（CWW）5G商用兩年以來，中國已建成全球規模最大、技術最先進的5G獨立組網網絡。用戶已從中感受到了實實在在的好處，網速更快、看視頻更順暢、玩游戲更“絲滑”，這些優質體驗的背后都是5G網絡在做支撐。

語音一直是用戶最基本和最原始的通信需求，當前尚處于5G網絡普及的初期，5G終端的VoNR（Voice over New Radio）支持度、5G基站覆蓋的廣度和縱深度仍不足，因此EPS Fallback成為5G語音演進之路上的過渡解決方案。通信技術更新換代是大勢所趨，VoNR作為5G網絡成熟期的目標語音解決方案，將隨著5G網絡生態的逐漸完善，逐步為5G SA用戶提供超高清語音業務。

VoNR技術方案

VoNR與EPS Fallback

在SA模式下，語音業務主要有EPS Fallback和VoNR兩種方案。VoNR架構如圖1所示，它是一種基于純5G接入的語音技術方案，架構在NR網絡上、全IP條件下且基于IMS Server的端到端語音方案，全部業務承載于5G網絡上，語音會話由IMS網元進行控制，在RAN側語音以IP包的形式進行傳輸。VoNR實現語音與數據業務在同一網絡下運行，即實現高質量語音通話并且網絡不會回退，能夠解決EPS Fallback方案引起數據業務帶寬受限等問題。在5G網絡覆蓋邊緣或無覆蓋的情況下，可以通過EPS Fallback方案保證語音業務。

圖1VoNR架構

按照目前5G的部署情況來看，在5G建設初期，當手機5G信號弱覆蓋或無覆蓋時，仍然需要EPS Fallback切換到LTE網絡，由VoLTE來提供語音服務，以保證語音業務的連續性。與EPS Fallback相比，VoNR在通話質量上有大幅度的提升，具有延遲更低、音質與畫質更高的特點，可以整體提升用戶的使用體驗，因此未來智能手機向VoNR遷移，只是時間問題。VoNR與EPS Fallback對比如表1所示。

表1VoNR與EPS Fallback對比

VoNR信令流程是基于5QI建立承載的，具體步驟如圖2所示。①RRC連接建立。②(非必需)默認承載建立（5QI=8或5QI=9）。③IMS信令面SIP 默認承載建立（5QI=5）。④IMS用戶面語音專用承載建立（5QI=1）；UE通話的同時存在3個QoSFlow，數據業務（5QI=8或5QI=9），語音業務（5QI=1和5QI=5）。⑤語音通話開始。

圖2VoNR信令流程

VoNR特性●EVS和H.265編解碼

EVS(Enhanced Voice Service)是VoNR默認和優選的語音編解碼，基于超寬帶音頻，音頻范圍越大，聽覺體驗越好。相較于AMR-WB，MOS值約有0.1~0.3的增益提升，VoNR支持AMR-NB的窄帶語音通話以及采用AMR-WB編解碼的寬帶語音通話。同時，VoNR視頻業務優先采用H.265 1080P 30FPS編解碼，支持H.264 720P 15FPS編解碼，VoNR還支持通話過程中通過協商改變編解碼方式。

●VoNR黑名單

當gNodeB選擇目標小區時，可以過濾掉不支持VoNR的小區，以避免正在進行VoNR語音業務的UE切換到不支持VoNR的gNodeB中，如圖3所示。

圖3VoNR黑名單

●上行RB資源預留

本功能支持為語音用戶預留特定位置和數量的RB資源，語音用戶優先使用預留的RB資源；預留的RB資源被占滿后可以繼續使用非預留的RB資源，非預留的RB資源按照正常的調度流程分配。非語音用戶不能使用本功能預留的RB資源。本功能通過打開參數NRCellAlgoSwitch.VoNRSwitch的子開關“UL_RB_RSV_SW”來支持。預留RB資源的起始位置通過參數NRDUCellPusch.UlVoNRRsvdRbStartPos來配置，預留RB資源個數通過參數NRDUCellPusch.UlVoNRRsvdRbNum來配置。本功能建議在大話務場景（小區PRB利用率≥60%）或高語音用戶比例場景（語音用戶比例≥10%）開通，且要求系統帶寬大于20MHz，可以更有效地保障語音業務質量。也可在窄帶干擾場景開啟，規避窄帶干擾對話音的影響。

●ROHC語音包頭壓縮與頭解壓失敗恢復

通過減少語音包頭部負荷降低無線鏈路誤碼率和時延、減少無線資源消耗，ROHC支持IPv4和IPv6包頭的壓縮。gNodeB將在用戶使用語音業務時啟動ROHC流程，gNodeB首先確認與UE支持的Profile的交集，再與UE協商ROHC最大并發上下文。ROHC頭解壓失敗恢復使ROHC解壓失敗的包能夠恢復正確，減少丟包，減少MOS值降低概率，同時避免在遠點時退出ROHC引起語音中斷丟包，進一步發揮ROHC提升覆蓋的價值。

●ANBR基于MACCE的調速

ANBR(Access Network Bitrate Recommendations)支持gNodeB根據MACCE反饋的上行空口能力，向UE提供推薦速率信息，以配合UE實現語音速率調整功能，如圖4所示。

圖4ANBR基于MACCE的調速

●基于語音質量的異頻切換

NR支持基于語音質量的異頻切換功能，在干擾、上下行信道質量差異大等場景下，RSRP還沒到基于覆蓋切換門限的時候，可以通過基于語音切換到異頻鄰區，以確保用戶的語音業務體驗。

本功能通過打開參數NRCellAlgoSwitch.VoiceStrategySwitch的子開關“VoNR_QLTY_INTER_FREQ_HO_SW”來支持。基于語音質量的異頻切換功能開啟后，在語音質量判斷周期，通過參數NRCellServExp.VoNRPlrJudgePeriod來配置。當語音業務上行丟包率或下行丟包率大于基于語音質量的異頻切換的丟包率門限時，用戶語音質量變低，此時將觸發基于語音質量的異頻測量。當語音業務上行丟包率和下行丟包率小于或等于語音質量恢復的丟包率門限時，用戶語音質量變高，此時將停止基于語音質量的異頻測量，如圖5所示。

圖5VoNR異頻切換

VoNR優化研究

VoNR上行RLC分段優化

當信道質量較低時，UE發射功率受限，上行動態調度分配的TBS（Transport Block Size）將隨之調小，使得RLC分段變多。RLC分段變多將導致VoNR語音包時延增大、丟包率抬升以及上行開銷增多等語音質量問題。上行RLC分段優化功能通過限制上行動態調度分配的TBS來控制上行RLC分段數，以提高信道質量較低時的語音質量。

語音用戶的PUSCH功率差異化配置

語音小包業務可能由于功率不足導致丟包，為提高語音小包業務可靠性，需要提高用戶在功率未用滿時的PSD，保證當用戶發送小包時，可以盡量用滿功率。針對語音用戶，設置不同于數據用戶的PSD。為了提高VoNR小包業務的可靠性，在功率沒有用滿的情況下，可以增大功率譜密度。通過配置VoNRPUSCH功率偏置，保證UE發送小包業務時功率可用滿。

基于重傳次數增加的上行覆蓋優化

當5QI1承載采用UM模式時，gNodeB針對語音用戶進行最大4次HARQ重傳，如果用戶處于小區邊緣，重傳4次可能也無法確保上行數據完全準確傳輸。將最大HARQ重傳次數調整為8次，通過增加上行重傳機會，在弱覆蓋場景下提高上行數據傳輸的成功率。在降低丟包率、提高覆蓋率的同時，每增加一次HARQ重傳，會增加一定時延，如圖6所示。

圖6 基于重傳次數增加的上行覆蓋優化

VoNR指標優化

呼叫時延、接通率、掉話率、MOS語音質量是VoNR的4個關鍵指標。VoNR指標的優化與提升，受到空口、傳輸、終端、基站、核心網等關鍵因素影響。參數配置、容量、覆蓋、外部干擾、切換異常等都會影響空口質量、空口資源、空口時延；參數配置、容量或處理能力、傳輸質量等問題都會影響傳輸的時延、抖動、丟包、亂序；終端的能力及設置、語音編解碼、軟件設置，基站的能力、特性、參數配置，以及核心網的能力、特性、參數配置都同樣會影響VoNR指標。

本文對VoNR和EPS Fallback兩種5G語音方案進行了對比分析，對VoNR的技術方案、特性、優化提升進行了闡述。RF性能是基礎，VoNR語音質量是重點，端到端定位是難點。VoNR語音相對數據業務，對網絡覆蓋、鄰區規劃、系統干擾、傳輸質量等的影響更敏感，對網絡優化的要求更高。在當今體驗消費時代，語音業務這一基本需求的提高與完善至關重要。在聚焦VoNR優化的同時，打造VoNR優質網絡具有重要意義。