VoLTE与微信电话本对比研究

微信电话本VoIP电话和TD-LTE的VoLTE测试对比微信电话本是腾讯公司在2014年11月11日推出的基于微信的VoIP电话，其具有低接通时延，无通信费用（仅有流量费用）和高清晰音质等特点。其依托腾讯强大的营销能力，品牌号召力和庞大的用户基础群，其发展速度非常快。由于其对我公司的语音业务有很强的替代作用，现特对其和我公司即将推出VoLTE电话进行对比测试，分析其产品差异，找出其应对方法。本次测试区域为集团的VoLTE测试区域（浙江杭州的大关区域），该区域共有4G基站400个，主覆盖区域为D频段，覆盖良好，有较强代表性。本次测试设备为ASCOM公司的TEMS16.1.3，测试手机为HTCM8t（0.10），为集团公司VoLTE二阶段测试的标准手机。由于GSM环境中，其微信电话本基本不具备使用能力，故认为在GSM环境下，微信电话本不能用，未进行GSM和TDS环境下的测试。一、音质对比分析由于腾讯公司没有对外公布其编码方式，从现有的PDCP层速率和MoS进行推测，其采用编码方式极有可能和VoLTE的高清语音编码方式相等，为23.85kbps的AMR-WB编码。为适应其编码方式，这里采用的打分标准使用基于48K采样的POLQA，其分值相对GSM使用的PESQ要低。如EFR的PESQ分值为3.3，其POLQA分值为2.8左右。RSRPSINR端到端时延（RTP）抖动（ms）丢包率（%）最大连续丢包数（%）系统内控制面切换中断时延MOS微信电话本-88.3312.6738.247.210.332.0035.623.78-116.970.941151.0028.444.73无数据1.93VoLTE-89.5311.72无8.130.093.4031.313.86-114.830.5343.225.930.252.003.89从上表可知，微信电话本在好点（-88.33dbm，12.67）下，其MoS可以达到3.78，在坏点为1.93。在坏点的条件下，其时延，抖动，丢包都在急剧上涨，用户感知急剧降低。而VoLTE具备QoS保障，其MOS比较稳定，无明显波动。为进一步对其微信电话本的语音MOS值进行分析，找出其能力拐点，优化人员对其RSRP的从-125dbm到-110dbm，SINR从-4到10的范围进行测试。在RSRP-110dbm，SINR10以上环境中，由于现在LTE网络为轻载网络，故可以认为其均为好点，MOS可以保持在3.5以上，故未进行走势对比。从RSRP走势中可以看出，其在-111dbm的时候，其质量会出现大幅提升，MoS会到3.22以上，已经其超过GSM的EFR的MoS，其音质和VoLTE的23.85kbps的音质，在感知上区分不大。1.882.151.791.781.781.781.981.901.741.741.711.571.511.883.222.62.92.92.92.933.33.33.43.43.53.63.63.73.70.000.501.001.502.002.503.003.504.000.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.00-125-124-123-122-121-120-119-118-117-116-115-114-113-112-111微信和VoLTE的RSRP走势对比微信-MOSVoLTE-MOS从SINR走势中可以看出，其在3的时候，其质量会出现大幅提升，MoS会到2.85以上，已经其超过GSM的EFR的MoS，当SINR提升到9的时候，其值已经和VoLTE差距不大。测试标准语料GSM波形VoLTE23.85高清波形微信电话本波形上面的4个波形分为标准语料，GSM波形，VoLTE波形和微信波形，可以看出微信的压缩方法与其他不一样，其对标准语料的毛刺部分压缩比较干净，标准语音样本中的背景噪声被简单给过滤掉了，故其MOS峰值较低，但其声音较为纯洁，在同样的MOS分下，用户可能会觉得微信的声音更加干脆清澈一些。现放上1.831.821.911.761.841.872.012.302.852.552.592.533.193.503.703.803.53.63.63.63.63.73.73.73.83.83.83.83.83.83.83.80.000.501.001.502.002.503.003.504.00-5-4-3-2-1012345678910微信和VoLTE的SINR走势对比微信-MOSVoLTE其各个录音，可以自行听取。二、容量对比分析由于现阶段微信电话本采用的AMR-WB编码，和VoLTE的23.85kbps的高清语音相似，但由于其不具备ROHC功能和静默帧检查能力，其资源占用要大于VoLTE。下表为其在好点的时候的资源占用情况。微信语音每TTI调度RB数和VoLTE（23.85k）基本近似，由于使用的是相同编码方式，但是微信语音包没有RoHC功能，TBSize大于VoLTE（VoLTE上行TBsize显示的是RoHC压缩前的和微信近似），微信初传调度次数明显高于VoLTE，大概50次左右，应该是没有语音静默包，以上两个原因导致微信PDCP速率（40k左右）高于VoLTE（10k左右）。该包为IPv6包，其IP头大小较IPv4较大，现现全网已经使用IPv6包，故包交研究院上次报告中的IPv4包较大。类型SINR下行上行物理层速率（kbps）PDCP速率（kbps）平均MCS每TTIRB数TBsize（bite）物理层速率（kbps）PDCP速率（kbps）MCS每TTIRB数TBsize（bite）微信电话本18.2658.1440.2719.773.281268.2452.7640.3322.452.51285.14VoLTE20.0218.211.1315.262.8819.4721.8211.2122.011.681086.69微信电话本和VoLTE高清语音的网络中点资源占用对比SINR物理层速率（下行）PDCP速率（下行）传输模式MCS每TTIRB数总调度RB数TBsize微信电话本-0.0950.4836.232.006.3111.94910.89668.44VoLTE0.0215.6110.442.154.958.78227.22590.79微信电话本和VoLTE高清语音的网络差点资源占用对比（下行）语音AMR封装负荷RTPUDPIPPDCP头RLC头MAC头TotalVoLTE23.85477+21966432088161010VoLTE23.85（RoHC）477+21408816570其每分钟消耗流量为（40.27+40.33）*60/8=600kbyte，按好点的包大小计算，其通话一个小时占用流量为35Mbytes。如按移动的50元1G进行收费，其50元可以通话1700分钟左右，折合一分钟3分钱，且无长途，漫游费用，其资费优势明显。在这里，进行统计的是PDCP大小，而移动计费一般是按应用层（AP层）流量进行，故实际花费会可能更便宜。注：在本次中，其模拟的双方同时说话，其上下行同时有数据。从测试来看，当外部声音降低到一定环境底噪以后，其不会再发包，原理与我方的SID静默相仿，但无舒适噪声，既无SID帧。附件：VoLTE速率计算.xlsx该测试为好点的时候测试，在差点时，由于无线环境变差，其掉包和时延会恶化，资源占用会加大。从现在测试情况来看，在-110dbm，SINR=0的情况下，RB占用会达到12,资源占用增加了三倍。同样的情况在VoLTE上一样会有（VoLTE占用的RB会增加到9，增加两倍），但在资源紧张的时候，由于VoLTE有QoS保障机制，其各项指标会远好于微信电话本，这就保障在坏点的时候，VoLTE的MoS会更加稳定。微信电话本包大小与SINR走势对比微信电话本包大小与RSRP走势对比从无线环境和微信电话本包大小进行走势对比，可以清楚的发现，当其无线环境较好的时候，其包较大。由于该统计的包大小为PDCP层的包大小，当包越大的时候，说明其语音采样编码方式越高，语音越清晰，用户感知越好。由此可以推断，微信电话本的语音码率是采用可变编码方式，会随着无线环境的变化而变化，和VoLTE方式相近。但不清楚，是如何评估无线环境，可能通过上层的掉包和乱序来统计，也可能直接读取终端的底层API来读取网络的SINR和RSRP。三、总结综上所述，在现阶段可以得出以下结论（因终端和测试样本有限，仅对测试020040060080010001200140016001800-6-5-4-3-2-1012345678910111213141516微信电话本的包大小与SINR走势对比包大小（byte）80.00280.00480.00680.00880.001080.001280.00-128-126-124-122-120-118-116-114-111-109-107-105-103-101-96-90-87-85-83-81微信电话本的包大小与RSRP走势对比包大小（bite）数据分析得出）：语音质量：微信电话在资源充足的情况下，如在4G网络下，其能力可以得到充分发挥，其音质表现与VoLTE的23.85高清语音相仿，远超过23G的EFR和AMR-NB（12.2）语音；网络环境：微信电话本在RSRP在-110dbm以上，SINR3以上的无线环境中，其可以得到良好使用，同时，其具备可变码率能力，可以在一定范围内，针对无线环境进行自适应调整。在现阶段，LTE网络还处于轻载的条件下，可以认为限制其所用的主要为其无线覆盖和质量；流量耗费：由于微信电话本的免费策略，用户只需要交纳上网流量费用（WiFi条件下近乎于全免费），折合一分钟3分钟，且无漫游，长途费用，用户粘连度：由于微信电话本不依赖于用户号码，依赖用户的微信号，而微信号的掌控不在运营商手中，其用户换网可能性会加大。延时分析：其延时分析还需依赖后续的核心网抓包和IP层抓包来进行进一步追踪确定；通过以上分析，微信电话本相比以前的VoIP通信类的APP应用虽无明显技术优势，但其依托现有的4G高速网络，腾讯的强大技术支撑能力，微信超高的用户渗透率和基于朋友社交圈的病毒式营销能力，其预计会对语音业务造成很强的冲击，尤其是优良覆盖条件下和室内WiFi环境下对现有语音通话有很强的替代作用；资源占用：微信语音每TTI调度RB数和VoLTE（23.85k）基本近似，由于使用的是相同编码方式，但是微信语音包没有RoHC功能，TBSize大于VoLTE（VoLTE上行TBsize显示的是RoHC压缩前的和微信近似），微信初传调度次数明显高于VoLTE，大概50次左右；Qos保障：在资源紧张的时候，由于VoLTE有QoS保障机制，其各项指标会远好于微信电话本，这就保障在坏点的时候，VoLTE的MoS会更加稳定。要积极应对OTT厂家的免费语音冲击，需从以下几点入手：加快PCC系统在4G网络的使用，从流量端口上，将其管控起来，降低其用户使用感知；加快VoLTE业务推广，发挥4G网络的高清语音能力；