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发表于 2020-1-16 12:28:56 |显示全部楼层
作者订阅号:BOO聊通信
前情提要:移动通信工程师李狗蛋新买了部5G手机,刚开机就收到了女朋友二丫“我们分手吧”的微信,于是狗蛋跨上电动车,急冲冲冲向女友公司楼下,给女朋友打了个电话,女友却像什么事儿都没发生似的问:“怎么了亲爱的?”


李狗蛋听到女友温柔的声音,顿时情绪崩溃,大喊道:“为什么!为什么要跟我分手!”这一声撕心裂肺的叫喊声,就这样通过无线电波,从5G手机上传到了4G基站。

且慢,有同学可能要问了,怎么是4G基站呢?

这是因为,在NSA架构也就是非独立组网下的这张阉割版5G网络,除了所有的控制信令消息要通过4G基站传输外,语音也是要走4G基站的哦,也就是说,NSA下并没有5G语音,语音是要走4G网络的,就是咱们经常说的VoLTE。


一、什么是VoLTE


其实在上一篇文章中也提到过,VoLTE就是4G网络下的语音,也就是Voice over LTE的简称,LTE就是4G网络的制式。

相比与2G语音,VoLTE有很多优点,给忙碌者的5G基础知识课(十三)——4G语音与2G语音有啥区别?在这篇文章中也说的很明白了,这里就不展开讲了。

但是,上篇文章中抛出过几个小疑问并没有解答,一是4G网络怎么保证使用ip包传输的VoLTE语音的质量?二是VoLTE与微信语音、QQ语音这种同样是走4G网络的语音有啥区别?让我们一一解答哈。


二、区别服务的QCI


在4G网络中有个特别重要的概念,那就是QCI(QoS Class Identifier),翻译过来就是服务等级指示。名字已经把QCI是干啥的展示的很清楚了,就是用来区分服务的。

在4G网络中,不管是上网、看视频,玩游戏,手机与互联网公司的服务器之间传输的ip数据包都是要经过很多很多设备的,比如基站、传输网设备、承载网设备、核心网设备,在这些设备间传输的ip数据包所走的路径,可以看成是一条条大马路,在4G网络中有个专业术语叫做“承载”,英文叫做Bearer。




上图中展示的就是手机到核心网传输数据的路径,其中UE就是手机的意思(User End),而eNB就是4G基站,SGW、PGW都是在网络中传递数据的一种设备,PGW是把数据传递至互联网的设备,因此可以说运营商的移动网络基本管到PGW就停止了。其中手机到PGW间的这段路径,被叫做EPS Bearer,也就是EPS承载。

而你手机与微信服务器之间、王者荣耀服务器之间、优酷服务器之间等等,所传输的所有数据,都要经过这么一条大马路,也就是EPS承载。

咱们都知道,平时开车,如果想赶时间,可以走高速公路,没钱的话,就走省道吧。那么移动网络中是不是也能根据用户的付费情况选择走不同的承载呢?



答案是肯定的。EPS承载的等级,就被叫做QCI。不同的QCI等级,对应的道路服务质量是不一样的,具体如下图:


首先,并不是QCI等级越大或者越小道路就越好。不同QCI等级对应的优先级(priority)从图表中可以查到,这个数值才是越小越高级。

而不同的QCI等级,主要决定的是三个因素:一是数据传输的时延(图表中的Packet delay budget),二是数据传输的丢包率(图表中的Packet error loss rate),三是数据传输的最低速率(图表中的GBR/Non-GBR)。

也就是说,如果你使用的QCI=1的马路传输数据的话,整个网络中的所有传输设备会保证你的数据包传输的时延低于100ms,丢包率低于1%,而且是可以给你一个保证的最低传输速率的(GBR,Guranteed Bit Rate),即使网络再拥塞也会比这个速率高。

而如果你使用QCI=9的马路传输数据的话,时延只能低于300ms,但丢包率可以低于10万分之一,但是不保证最低传输速率(Non-GBR,Non Guranteed Bit Rate),也就是说,网络拥塞,你就憋传了,卡着吧。

所以说,运营商是有办法让VIP用户享受更好的移动网络体验的。比如美国总统特朗普就废除了之前的“网络中立”法,现在是允许美国电信运营商根据用户的资费决定网络质量的。




但是,咱跟孙子似的国内三大运营商不敢啊。消费者要是知道了,不得天天去营业厅门口拉横幅啊。




所以,咱们现在的网络中,在VoLTE语音诞生之前,虽然有这么多种定制化的高速公路可选,但是运营商把所有用户、所有应用的业务都放在了一条大马路上传输,就是QCI=9的这条不保证传输速率的马路。所以说一旦在演唱会啥的人多的地方,大家就都上不了网了。




三、VoLTE在哪条马路上传


但是VoLTE诞生后,运营商可不敢让语音和其他业务都挤在QCI=9这条大马路上啊,毕竟语音感知不好可不是闹笑话的,用户看视频卡一下,或者微博刷出来慢点一般都能忍忍,如果基站一拥塞,直接用户就掉话或者电话一点听不清,那就得骂娘了。

于是,运营商就把QCI=1这条高速公路利用起来了,专门给VoLTE也就是4G语音使用,这样一方面可以保证再拥塞也可以保留最低的语音传输带宽(GBR的好处),另外呢,由于QCI=1的传输时延低,这样通话也不会出现不同步。

但是可能会有同学问了,高速公路QCI=1的丢包率可是比普通大马路QCI=9高太多了,咋回事儿?

这是因为,语音对丢包不是很敏感,百分之一的丢包率人耳感受不到,接受更高的丢包率,反而能使得传输时延更低,丢了就丢了吧,爷不要了,继续传下一个。


四、VoLTE比微信语音强在哪儿


这也能解答为啥VoLTE也就是4G手机电话质量肯定是要比微信语音们好的,因为微信语音也是与其他所有数据挤在QCI=9这条大马路上传输的,如果网络拥塞、或者无线环境差,运营商的网络对于微信语音根本是没有保障的。




上图就是VoLTE与微信语音在不同无线环境下的对比,横坐标是sinr,也就是无线环境好坏的度量,值越小越差,所以左边是无线信道很差,比如存在高干扰,而右边是无线环境质量好,无干扰。而纵坐标是MOS,是语音质量的度量,值在0-5之间,越大越好,一般MOS3.5以上声音听起来较清晰,3以下就感到听不清了。

所以,微信语音在无线环境好的时候,是可以和VoLTE达到一样的清晰程度的,但是在无线环境差的时候,语音质量断崖式下降,而VoLTE由于有运营商的QCI=1高速公路加持,语音质量基本能稳定在3.5以上,高下立现。


五、最后回归主题


所以说,VoLTE目前来看语音质量已经相当不错了,在NSA组网下,由于不具备5G的核心网设备,自然没法拨打独立的5G语音电话,电话是走4G的VoLTE的,用户也不会有什么抱怨。

但是此时,用户如果边打电话边上网的话,是使用5G网络传输数据的,也就是VoLTE语音与5G数据并发,所以对用户的5G感知没有任何的影响。

但是,如果在打VoLTE电话的同时使用5G上网,手机的发射功率其实是一半给4G基站发射VoLTE数据,一半给5G基站发射数据的。因此某些通信设备厂家的基站支持VoLTE通话时当基站判断无线环境不是很好时,直接释放掉5G的连接,把所有功率都给4G,起码保障VoLTE感知。

好啦,继续回到故事。

二丫:“啊?我什么时候跟你分手了?”
狗蛋:“你看微信!你刚给我发的!”
二丫:“难道说。。。狗蛋我发错微信了。。对不起”
狗蛋听罢,长出一口气,赶紧回答“没关系没关系,我以为你要跟我分手了,你真的吓死我了”。

狗蛋头上的帽子,似乎更绿了。


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发表于 2020-2-17 20:50:48 |显示全部楼层

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