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1、GSM网络质量（MOS）提升建议2011.2目录1.概述22.语音质量（MOS）定义32.1MOS原理介绍32.2PESQ算法原理43.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144.2.3BSC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
2、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：n 无线侧： 语音编码优化 质量、C/I优化 切换频次优化n BTS侧： DTX功能检查n BSC侧： TFO功能开启n 传输侧检查n 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2.1 MOS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
3、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-T P.800和P.830建议书开始制订相关的评测标准：MOS（Mean Opinion Score）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1 MOS分值对照表
4、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
5、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（Perceptual Evaluation of Speech Quality）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
6、量方法。2.2 PESQ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(RxQu
7、al)、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，AMR FR较EFR得到更好的MOS值；AMR HR较FR得到略好的MOS值，如下图:1.02.03.04.05.0No Errors16 dB C/I13 dB C/I10 dB C/I7 dB C/I4 dB C/IMOS (Mean Opinion Score)EFRAMR FR 1.02.03.04.05.0No Errors19 dB
8、 C/I16 dB C/I13 dB C/I10 dB C/I7 dB C/I4 dB C/I FRAMR HRMOS (Mean Opinion Score)此外，从实际网络测试中也可得到同样结论如下：u 使用半速率信道会造成语音质量变差u 半速率信道在G900小区使用比在D1800小区使用效果要差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，
9、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
10、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。3.4 DTX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
11、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0.030.08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 0.020.12之间。AMR FR 12.21、AMR FR12.2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0.010.33左右。2、A
12、MR FR12.2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0.020.20左右。AMR HR 5.91、AMR HR5.9的上行DTX打开，PESQ平均下降约0.018，不同的样本PESQ下降有所不同，下降范 围在0.010.07之间。2、AMR HR5.9的下行DTX打开，PESQ平均下降约0.079，不同的样本PESQ下降有所不同，下降范围在0.050.11之间。3.5 传输质量对语音的影响传输质量存在问题一般表现在传输出现大量的误码、滑码及传输闪断，在BSC统计里的LAPD统计包括了LAPD信令重传、LAPD坏帧及过负荷的统计，这几个计数器可
13、以用来观察A-BIS的传输质量情况，如果出现坏帧过多或信令重传严重的现象，一般就都是由于传输质量不好引起的。 传输质量的问题从原理上来看就相当于是丢失了一些话音帧，这些话音帧的丢失将严重影响到话音质量。4. 指标提升建议4.1 优化流程MOS评分是一个端到端的问题，经过的网元，接口特别多，因此任何一个语音传输环节的问题，都会导致语音损伤，最终使MOS分下降，需要逐个排查。一般MOS分问题的定位方法如下：4.2 优化手段4.2.1 无线侧优化 语音编码优化-降低半速率的使用1、 FRL/FRU半速率启动门限FRL：当可用的空闲全速率信道比例低于此门限，开始分配半速率信道；半速率关闭门限FRU：当
14、可用的空闲全速率信道比例高于此门限，开始分配全速率信道；FRL及FRU参数涉及的空闲全速率信道空闲比例的计算公式为：空闲全速率信道空闲比例 = 空闲全速率信道数 / 信道总数；建议：非必要情况下，关闭半速率；必要情况下，FRL设置低于10%。2、 CTC（建议设置2）由上示意图可以看出，CTC参数作用如下： CTC=0：先启动半速率，然后语音抢占动态信道数； CTC=1：先启动半速率，然后语音抢占动态信道数； CTC=2：决定于FRL具体设置值；1. 当FRL（动态信道/(语音信道+动态信道）)，先启动半速率，然后抢占动态信道数；2. 当FRLAMR HREFRFRHR ；5：应按照切换候选表
15、中最佳的BTS的要求分配TCH信道；建议：HRI设置为4 ，在切换过程（BSS内部或BSS间）中分配新信道时全速率信道优先，可以降低小区间切换到半速率信道的概率，降低半速率占用。4、 IHRFIHRF：该参数定义了质量原因引起AMR FR向AMR HR转化的门限。取值范围如下 00.2% - 0.4% = 10.4% - 0.8% = 20.8% - 1.6% = 31.6% - 3.2% = 43.2% - 6.4% = 56.4% - 12.8% = 6 12.8% = 7建议：IHRF设置为0，提升下行质量原因引起AMR FR向AMR HR转化的门限，减少小区内AMR FR向AMR HR
16、转换次数，降低半速率占比5、 IHRHIHRH：该参数定义了质量原因引起AMR HR向AMR FR转化的门限。取值范围如下 00.2% - 0.4% = 10.4% - 0.8% = 20.8% - 1.6% = 31.6% - 3.2% = 43.2% - 6.4% = 56.4% - 12.8% = 6 12.8% = 7建议：IHRH设置为2，提升下行质量原因引起AMR HR向AMR FR转化的门限，使AMR HR可以快速小区内转换为AMR FR，降低半速率占比。以上是从参数优化的角度对降低半速率占比提出的相关建议。此外，从网络结构和资源配置角度考虑应该进一步加大网络资源投入特别是180
17、0M网络建设力度，优化网络结构和资源配置，进而降低半速率比例。 切换性能优化根据前一章的分析可知，切换频次过于频繁必然对MOS值产生一定的影响，需要调整相关的参数、网络覆盖进行相应的优化。此外，切换性能优化需要从以下几个方面进行：切换性能统计切换原因优化切换失败率优化切换次数/呼叫质量原因切换优化电平原因切换优化数据原因切换优化切换参数检查邻区参数检查切入失败率优化切出失败率优化 质量、C/I优化鉴于语音质量（RXQUAL）对MOS值的影响，空口语音质量优化对于MOS值得提升起到相同的效果。基于上述思想，借鉴现网进行的质量优化方案如下：涉及参数如上图所示，参数的具体设置需根据网络的实际情况予以
18、优化，此处仅给出相应的优化思路。4.2.2 BTS侧根据前文分析可知，DTX的开启势必对语音质量(MOS )产生负面的影响，因此建议在测试中关闭相关基站的DTX功能。4.2.3 BSC侧TFO功能：TFO是Tandem Free Operation的缩写，开启该功能后，在呼叫建立后通过两个TC对所使用的Codec进行带内协商完成，减少一次语音编解码，提高语音质量。从实际网络测试（印度）情况来看，TFO功能对于MOS值有一定的提高，数据如下：PESQCodecFlexiEDGE BTSUltraSite BTSBSS12BSS14BSS14 w. TFOBSS12BSS14BSS14 w. TF
19、OP862.1(NB)FR3.0-3.73.0-3.7HR3.0-3.53.0-3.5EFR3.9-4.13.9-4.1AMR-FR 12.23.93.94.13.93.94.1AMR-FR 7.43.43.43.83.43.43.8AMR-FR 5.93.03.13.53.03.13.5AMR-FR 4.752.72.73.22.72.73.2AMR-HR 7.43.43.43.83.43.43.8AMR-HR 5.93.03.13.53.03.13.5AMR-HR 4.752.62.73.22.72.73.2附件：宁波移动TFO试验报告4.2.4 传输侧传输质量检查(A 口、Abis 口) 主要有两个方法：其一是通过BSC上告警，检查是否存在A口闪断的情况，其二，通过误码仪器检测A口、Abis口传输是否存在误码。4.2.5 交换侧MSC-Pool对于MOS是否存在负面效应，有待进一步考察5. 现网经验5.1 河南郑州MOS优化5.2 福建莆田地区质量优化5.3 内蒙呼市CTC试验5.4 宁波移动TFO试验
