2018-08-29 15:32:49
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在2G/3G時代，語音和數據業務分別承載在兩張不同的核心網上，控制語音相關的叫電路域(CS域：Circuit Switch)，控制數據業務相關的叫分組域(PS域：Packet Switch)，隨著數據業務的爆發以及網絡的全IP化，LTE網絡將只保留分組域，承載用戶的語音、數據業務，而目前中國還不具備在4GLTE網上承載語音業務條件，當發起語音業務時，通過切換，完全回落至2/3G網絡進行語音業務。所以對于4GLTE的體驗只是在數據業務傳輸速率上會有明顯的提升，而公網對講則是利用了廣域覆蓋的運營商通信網絡優勢，擺脫了通信距離、用戶容量和專用頻率等限制的瓶頸。
隨著運營商通信網絡的演進，三大運營商4G網絡建設已經在國內得到普及，運營商4G頻點的迅速增加，2G頻點的縮減，4G網絡在網絡覆蓋上的優勢也越發明顯，另外依靠4GLTE無線傳輸的高帶寬，使的視頻圖片信息得到實際的應用，傳輸質量還將不斷提高，促使對公網對講平臺4G網絡的終端體驗也越來越好，4G網絡應用已成趨勢。
在發展4G業務的起步階段，不論是平臺商、終端廠商、經銷零售商，都將目光放在4G的網絡、終端上，網絡建設固然重要，但是在發展4G的同時，也不能忽略平臺商在技術方面做的改進，下面我們介紹一下善理對講平臺對提升基于4G網絡用戶體驗的一些提升。
一、2G/3G公網對講機的現狀
使用2G/3G網絡的公網對講機影響用戶體驗的問題主要有這幾點：
1、音質較差
2G/3G帶寬有限，無法使用編碼率更高的算法;4G網絡則有更大的處理空間。
2G網絡是以無線通訊數字化為代表，能夠進行窄帶數據通訊，傳輸速度很慢。
3G網絡主要是在2G的基礎上發展了高帶寬的數據通信，并提高了語音通話安全性。3G一般的數據通信帶寬都在500Kb/s以上。
4G網絡是是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質量視頻圖像以及圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下的技術產品。4G系統能夠以100Mbps的速度下載，比撥號上網快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。
2、時延較大
4G LTE 的網絡延遲至少是 3G 網絡的一半。4G網絡架構扁平化，去掉RNC的物理實體，功能實體分解到基站和核心網元，大部分功能放在了E-NodeB，以減少時延和增強調度能力。基于4G網絡延時，公網也可以調整傳輸策略，極大降低時延。
3、信號覆蓋率降低
在運營商大力推廣4G的背景下，2G頻段的縮減，2G信號覆蓋率越來越低;同時，3G網絡頻點也在不斷減少。
二、基于4G網絡提升語音質量
公網對講平臺的核心指標包括組建立時延、話權搶占時延、語音質量(MOS分)、端到端語音延時等。
MOS分(Mean Opinion Score，平均主觀意見分)用于衡量經過通信系統壓縮編碼傳輸后恢復語音的“還原度”，包括可懂度、清晰度和自然度，采用5分制打分(5優，4良，3尚可，2差，1劣)。傳統PSTN有線電話的語音質量一般定義為MOS 4.0分，2G無線電話的語音質量為MOS 2.5-4分之間，3G移動電話系統采用的語音編解碼算法可以達到4分以上。
而對講平臺架構設計是影響音質指標關鍵因素，核心點包括：
1、語音編解碼算法
語音編解碼算法是決定公網對講平臺所能提供的語音質量的根本因素。
EVRC編碼廣泛使用于CDMA網絡。EVRC標準遵循規范TIA IS-127的內容。EVRC編碼基于RCELP(松弛碼激勵線性預測)標準。該編碼可以以Rate 1(171bits/packet)，Rate1/2(80bits/packet)或是Rate1/8(16bits/packet)的容量進行操作。在要求下，它也能產生空包(0bits/packet)。
但是受限于2G/3G網絡帶寬，公網對講平臺很多采用EVRC 8K采樣變速率編解碼來壓縮傳輸的語音數據。但是EVRC半速率(4Kbps)編碼其音質較差，MOS分只有3.0分左右。
AMR語音編碼是GSM2+和WCDMA的默認編碼標準，是第三代無線通訊系統的語音編碼標準。GSM-AMR標準基于ACELP(代數激勵線性預測)編碼。它能在廣泛的傳輸條件下提供高品質的語音效果。
2、語音增強算法
主要包括環境噪聲抑制、自適應聲學回聲消除、自動增益控制、自適應均衡等算法。
在通信過程中語音受到來自周圍環境、傳輸媒介引入的噪聲，使接收到的語音信號并非純凈的原始語音信號，而是受噪聲污染的帶噪語音信號。這里的“噪音”定義為所需語音信號以外的所有干擾信號。
干擾信號可以是窄帶的或寬帶的、白噪聲的或有色噪聲的、聲學的或電學的、加性的或乘性的，甚至可以是其它無關的語音。由噪聲導致的語音質量的下降會使許多語音處理系統的性能急劇惡化。采用語音增強技術進行預處理，可有效地改善系統性能。
3、傳輸策略
傳輸延時、抖動、丟包在無線網絡環境下是都會，常用的策略有抗抖動處理，丟包隱藏等，但需要在語音延時/抖動與音質之間取得平衡。
在語音抖動處理中主要采用的是抖動緩沖技術, 即在接收方設定一個緩沖池, 話音包到達時首先進入緩沖池暫存, 系統以穩定平緩的速率將話音包從緩沖池中取出、解壓、然后播放給受話者。這種緩沖技術可以在一定限度內有效處理話音抖動, 提高音質。
使用抖動緩沖技術的原理，需要處理好延時與抖動的平衡，取兩者的平衡點，使緩存器的網絡延時保持在一定時間左右。
4、服務器處理機制
服務器信令傳輸機制優化，優化并發處理等。我們知道4G網絡帶寬大，傳輸時延小，所以針對平臺架構，要想提升語音質量可以通過如下措施：
?調整編解碼算法
提升采樣率，傳統使用的8K采樣，可以使用16K或更高。使用現代改良編解碼算法，例如3GPP AMR， ITU G.72x語音編碼簇等。
?語音增強算法
可使用更多的算法來增強，相對于2G/3G模塊系統資源和處理器性能，4G模塊無論計算速度和可調用的資源都提升了很多，所以可以引入更高效保真的算法來處理語音。
?低時延傳輸
可以利用4G傳輸時延小的特性，調整語音數據包的傳輸包的大小，有效降低端到端語音延時。
三、基于4G模塊實現降低功耗
耗電大一直是2G/3G終端的死結，電池容量一再增大，仍然不能保證待機一天。因為在2G/3G網絡下，為了防止終端和基站斷開鏈接，公網平臺終端都設計為永不休眠，一直與服務器保持頻繁的通信，這是導致耗電的根本因素。
而這一問題在4G模塊+4G網絡情況下有望解決：
1、系統休眠
多數4G模塊提供系統休眠機制，休眠情況下，模塊耗電會將至最低。
2、網絡相應延遲
休眠情況下，模塊能否及時被喚醒是關鍵點，更低的喚醒時間，用戶越感知不到休眠。
能夠解決上面兩個問題，就能夠極大的延長終端的待機時間，也為用戶提供更好的使用體驗。
四、4G業務下的應用體現
視頻調度系統是一套基于IP網絡，集視頻指揮調度、視頻會議、圖片分發等功能于一體的綜合視頻調度系統。系統采用H.264數字視頻編碼技術，實現無線寬帶上的整體視頻調度，配合專用多媒體視頻終端，實現視頻、圖片的遠程拍攝、分發、轉發，為各個單位用戶提供更豐富的視頻調度信息。
視頻調度功能：通過前方視頻對講終端、智能手機，將現場的視頻實時回傳到調度臺;支持視頻查看、管理和調度各類視頻源的功能;支持拍照、錄相及本地保存功能;支持現場圖片、錄像的上傳和接收;對已上傳的現場圖片、錄像資源進行管理和分發;支持對已上傳的視頻/圖片或自定義的視頻/圖片分發或推送到各種移動終端或視頻終端的功能。
數據：隨著物聯網時代到來，傳統的電力、交通、能源、化工、制造等行業都在積極探尋基于物聯網技術的應用，物聯網的技術將使未來的移動互聯不僅是人與人的互聯，還包括了人與物、物與物、人與環境、物與環境等各種方式的互聯、互動，物聯網的未來必然是與移動互聯網的互動去完成共同的進化，在物聯網的大潮下我們在進行對數據的收集分析，使得能夠與行業其它應用系統進行深度的融合，讓數據得到有效的互聯。
五、基于4G全網通覆蓋的產品優勢
目前在網用戶反映2G/3G網絡覆蓋會有很多盲區，造成用戶體驗差，運營商4G基站建設加速，頻段重耕，2G/3G的頻點覆蓋勢必要減少很多，在體驗方面勢必不如之前，所以基于4G全網通的終端的優勢將會越來越明顯，全網通的機器可以讓用戶在網絡方面更為靈活，不只局限于某個運營商，善理即將推出的4G終端是基于安卓8909的智能模塊，支持WLAN、藍牙的連接，在用戶實際應用與擴展方面也將得到更多的支持，例如可支持光線感應、重力感應、陀螺儀、NFC等智能終端硬件，在產品屬性上完全區分傳統對講終端，擁有更大的市場空間，在運營商大力推動4G的背景下，善理也與模塊商、終端制造商配合推出了4G的高性價比終端，加速4G的普及，讓公網對講的用戶得到更好的使用體驗。
總之，平臺商做為公網對講系統中的一個重要組成，對于公網對講行業具有強大的服務支持作用，進行4G對講應用的開發設計分析，對于促進公網對講發展的提升具有積極的作用和意義。