VoLTE业务端到端服务质量指标及测试（下）

VoLTE业务端到端服务质量指标及测试（下）

其中，语音质量是采用AMR-WB编码方式、数据速率为12.65kbit/s时的目标值。当采用高清语音和免编码运营时，目标值是3.8，其它情况目标值是2.8。(4)一个VoLTE用户和一个PSTN用户进行通信的情况如图5、表9所示。图5一个LTE用户和一个PSTN用户通信的参考模型表9LTE-PSTN通信的质量预算端到端QoS指标总预算终端E-UTRANEPC移动IMS国际传输网PSTN注册成功率/%99.999.999.910099.9无无服务可用性/%99无无无无无100拨号后时延/s4，CSFB待研究无无无无无无语音质量3.1无无无无无无下降嘴到耳时延/ms40019080500详见文献[12]表510呼叫掉话率/%2无无无无无0其中，语音质量是采用AMR编码方式、数据速率为12.2kbit/s时的目标值。4端到端QoS测试根据需要设定测试条件，测试条件包括但不限于以下所列：(1)无线网络的状态：测试终端所在位置的信号强度表明网络覆盖情况；(2)业务状态：测试时段选择在业务的忙时、闲时或通常时段；(3)网络业务种类及分布：被测网络所提供业务的种类及所占资源比例；(4)移动终端数量及地理分布：测试终端的数量及其地理分布；(5)移动终端的业务特点：采用的语音编码方式及数据速率等；(6)移动终端的运动情况：包括移动轨迹及移动速度；(7)测试时长：测试所持续的时间。测试不同条件下端到端QoS指标，可以分析各种条件对QoS的影响，也可以得到QoS指标的统计特性，如最大值、最小值、均值、方差、概率分布等。下面给出针对一个测试终端情况下QoS指标的测试方法。4.1注册成功率移动终端启动三个主要进程，一个不断发起注册，一个抓包(例如wireshark、tcpdump等)，一个数据分析。通过抓取SIP数据包中的注册信息，根据第3.1节(1)中的定义及相应的触发点，统计一定时间内IMS注册请求次数、成功/不成功IMS注册次数，用公式(1)可以计算得到单个移动终端在某段时间内的注册成功率。当测试整个网络的注册成功率时，可以在该网络的不同区域部署多个移动终端进行测试，汇总计算得到整个网络的注册成功率。4.2服务可用性移动终端启动三个主要进程，一个不断发起呼叫，一个抓包，一个数据分析。通过抓取SIP数据包中的“INVITE”相关信息，根据第3.1节(2)中的定义及相应的触发点，统计一定时间内VoLTE会话建立请求次数、成功/不成功会话建立次数，用公式(2)可以计算得到单个移动终端在某段时间内的服务可用性。当测试整个网络的服务可用性时，可以在该网络的不同区域部署多个移动终端进行测试，汇总计算得到全网的服务可用性。4.3拨号后时延移动终端启动三个主要进程，一个不断发起呼叫，一个抓包，一个数据分析。通过记录每一次呼叫SIP数据包中“INVITE”及其“200OK”消息的时间，根据公式(3)可以计算得到每一次呼叫的拨号后时延(呼叫尝试时刻和连接建立时刻的间隔)，对一定时间内或一定数量的呼叫的拨号后时延进行统计平均，即可得到该移动终端的平均拨号后时延。对于整个网络，可以在该网络的不同区域部署多个移动终端进行测试，汇总计算得到全网的拨号后时延及其统计特性。4.4语音质量的测试关于语音质量主要有两类测试方法：参数工具和基于信号的模型。在移动终端上安装这样的测试工具，通过测试得到语音质量的MOS值。(1)参数工具参数工具利用网络连接技术参数和端用户感受到的端到端质量之间的相关性，以较低的代价获得相对准确的质量估计。这种工具可以放置在边缘节点、端用户附近，用来准确预测个体质量，或者放置在网络内部，以了解网络性能对端到端质量的影响。ITU-TP.564[13]给出了一类参数语音质量预测模型，该类模型可以利用IP/UDP/RTP头中的信息估计语音质量适用于3.1kHz的窄带语音和7kHz的宽带语音。ITU-TG.107[14]中的E模型广泛应用于传输规划，E模型使用网络损伤因素计算传输速率因子R(也给出了R与MoS值之间的映射关系)。G.107.1[15]使该模型适用于IP和宽带语音场景，该模型中的很多参数也适用于VoLTE，如编解码方式、时延和分组丢失率等。在窄带语音情况下，R的范围为0到100，R=0代表最差的质量，R=100代表最好的质量。为了适应宽带语音的情形，R范围扩展为0到129，R=0代表最差的质量，R=129代表最好的质量。(2)基于信号的模型基于信号的模型比参数模型更复杂，因为它需要抓取并分析语音信号。该类模型通常用于点到点的情形，以准确测试语音业务在给定时间、给定地点的端到端质量。ITU-TP.862和ITU-TP.863是全参考的模型，P.563[16]是无参考的模型，仅适用于窄带语音。P.862和P.863是目前广泛使用的有参考模式的语音质量评价方法。P.862模型存在的主要问题是：处理CDMA编码(如EVRC)不够准确；在特定的GSM/WCDMA网络条件下过于敏感；不能处理超宽带语音信号。P.863解决了P.862存在的问题，支持更多的编码方式，支持超宽带语音，可以替代P.862。4.5嘴到耳时延发送终端与接收终端建立呼叫连接，并发送特定的语音序列(P.501[17]中的语音序列或P.863中的语音序列)。接收终端对收到的信号和原始信号进行互相关分析后，可计算得到语音信号的时延。通常语音质量测试软件都提供端到端时延的测试值。4.6呼叫掉话率移动终端启动三个主要进程，一个不断发起呼叫，一个抓包，一个数据分析。统计移动终端收到的SIP“200OK(INVITE)”、“200OK(BYE)”消息，根据第3.1节(6)中的定义及相应的触发点，计算得到一定时间内成功开始的VoLTE会话、成功/不成功结束的VoLTE会话，用公式(6)计算得到单个移动终端在一定时间内的掉话率。当测试整个网络的呼叫掉话率时，可以在该网络的不同区域部署多个移动终端进行测试，汇总计算得到全网的呼叫掉话率。5结论VoLTE是在IP网上通过IMS控制来传输语音，全部业务承载于4G网络上，可实现数据与语音业务在同一网络下的统一。由于语音业务和其他数据业务(如网页浏览、视频、社交媒体、文件传输等)共享网络资源，为了保证各种业务的服务质量，LTE定义了一系列的QoS类别标识符，不同等级的QoS由不同的服务来提供，从而可以得到有服务质量保证的VoLTE呼叫。尽管LTE提供了QoS机制保证服务质量，也就是针对不同业务在资源分配、优先级等方面区别对待，但是这些机制并不能保证用户最终获得其想得到的服务质量。因此需要明确VoLTE的端到端质量指标及其评估方法，为VoLTE业务提供商提供监视、报告、发现并解决服务质量问题的基础，这是本文的主要目的。文章首先介绍VoLTE业务网络结构和服务质量参数，然后解释VoLTE端到端QoS指标的定义(包括注册成功率、服务可用性、拨号后时延、语音质量、嘴到耳时延、呼叫掉话率等)，并明确定义中所涉及事件及其触发条件，列出VoLTE四种常见端到端场景下QoS指标的目标值，包括端到端路径上所有模块各自的质量预算和总的质量预算。这四种场景为：LTE-LTE(同一网络)通信、LTE-LTE(互连)通信、LTE-3G通信和LTE-PSTN通信，在此基础上，进一步说明利用现有技术测试VoLTE端到端QoS的方法。引用格式：许延，陈也乐.VoLTE业务端到端服务质量指标及测试[J].移动通信，2017，41(15)：16-23参考文献：[1]ETSITR103219v1.1.1.SpeechandmultimediaTransmissionQuality(STQ);QualityofServiceaspectsofvoicecommunicationinanLTEenvironment[S].2015.[2]RecommendationITU-TG.1028.End-to-endqualityofserviceforvoiceover4Gmobilenetworks[S].2016.[3]3GPPTS23.203vrdGenerationPartnershipProject;TechnicalSpecificationGroupServicesandSystemAspects;Policyandchargingcontrolarchitecture(Release14)[S].2017.[4]RecommendationITU-TP.10/G.100.Vocabularyforperformanceandqualityofservice[S].2006.[5]RecommendationITU-TP.862.Perceptualevaluationofspeechquality(PESQ):Anobjectivemethodforend-to-endspeechqualityassessmentofnarrow-bandtelephonenetworksandspeechcodecs[S].2001.[6]RecommendationITU-TP.863.Perceptualobjectivelisteningqualityassessment[S].2014.[7]RecommendationITU-TE.804.Qualityofserviceaspectsforpopularservicesinmobilenetworks[S].2014.[8]RecommendationITU-TY.1540.Internetprotocoldatacommunicationservice-IPpackettransferandavailabilityperformanceparameters[S].2016.[9]RecommendationITU-TG.114.One-waytransmissiontime[S].2003.[10]3GPPTS26.131vrdGenerationPartnershipProject;TechnicalSpecificationGroupServicesandSystemAspects;Terminalacousticcharacteristicsfortelephony;Requirements(Release13)[S].2015.[11]ETSITS101563v1.4.1.SpeechandmultimediaTransmissionQuality(STQ);IMS/PES/VoLTEexchangeperformancerequirements[S].2015.[12]GSMAIR.34v12.0.GuidelinesforIPXProvidernetworks[S].2016.[13]RecommendationITU-TP.564.ConformancetestingforvoiceoverIPtransmissionqualityassessmentmodels[S].2007.[14]RecommendationITU-TG.107.TheE-model:acomputationalmodelforuseintransmissionplanning[S].2015.[15]RecommendationITU-TG.107.1.WidebandE-model[S].2015.[16]RecommendationITU-TP.563.Single-ended