許延，陳也樂(lè)

VoLTE業(yè)務(wù)端到端服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)及測(cè)試

許延1，陳也樂(lè)2

（1.中國(guó)信息通信研究院，北京 100045；2.南安普頓大學(xué)，南安普頓 SO17 1BJ）

正確評(píng)估VoLTE業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量對(duì)于LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商至關(guān)重要，因此通過(guò)調(diào)研語(yǔ)音QoS和VoLTE的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，明確VoLTE端到端QoS指標(biāo)及其目標(biāo)值，最后給出了利用現(xiàn)有技術(shù)測(cè)試VoLTE端到端QoS的方法。

VoLTE 端到端QoS 時(shí)延

1 引言

為了在LTE網(wǎng)絡(luò)上傳輸語(yǔ)音包，GSMA（GSM Associaton）2010年宣布將IMS（IP Multimedia Subsystem）作為移動(dòng)語(yǔ)音的主要架構(gòu)。VoLTE服務(wù)能夠保證QoS，為用戶提供運(yùn)營(yíng)級(jí)別的端到端高清語(yǔ)音服務(wù)從而改善用戶體驗(yàn)，這使得VoLTE與OTT業(yè)務(wù)相比具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。為了確保業(yè)務(wù)傳到端用戶時(shí)能夠滿足用戶的感知要求，3GPP定義了一系列的QoS類別標(biāo)識(shí)符（QCI，QoS Class Identifier），每一個(gè)類別用于特定優(yōu)先級(jí)和屬性的承載。不同等級(jí)的QoS由不同的服務(wù)來(lái)提供，得到有質(zhì)量的服務(wù)，保證VoLTE呼叫。VoLTE采用3GPP策略和計(jì)費(fèi)控制（PCC，Policy and Charging Control）架構(gòu)提供端到端的服務(wù)質(zhì)量保證。PCC結(jié)構(gòu)建立專用承載將VoLTE業(yè)務(wù)和其它IP業(yè)務(wù)流隔離。端到端QoS要求移動(dòng)終端、無(wú)線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)的協(xié)作來(lái)建立端到端的語(yǔ)音信令和承載信道，從而為語(yǔ)音業(yè)務(wù)提供更高的服務(wù)質(zhì)量保證，改善用戶體驗(yàn)。

從用戶角度來(lái)看，VoLTE的QoS惡化主要包括以下兩大類情況：

呼叫會(huì)話的性能：如注冊(cè)IMS/SIP服務(wù)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題；呼叫建立時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題；呼叫過(guò)程中的不連續(xù)，包括移動(dòng)的影響（無(wú)線切換或發(fā)生SRVCC事件，也就是在LTE覆蓋不好的情況下發(fā)生切換到2G/3G網(wǎng)絡(luò)的事件）。

通話期間用戶感知到的語(yǔ)音質(zhì)量：如呈現(xiàn)給用戶的語(yǔ)音頻譜（窄帶、寬帶、超寬帶）以及潛在的失真、通話中斷、端到端時(shí)延過(guò)大、不期望噪聲的出現(xiàn)等。要監(jiān)視、報(bào)告并解決這些影響用戶體驗(yàn)的問(wèn)題，需要建立VoLTE服務(wù)質(zhì)量的指標(biāo)和測(cè)試方法。這方面標(biāo)準(zhǔn)化組織做了很多工作，ETSI TS103 219[1]描述了LTE環(huán)境下的語(yǔ)音通信QoS參數(shù)；ITU-T G.1028[2]給出VoLTE幾種端到端場(chǎng)景的參考連接及服務(wù)質(zhì)量建議。

本文將梳理現(xiàn)有IETF、3GPP、ETSI和ITU-T關(guān)于語(yǔ)音QoS及VoLTE相關(guān)方面的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)VoLTE業(yè)務(wù)端到端服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了歸納總結(jié)，為服務(wù)提供商規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，監(jiān)視業(yè)務(wù)質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，使用戶獲得滿意的服務(wù)質(zhì)量。

2 VoLTE業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及服務(wù)質(zhì)量參數(shù)

2.1 VoLTE業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

VoLTE業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括下面幾個(gè)模塊：移動(dòng)終端、4G無(wú)線接入網(wǎng)（EUTRAN，Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）、4G核心網(wǎng)（EPC，Evolved Packet Core）、移動(dòng)IMS網(wǎng)絡(luò)、其它無(wú)線接入網(wǎng)（GERAN和UTRAN）、其它2G和3G的移動(dòng)核心網(wǎng)以及與其它EPC或固定網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。

圖1 VoLTE業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)

2.2 VoLTE網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)

為了解決QoS問(wèn)題，LTE采用EPS承載來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，一個(gè)EPS承載可以看作一個(gè)雙向的數(shù)據(jù)管道，可以將數(shù)據(jù)按照正確的路徑，以合適的QoS進(jìn)行傳輸。LTE采用QCI來(lái)指明EPS承載的QoS，QCI是核心網(wǎng)和接入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間共享的QoS參數(shù)，用于控制信息的傳送以確保網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)的QoS要求。一個(gè)EPS承載可以由一個(gè)或多個(gè)雙向服務(wù)數(shù)據(jù)流（SDF，Service Data Flow）組成，每個(gè)SDF為一個(gè)特定的服務(wù)（如視頻流應(yīng)用）運(yùn)送數(shù)據(jù)包。在同一個(gè)EPS承載中的SDF共享同樣的QoS，以確保以同樣的方式傳輸。QCI用于衡量特定的提供給SDF的分組轉(zhuǎn)發(fā)行為（如分組丟失率、分組時(shí)延預(yù)算），它同時(shí)應(yīng)用于GBR和Non-GBR承載，用于指定訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)內(nèi)定義的控制承載級(jí)分組轉(zhuǎn)發(fā)方式（如調(diào)度權(quán)重、接納門限、隊(duì)列管理門限、鏈路層協(xié)議配置等），這些都由運(yùn)營(yíng)商預(yù)先配置到接入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中。

表1是3GPP TS23.203[3]中定義的QCI，其中與VoLTE有關(guān)的是QCI=1、5這兩類。傳統(tǒng)的語(yǔ)音服務(wù)對(duì)應(yīng)QCI=1，IP分組在該承載上具有第2等級(jí)的優(yōu)先級(jí)，網(wǎng)絡(luò)資源應(yīng)該確保分組丟失率小于10-2，發(fā)起呼叫的移動(dòng)終端和PCEF（Policy and Charging Enforcement Function）之間的時(shí)延應(yīng)該在100 ms內(nèi)；IMS信令對(duì)應(yīng)QCI=5，IP分組在該承載上具有第1等級(jí)的優(yōu)先級(jí)，網(wǎng)絡(luò)資源應(yīng)該確保分組丟失率小于10-6，發(fā)起呼叫的移動(dòng)終端和PCEF之間的時(shí)延應(yīng)該在100 ms內(nèi)。

3 VoLTE端到端QoS指標(biāo)和質(zhì)量目標(biāo)

3.1 VoLTE端到端QoS指標(biāo)

對(duì)于一個(gè)VoLTE用戶來(lái)說(shuō)，端到端的服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)主要有以下7個(gè)[2]：

（1）注冊(cè)成功率

如公式(1)所示，VoLTE端到端注冊(cè)成功率指嘗試注冊(cè)VoLTE服務(wù)成功的概率，等價(jià)于IMS注冊(cè)成功率。

注冊(cè)相關(guān)事件及觸發(fā)條件如表2所示。

（2）服務(wù)可用性

如公式(2)所示，端到端服務(wù)可用性根據(jù)能力在VoLTE用戶之間建立呼叫。

服務(wù)可用性相關(guān)事件及觸發(fā)條件如表3所示。

（3）撥號(hào)后時(shí)延

如公式(3)所示，撥號(hào)后時(shí)延指主叫方撥號(hào)結(jié)束至其聽(tīng)到回鈴音或者電話錄音之間的時(shí)間間隔。

表1 3GPP定義的標(biāo)準(zhǔn)化QCI[3]

表2 注冊(cè)相關(guān)事件及觸發(fā)條件

表3 服務(wù)可用性相關(guān)事件及觸發(fā)條件

撥號(hào)后時(shí)延相關(guān)事件及觸發(fā)條件如表4所示。

（4）語(yǔ)音質(zhì)量

VoLTE端到端語(yǔ)音質(zhì)量等價(jià)于ITU-T P.10[4]中定義的語(yǔ)音質(zhì)量，即在語(yǔ)言通信系統(tǒng)中，用戶所感受到的語(yǔ)音質(zhì)量。P.862[5]和P.863[6]中定義的模型提供了關(guān)于語(yǔ)音信號(hào)質(zhì)量的客觀評(píng)估方法，可看作為ITU-T E.804[7]中定義的一個(gè)呼叫的語(yǔ)音質(zhì)量或者一個(gè)樣本的語(yǔ)音質(zhì)量。

（5）嘴到耳時(shí)延

VoLTE端到端嘴到耳時(shí)延指語(yǔ)音信號(hào)從說(shuō)話者嘴巴到聽(tīng)者耳朵所經(jīng)歷的時(shí)間，對(duì)應(yīng)IP網(wǎng)相當(dāng)于Y.1540[8]中的IPTD（Internet Packet Transfer Delay），指從信源端測(cè)試點(diǎn)到信宿端測(cè)試點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間。

（6）呼叫掉話率

VoLTE端到端呼叫掉話率指服務(wù)的連續(xù)性，也指維持呼叫至正常結(jié)束的能力，相當(dāng)于ITU-T E.804中定義的電話呼叫中斷率。

VoLTE會(huì)話掉話率如公式(4)所示：

呼叫掉話率相關(guān)事件及觸發(fā)條件如表5所示。

（7）語(yǔ)音帶寬

指對(duì)使用帶寬的測(cè)試（正常的NB或WB，或者部分且無(wú)必要的帶寬限制），與編解碼模式的選擇及切換有關(guān)，可以從SIP消息中得到。

3.2 QoS指標(biāo)在不同端到端場(chǎng)景下的目標(biāo)值

表6至表9給出端到端QoS指標(biāo)在4種情況下的目標(biāo)值，表中列出端到端路徑上所有模塊單獨(dú)的質(zhì)量預(yù)算以及端到端的總質(zhì)量預(yù)算，這個(gè)目標(biāo)值是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以達(dá)到的實(shí)際值[2]。

對(duì)表中數(shù)據(jù)的說(shuō)明如下：關(guān)于嘴到耳時(shí)延，ITU-T G.114[9]中提出首選最大值為150 ms，目前還達(dá)不到。有些運(yùn)營(yíng)商可以提供國(guó)內(nèi)通話嘴到耳時(shí)延低于250 ms，表中給出的最大值是400 ms。對(duì)于終端，3GPP TS26.131[10]中給出發(fā)送和接收的總時(shí)延必須小于190 ms。對(duì)于E-UTRAN，3GPP TS23.203給出移動(dòng)終端和PCEF之間的時(shí)延預(yù)算為100 ms，減去PCEF和無(wú)線基站之間20 ms的平均時(shí)延（20 ms平均值是考慮漫游的，是一種不典型場(chǎng)景而得到的），就導(dǎo)出了空中接口的時(shí)延預(yù)算為80 ms。

（1）兩個(gè)LTE用戶在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中通信的情況如圖2、表6所示：

圖2 兩個(gè)LTE用戶在同一網(wǎng)絡(luò)中通信的參考模型

其中，撥號(hào)后時(shí)延在LTE-LTE情況下最大為3.5 s（ETSI TS 101 563[11]建議為5.9 s，且95%的概率低于2.4 s），當(dāng)呼叫發(fā)起端的用戶發(fā)生CSFB時(shí)，撥號(hào)后時(shí)延最大為6 s。語(yǔ)音質(zhì)量是采用AMR-WB編碼方式，數(shù)據(jù)速率為23.85 kbit/s時(shí)的目標(biāo)值。

（2）兩個(gè)LTE用戶在需要互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)中通信（包括漫游）的情況如圖3、表7所示：

表4 撥號(hào)后時(shí)延相關(guān)事件及觸發(fā)條件

表5 呼叫掉話率相關(guān)事件及觸發(fā)條件

圖3 兩個(gè)LTE用戶在兩個(gè)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)中通信的參考模型

表6 LTE-LTE在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中通信的質(zhì)量預(yù)算

其中，撥號(hào)后時(shí)延在LTE-LTE情況下最大為4 s，當(dāng)呼叫發(fā)起端的用戶發(fā)生CSFB時(shí)，撥號(hào)后時(shí)延最大為6 s。語(yǔ)音質(zhì)量是采用AMR-WB編碼方式，數(shù)據(jù)速率為23.85 kbit/s時(shí)的目標(biāo)值。當(dāng)采用高清語(yǔ)音和免編碼運(yùn)營(yíng)（TrFO Transcoder Free Operation）時(shí)，語(yǔ)音質(zhì)量目標(biāo)值為4，其它情況下目標(biāo)值為2.8。

（3）一個(gè)VoLTE用戶和一個(gè)3G移動(dòng)用戶進(jìn)行通信的情況如圖4、表8所示。

圖4 一個(gè)LTE用戶和一個(gè)3G移動(dòng)用戶通信的參考模型

其中，語(yǔ)音質(zhì)量是采用AMR-WB編碼方式、數(shù)據(jù)速率為12.65 kbit/s時(shí)的目標(biāo)值。當(dāng)采用高清語(yǔ)音和免編碼運(yùn)營(yíng)時(shí)，目標(biāo)值是3.8，其它情況目標(biāo)值是2.8。

（4）一個(gè)VoLTE用戶和一個(gè)PSTN用戶進(jìn)行通信的情況如圖5、表9所示。

其中，語(yǔ)音質(zhì)量是采用AMR編碼方式、數(shù)據(jù)速率為12.2 kbit/s時(shí)的目標(biāo)值。

圖5 一個(gè)LTE用戶和一個(gè)PSTN用戶通信的參考模型

表7 LTE-LTE在兩個(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中通信的質(zhì)量預(yù)算

表8 LET-3G通信的質(zhì)量預(yù)算

表9 LTE-PSTN通信的質(zhì)量預(yù)算

4 端到端QoS測(cè)試

根據(jù)需要設(shè)定測(cè)試條件，測(cè)試條件包括但不限于以下所列：

（1）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)：測(cè)試終端所在位置的信號(hào)強(qiáng)度表明網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況；

（2）業(yè)務(wù)狀態(tài)：測(cè)試時(shí)段選擇在業(yè)務(wù)的忙時(shí)、閑時(shí)或通常時(shí)段；

（3）網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)種類及分布：被測(cè)網(wǎng)絡(luò)所提供業(yè)務(wù)的種類及所占資源比例；

（4）移動(dòng)終端數(shù)量及地理分布：測(cè)試終端的數(shù)量及其地理分布；

（5）移動(dòng)終端的業(yè)務(wù)特點(diǎn)：采用的語(yǔ)音編碼方式及數(shù)據(jù)速率等；

（6）移動(dòng)終端的運(yùn)動(dòng)情況：包括移動(dòng)軌跡及移動(dòng)速度；

（7）測(cè)試時(shí)長(zhǎng)：測(cè)試所持續(xù)的時(shí)間。

測(cè)試不同條件下端到端QoS指標(biāo)，可以分析各種條件對(duì)QoS的影響，也可以得到QoS指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)特性，如最大值、最小值、均值、方差、概率分布等。下面給出針對(duì)一個(gè)測(cè)試終端情況下QoS指標(biāo)的測(cè)試方法。

4.1 注冊(cè)成功率

移動(dòng)終端啟動(dòng)三個(gè)主要進(jìn)程，一個(gè)不斷發(fā)起注冊(cè)，一個(gè)抓包（例如wireshark、tcpdump等），一個(gè)數(shù)據(jù)分析。通過(guò)抓取SIP數(shù)據(jù)包中的注冊(cè)信息，根據(jù)第3.1節(jié)（1）中的定義及相應(yīng)的觸發(fā)點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)一定時(shí)間內(nèi)IMS注冊(cè)請(qǐng)求次數(shù)、成功/不成功IMS注冊(cè)次數(shù)，用公式(1)可以計(jì)算得到單個(gè)移動(dòng)終端在某段時(shí)間內(nèi)的注冊(cè)成功率。當(dāng)測(cè)試整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的注冊(cè)成功率時(shí)，可以在該網(wǎng)絡(luò)的不同區(qū)域部署多個(gè)移動(dòng)終端進(jìn)行測(cè)試，匯總計(jì)算得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的注冊(cè)成功率。

4.2 服務(wù)可用性

移動(dòng)終端啟動(dòng)三個(gè)主要進(jìn)程，一個(gè)不斷發(fā)起呼叫，一個(gè)抓包，一個(gè)數(shù)據(jù)分析。通過(guò)抓取SIP數(shù)據(jù)包中的“INVITE”相關(guān)信息，根據(jù)第3.1節(jié)（2）中的定義及相應(yīng)的觸發(fā)點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)一定時(shí)間內(nèi)VoLTE會(huì)話建立請(qǐng)求次數(shù)、成功/不成功會(huì)話建立次數(shù)，用公式(2)可以計(jì)算得到單個(gè)移動(dòng)終端在某段時(shí)間內(nèi)的服務(wù)可用性。當(dāng)測(cè)試整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)可用性時(shí)，可以在該網(wǎng)絡(luò)的不同區(qū)域部署多個(gè)移動(dòng)終端進(jìn)行測(cè)試，匯總計(jì)算得到全網(wǎng)的服務(wù)可用性。

4.3 撥號(hào)后時(shí)延

移動(dòng)終端啟動(dòng)三個(gè)主要進(jìn)程，一個(gè)不斷發(fā)起呼叫，一個(gè)抓包，一個(gè)數(shù)據(jù)分析。通過(guò)記錄每一次呼叫SIP數(shù)據(jù)包中“INVITE”及其“200OK”消息的時(shí)間，根據(jù)公式(3)可以計(jì)算得到每一次呼叫的撥號(hào)后時(shí)延（呼叫嘗試時(shí)刻和連接建立時(shí)刻的間隔），對(duì)一定時(shí)間內(nèi)或一定數(shù)量的呼叫的撥號(hào)后時(shí)延進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，即可得到該移動(dòng)終端的平均撥號(hào)后時(shí)延。對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，可以在該網(wǎng)絡(luò)的不同區(qū)域部署多個(gè)移動(dòng)終端進(jìn)行測(cè)試，匯總計(jì)算得到全網(wǎng)的撥號(hào)后時(shí)延及其統(tǒng)計(jì)特性。

4.4 語(yǔ)音質(zhì)量的測(cè)試

關(guān)于語(yǔ)音質(zhì)量主要有兩類測(cè)試方法：參數(shù)工具和基于信號(hào)的模型。在移動(dòng)終端上安裝這樣的測(cè)試工具，通過(guò)測(cè)試得到語(yǔ)音質(zhì)量的MOS值。

（1）參數(shù)工具

參數(shù)工具利用網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)參數(shù)和端用戶感受到的端到端質(zhì)量之間的相關(guān)性，以較低的代價(jià)獲得相對(duì)準(zhǔn)確的質(zhì)量估計(jì)。這種工具可以放置在邊緣節(jié)點(diǎn)、端用戶附近，用來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)個(gè)體質(zhì)量，或者放置在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，以了解網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)端到端質(zhì)量的影響。

ITU-T P.564[13]給出了一類參數(shù)語(yǔ)音質(zhì)量預(yù)測(cè)模型，該類模型可以利用IP/UDP/RTP頭中的信息估計(jì)語(yǔ)音質(zhì)量適用于3.1 kHz的窄帶語(yǔ)音和7 kHz的寬帶語(yǔ)音。

ITU-T G.107[14]中的E模型廣泛應(yīng)用于傳輸規(guī)劃，E模型使用網(wǎng)絡(luò)損傷因素計(jì)算傳輸速率因子R（也給出了R與MoS值之間的映射關(guān)系）。G.107.1[15]使該模型適用于IP和寬帶語(yǔ)音場(chǎng)景，該模型中的很多參數(shù)也適用于VoLTE，如編解碼方式、時(shí)延和分組丟失率等。在窄帶語(yǔ)音情況下，R的范圍為0到100，R=0代表最差的質(zhì)量，R=100代表最好的質(zhì)量。為了適應(yīng)寬帶語(yǔ)音的情形，R范圍擴(kuò)展為0到129，R=0代表最差的質(zhì)量，R=129代表最好的質(zhì)量。

（2）基于信號(hào)的模型

基于信號(hào)的模型比參數(shù)模型更復(fù)雜，因?yàn)樗枰ト〔⒎治稣Z(yǔ)音信號(hào)。該類模型通常用于點(diǎn)到點(diǎn)的情形，以準(zhǔn)確測(cè)試語(yǔ)音業(yè)務(wù)在給定時(shí)間、給定地點(diǎn)的端到端質(zhì)量。ITU-T P.862和ITU-T P.863是全參考的模型，P.563[16]是無(wú)參考的模型，僅適用于窄帶語(yǔ)音。P.862和P.863是目前廣泛使用的有參考模式的語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。P.862模型存在的主要問(wèn)題是：處理CDMA編碼（如EVRC）不夠準(zhǔn)確；在特定的GSM/WCDMA網(wǎng)絡(luò)條件下過(guò)于敏感；不能處理超寬帶語(yǔ)音信號(hào)。P.863解決了P.862存在的問(wèn)題，支持更多的編碼方式，支持超寬帶語(yǔ)音，可以替代P.862。

4.5 嘴到耳時(shí)延

發(fā)送終端與接收終端建立呼叫連接，并發(fā)送特定的語(yǔ)音序列（P.501[17]中的語(yǔ)音序列或P.863中的語(yǔ)音序列）。接收終端對(duì)收到的信號(hào)和原始信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)分析后，可計(jì)算得到語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)延。通常語(yǔ)音質(zhì)量測(cè)試軟件都提供端到端時(shí)延的測(cè)試值。

4.6 呼叫掉話率

移動(dòng)終端啟動(dòng)三個(gè)主要進(jìn)程，一個(gè)不斷發(fā)起呼叫，一個(gè)抓包，一個(gè)數(shù)據(jù)分析。統(tǒng)計(jì)移動(dòng)終端收到的SIP“200OK（INVITE）”、“200OK（BYE）”消息，根據(jù)第3.1節(jié)（6）中的定義及相應(yīng)的觸發(fā)點(diǎn)，計(jì)算得到一定時(shí)間內(nèi)成功開(kāi)始的VoLTE會(huì)話、成功/不成功結(jié)束的VoLTE會(huì)話，用公式(6)計(jì)算得到單個(gè)移動(dòng)終端在一定時(shí)間內(nèi)的掉話率。當(dāng)測(cè)試整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的呼叫掉話率時(shí)，可以在該網(wǎng)絡(luò)的不同區(qū)域部署多個(gè)移動(dòng)終端進(jìn)行測(cè)試，匯總計(jì)算得到全網(wǎng)的呼叫掉話率。

5 結(jié)論

VoLTE是在IP網(wǎng)上通過(guò)IMS控制來(lái)傳輸語(yǔ)音，全部業(yè)務(wù)承載于4G網(wǎng)絡(luò)上，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與語(yǔ)音業(yè)務(wù)在同一網(wǎng)絡(luò)下的統(tǒng)一。由于語(yǔ)音業(yè)務(wù)和其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（如網(wǎng)頁(yè)瀏覽、視頻、社交媒體、文件傳輸?shù)龋┕蚕砭W(wǎng)絡(luò)資源，為了保證各種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，LTE定義了一系列的QoS類別標(biāo)識(shí)符，不同等級(jí)的QoS由不同的服務(wù)來(lái)提供，從而可以得到有服務(wù)質(zhì)量保證的VoLTE呼叫。盡管LTE提供了QoS機(jī)制保證服務(wù)質(zhì)量，也就是針對(duì)不同業(yè)務(wù)在資源分配、優(yōu)先級(jí)等方面區(qū)別對(duì)待，但是這些機(jī)制并不能保證用戶最終獲得其想得到的服務(wù)質(zhì)量。因此需要明確VoLTE的端到端質(zhì)量指標(biāo)及其評(píng)估方法，為VoLTE業(yè)務(wù)提供商提供監(jiān)視、報(bào)告、發(fā)現(xiàn)并解決服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題的基礎(chǔ)，這是本文的主要目的。文章首先介紹VoLTE業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，然后解釋VoLTE端到端QoS指標(biāo)的定義（包括注冊(cè)成功率、服務(wù)可用性、撥號(hào)后時(shí)延、語(yǔ)音質(zhì)量、嘴到耳時(shí)延、呼叫掉話率等），并明確定義中所涉及事件及其觸發(fā)條件，列出VoLTE四種常見(jiàn)端到端場(chǎng)景下QoS指標(biāo)的目標(biāo)值，包括端到端路徑上所有模塊各自的質(zhì)量預(yù)算和總的質(zhì)量預(yù)算。這四種場(chǎng)景為：LTE-LTE（同一網(wǎng)絡(luò)）通信、LTE-LTE（互連）通信、LTE-3G通信和LTE-PSTN通信，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步說(shuō)明利用現(xiàn)有技術(shù)測(cè)試VoLTE端到端QoS的方法。

[1] ETSI TR 103 219 v1.1.1. Speech and multimedia Transmission Quality (STQ); Quality of Service aspects of voice communication in an LTE environment[S]. 2015.

[2] Recommendation ITU-T G.1028. End-to-end quality of service for voice over 4G mobile networks[S]. 2016.

[3] 3GPP TS 23.203 v 14.4.0. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Policy and charging control architecture (Release 14)[S]. 2017.

[4] Recommendation ITU-T P.10/G.100. Vocabulary for performance and quality of service[S]. 2006.

[5] Recommendation ITU-T P.862. Perceptual evaluation of speech quality (PESQ): An objective method for end-toend speech quality assessment of narrow-band telephone networks and speech codecs[S]. 2001.

[6] Recommendation ITU-T P.863. Perceptual objective listening quality assessment[S]. 2014.

[7] Recommendation ITU-T E.804. Quality of service aspects for popular services in mobile networks[S]. 2014.

[8] Recommendation ITU-T Y.1540. Internet protocol data communication service – IP packet transfer and availability performance parameters[S]. 2016.

[9] Recommendation ITU-T G.114. One-way transmission time[S]. 2003.

[10] 3GPP TS 26.131 v 13.1.0. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Terminal acoustic characteristics for telephony; Requirements (Release 13)[S]. 2015.

[11] ETSI TS 101 563 v 1.4.1. Speech and multimedia Transmission Quality (STQ); IMS/PES/VoLTE exchange performance requirements[S]. 2015.

[12] GSMA IR.34 v 12.0. Guidelines for IPX Provider networks[S]. 2016.

[13] Recommendation ITU-T P.564. Conformance testing for voice over IP transmission quality assessment models[S]. 2007.

[14] Recommendation ITU-T G.107. The E-model: a computational model for use in transmission planning[S]. 2015.

[15] Recommendation ITU-T G.107.1. Wideband E-model[S]. 2015.

[16] Recommendation ITU-T P.563. Single-ended method for objective speech quality assessment in narrow-band telephony applications[S]. 2004.

[17] Recommendation ITU-T P.501. Test signals for use in telephonometry[S]. 2017. ★

End-to-end Quality of Service Indicator and Test for VoLTE

XU Yan1, CHEN Yele2
(1. China Academy of Information and Communications Technology, Beijing 100045, China; 2. University of Southampton, Southampton SO17 1BJ, United Kingdom)

Voice over LTE is a solution to transfering voice packets over the LTE network with low latency and high Quality of Service. The accurate assessment of QoS of VoLTE service is of importance to operators of the LTE network. The related standards of voice QoS and VoLTE were investigated to determine the end-to-end QoS indicators and target values for VoLTE. Finally, the method to test end-to-end QoS for VoLTE using existing technology was presented.

voice over LTE end-to-end QoS delay

許延：教授級(jí)高級(jí)工程師，博士，現(xiàn)任職于中國(guó)信息通信研究院，主要研究方向?yàn)槎嗝襟w通信、無(wú)線通信。

陳也樂(lè)：碩士就讀于英國(guó)南安普頓大學(xué)，主要研究方向?yàn)闊o(wú)線通信、信息安全。

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.15.004

TN929.5

A

1006-1010(2017)15-0016-08

許延,陳也樂(lè). VoLTE業(yè)務(wù)端到端服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)及測(cè)試[J]. 移動(dòng)通信, 2017,41(15): 16-23.

2017-07-28

責(zé)任編輯：黃耿東 huanggengdong@mbcom.cn