郑颖航，吴修权，钟其柱

（中国移动通信集团广东有限公司中山分公司，广东 中山 528400）

0 引 言

在4G网络建设初期，中国移动选用了CSFB（Circuit Switched Fallback，电路域回落）作为LTE网络语音解决过渡方案。但是，随着4G用户规模的爆炸性扩大，CSFB方案带来的问题逐步显露。为了进一步提升用户语音业务感知和视频业务需求，中国移动加快了LTE网络全IP端到端视频语音最终解决方案VoLTE（Voice over LTE）/eSRVCC（Enhanced Single RadioVoice Call Continuity，增强的单一无线语音呼叫连续性）的部署工作[1]。相对于现有的2G/3G网络语音解决方案，VoLTE可以更流畅、更高清地提供视频服务。

但是，在VoLTE部署组网之初，VoLTE视频通话经常出现语音断续、图像卡顿或图像不圆润等问题，用户感知体验较差。因此，以客户体验感知为导向的端到端业务管理方式，使运营商对VoLTE视频通话质量的提升优化需求变得迫切。而VoLTE网络包含的网元众多，后期商用后更是涵盖了现网除3G无线网络之外的所有专业领域，覆盖了80%以上的网元，给网络运营商如何快速高效地进行VoLTE视频通话用户感知的网络优化带来了前所未有的挑战。

目前，VoLTE视频通话服务受终端和用户对费率的接受程度等因素限制。商用后的用户增长速度缓慢，但是随着后续终端高普及率的支持和费率的下降，爆发性的用户增长是可以预见的。因此，VoLTE视频通话服务将成为移动运营商面临的新挑战。

1 技术内容

VoLTE是Voice over LTE的缩写。从字面理解，Voice即话音业务，就是通常说的“打电话”。LTE是大家熟知的4G手机网络，承载数据业务，即通常说的“手机上网”[2]。由此可见，VoLTE实际就是一种在4G网络上为手机用户提供语音视频电话业务的实现方式。

既然VoLTE提供的也是语音视频电话业务，那它与传统2G、3G网络的语音或视频电话业务必然存在不同。相比OTT服务商提供的VoIP（Voice over Internet Protocol）语音视频聊天服务，它又有自身的竞争力。

1.1 与传统视频电话业务的比较

与传统“打电话”业务的比较，如表1所示。

表1 VoLTE和传统电话业务对比

通过与传统电话业务的对比可以发现，VoLTE视频通话业务是3G视频电话的升级，是一种更先进的技术。它能向用户提供更丰富、内容更高清逼真的视频通话服务。2G、3G网络由于技术落后，已无法满足用户日益增长的内容需求。因此，VoLTE业务将成为传统电话业务的接班人，正被大部分移动通信运营商所部署。VoLTE视频通话也将成为人们日常生活的一部分。

1.2 与OTT视频通话业务的比较

与OTT业务的VoIP比较，如表2所示。

表2 VoLTE和OTT业务对比

通过与OTT业务对比可以发现，VoLTE是一种服务更有保证的视频通话业务。VoLTE业务由电信运营商部署和提供服务，服务质量有先天性保证，移动性优良，可以和其他电信运营商用户互联互通；使用VoLTE业务不需要安装第三方APP，通过手机系统底层支持，简单易用；对终端电池电量的消耗和用户流量的消耗也更具优势。因此，相比于OTT视频通话业务，VoLTE视频通话业务更能向用户提供简单、易用、高服务质量的视频聊天业务[3]。

2 评估方法

评估方法分为两种：主观评估和客观评估。主观评估是通过体验者主观感受来对视频质量进行主观评价打分。客观评估是根据某种量化评估模型给出客观量化指标，借以衡量视频质量。

2.1 主观质量评估

主观质量评估即采用人工主观评价的方法，在一个受控的环境中连续观看一系列测试样本，然后按照制定好的评分等级（一般采用五分制，如表3所示）对视频样本进行评分，最后得到测试样本的MOS（Mean Opinion Score，平均意见分值）[4-5]。主观质量评估的优点是评估结果比较准确，最接近用户感知体验。但是，由于视频的主观质量评价需要依靠大量的人力，且为了保证尽可能少的由于人为因素的不确定性对最终视频的得分产生影响，需要制定详细的统一标准，不断交流和讨论，测试效率较低且成本昂贵，难以用于自动化分析实时视频质量。该评估方法虽然很难对实时视频电话通信进行实时评估，但可以用于对客观质量评估模型的校准和验证。

(1)构造判断矩阵。其基本思路是根据每一层指标的权重系数，以第一层指标权重为基准来决定第二层、第三层…第n层指标的权重系数，最后由专家决定下层指标i与j哪一层指标最重要，通过对不同指标权重系数赋值来得到判断矩阵。由于每层具有n个指标，经过两两比较后可以得到判断矩阵为C=(Cij)n×n。Cij表示因素i与j相比，对于上层指标的重要程度值，在层次分析法中，通常采用1～9标度法来构造判断矩阵。

表3 MOS评分体系

2.2 客观质量评估

客观质量评估一般通过提取相关的传输参数如时延、抖动、分组丢失以及评估样本的人类视觉感知特性参数等，通过软硬件算法评分对评估样本进行评估。根据原始视频参考的程度，客观质量评估可以分为三大类：全参考评估、缩减参考评估和无参考评估[6]。这三类评估方法的对比分析，如表4所示。

表4 客观质量评估方法比较

2.3 视频电话的视频质量评估现状

相比于业内成熟的语音评估算法标准POLQA（Perceptual Objective Listening Quality Analysis，感知客观语音质量评估），视频电话质量评估受到用户主观感情、网络损伤、实现复杂度等多种因素的影响，目前视频电话尚未有统一的视频质量评估标准化方案。

视频通话业务的质量评估通常分别对语音和视频的质量进行评估，再综合计算得分。语音常用标准的端到端语音质量PESQ测量方法。相类似，视频常用PEVQ测量方法。业内具有较高的知名度的VQmon算法也是采用分别评估再整体计算的方式。

针对视频通话业务的质量评估，ITU-T于2007年发布了G.1070标准（Opinion Model for Video-Telephony Applications，视频电话应用的意见模型）[7]，并于2012年进行了更新。

下面是对上述算法模型的简单介绍和比较。

2.3.1 PEVQ算法

PEVQ算法和已经成熟运用的语音评估算法PESQ均是由OPTICOM提出的。它是一个基于全参考的视频质量评估算法[8]，准确性已经达到96%以上。目前，它已经被ITU发布的J.247标准的基础部分所涵盖。由于PEVQ采用了全参考方法，因此它的数据源采集相对比较复杂，不能完全胜任实时和随时评估的要求。

VQmon算法是美国国家电信和信息管理局（NTIA）提出的一种无参考评估算法，在视频质量评估业内具有较高的知名度，原理是首先对接收到的语音和视频样本分别评估，然后计算整体质量，最终得到一个客观分数[9]。该算法测试结果与主观评价结果的一致性较好，通过视频质量专家组（VQEG）的验证测试，能完全反映人眼的主观感觉。

2.3.3 G.1070标准模型

G.1070标准描述了一个基于IP网络的点到点交互视频电话应用的意见评估标准模型。此模型假设视频电话应用于专用的视频电话终端、桌面PC、笔记本PC、PDA和移动电话，语音带宽限定在电话频段（300～3 400 Hz），使用网络、应用程序和终端设备参数作为输入参数来计算视频质量评分[10]。G.1070采用国际电信联盟（ITU-T）建议的MOS（Mean Opinion Score）评分制。G.1070标准模型对终端、网络环境和评估内容假定了一些特定条件[11]，因此当前标准规范仍存在很大局限性。

随着网络和设备的发展，视频电话通信业务发展迅速，G.1070标准模型的局限性已经无法满足行业需求，行业期待更新的标准模型。

3 计划

对VoLTE视频通话的视频质量进行评估，目前还没有统一的标准模型，但已出现了一种比较完备的评估模型。

3.1 VoLTE视频通话质量指标评估算法的应用

G.1070标准提出时，VoLTE网络开始部署并逐步商用，支持VoLTE视频通话的终端几乎没有。因此，VoLTE基本没有视频通话质量评估模型的实际应用成果。

以往的端到端质量评估，往往采用全参考评估方法，只能应用于拨测场景，无法对全网大量用户进行实时评估。而无参考的评估模型有潜力应用于对全网用户的实时评估。

通过对评估模型的全网多用户应用摸索，也有可能总结出一套新的端到端多维度用户感知评估指标体系。通过在VoLTE网络各个节点应用评估模型，可能发现一种通过UE、EnodeB、EPC和IMS等多维指标定界出问题故障点的方法。

3.2 VoLTE视频通话终端评估算法的研究

在视频图像呈现时，影响用户感知体验的因素主要有两个：一是屏幕分辨率，即硬件特性；二是屏幕输出图像的分辨率，即软件特性[12]。在实现实时视频通信特别是高清格式时，影响用户感知体验的因素主要有三个：一是终端处理能力；二是摄像头性能；三是编解码器性能[13]。

通过上面的分析可以知道，上述常用评估模型基本没有考虑终端因素。也就是说，假设终端对评估结果没有影响，但实际终端的硬件好坏和处理性能将对用户的体验感知影响较大。这种主客观评估结果大相径庭的现象，在投诉处理方面经常遇见。用户投诉网络服务质量问题，但统计网络指标评估结果却很好，现场拨测也很难再现用户问题。可以尝试通过模拟拨测并抓包来收集不同的终端数据，分析这些数据，研究不同终端硬件参数、不同CPU性能状态下的VoLTE视频质量。

因此，在VoLTE视频通话评估模型的深度应用下，如果能找到一种有效的用户终端好坏的评估方法，对提高用户VoLTE视频通话体验将大有裨益。

3.3 OTT业务（微信、QQ）算法的对比研究

VoLTE视频通话服务并不是用户唯一的视频通话服务选择，OTT服务商也提供视频通话服务。视频通话质量评估模型，也可以应用于对OTT服务商提供的视频通话服务质量进行评估。

通过评估大量用户的视频通话质量，对比研究分析大数据挖掘，找出OTT类视频通话和VoLTE视频通话各自的优劣势，建立一个视频通话用户画像模型，刻画出OTT类和VoLTE视频通话的用户画像。

通过分析其OTT类用户画像和VOLTE视频用户画像的差异性，支撑营销策略策反APP视频，以提高VoLTE视频通话的市场规模，同时预警VoLTE视频用户的流失。

3.4 VoLTE视频通话服务创新研究成果的市场推广

以往的技术研究都只为技术部门的工作做支撑服务，并没有直接向市场营销提供支撑。实际上，技术部门可以为市场营销提供更多支撑，特别是在大数据时代，技术与市场的关系越来越紧密。上面的三项研究，特别是第二、第三项研究，即大数据分析如何为市场做好支撑的研究，如果能将上述研究成果转化为市场占有率，将一举两得。

4 结 语

VoLTE视频电话可能会成为未来人们沟通的主要方式，但其现在正受到OTT语音视频通话业务的冲击。基于此，本文对比分析了VoLTE视频电话、传统电话业务和OTT视频通话业务的优缺点，研究了几种评估视频质量算法的优缺点，旨在尝试寻找可以适用于评估和分析VoLTE视频通话的算法，然后通过算法的实践改进，尝试对VoLTE视频通话进行一些研究。

综合上述分析，在构建VoLTE视频通信服务质量模型时，可以以现有的评估模型为基础，将终端摄像头性能和屏幕参数加入研究，采取主、客观评估方法相结合的方式，即先由客观评估方法获取大量实验数据构建模型，再由主观评估方法对模型进行验证和修正，以得到一个既适合评估VoLTE视频通话质量，又适合进行投诉分析和终端市场分析的综合模型。

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