，计算出的MOS分值就越低。3.语音质量（MOS）影响因素由于PESQ算法考虑了整个信号传输过程中的中断及衰变,而不仅是空中接口部分，因此，影响MOS的主要因素有以下几个方面：语音编码方案、C/I及质量(RxQual)、切换频次、DRX、传输质量等。3.1语音编码语音编码方式：HR、FR、EFR、AMR对每种编码方式采用不同的语音编码方式，会得到相应的MOS分，协议中给出相应编码方式的不同分值如下：表1不同语音编码对语音MOS分的影响在无线环境较差的情况下，AMRFR较EFR得到更好的MOS值；AMRHR较FR得到略好的MOS值，如下图:此外，从实际网络测试中也可得到同样结论如下：使用半速率信道会造成语音质量变差全速率与半速率PESQ评分对比3.053.13.153.23.253.33.353.4全速率半速率PESQ评分3.376753.17575全速率半速率1.02.03.04.05.0NoErrors16dBC/I13dBC/I10dBC/I7dBC/I4dBC/IMOS(MeanOpinionScore)EFRAMRFR1.02.03.04.05.0NoErrors19dBC/I16dBC/I13dBC/I10dBC/I7dBC/I4dBC/IFRAMRHRMOS(MeanOpinionScore)半速率信道在G900小区使用比在D1800小区使用效果要差G900小区与D1800小区PESQ评分对比3.053.13.153.23.253.33.35D1800小区G900小区PESQ评分3.331173.22133D1800小区G900小区3.2语音质量接收质量是对网络好坏的最直观反应，是一个网络的基础，一直都是优化工作的重点，接收质量差必然会对通话质量产生影响，同样也影响MOS值。经鼎利公司实验，质量、C/I与MOS的关系如下：占用FR时，当下行RxQual大于5左右时，下行PESQ有所恶化；当下行RxQual大于5.6左右时，下行PESQ值低于3.3；当下行RxQual大于6左右时，下行PESQ直线下降到无法忍受的程度；当C/I大于13.4时，下行PESQ值基本不受影响；当C/I大于3.5而小于13.4时，下行PESQ值可能不受影响，也可能受到影响，和传送测试话音期间的下行RxQual值有关；当C/I小于3.5时，下行PESQ值下降很快，甚至会引起掉话。话音质量（RxQual）差一般对应的MOS值也会较差，但MOS差时对应的话音质量（RxQual）不一定差，因为MOS还会受到其他方面因素的影响。3.3切换频次GSM的服务区域是由一个个连续的小区组成，为了能使用户在移动的通话过程中，从覆盖区域中得到持续的服务，同时为了使网络性能更优，GSM系统中采用了切换的技术来达到以上的目的，因此切换是GSM移动通信中最基本、最重要的特性。但在切换过程中需要借用TCH帧（用作FACCH）来传送相关切换信令，这种暂时的中断是为保持网络的连接性能而完成向更合适小区切换的需要，但却是以牺牲话音的连续性为代价，对话音质量有一定的影响。当出现频繁的乒乓切换时，连续的偷帧问题在用户听觉上会出现类似帧丢失引起的的话音中断情况。由于PESQ算法考虑了切换对语音的影响，因此，切换过多也会影响MOS的整体水平。3.4DTX对语音的影响无线网络中如果打开DTX，则引入了舒适噪声和话音激活检测。受通话背景噪声、系统噪声等的影响，话音激活检测不可能做到完全正确，这必将导致语音信号被切割（Clipping）的现象，造成了语音帧的丢失和话音失真，严重时将严重影响语音质量以及MOS分测试。实验室测试的结果如下：DTX对语音质量的影响FR1、FR的上行DTX打开，PESQ平均下降约0.053，不同的样本PESQ下降有所不同，下降范围在0.03～0.08之间。2、FR的下行DTX打开，PESQ平均下降约0.054，不同的样本PESQ下降有所不同，下降范围在0.02～0.12之间。AMRFR12.21、AMRFR12.2的上行DTX开启，PESQ平均下降约0.05，不同的样本PESQ下降有所不同，下降范围在0.01～0.33左右。2、AMRFR12.2的下行DTX开启，PESQ平均下降约0.08，不同的样本PESQ下降有所不同，下降范围0.02～0.20左右。AMRHR5.91、AMRHR5.9的上行DTX打开，PESQ平均下降约0.018