從2G到5G,語音實(shí)現(xiàn)方式的演進(jìn)

相不相信你的聲音會變得越來越好聽？

盡管高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是驅(qū)動5G發(fā)展的重要因素，然而傳統(tǒng)的語音和視頻通信依然是運(yùn)營商服務(wù)的重要組成部分。

01從2G到5G，語音實(shí)現(xiàn)方式的演進(jìn)

從2G到5G，語音業(yè)務(wù)模式發(fā)生了巨大的變革。2G和3G語音通過電路域（CS）實(shí)現(xiàn)，如12.2k AMR語音和64k視頻通話業(yè)務(wù)，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過分組域（PS）實(shí)現(xiàn)。從4G開始，語音業(yè)務(wù)基于IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)架構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上演進(jìn)。3GPP在R15中并沒有定義5G與3G/2G之間的切換。因此，不可能出現(xiàn)CSFB的場景。切換到2G/3G需要分兩步完成，中間需要過渡連接到4G。3GPP R16引入了雙模單待無線語音呼叫連續(xù)性(SRVCC)，其中VoNR連接可以轉(zhuǎn)移到3G。

總的來說，5G語音可以通過EPS回退到4G來實(shí)現(xiàn)，也可以通過在5GC中直接建立基于SA或者NSA模式的IMS語音。5G語音的另外一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式可以是雙鏈接，語音通過VoLTE實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)通過5G承載。可以看到在語音業(yè)務(wù)演進(jìn)過程中，不可避免的會出現(xiàn)多種無線接入技術(shù)（RAT）的組合，因此必須最大限度保持語音業(yè)務(wù)連續(xù)性，避免出現(xiàn)掉話，無法接入等現(xiàn)象，從而影響用戶體驗(yàn)。

02音頻帶寬和語音編碼算法的演進(jìn)

在2G (GSM)的早期，最大吞吐量9.6kbps的限制導(dǎo)致了語音編碼原理的引入。面對與固定電話網(wǎng)絡(luò)及其所提供語音質(zhì)量的競爭，無線通信語音方案顯然已向著提升整體語音質(zhì)量的方向發(fā)展。這首先通過提高音頻帶寬和采樣率從而降低量化粒度來實(shí)現(xiàn)。帶寬的演進(jìn)范圍從窄帶(NB)經(jīng)寬帶(WB)到超寬帶(SWB)，最終到全帶(FB)，涵蓋從20 Hz到20 kHz的典型人耳可聽頻率范圍。

為了提供更高質(zhì)量的語音業(yè)務(wù)，提出了增強(qiáng)語音服務(wù)(EVS)的概念，該服務(wù)具有更寬的音頻帶寬、更高的采樣比、更好的量化水平和更高的清晰度。引入增強(qiáng)語音服務(wù)(EVS)的動機(jī)是實(shí)現(xiàn)音樂和語音等高品質(zhì)音頻的結(jié)合（HD）。GSM中使用的初始語音編解碼器僅專注于語音服務(wù)，而較新的編解碼器則側(cè)重于高品質(zhì)多媒體服務(wù)。為確保與傳統(tǒng)語音編解碼技術(shù)互通，EVS支持AMR-WB的九種編解碼率。這種模式稱為互操作模式(AMR-WB IO)。如果要實(shí)現(xiàn)5G語音，運(yùn)營商必須確保IMS和語音編碼器得到完全支持。

03IMS演進(jìn)

最初的5G標(biāo)準(zhǔn)R15嘗試使對IMS的影響最小化，從而簡化部署過程。事實(shí)上，從IMS的角度來看，R15基本上就像4G EPC。VoLTE使用的IMS為5G VoNR奠定了基礎(chǔ)。然而，在R16標(biāo)準(zhǔn)中，IMS成為5GC及其基于服務(wù)的架構(gòu)(SBA)的一部分。

VoLTE將是5G VoNR的基礎(chǔ)和關(guān)鍵驅(qū)動力，一方面依賴于VoLTE的大規(guī)模部署，另外一方面VoNR和VoLTE的聯(lián)動才能保證語音業(yè)務(wù)的連續(xù)性。在沒有5G覆蓋的情況下，必須通過EPS回退到VoLTE來提供語音服務(wù)。

在5G早期部署階段，大部分的網(wǎng)絡(luò)將會采用NSA的模式，但是SA是5G發(fā)展的方向。中國更是強(qiáng)制網(wǎng)絡(luò)打開SA模式，并將其設(shè)置為高優(yōu)先級。因此，語音方案需要同時(shí)支持Option2獨(dú)立組網(wǎng)（SA）和Option3 非獨(dú)立組網(wǎng) (NSA)兩種模式 。

5G語音測試的難點(diǎn)

01多種接入技術(shù)（RAT）和多場景的語音通信，導(dǎo)致語音測試必須覆蓋幾乎所有的移動通信制式和各種場景的組合。

02語音帶寬的增加結(jié)合高質(zhì)量語音編碼技術(shù)，導(dǎo)致語音測試需要更先進(jìn)的測試設(shè)備以滿足該需求。

03更加復(fù)雜的IMS流程和SA/NSA多種模式組合，需要驗(yàn)證各種業(yè)務(wù)和消息流程。

R&S先進(jìn)的VoNR測試解決方案

測試和測量有助于確保和驗(yàn)證語音服務(wù)的正常運(yùn)作和實(shí)施，從而提升用戶體驗(yàn)質(zhì)量(QoE)。

下圖描繪了5G語音和視頻應(yīng)用的測試設(shè)置，其中包括用于獨(dú)立組網(wǎng)或非獨(dú)立組網(wǎng)信令測試且支持LTE和5G NR的CMX500無線通信測試儀和CMW500寬帶無線通信測試儀。如圖所示，該設(shè)置可通過音頻分析儀進(jìn)行擴(kuò)展，使用人工嘴和人工耳進(jìn)行音頻測量。CMX500支持內(nèi)部IMS服務(wù)器，允許采用虛擬UE仿真和音頻環(huán)回模式，從而可實(shí)現(xiàn)快速簡單的VoNR測試。借助CMW500寬帶無線電通信測試儀，可以測試2G到4G的RAT以及CDMA2000、Bluetooth或Wi-Fi等非3GPP技術(shù)。

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關(guān)于羅德與施瓦茨

羅德與施瓦茨是測試與測量、系統(tǒng)與方案、網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的領(lǐng)先供應(yīng)商。公司成立已超過85年，總部設(shè)在德國慕尼黑，在全球70多個(gè)國家設(shè)有子公司。作為一家獨(dú)立的科技集團(tuán)，羅德與施瓦茨創(chuàng)新性的產(chǎn)品和解決方案為全球工業(yè)及政府客戶提供了一個(gè)更安全與互聯(lián)的世界。截至2021年6月30日，羅德與施瓦茨公司在全球擁有約13000名員工。

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原文標(biāo)題：VoNR， 帶你體驗(yàn)高質(zhì)量語音業(yè)務(wù)

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