LTE網(wǎng)絡(luò)語音業(yè)務的實現(xiàn)

【摘 要】本文介紹了LTE網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)語音業(yè)務的三種方案：SVLTE、CSFB、VoLTE，并對這三種方案的優(yōu)缺點進行了分析，同時也介紹了目前正在商用的LTE網(wǎng)絡(luò)中語音業(yè)務的實現(xiàn)情況。

【關(guān)鍵詞】LTE；SVLTE；CSFB；VoLTE

LTE作為新一代移動通信技術(shù)，能夠提供更高的用戶速率和更低的時延，提供更豐富的業(yè)務。但LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)必然存在一個較長的過程，在這個過程中，會存在LTE覆蓋小于2G/3G網(wǎng)絡(luò)的場景，當用戶從有LTE覆蓋的區(qū)域，移動到?jīng)]有LTE覆蓋但有2G/3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域時，會出現(xiàn)業(yè)務掉線/掉話的問題。

由于目前VoIP業(yè)務的性能指標未能達到現(xiàn)有電路域語音業(yè)務的質(zhì)量，而且需要全網(wǎng)布署IMS，因此在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，形成了三種不同的LTE語音解決方案：SVLTE（基于雙待機終端方案）、CSFB（電路域回落）和VoLTE，CSFB和VoLTE均為3GPP定義的LTE語音解決方案，兩個方案在3GPP規(guī)范中均有明確定義。VoLTE需要終端、無線和核心網(wǎng)的全面支持和優(yōu)化，從目前來看實現(xiàn)復雜度較大。

一、 SVLTE

雙待機終端可以同時待機在LTE網(wǎng)絡(luò)和3G/2G網(wǎng)絡(luò)里，而且可以同時從LTE和3G/2G網(wǎng)絡(luò)接收和發(fā)送信號，其語音解決方案的實質(zhì)是使用傳統(tǒng)3G/2G網(wǎng)絡(luò)，與LTE無關(guān)?；陔p待機終端的語音解決方案是一個相對比較簡單的方案。終端芯片可以用兩個芯片（1個3G/2G芯片和1個LTE芯片）或一個多模芯片來實現(xiàn)，LTE與3G/2G模式之間沒有任何互操作，終端不需要實現(xiàn)異系統(tǒng)測量，技術(shù)實現(xiàn)簡單。

全球最大的CDMA運營商Verizon于2010年底商用LTE時LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋還不完善，互操作技術(shù)在當時尚未成熟，為了快速搶占市場，推出了雙射頻系統(tǒng)的CDMA和LTE雙模終端。此類終端采用兩套射頻系統(tǒng)獨立處理CDMA20001x語音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務， LTE與語音同步支持。

二、CSFB

CSFB方案的主要思想是在用戶需要進行語音業(yè)務的時候，從LTE網(wǎng)絡(luò)回落到3G/2G的電路域重新接入，并按照電路域的業(yè)務流程發(fā)起或接聽語音業(yè)務。為實現(xiàn)CSFB，需要在MME和3G/2G網(wǎng)絡(luò)的MSC設(shè)備之間建立SGs接口。SGs關(guān)聯(lián)在CSFB技術(shù)中起著橋梁作用，能夠?qū)蓚€不同的系統(tǒng)聯(lián)系起來，實現(xiàn)用戶在不同系統(tǒng)間的語音業(yè)務連續(xù)。所謂為用戶建立了SGs關(guān)聯(lián)，就是在VLR中保存了用戶的MME的地址，而同時也在MME中保存了用戶的VLR的地址。

支持CSFB的終端必須具有多模能力，既能通過E-UTRAN接入到EPC，也能通過GERAN/UTRAN接入到CS域。具有CSFB能力的終端必須能夠執(zhí)行聯(lián)合的RAU/LAU附著、位置更新和去附著程序，原有3G/2G網(wǎng)絡(luò)中的MSC為支持CSFB功能，需要新增到MME的SGs接口，支持SGs協(xié)議棧，維護SGs關(guān)聯(lián)；并且在SGs接口和Iu/A接口并行地尋呼用戶，支持和MME的聯(lián)合移動性管理等功能。對于原有3G/2G網(wǎng)絡(luò)的無線子系統(tǒng)（基站、基站控制器），需要增加LTE的鄰小區(qū)配置，為讓終端在CSFB到3G/2G網(wǎng)絡(luò)后的語音業(yè)務結(jié)束后，盡快回到LTE網(wǎng)絡(luò)，原有網(wǎng)絡(luò)的無線子系統(tǒng)需要支持Fast Return功能；為了優(yōu)化終端從LTE回落到3G/2G的延遲，原有網(wǎng)絡(luò)的無線子系統(tǒng)需要支持RIM功能等。

從用戶的業(yè)務感受來說，SVLTE最好，語音和數(shù)據(jù)業(yè)務的性能互不影響，而且語音數(shù)據(jù)還可以并發(fā)；CSFB最差，不僅是語音和短信會影響到LTE數(shù)據(jù)業(yè)務的中斷，而且由于CSFB的終端是單天線系統(tǒng)，進行分組數(shù)據(jù)的非優(yōu)化切換時，還會因搜索CDMA系統(tǒng)開銷消息而導致額外的2s左右的時延。

從呼叫性能來說，CSFB最好，完全通過高速的LTE網(wǎng)絡(luò)來完成起呼、尋呼等信令操作，被叫建立時長可以壓縮到1.7s，遠低于CDMA系統(tǒng)5～7s的時間。

從對網(wǎng)絡(luò)影響程度來說，SVLTE最好，不需要網(wǎng)絡(luò)的改動就可以支持，CSFB需要增加一個IWS網(wǎng)元及其跟LTE的S102接口。

從終端成本和省電來說，CSFB最好，在成本上相對于SVLTE的終端要低。

綜合以上對比，兩種方案各有優(yōu)劣，具體選擇哪個，就要看運營商的取舍了。Verizon選擇了SVLTE方案，日本的KDDI和美國的Sprint則更傾向于CSFB方案。

由于雙射頻系統(tǒng)的終端對系統(tǒng)無改動要求，最易于推廣，因此SVLTE是目前最主流的語音解決方案，即使Sprint更傾向于CSFB方案，但還是部署了SVLTE方案，只有KDDI部署了CSFB方案。

對于我國運營商，主要考慮要便于LTE部署后的終端大面積推廣，有了更豐富的終端類型，才能發(fā)展更多的用戶。因此對于我國運營商，可以優(yōu)先考慮終端產(chǎn)業(yè)最豐富的SVLTE方案，后續(xù)可以根據(jù)終端的發(fā)展情況，再確定是否部署CSFB等方案。

三、VoLTE

VoLTE是全IP條件下的端到端語音方案，當LTE網(wǎng)絡(luò)達到全覆蓋時，VoLTE語音方案將成為運營商的終極解決方案。

VoLTE是GSMA定義的標準LTE語音解決方案，其核心業(yè)務控制網(wǎng)絡(luò)是IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)，配合LTE和EPC網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)端到端的基于分組域的語音、視頻通信業(yè)務。通過IMS系統(tǒng)的控制，VoLTE解決方案可以提供和電路域性能相當?shù)恼Z音業(yè)務及其補充業(yè)務，包括號碼顯示、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫等待、會議電話等。

VoLTE 系統(tǒng)采用專門的IMS APN來提供語音業(yè)務，為信令和語音數(shù)據(jù)使用特定QCI的“承載”，從而保障給語音業(yè)務較高的QoS。通常，信令承載采用QCI=5的默認承載，語音承載采用QCI=1的專用承載。

VoLTE是全IP條件下端到端語音解決方案，涉及終端、無線、PS、IMS、CS各技術(shù)域，旨在替代電路域話音。采用VoLTE語音解決方案，對終端域、無線域和核心網(wǎng)有如下要求：

核心網(wǎng)需要全面部署 IMS系統(tǒng)，IMS域需要提供CSCF等呼叫控制以及HSS，MMTel AS和IP-SM-GW、MGCF/IBCF/TrGW等互通功能；需要引入LTE的設(shè)備S/P-GW、MME和為VoLTE提供承載通道和QoS控制能力。終端域需要支持VoLTE相關(guān)特性，包括RoHC（魯棒頭壓縮）、RLC UM（無線鏈路連接非確認模式）以及LTE DRX（非連續(xù)接收）等功能。無線域需要引入LTE的設(shè)備eNodeB（E-UTRAN）。

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益成熟，移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將逐步向EPS演進，語音業(yè)務IP化也是語音業(yè)務必然的發(fā)展趨勢。但是，真正實現(xiàn)VoLTE將是一個漫長的過程。因此，電路域語音業(yè)務將在很長一段時間內(nèi)與分組域業(yè)務并存；基于雙待機終端的語音解決方案和基于CSFB的語音解決方案將在網(wǎng)絡(luò)演進過渡階段發(fā)揮重要作用。最終，隨著LTE和IMS網(wǎng)絡(luò)的全面部署基于VoLTE的語音解決方案將是最終的解決方案。

參考文獻：

[1]趙訓威等 3GPP長期演進（LTE）系統(tǒng)架構(gòu)與技術(shù)規(guī)范，人民郵電出版社 2010年.

[2]張新承等 LTE空中接口技術(shù)與性能，人民郵電出版社 2009年.

[3]湖北郵電規(guī)劃時間有限公司編著 LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計，人民郵電出版社 2012年.

作者簡介：

張良德，男，（1971.9-），湖北仙桃人，研究生學歷、工學碩士，高級通信工程師。現(xiàn)供職于湖北郵電規(guī)劃設(shè)計有限公司無線通信咨詢設(shè)計院，主要從事2G/3G/LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與工程設(shè)計工作。