Voice over New Radio Quality measurements at the base station side — Analysis and visualization of RTP packets in voice communications

Thumbnail Image

Files

master_Kiili_Oskari_2024.pdf (2.46 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Electrical Engineering | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-11-11

Department

Major/Subject

Communications Engineering

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Computer, Communication and Information Sciences

Language

en

Pages

69

Series

Abstract

In this master’s thesis, statistical analysis of packet transmission and service quality during voice provision in fifth generation ce5G/NR is studied. The theoretical part of the thesis provides an overview of the technologies and methods used in packet-based voi service of 5G New Radio (VoNR). Additionally, the theoretical part describes different measurement solutions and methods used in industry-standard VoNR monitoring tools. In the experimental part, a novel tool for inspecting Real-time Transport Protocol (RTP) packet-level statistics and call quality in monitored network is developed. The tool is evaluated against a third-party equivalent used in VoNR network testing. The developed tool generates RTP statistics from transmitted packet headers gathered by non-intrusive measurement software connected to a 5G base station in a field-test environment. The call quality estimation uses a simplified version of ITU-T Recommendation G.107 standardised E-model and calculates call quality estimations based on information provided by RTP Control Protocol (RTCP), such as packet loss, interarrival jitter, and average packet interval. Deviations in call quality estimation are mitigated by applying calibration coefficients generated from tests during the tool development. A field-test experiment is conducted, for evaluating the performance and validating the provided statistics generated by the developed tool, by comparing the values and estimations provided in the thesis solution and in a third-party solution currently used in the department. Results indicate that the tool provides valuable insights into network performance during 5G voice calls, identifying specific packets which may have been lost during service and overall quality experienced by users of the network. While some calculations require further refinement, the call quality estimation demonstrates promising accuracy, providing estimations within sufficient margin of error. This thesis contributes a practical and scalable solution for voice service quality testing, offering a cost-effective alternative to existing methods for day-to-day analysis and monitoring tasks.

Tämä diplomityö käsittelee pakettien siirron ja palvelun laadun analyysia viidennen sukupolven matkapuhelinverkkojen puhelupalveluissa. Työn teoreettinen osuus tarjoaa katsauksen teknologioihin ja menetelmiin, joita käytetään pakettipohjaisessa 5G New Radio -verkon puhelupalvelussa (VoNR). Lisäksi teoreettinen osuus esittelee erilaisia mittausratkaisuja ja -menetelmiä, jotka ovat käytössä telekommunikaatioteollisuuden VoNR-testityökaluissa. Työn kokeellisessa osassa kehitetään työkalu reaaliaikaisen siirtoprotokollan (RTP) pakettitason tilastojen ja puheluiden laadun tarkasteluun 5G-verkossa. Työkalua arvioidaan vertaamalla sitä kolmannen osapuolen vastaavaan työkaluun, jota käytetään VoNR-verkon testauksessa. Kehitetty työkalu luo RTP-tilastoja kerättyjen pakettien otsaketiedoista, käyttäen hyväksi mittausohjelmistoa, joka on yhteydessä kenttätestausympäristön 5G-tukiasemaan. Puhelun laadun arvioinnissa käytetään yksinkertaistettua versiota ITU-T:n suosituksen G.107 mukaisesta E-mallista, laskemalla arvioitu puhelun laatu RTP-ohjausprotokollan (RTCP) tietojen perusteella. Laskennassa käytetyt tiedot ovat yksittäisen puhelun paketti häviön, pakettien saapumisen vaihteluvälin ja pakettien keskimääräisen aikavälin arvoja, lähetettynä RTCP raporteissa. Poikkeamia puhelun laadun arvioissa kompensoidaan käyttämällä kalibrointikertoimia, jotka ovat valittu työkalun kehityksen aikana tehtyjen testien perusteella. Kenttätestauskoe suoritetaan kehitetyn työkalun suorituskyvyn arvioimiseksi ja sen tuottamien tilastojen varmistamiseksi, jossa verrataan diplomityön ratkaisun sekä osaston käyttämän kolmannen osapuolen ratkaisun antamia arvoja ja puhelun laadun arvioita. Tulokset osoittavat, että työkalu tarjoaa arvokasta tietoa verkon suorituskyvystä 5G-puheluiden aikana ja verkon käyttäjien kokeman puhelun laadusta sekä tunnistaa tietyt paketit, jotka ovat saattaneet kadota palvelun aikana. Vaikka muutamat laskelmat vaativat tarkennuksia, puhelun laadun arviointi osoittaa lupaavaa tarkkuutta ja tarjoaa arvioita riittävällä virhemarginaalilla. Tämä diplomityö tuottaa käytännöllisen ja skaalautuvan ratkaisun äänipalvelun laadun testaamiseen ja antaa kustannustehokkaan vaihtoehdon olemassa oleville menetelmille päivittäisen verkon toiminnan analyysi- ja valvontatehtävissä.

Description

Supervisor

Jäntti, Riku

Thesis advisor

Kruus, Jesse

Keywords

Voice over New Radio, VoNR, 5G, New Radio, eal-time transport protocol, RTP

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202412178003

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC