2022年GSM_BSS网络性能KPI优化手册.docx
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1、精品学习资源拟制:GSM &UMTS性能争论部董璇日期:2021-2-21Prepared byDate审核:Reviewed by日期:Dateyyyy-mm-dd审核: Reviewed by日期:Dateyyyy-mm-dd批准: Granted by日期:Dateyyyy-mm-dd产品名称 Product nameGSM BSS产品版本 Product version密级 Confidentiality level内部公开Total 29pages共 29 页V00R01GSM BSS 网络性能 KPI (MOS 分)优化手册仅供内部使用)For internal use only华
2、为技术有限公司Huawei Technologies Co., Ltd.版权全部 侵权必究All rights reserved修订记录 Revision Record欢迎下载精品学习资源日期Date修订版本Revision version修改描述change Description作者Author欢迎下载精品学习资源2021-1-210.9初稿完成董璇欢迎下载精品学习资源2021-3-201.0依据网优看法修改王斐2021-9-151.1新增其次章:涉及特性吴国亮GSM BSS 网络性能 KPI (MOS 分)优化手册关键词:语音MOS 、干扰、误码率、C/I 、功控、 DTX 、跳频摘要:
3、随着无线网络得进展,运营商已经从关注各种KPI 指标,进展到关注终端用户感受,并以提升终端用户感受、提升网络容量为主要考核指标;因此华为公司在中意运营商KPI 考核的同时,必需留意网络质量软才能的提升;目前评估语音质量的方式主要三类:主观、客观和估量,这三种评估方式以客观评 估最为精确;国际电联定义的PESQ 算法,可以客观的评测通信网络的语音质量,文中将以MOS 标识客观评估后的语音质量;本文主要介绍影响MOS 值的各种因素,每种因素对于最终MOS 值的影响幅度,给出部分优化手段,用于提升网络质量进而提升语音质量;现行网络语音质量测试需要留意的问题以及试验室测试的设备才能值;简洁介绍各种语音
4、测试工具的差异,至于几种测试工具的使用方法和原理,不做介绍;对网络指标验收和市场投标等工作起指导供应参考;Key words : MOS 、PESQ、PSQM /PSQM+ 、PAMS参考资料: ITU-TP.800 ITU-T P.830 ITU-T P.861 ITU-T P.862ITU-T P.853缩略语清单 List of abbreviations :AbbreviationsFull spelling英文全名Chinese explanation欢迎下载精品学习资源缩略语中文说明MOSMean Opinion Score平均看法分欢迎下载精品学习资源PESQPerceptual
5、 evaluation of speechqualityPSQMPerceptual Speech Quality MeasurementPAMSPerceptual Analyse Measurement Sytem语音质量感观评判感知语音质量测度感知分析测度系统欢迎下载精品学习资源目 录1MOS 基本原理 51.1 语音质量主观评判介绍51.2 语音质量客观评判介绍61.2.1 PSQM P.861 标准或算法 61.2.2 PESQ P.862标准或算法 61.2.3 P862.1 标准(同 MOS 的映射) 71.2.4 P.563 标准 71.3 四大网元语音处理简图及四大传输简介8
6、1.3.2 MS91.3.3 BTS91.3.4 BSC101.3.5 UMG112 涉及特性 113 GSM 系统中影响 MOS 分的因素介绍 143.1 GSM 语音声学原理概述 143.2 场强和 C/I 对语音的影响 143.3 切换( handover)对语音的影响 153.4 DTX 对语音的影响 153.5 速度(频偏)对语音MOS 的影响 153.6 话音编码速率对语音的影响163.7 传输质量对语音的影响 164 MOS 问题分析方法 174.1 MOS 分低问题的分析流程 174.2 MOS 分低问题的优化方法介绍 194.2.1 测试工具一样性排查及测试语音样本排查194
7、.2.2 空口问题排查 204.2.3 BTS 排查 224.2.4 ABIS 传输排查 224.2.5 BSC 排查 234.2.6 A 口传输排查 234.2.7 MGW 排查 234.2.8 其他问题(搬迁前后对比MOS ) 24 5 测试方法及建议汇总 25欢迎下载精品学习资源5.1 测试工具选择及测试建议255.2 现网测试配置建议25 6 MOS 案例 266.1 语音和信号流程的差异266.1.1 GSM 语音信号流程 266.1.2 信令流程 266.2 产品已知 MOS 分问题 27 7 MOS 或语音问题信息反馈287.1 反馈语音问题摸底测试要求287.2 现网配置数据反
8、馈要求29表目录表 1 MOS 主观评定等级表9表 2 涉及特性 15表 3 DTX 对语音质量的影响19表 4 不同语音编码对语音MOS 分的影响 21表 5 语音样本造成 MOS 分差异 23表 6 TFO 对 FR/EFR/HR 的语音质量改善( GSM 06.85) 27表 7 产品已知 MOS 分问题列表31表 8 表网络参数配置反馈表34图目录图 1 PESQ 算法流程示意图10图 2 P862.1 与 P862 算法映射函数曲线11图 3 P563 协议语音评估流程图12图 4 典型的语音评分测试图13图 5 MS 语音处理示意图13图 6 BTS 语音处理示意图14图 7 TC
9、 处理流程示意图14图 8 级联编解码 15图 9 MOS 分问题分析方法22图 10 GSM 空口语音数据传输示意图(仅示意用,与标准稍有差异)24图 11 BSC6000 语音流程简图 30GSM MOS 优化手册欢迎下载精品学习资源1 MOS 基本原理1.1 语音质量主观评判介绍ITU-T 建议 P.830 描述了一种对语音的主观评定方法:MOS ( Mean Opinion Score)方法;由不同的人分别对原始语料和经过系统处理后有衰退语料进行主 观感觉对比,得出MOS 分值,最终求平均值;该测试值符合人类听话时对语音质量的感觉,因而目前得到广泛应用,MOS 得分接受五级评分标准,其
10、方法是,由数十名试听者在相同信道环境中试听并赐予评分,然后对评分进行统计处理,求出平均得分;由于主观和客观上的种种缘由,每次试听所得的评分会有波动;为了减小波动的误差,除了试听者人数要足够多之外,所测语音材料也要足够丰富,试听环境也应尽量保持相同;在这里要特殊需要说明的是,试听者对语音质量的主观感觉往往是和其留意力集中程度相联系的,因而,对应于主观评定等级,仍有一个收听留意力等级(Listening Effect Scale );下表给出主观评定等级的质量等级、分数和相应的收听留意力等级;主观评定等级表如下表:表1MOS 主观评定等级表质量等级分数收听留意力等级优5可完全放松,不需要留意力良中
11、意(正4需要留意,但不需明显集中留意力常) 差32中等程度的留意力需要集中留意力劣1即使努力去听,也很难听懂尽管正式的主观收听测试是最值得信任的评判方法,并且能对任何编解码算法以及网络性能进行评判,但是在实际应用中该测试结果可能会因人而异,测试过程中需要对收听环境、收听者等因素进行特殊严格的设置和把握,需要较多的人员参与,语音素材的内容也需要很当心的选取,由于内容可能会影响到测试结果,因此正式主观测试显得特殊耗时且花费较大 , 于是后来产生了多种客观的质量评判方法,比如: PSQM,PESQ,P862.1等;详细介绍见下一章节;欢迎下载精品学习资源1.2 语音质量客观评判介绍1.2.1 PSQ
12、MP.861 标准或算法PSQM Perceptual Speech Quality Measurement 仍以 MOS 的 5 个级别作为标准, 所不同的是其对每一个级别都以百分比的方式做出了差对最差(%PoW =PercentPoor or Worse)和好对最好( %GoB = Percent Good or Better )的进一步描述;PSQM 方法并未摆脱原始的人类主观评估,只是作了进一步的说明;目前,有人使用运算机产生波形文件(Wave File ),通过比较其通过网络传输前后的变化,运算出与PSQM 中相对应的级别及好坏程度,以此作为评估语音质量的方法;感知语音质量测度 PS
13、QM, 在 1996 年被国际电联ITU-T接受为 P.861 建议, 1998 年,一个基于归一化块测度MNB 的可选系统作为附件添加到P.861 中;1.2.2 PESQ P.862 标准或算法PESQ( Perceptual Evaluation of Speech Quality )算法是由英国电信和KPN 共同开发出来,并在 2001 年被 ITU 接受为 P.862 规范;它比较声源信号和退化信号并给出一个类似人工听力评估测试的MOS 分值,属于插入式( Intrusive )测试算法;它有着强大的功能,不仅能测试象解码器这样的网络单元的成效,也能测量端到端的声音质量;同时,能着重
14、针对不同的信号退化缘由,如编解码失真、错误、丢包、延时、抖动和过滤,给出测试结果;在当前业界已商用的、已标准化的算法中,是最优的算法;PESQ 处理过程如下图:图2 PESQ 算法流程示意图PSQM 和 PAMS 测量方法都需要发送一个语音参考信号通过电话网络,在网络的另一端接受数字信号处理的方式比较样本信号和接收到的信号,进而估算出欢迎下载精品学习资源网络的语音质量;PESQ 结合了 PSQM 和 PAMS 的优势,针对 VoIP 和混合的端到端应用作了改进,并针对MOS 和 MOS-LQ 运算方法做了修改;最开头这些方法被用于测量编码算法,后来也逐步应用到VoIP 网络系统的测量中;1.2
15、.3 P862.1 标准(同 MOS 的映射)PESQ 是 Perceptual Evaluation of Speech Quality 的缩写,是一种通讯网络中客观评测语音质量的方法;它由PSQM和 PAMS 进展而来,在 2001 年 2 月份, PESQ 被 ITU-T 批准为 P.862 标准,此后,增加了P.862.1(同 MOS 的映射),P862.1 并不是一个独立的协议,只是P862 的一个映射( mapping );能够比较精确的模拟人耳听觉的语音感知,因此更接近与主观听觉测试的语音质量;它在高分阶段比PESQ 算法测得的语音分值高,低分阶段比PESQ 算法测得的语音分值低
16、;分水岭在3.4 分左右;因此,依据该标准,为了提升终端用户的感受,必需提高 3.4 分以上 MOS 分值的比例;本文给出 P862.1 与 PESQ 算法测得语音分值的对应公式和曲线:欢迎下载精品学习资源62.8Pdepa M54.543.532.521.510.50. 1012345欢迎下载精品学习资源P.862P.862.1_F1欢迎下载精品学习资源图3 P862.1 与 P862 算法映射函数曲线1.2.4P.563 标准P.563 标准是 2004 年 5 月由 ITU 制定,这是一个单端客观测量算法,能够只对接收到的音频流进行操作;P.563 测量得到的 MOS 得分比 P.862
17、 更广,要使结果欢迎下载精品学习资源更稳固,必需多次测量并对结果进行平均;这一方法并不适合测量个别呼叫, 但在测量多个呼叫的服务质量时,能够得到可信的测量结果;P.563 的语音评估系统如下图:图4 P563 协议语音评估流程图1.3 四大网元语音处理简图及四大传输简介本节简要的介绍了GSM 各个网元参与语音处理的过程,从终端MS 到基站到TC 再到核心网,整个过程涉及四个网元,每个网元对语音的处理出了问题都将影响语音质量;四大网元涉及四大传输;在语音信号传输过程中,空口、ABIS 口、 Ater 接口和A 口传输,都可以引入误码;因此一旦有语音问题发生,需要排查这四个网元和四大传输;四大传输
18、的空口传输需要通过优化空口质量来解决,其他的标准和非标准接口需要通过端口误码率检测来排查(BSC6000 自带功能);典型的 MOS 测试图如下( DSLA ):欢迎下载精品学习资源图5 典型的语音评分测试图1.3.2 MSMS 侧语音处理过程如下图所示:会话处理A/D 、D/A 转换语音编解码, DTX图6 MS 语音处理示意图1.3.3 BTSBTS 语音处理流程示意: TMU 负责与 BSC 之间的语音交换,DSP 负责语音编解码操作;欢迎下载精品学习资源图7 BTS 语音处理示意图1.3.4 BSCBSC 非 TC 功能对于语音来说是透传的,不参与语音的编解码工作,只负责语音通道的建立
19、、布网、语音搭接等功能,详细透传流程可以参见BSC6000 系统语音信号流程图;1.3.4.1 FTC 对语音的处理对话音信号进行编解码处理、对数据信号进行速率适配处理,以实现GSM 用户与 PSTN 用户之间的通信;实现对数据信号的速率适配和对A 接口七号信令的透亮传输;图8 TC 处理流程示意图1.3.4.2 FTC 的环回环回的概念:欢迎下载精品学习资源环回主要是指接受硬件或软件的方法,对某一传输设备或传输信道实行自发自收(自环)的方法,通过判定自环后传输设备、传输信道、业务状况、信令协作等情形的正常与否,来确定相关硬件设备的状况、软件参数的设置是否正 常,是定位传输问题、中继参数设置是
20、否精确等的最常用方法之一;1.3.5 UMGUMG 完成编解码的转换,对于不同的编解码和打包时长,对语音质量的影响是不同的; 当涉及到不同网络之间通讯,或者用户终端接受不同编解码算法时,或者同种编解码接受不同速率通讯的时候,需要进行编解码之间的转换;UMG8900 编解码算法的转换通常形式是:编解码器的级联,完成语音的转换, 如下图, A 和编解码 B 接受级联的方式,先通过对应的解码器将压缩码流复原到 PCM 线性码,在接受另外一种编解码对其进行编码,编解码器中包含了较多的冗余操作,语音质量会有部分损耗;图9 级联编解码2 涉及特性表2 涉及特性特性名称功能描述优化思路引入版本欢迎下载精品学
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