移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)VoLTE技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和優(yōu)勢

林淼鴻

摘 要：在2014年，進(jìn)入LTE網(wǎng)絡(luò)商用元年，4G時(shí)代正式來臨，目前國內(nèi)運(yùn)行商TD-LTE網(wǎng)絡(luò)主要還是承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，經(jīng)過3GPP制定VoLTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案，通過R8到R10的標(biāo)準(zhǔn)化工作，和IMS網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)基本成熟，現(xiàn)VoLTE技術(shù)逐漸成熟，對比CSFB有較明顯技術(shù)優(yōu)勢，VoLTE將是LTE語音發(fā)展的必然趨勢。該文先是總體簡述了近30年來，整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)從80年代初期的第一代模擬移動(dòng)通信技術(shù)到現(xiàn)在第四代TD-LTE移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)發(fā)展，然后介紹VoLTE作為一種IP數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的特點(diǎn)優(yōu)勢，對比現(xiàn)行CSFB技術(shù)實(shí)現(xiàn)語音方案的區(qū)別，接著介紹VoLTE技術(shù)發(fā)展的主要3個(gè)階段的發(fā)展歷程，最后結(jié)合VoLTE技術(shù)帶給我們的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，論述VoLTE將是LTE語音發(fā)展的必然趨勢。

關(guān)鍵詞：第四代移動(dòng)通信 VoLTE CSFB 通信網(wǎng)絡(luò) 技術(shù) 小型地下停車場調(diào)頻廣播信號覆蓋方案

中圖分類號：TN915.05 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（b）-0031-02

1 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)之路

移動(dòng)通信第一代模擬移動(dòng)通信技術(shù)于80年代初開始投入商用，經(jīng)過30多年的發(fā)展演進(jìn)，平均以每10年作為一個(gè)更新?lián)Q代周期，從80年代初的第一代模擬移動(dòng)通信技術(shù)到90年代初的第二代數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)，再發(fā)展至新世紀(jì)之初的以支持移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)為特征的第三代移動(dòng)通信技術(shù)。在2014年，進(jìn)入LTE網(wǎng)絡(luò)商用元年，以高帶寬、高速率、低時(shí)延、全I(xiàn)P等移動(dòng)流媒體技術(shù)為特點(diǎn)的第四代移動(dòng)通信開始商用，此時(shí)LTE網(wǎng)絡(luò)還并無法直接承載移動(dòng)語音，而是需要CSFB（電路域回落）技術(shù)回落至2/3G網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過3GPP制定VoLTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案，通過R8到R10的標(biāo)準(zhǔn)化工作，和IMS網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)基本成熟，VoLTE技術(shù)日益成熟，能夠滿足業(yè)界部署需求，2014年，中國移動(dòng)已經(jīng)在國內(nèi)5個(gè)城市（杭州、廣州、南京、福州、長沙）開始試點(diǎn)VoLTE，試用VoLTE技術(shù)實(shí)現(xiàn)使用4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語音通話。在整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)歷程中，移動(dòng)語音經(jīng)歷了從TDM到IP、從傳統(tǒng)交換機(jī)到軟交換的發(fā)展后，未來將走向基于IP化和大寬帶的移動(dòng)語音。

2 什么是VoLTE技術(shù)

語音通話是4G網(wǎng)絡(luò)帶來的另一大優(yōu)勢，4G時(shí)代的語音通話不同于2G/3G時(shí)代，4G網(wǎng)絡(luò)并不能直接承載語音通話業(yè)務(wù)，而是需要將語音作為IP數(shù)據(jù)傳輸，承載于LTE網(wǎng)絡(luò)上。也就是說，想要在4G環(huán)境中實(shí)現(xiàn)語音通信，需要依靠其他技術(shù)來實(shí)現(xiàn)——VoLTE。VoLTE的英文全稱是Voice over LTE，它是一種IP數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可以將數(shù)據(jù)與語音業(yè)務(wù)獨(dú)立承載于LTE網(wǎng)絡(luò)上，VoLTE是基于IMS的語音業(yè)務(wù)（IMS由于支持多種接入和豐富的多媒體業(yè)務(wù)，成為全I(xiàn)P時(shí)代的核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)）。VoLTE是架構(gòu)在LTE網(wǎng)絡(luò)上全I(xiàn)P條件下的端到端語音方案，VoLTE的語音作為IP數(shù)據(jù)傳輸，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與語音業(yè)務(wù)在同一網(wǎng)絡(luò)下的統(tǒng)一。

3 使用VoLTE技術(shù)與現(xiàn)行SVLTE技術(shù)、CSFB技術(shù)實(shí)現(xiàn)語音方案區(qū)別

SVLTE（終端雙待方案）和CFSB（電路域回落）作為4G時(shí)代初期的語音業(yè)務(wù)方案都正在終端或網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行部署。這兩種方案各有所長，但共同的特點(diǎn)就是均是利用現(xiàn)有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)來提供語音業(yè)務(wù)，不能直接將語音業(yè)務(wù)承載在LTE上（圖1）。

（1）對于CSFB（電路域回落）技術(shù)方案簡介：①終端空閑狀態(tài)下駐留在LTE網(wǎng)絡(luò)上；②發(fā)起/收起呼叫時(shí)，回落到2/3G網(wǎng)絡(luò)；③呼叫結(jié)束后，再返回到LTE網(wǎng)絡(luò)；④網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，不需要部署IMS。

（2）SVLTE（終端雙待方案）技術(shù)方案簡介：①雙待終端同時(shí)駐留2G/3G和LTE網(wǎng)絡(luò)；②話音業(yè)務(wù)通過2G/3G提供，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過LTE或2G/3G提供；③語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以并發(fā)。④雙待終端存在耗電和干擾問題。

（3）對于VoLTE技術(shù)方案簡介：①終端空閑狀態(tài)下駐留在LTE網(wǎng)絡(luò)上；②在發(fā)起/收起呼叫時(shí)，直接使用LTE網(wǎng)絡(luò)，只有在非LTE覆蓋區(qū)，才會由2/3G網(wǎng)絡(luò)為其服務(wù)，并支持LTE到2/3G切換（3GPP為此定義SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）技術(shù)）。VoLTE技術(shù)對比CSFB（電路域回落）技術(shù)和SVLTE（終端雙待方案）技術(shù)的最大區(qū)別在于VoLTE技術(shù)能讓數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)都承載在LTE網(wǎng)絡(luò)上。

4 VoLTE技術(shù)發(fā)展

（1）技術(shù)起步-熱點(diǎn)覆蓋階段：出現(xiàn)pre-VoLTE應(yīng)用LTE初期，主要以實(shí)現(xiàn)LTE熱點(diǎn)和城區(qū)覆蓋為主，使用對象主要是基于面向移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)應(yīng)用的類似移動(dòng)數(shù)據(jù)卡和平板電腦等，國內(nèi)當(dāng)前正在使用的支持CSFB和SVLTE的早期LTE手機(jī)，如蘋果的iphone系列為支持CSFB方案，華為的MATE2和P7等就是采用支持SVLTE這種方案。

（2）商用試點(diǎn)-LTE區(qū)域連續(xù)覆蓋階段：目前我們正在逐步進(jìn)入該階段，經(jīng)過運(yùn)營商提前一年多時(shí)間著手準(zhǔn)備VoLTE技術(shù)方案，開展大量必要的測試和試驗(yàn)，開展IMS的部署、集成，對現(xiàn)網(wǎng)一些設(shè)備如MSC_SERVER、HSS、IT系統(tǒng)相應(yīng)的改造或升級，VoLTE技術(shù)的發(fā)展歷程在這一階段運(yùn)營商擴(kuò)大了LTE的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，逐漸具備可以運(yùn)營VoLTE語音業(yè)務(wù)的條件，并在部分城市開始試點(diǎn)使用；同時(shí)，現(xiàn)階段各種支持VoLTE技術(shù)的手機(jī)芯片和手機(jī)終端開始發(fā)布，推動(dòng)了VoLTE技術(shù)的快速發(fā)展。運(yùn)營商將逐漸在這一階段商用基于IMS的VoLTE業(yè)務(wù)。同時(shí)，這一階段的LTE覆蓋還是有局限的，運(yùn)營商需要利用傳統(tǒng)CS覆蓋的廣度和深度來提供無縫的語音業(yè)務(wù)，即LTE與CS的互操作。

（3）大規(guī)模商用-LTE全覆蓋階段：相信在未來幾年，VoLTE技術(shù)方案的不斷成熟和運(yùn)營商不斷大力部署，最終實(shí)現(xiàn)對城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村的LTE網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，VoLTE將成為主流應(yīng)用，傳統(tǒng)CS將會被逐漸取代，移動(dòng)寬帶語音應(yīng)用成為時(shí)代主流，這將是我們最終希望看到的一個(gè)成熟完善的LTE網(wǎng)絡(luò)。

5 VoLTE的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢

（1）更良好的用戶體驗(yàn)：VoLTE具有高帶寬、高速率、低時(shí)延等特點(diǎn)，能夠?yàn)橛脩魩砀玫氖褂酶惺芎透训挠脩趔w驗(yàn)，對時(shí)延敏感而帶寬要求較低的語音業(yè)務(wù)制定了相應(yīng)的QoS控制機(jī)制、高清語音和視頻編解碼的引入將大幅度提升語音通話質(zhì)量，VoLTE憑借高分辨率編碼技術(shù)，能夠讓用戶的通話質(zhì)量提高40%左右，語音掉話率也幾乎降低為零，VoLTE提供的語音通話質(zhì)量已大幅超越了CS語音。

（2）更快速的呼叫接續(xù)能力：VoLTE的呼叫直接基于IMS（IP 多媒體子系統(tǒng)），不需要像現(xiàn)使用CSFB技術(shù)方案一樣將語音回落到2/3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行呼叫接續(xù)，因?yàn)閂oLTE沒有網(wǎng)絡(luò)的重新附著過程，所以整個(gè)語音呼叫的接續(xù)時(shí)長大幅縮短，在實(shí)驗(yàn)城市的測試數(shù)據(jù)對比中，VoLTE平均接續(xù)時(shí)間在3秒內(nèi)，比CSFB的平均接續(xù)時(shí)間要縮短7秒左右。

（3）更靈活的業(yè)務(wù)使用：針對CSFB技術(shù)方案，網(wǎng)絡(luò)給人們的通話體驗(yàn)是只要打電話就不能干別的，如果打電話前正在使用數(shù)據(jù)流量的話，在通話中，數(shù)據(jù)流量也將切斷。由于VoLTE是純IP化的語音解決方案，這讓通話不再走傳統(tǒng)的CS域，而是與數(shù)據(jù)一樣呆在IP上。語音將不再影響用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用。這將讓語音過程不再那樣枯燥，用戶可以通過VoLTE進(jìn)行高清視頻通話、邊打電話邊在線瀏覽網(wǎng)頁、查看郵件等，從而讓用戶能更靈活的使用業(yè)務(wù)。

（4）更強(qiáng)大的業(yè)務(wù)能力：VoLTE方便和其他業(yè)務(wù)集成，比如RCS、IMS多媒體通信業(yè)務(wù)，能將高清語音業(yè)務(wù)與其他多媒體業(yè)務(wù)（如融合消息、會議、視頻共享等）以及互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行有機(jī)融合，擴(kuò)展出更為豐富的業(yè)務(wù)特性。

（5）更優(yōu)秀的頻譜利用效率：VoLTE基于LTE承載語音，能夠充分利用LTE無線技術(shù)高頻譜利用率、具有頻譜利用率高、系統(tǒng)容量大的特點(diǎn)。對于語音業(yè)務(wù)，LTE的頻譜利用效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)制式，達(dá)到GSM的4倍以上。

（6）更低廉的網(wǎng)絡(luò)成本：雙待機(jī)和CSFB仍然依賴于電路域提供語音，需要多網(wǎng)長期共存，網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營成本較高。VoLTE為全I(xiàn)P架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡單且成本低，以軟交換的經(jīng)驗(yàn)，成本可降低70%左右。同時(shí)VoLTE也因大幅減少了對網(wǎng)絡(luò)資源的消耗，從而為用戶延長設(shè)備電池的使用時(shí)間。

（7）更好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模：VoLTE技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)，對正在運(yùn)營2/3G的運(yùn)營商而言，運(yùn)營商將可以同時(shí)使用2/3/4G三張網(wǎng)絡(luò)同時(shí)承載語音業(yè)務(wù)，由于4G網(wǎng)絡(luò)使用的頻譜對比2/3G要高，這意味著運(yùn)營商在4G站點(diǎn)的建設(shè)密度需遠(yuǎn)大于2G和3G站點(diǎn)，這將大幅度提升網(wǎng)絡(luò)的覆蓋密度，從而提升網(wǎng)絡(luò)的健壯性，在2/3/4G中任何一個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，其余兩張網(wǎng)均可無縫接續(xù)語音呼叫，使得用戶通話不受影響。

在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的背景下，微信等社交工具正快速改變?nèi)藗兊臏贤ǚ绞?，單純的語音通話正在被富媒體式的立體化交流所逐漸取代。隨著VoLTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益成熟和其具備的眾多優(yōu)勢，將在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)之路中扮演的角色更加重要，隨著其應(yīng)用價(jià)值的不斷體現(xiàn)，高清話音（HD Voice）伴隨著VoLTE的普及，運(yùn)營商商用VoLTE技術(shù)能夠?yàn)槠涮峁└吒偁幜Φ姆?wù)，并能進(jìn)一步給運(yùn)營商在“體驗(yàn)為王”的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代帶來全新的機(jī)遇。VoLTE將是LTE語音發(fā)展的必然趨勢。

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