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【摘 要】本文就影响GSM通信系统MOS值的因素及优化措施进行了探讨，评估了MOS值对移动通信网络语音质量的影响，并详细分析了MOS的工作原理，得出了影响MOS值最关键的三个因素：语音编程方式、RxQual以及切换频次，还提出了一系列优化的方法，旨在对此类工程提供参考。
【关键词】GSM通信系统；语音质量评估；因素分析；评估
随着电信运营商之间的竞争日趋激烈，用户对网络质量和整体语音服务质量的要求越来越高。在移动运营商网络服务内容日益同质化的时代，网络语音质量的好坏会直接影响到用户对移动运营商的选择。所以，为了可以更好评价网络语音服务的质量，就要制定一套能客观反映客户对网络语音质量实际感受的指标。因此，采用MOS值对网络语音质量进行评估逐渐受到重视。
1.MOS评价及测试方法
主观语音质量评估（PESQ）是目前常用于端到端网络语音质量测试的方法。原理如图1 所示，发送一个语音参考信号通过网络，在网络的另一端采用数字信号处理的方式比较样本信号和接收到的信号，进而估算出网络的语音质量。它是一种基于听觉模型的语音评估方法，能提供主客观相关性较高的音质评价。
2.影响MOS值的关键因素
从图1可知，PESQ算法考虑了整个信号传输过程中的中斷及衰变，而不仅是空中接口部分，通过对GSM网络的一系列实际网络对比实验，找到了影响MOS值高低的几个关键因素。
2.1语音编码方式
在GSM网络中主要采用的语音编码方式有AMR-FR（自适应全速率）、EFR（增强型全速率）、FR（普通全速率）、AMR-HR（自适应半速率）和HR（普通半速率）。通过现网实验发现，在无线网络环境良好的情况下，语音编码方式与MOS值的关系为：EFR>AMR>FR>AMR-HR>HR。具体实验结果见表1。
2.2 RxQual与C/I（载干比）
C/I反映的是移动通信网络的整体干扰水平，直接决定着无线网络环境的好坏，也是影响手机RxQual的主要因素，两者成负相关关系，是用于评估移动通信网络质量好坏的传统指标。很显然，手机RxQual差必然会对通话质量产生影响，同样也会影响MOS值。通过现网实验发现，使用全速率语音编码方式，当下行RxQual>4.5时，MOS值开始恶化；当下行RxQual>5.4时，下行MOS值<3.0；当下行RxQual>6时，下行MOS值<2.0。
2.3切换频次
GSM网络由多个微蜂窝小区组成，为了保证用户在移动过程中能得到持续的服务，也为了使网络性能更优，GSM系统中采用了切换技术，切换是GSM系统中最基本、最重要的特性。但在切换过程中需要借用TCH（业务信道）帧作为FACCH（快速随路信道）来传送切换信令，这种暂时的中断是为了满足保持网络的连接性能和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，对话音质量有很大影响。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。通过现网实验发现，在MOS值采样周期内主被叫出现2次以上切换，MOS值将小于3。因此，消灭乒乓切换并尽可能减少不必要的切换是提高MOS值的有效措施。
2.4不连续发射
从理论上说，DTX（不连续发射）的开启会降低单个通话过程中的话音质量，但全网DTX的开启却能提升网络的C/I，有助于平均话音质量的提高。在实际网络环境下进行实验发现，DTX功能的开启与否对MOS值影响很小，关闭DTX功能，全网干扰水平上升，MOS值反而有少许下降。因此建议在现网中开启DTX功能，以降低全网干扰水平。
影响MOS值的因素还有很多，如核心网故障、传输误码、基站天馈故障和外部上行干扰等，该类问题只需根据故障告警信息进行故障排查和处理即可，在此不再赘述。
3.优化措施
从对影响MOS值关键因素的研究中发现，语音编码方式、RxQual和切换频次是影响MOS值最关键的三个因素，因此MOS值的优化提升也主要从这三个方面进行。
3.1语音编码方式优化
从表1语音编码方式与MOS值的关系中可以知道，要提高全网MOS大于等于3的比例，应该避免手机使用半速率语音编码方式，并尽可能多使用全速率语音编码方式。但在实际的移动通信网络运营中，运营商为提高每载波运营收入，同时也受到基站建设的限制，全网会有20%～30%的半速率话务量，并根据半速率话务量购买全网载波数30%左右的AMR-HR功能版权。由于AMR-HR语音编码方式大大优于普通HR语音编码方式，因此合理的分配小区AMR-HR载波资源就显得非常重要。通过在现网反复实验，我们总结出了确实可行的AMR-HR载波分配公式：
AMR-HR载波增加数=Roundup（普通HR话务量×0.8/14）
公式中分子乘以0.8的系数为本地移动用户中支持AMR语音编码方式的手机数量约占80%，该系数可以根据各地市场用户特点进行调整。由于每载波理论上支持的AMR-HR话务量为16Erl，但考虑到每载波SDCCH（独立专用控制信道）的开销，取值14，该系数也可以根据各地市每载波SDCCH信道的配置情况进行修正。
通过上述公式对全网小区AMR-HR载波数进行精确配置后，全网DT（路测）测试占用普通HR语音编码方式的比例由17.93%下降到0.83%，MOS值大于等于3的比例由79.82%提高到82.31%。
3.2 RxQual质差
无线环境对MOS的影响主要来自于弱覆盖或者较强的频率干扰，这些都会引起手机RxQual的恶化，造成MOS值变差。RxQual的优化主要从控制干扰及增强覆盖两方面着手。优化流程如图2所示。
首先分析是否存在干扰，对干扰问题进一步定位，判断是由于网内干扰还是网外干扰引起，针对不同干扰原因采取针对性的优化方法。对于网内干扰可以通过ICM（干扰分级统计）找出上行干扰严重的小区，并通过FAS（爱立信频率定位辅助工具）定位具体的干扰原因，通过频率调整等方式进行优化。对于网外干扰可以通过扫频仪定位外部干扰源，排除外部干扰源或调整网络结构避开外部干扰源。对于不存在频率干扰的区域，则主要通过覆盖优化解决弱覆盖问题。
3.3切换优化
过多的切换会影响MOS值整体水平，尤其是频繁的乒乓切换将严重影响客户通话感知。要减少网络的切换频次，除了通过调整小区天线方向角和下倾角进行覆盖优化外，通过切换参数的合理调整是最为快捷有效的方式。以爱立信的GSM网络设备为例，其主要的切换参数有BSC（基站控制器）级别的TINIT（切换间隔）参数，它控制的是两次切换的最小时间间隔。增加TINIT值，将使切换成功后，在TINIT限定的时间内避免手机再次切换，从而达到减少切换次数的效果。另外，通过增加小区级的KHYST（切换迟滞值）、SSLENSD/I（场强滤波长度）和QLENSD/I（质量滤波长度），可以有效推迟小区间的切换，也是减少切换次数的有效方法。但调整以上切换参数也会带来切换不及时造成掉话的负面影响，因此需要根据网络环境特点进行合理的设置。为此，我们设计了三套方案，并在切换频次较高的密集城区进行了实验，实验方案和结果见表2。
其中，方案1是系统的默认值，可以看出系统默认值过于保守，切换次数过多造成MOS值偏低。方案3的设置虽然可以大幅减少切换次数，但由于切换不及时造成了两次掉话事件，MOS均值反而有所下降。因此方案2是比较合适的一组参数设置，建议在此基础上根据网络环境特点进行微调。
4.结束语
通过上述对MOS的深入研究，我们可以得出影响MOS值最关键的三个因素：语音编码方式、RxQual和切换频次。在此基础上，为了进一步改善用户的实际感知，提高MOS分值，采取了一些切实可行的优化方法，这其中包括有切换优化、做好频率规划等，对GSM网络的优化有很大的帮助。
参考文献：
[1] 徐振林.影响GSM网络MOS值的因素对比分析[J].信息通信.2012.01.
[2] 徐旭.移动通信网络话音质量评估与优化的研究.华南理工大学.2009.
【关键词】GSM通信系统；语音质量评估；因素分析；评估
随着电信运营商之间的竞争日趋激烈，用户对网络质量和整体语音服务质量的要求越来越高。在移动运营商网络服务内容日益同质化的时代，网络语音质量的好坏会直接影响到用户对移动运营商的选择。所以，为了可以更好评价网络语音服务的质量，就要制定一套能客观反映客户对网络语音质量实际感受的指标。因此，采用MOS值对网络语音质量进行评估逐渐受到重视。
1.MOS评价及测试方法
主观语音质量评估（PESQ）是目前常用于端到端网络语音质量测试的方法。原理如图1 所示，发送一个语音参考信号通过网络，在网络的另一端采用数字信号处理的方式比较样本信号和接收到的信号，进而估算出网络的语音质量。它是一种基于听觉模型的语音评估方法，能提供主客观相关性较高的音质评价。
2.影响MOS值的关键因素
从图1可知，PESQ算法考虑了整个信号传输过程中的中斷及衰变，而不仅是空中接口部分，通过对GSM网络的一系列实际网络对比实验，找到了影响MOS值高低的几个关键因素。
2.1语音编码方式
在GSM网络中主要采用的语音编码方式有AMR-FR（自适应全速率）、EFR（增强型全速率）、FR（普通全速率）、AMR-HR（自适应半速率）和HR（普通半速率）。通过现网实验发现，在无线网络环境良好的情况下，语音编码方式与MOS值的关系为：EFR>AMR>FR>AMR-HR>HR。具体实验结果见表1。
2.2 RxQual与C/I（载干比）
C/I反映的是移动通信网络的整体干扰水平，直接决定着无线网络环境的好坏，也是影响手机RxQual的主要因素，两者成负相关关系，是用于评估移动通信网络质量好坏的传统指标。很显然，手机RxQual差必然会对通话质量产生影响，同样也会影响MOS值。通过现网实验发现，使用全速率语音编码方式，当下行RxQual>4.5时，MOS值开始恶化；当下行RxQual>5.4时，下行MOS值<3.0；当下行RxQual>6时，下行MOS值<2.0。
2.3切换频次
GSM网络由多个微蜂窝小区组成，为了保证用户在移动过程中能得到持续的服务，也为了使网络性能更优，GSM系统中采用了切换技术，切换是GSM系统中最基本、最重要的特性。但在切换过程中需要借用TCH（业务信道）帧作为FACCH（快速随路信道）来传送切换信令，这种暂时的中断是为了满足保持网络的连接性能和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，对话音质量有很大影响。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。通过现网实验发现，在MOS值采样周期内主被叫出现2次以上切换，MOS值将小于3。因此，消灭乒乓切换并尽可能减少不必要的切换是提高MOS值的有效措施。
2.4不连续发射
从理论上说，DTX（不连续发射）的开启会降低单个通话过程中的话音质量，但全网DTX的开启却能提升网络的C/I，有助于平均话音质量的提高。在实际网络环境下进行实验发现，DTX功能的开启与否对MOS值影响很小，关闭DTX功能，全网干扰水平上升，MOS值反而有少许下降。因此建议在现网中开启DTX功能，以降低全网干扰水平。
影响MOS值的因素还有很多，如核心网故障、传输误码、基站天馈故障和外部上行干扰等，该类问题只需根据故障告警信息进行故障排查和处理即可，在此不再赘述。
3.优化措施
从对影响MOS值关键因素的研究中发现，语音编码方式、RxQual和切换频次是影响MOS值最关键的三个因素，因此MOS值的优化提升也主要从这三个方面进行。
3.1语音编码方式优化
从表1语音编码方式与MOS值的关系中可以知道，要提高全网MOS大于等于3的比例，应该避免手机使用半速率语音编码方式，并尽可能多使用全速率语音编码方式。但在实际的移动通信网络运营中，运营商为提高每载波运营收入，同时也受到基站建设的限制，全网会有20%～30%的半速率话务量，并根据半速率话务量购买全网载波数30%左右的AMR-HR功能版权。由于AMR-HR语音编码方式大大优于普通HR语音编码方式，因此合理的分配小区AMR-HR载波资源就显得非常重要。通过在现网反复实验，我们总结出了确实可行的AMR-HR载波分配公式：
AMR-HR载波增加数=Roundup（普通HR话务量×0.8/14）
公式中分子乘以0.8的系数为本地移动用户中支持AMR语音编码方式的手机数量约占80%，该系数可以根据各地市场用户特点进行调整。由于每载波理论上支持的AMR-HR话务量为16Erl，但考虑到每载波SDCCH（独立专用控制信道）的开销，取值14，该系数也可以根据各地市每载波SDCCH信道的配置情况进行修正。
通过上述公式对全网小区AMR-HR载波数进行精确配置后，全网DT（路测）测试占用普通HR语音编码方式的比例由17.93%下降到0.83%，MOS值大于等于3的比例由79.82%提高到82.31%。
3.2 RxQual质差
无线环境对MOS的影响主要来自于弱覆盖或者较强的频率干扰，这些都会引起手机RxQual的恶化，造成MOS值变差。RxQual的优化主要从控制干扰及增强覆盖两方面着手。优化流程如图2所示。
首先分析是否存在干扰，对干扰问题进一步定位，判断是由于网内干扰还是网外干扰引起，针对不同干扰原因采取针对性的优化方法。对于网内干扰可以通过ICM（干扰分级统计）找出上行干扰严重的小区，并通过FAS（爱立信频率定位辅助工具）定位具体的干扰原因，通过频率调整等方式进行优化。对于网外干扰可以通过扫频仪定位外部干扰源，排除外部干扰源或调整网络结构避开外部干扰源。对于不存在频率干扰的区域，则主要通过覆盖优化解决弱覆盖问题。
3.3切换优化
过多的切换会影响MOS值整体水平，尤其是频繁的乒乓切换将严重影响客户通话感知。要减少网络的切换频次，除了通过调整小区天线方向角和下倾角进行覆盖优化外，通过切换参数的合理调整是最为快捷有效的方式。以爱立信的GSM网络设备为例，其主要的切换参数有BSC（基站控制器）级别的TINIT（切换间隔）参数，它控制的是两次切换的最小时间间隔。增加TINIT值，将使切换成功后，在TINIT限定的时间内避免手机再次切换，从而达到减少切换次数的效果。另外，通过增加小区级的KHYST（切换迟滞值）、SSLENSD/I（场强滤波长度）和QLENSD/I（质量滤波长度），可以有效推迟小区间的切换，也是减少切换次数的有效方法。但调整以上切换参数也会带来切换不及时造成掉话的负面影响，因此需要根据网络环境特点进行合理的设置。为此，我们设计了三套方案，并在切换频次较高的密集城区进行了实验，实验方案和结果见表2。
其中，方案1是系统的默认值，可以看出系统默认值过于保守，切换次数过多造成MOS值偏低。方案3的设置虽然可以大幅减少切换次数，但由于切换不及时造成了两次掉话事件，MOS均值反而有所下降。因此方案2是比较合适的一组参数设置，建议在此基础上根据网络环境特点进行微调。
4.结束语
通过上述对MOS的深入研究，我们可以得出影响MOS值最关键的三个因素：语音编码方式、RxQual和切换频次。在此基础上，为了进一步改善用户的实际感知，提高MOS分值，采取了一些切实可行的优化方法，这其中包括有切换优化、做好频率规划等，对GSM网络的优化有很大的帮助。
参考文献：
[1] 徐振林.影响GSM网络MOS值的因素对比分析[J].信息通信.2012.01.
[2] 徐旭.移动通信网络话音质量评估与优化的研究.华南理工大学.2009.