5G VoNR关键技术的应用与研究.pdf
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1、2023 年 8 月关键技术的应用与研究李婷(中通服中睿科技有限公司,广东 广州 510630)【摘要】互联网时代袁传统的语音通话仍然是现代通信的重要组成部分袁但人们对语音通话的质量要求越来越高袁同时袁高速海量的数据业务需求成为促进 5G 网络发展的重要因素遥 以广州市 5G 新空口承载语音渊voice over new radio,VoNR冤的应用为例袁分析 5G VoNR 关键技术在语音质量尧容量能力尧覆盖能力等方面的应用袁最后介绍 5G VoNR+技术的创新与应用袁以供同行业相关人员参考遥【关键词】5G VoNR曰语音关键技术曰应用分析【中图分类号】TN929.5【文献标识码】A【文章编
2、号】1006-4222(2023)08-0055-030 引言5G 新空口承载语音(voice over new radio,VoNR)给语音通话业务带来新的发展机遇。5GVoNR 是基于 5G 网络实现语音通话的一种技术,与4G 长期演进语音承载(voice over LTE,VoLTE)相比,5G VoNR 更加高效、可靠,能够给用户带来全新的使用体验。增强的语音服务(enhanced voice services,EVS)技术的应用进一步提高了 5G VoNR 的性能,为用户提供了秒播秒通、高音质、高画质的数据通话服务,充分发挥了独立组网(standalone architecture,
3、SA)网络在 5G 网络中的应用优势,提升了用户的 5G网络使用体验。1 案例概述VoNR 搭载在与数据传输相同的同一张 5G 网络上,提供无缓冲的高质量语音服务,具有网络覆盖范围广、安全性高等特点。5G 网络已经贯穿人们的生产生活,但 5G VoNR 的商用仍面临着可借鉴经验不足、成熟度低、测试困难等挑战。广州云趣信息科技有限公司(简称“云趣科技”)在 2020 年第十三届金音奖颁奖典礼上荣获了“2020年度中国最佳智能语音解决方案奖”。金音奖最佳实践案例介绍如下:云趣科技研发了 5G+工业互联网时代的高清视频应用。基于 5G+工业互联网时代的高清视频应用,结合了 4K/8K 超高清视频应用
4、,视频源经过压缩后经 5G 网络回传到云平台,行业用户通过有线或无线网络便可以获取视频,从而实现了无时延实时互传声音、影像,以及文件资料的远距离交流互动。2 5G VoNR 关键技术的应用分析在 2G、3G 时代,语音服务主要采用电路交换技术,与现阶段技术相比,存在技术效率低、资源利用率低、网络复杂度高的缺点;而 4G 时代统一使用 IP数据包传输语音,在解决语音服务问题时主要采用语音回落(CS fallback,CSFB)和 VoLTE 两种方案。5G 网络建设分为非独立组网(non谣standalonearchitecture,NSA)和 SA 两种方案。其中 SA 可实现EPS Fall
5、back、5G VoNR 两种语音方案,EPS Fallback是指 5G 新空口(new radio,NR)不支持语音服务的一种语音方案,5G VoNR 是一种基于 IP 多媒体子系统(IP multimedia subsystem,IMS)网络的语音方案,IMS 网络是 5G 核心网的一部分。这两种语音方案使SA 网络得以充分发挥 5G 网络的优势。具体方案如图 1 所示。图 1 具体方案通信设计与应用552023 年 8 月5G VoNR 关键技术在语音质量、鲁棒性分组压缩(robust header compression,ROHC)技术、调速能力、覆盖能力、容量能力等 5 个方面的应
6、用分析如下。2.1 语音质量5G VoNR 采用异系统无线电接入技术间(interradio access technology,IRAT)技术和 EVS 技术,前者可解决 EPS Fallback 切换时的语音中断问题,EVS技术可提升编码灵活性和编码效率。此外,经过对比,EVS 技术可实现对音质的高水平处理,提升语音通话质量,从而实现高清视话业务的承载以及打电话和上网的同时进行。EVS 多宽带语音鉴定结果如图 2 所示。EVS 编码相较于 AMR谣WB 编解码,可实现对纯语音音质的高水平处理,大幅降低语音在处理过程中产生的损伤,从而保证纯语音最本质的音质,使用户能够收到真度最高的语音,同时
7、可间接提升语音传播的精准性。此外在上行主动授权调度功能的帮助下可保障语音通话的及时性,避免语音延迟现象的发生。5G VoNR 关键技术影响下的上行主动授权调度功能基本原理是终端会始终使用第一次激活时上行授权的资源,可避免终端多次向基站发送资源获取的请求,节省资源调度的时间,可在极大程度上降低语音通话的延时,提高 5G VoNR 语音通话质量1。2.2 ROHC 技术5G VoNR 数据具备长度不一的特点。5G VoNR数据在被封装传输时会受数据长度不一的影响,呈现出不同的数据传输效率,若经过封装的 5G VoNR数据长度超过负载长度,数据传输效率会变得极低,从而严重影响语音通话质量。为了在获取
8、基于 EVS技术的 5G VoNR 高质量语音过程中,充分发挥 EVS编码能力,需要在编码结束后引入语音编码压缩技术,通过合适的语音编码压缩技术对用户设备(userequipment,UE)中的语音数据进行压缩处理,以减少语音信号传输过程中存在的冗余数据,节约数据存储空间,减轻纯语音数据的传输压力,提升传输效率,进而提高 5G VoNR 的整体性能。ROHC 技术不仅是当前应用效果较为理想的一种数据长度压缩技术,同时也是一种可用于恶劣压缩条件的技术。ROHC 技术主要通过压缩纯语音数据的包头部分来提升平均意见评分(mean opinionscore,MOS)值,其中 MOS 值的提升代表着基于
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