LTE語音模式選擇及建設(shè)方案

馮愛玲+梁琨

摘要：由于LTEY只能提供分組業(yè)務(wù)，而對(duì)語音、短信業(yè)務(wù)還存在長(zhǎng)期的需求。文章針對(duì)在LTEN絡(luò)下語音/短信業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的幾種方式進(jìn)行深入的研究和分析，尤其關(guān)注CSFB和IMS語音共存下對(duì)EPC核心網(wǎng)的改造要求，其中重點(diǎn)闡述了CSFB實(shí)現(xiàn)流程、VOLTE-IMS語音實(shí)現(xiàn)和eSRVCC切換技術(shù)等。

關(guān)鍵詞：CSFB；SRVCC/eSRVCC；PCCQOS；VoWifi

隨著全球4G-LTE的規(guī)模使用，如何在LTE的全I(xiàn)P架構(gòu)下承載語音業(yè)務(wù)呼叫，國(guó)際上存在3種解決方案。但多數(shù)運(yùn)營(yíng)商又同時(shí)經(jīng)營(yíng)2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)，終端在多張網(wǎng)絡(luò)間的漫游/切換，導(dǎo)致語音解決方案復(fù)雜，并對(duì)語音呼叫連續(xù)性提出較高要求。

1 4G-LTE/EPC主要語音方案

當(dāng)前業(yè)界基于終端功能、無線/網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備情況，對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)下的語音通話有下列幾種方式：

（1）SGLTE/SvLTE雙待機(jī)（DR）。

（2）CSFB回落。

（3）IMS/eSRVCC（包#overLTE/overWifi）。

2SGLTE/SvLTE（DR）語音方案

雙待機(jī)語音分為：SGLTE和SvLTE這2種方式，都是在終端插入_張卡，可同時(shí)駐留在LTE網(wǎng)絡(luò)和2/3G網(wǎng)絡(luò)下，PS業(yè)務(wù)使用LTE網(wǎng)絡(luò)，CS業(yè)務(wù)用2/3G網(wǎng)，互不影響。

3CSFB語音方案

CSFB（CS fallback）方案的核心是用戶撥打/接聽語音電話時(shí)，終端從LTE網(wǎng)絡(luò)回落到2G/3G，按電路域的流程發(fā)起/接聽話音業(yè)務(wù)。該方案是在4G-EPC-MME和2G/3G網(wǎng)絡(luò)的MSC間建立SGs聯(lián)合位置更新接口，實(shí)現(xiàn)CS/PS聯(lián)動(dòng)。CSFB因增加了回落流程，導(dǎo)致呼叫時(shí)延增大到8～10s（GSM為4～6s），用戶感知較差，但對(duì)系統(tǒng)改造小，屬于過渡方案，具體如圖1所示。

3.1主要業(yè)務(wù)

（1）UE在LTET發(fā)起EPS/IMSI聯(lián)合附著請(qǐng)求，MME通過SGs口向MSCS發(fā)起聯(lián)合位置更新要求并完成后，UE獲取到MSCS分配的TMSI/VLR NUM/LAI等參數(shù)。

（2）UE做主/被叫時(shí)，給MME收到CSFB語音請(qǐng)求，MME觸發(fā)eNodeB/UE回落到2/3G無線及其MSCS，UE在CS域發(fā)起/接收新呼叫，完成主/被叫業(yè)務(wù)。

（3）UE短消息（MO/MT）：MME收到UE或MSCS發(fā)起的短消息業(yè)務(wù)請(qǐng)求，MME根據(jù)通過SGs口轉(zhuǎn)發(fā)給MSCS（MO），或下發(fā)給UE（MT）。

3.2CSFB對(duì)現(xiàn)網(wǎng)MSCS POOL改造影響

當(dāng)前MSCS均己組POOL，以中國(guó)移動(dòng)/聯(lián)通為例，一般1個(gè)POOL中包含4～8個(gè)MSCS，考慮到CSFB語音呼叫結(jié)束，UE將迅速FR到4G網(wǎng)絡(luò)，為避免投資浪費(fèi)和工程復(fù)雜，目前解決方案為：

（1）在1個(gè)POOL中只選擇2個(gè)MSCS升級(jí)支持SGs功能，主備工作，MME到主用SGs口出故障后，MME能迅速切換到備用SGs口，以維持CSFB功能正常。

（2）當(dāng)UE在實(shí)施初次聯(lián)合位置更新時(shí)，由支持SGs-MSCS分配TMSI并記錄在UE中，后續(xù)回落時(shí)，BSC/RNC通過TMSI再次回落到SGs-MSCS中，確保CSFB呼叫正常。

（3）在CSFB被叫時(shí)，若通過IMSI尋呼，BSC/RNC根據(jù)IMSI按一定規(guī)則輪選POOL中MSCS，只有1/N（N=POOL中MSCS數(shù)）會(huì)成功，要求SGs-MSCS必須通過TMSI尋呼。

4 IMS語音方案

由于CSFB和DR語音存在的缺點(diǎn)，3GPP在LTE引入IMS，作為主要解決方案，其中LTE/Wifi作為接入，IMS作為語音控制、接續(xù)，即VOLTE-IMS方案，該方案呼叫時(shí)延短，語音質(zhì)量高，通話連續(xù)性好，己作為主要解決方案。

按照接入不同，分為L(zhǎng)TE接入、Wifi接入和APP接入3種模式。

4.1IMS/LTE接入方案

IMS/LTE利用4G完善的QOS機(jī)制，并輔助若干新技術(shù)確保了語音通話的可靠性、連續(xù)性等。

（1）采用全球統(tǒng)一的獨(dú)立IMS APN，語音通話由PCRF指派GBR承載，確保IP通話的帶寬保證，國(guó)際漫游APN一致。

（2）引入eMSC，ATCF/ATGW網(wǎng)元，MME和eMSC開通SV接口。通話切換到2/3G區(qū)域時(shí)，在eSRVCC-AS控制下，話路可快速切換，確保語音連續(xù)性。

（3）支持VOLTE-IMs終端既可以在CS域撥打語音（CSFB），也可以在PS域發(fā)起語音，用戶可選擇性多。

4.2 VOLTE-IMS關(guān)鍵技術(shù)

VOLTE-IMS引入很多關(guān)鍵技術(shù)，其中eSRVCC解決了呼叫連續(xù)性，為使用IMS語音提供了保障，目前中國(guó)移動(dòng)采用切換到GSM方式，中國(guó)聯(lián)通切換到WCDMA。

4.2.1 eSRVCC注冊(cè)流程

（1）UE在發(fā)起IMS注冊(cè)流程中，ATCF產(chǎn)生STR-SN號(hào)碼并通知SCC AS，SCC AS通過HSS下插到MME中，以支持后續(xù)eSRVCC的切換。其中MME響應(yīng)消息攜帶UE是否支持eSRVCC能力。

STN-SR：eMSC和TCF之間切換關(guān)鍵號(hào)碼。

（2）SCC AS產(chǎn)生ATU-STI號(hào)碼+HSS返回的C-MSISDN號(hào)碼給ATCF進(jìn)行綁定。

ATU-STh切換后ATCF到SCC AS更新信令路由。

C-MSISDN：切換后ATCF實(shí)現(xiàn)eMSC到ATCF新建會(huì)話和原有會(huì)話的綁定。

4.2.2 eSRVCC切換流程

（1）UE1和UE2發(fā)起正常VOLTE通話。

（2）UEl需要切換到2G/3G網(wǎng)絡(luò)，MME通過SV發(fā)起切換請(qǐng)求到eMSC/IWF，攜帶STR-SN號(hào)碼。

（3）eMSC/IWF使用STR-SN號(hào)碼發(fā)起到ATCF接續(xù)。

（4）當(dāng)UE1切換到GSM下，媒體切換到MGW下，通過MGW到ATGW。被叫側(cè)媒體承載不改變。

5VOLTE-IMS部署方案

VOLTE網(wǎng)絡(luò)引入IMS，為支持VOIP，需要對(duì)現(xiàn)網(wǎng)無線、CS、PS、HSS、業(yè)務(wù)平臺(tái)、BOSS、網(wǎng)管等進(jìn)行全面改造，方能支持語音業(yè)務(wù)，簡(jiǎn)述如下。

5.1三融合HSS/HLR改造

現(xiàn)網(wǎng)2/3/4G-HSS/HLR需要100%升級(jí)支持VOLTE-IMS用戶的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并支持sh接口和VOLTE-AS進(jìn)行透明數(shù)據(jù)傳遞。業(yè)務(wù)受理采用SOAP模式。

5.2EPC融合核心網(wǎng)

（1）建議按大區(qū)制升級(jí)/新建1對(duì)MSC支持eMSC，實(shí)現(xiàn)eSRVCC切換；eMSC建議和VOLTE SBC靠近，減少跨承載網(wǎng)路由。

（2）全面改造MME/SAE-GW支持eSRVCC，P-CSCF發(fā)現(xiàn)、IPv6，IMS緊急呼叫等VoLTE相關(guān)功能。

5.3 PCC/DRA網(wǎng)絡(luò)

目前VOLTE-PCRF使用拜訪地原則，需要改造PCC支持專用承載建立、Rx接口、獲取用戶位置信息，DRA改造支持Gx/Rx會(huì)話綁定。

5.4 IMS核心網(wǎng)平臺(tái)

5.4.1I/S/E-CSCF/BGCF

xCSCF作為IMS核心控制網(wǎng)元，建議采用大區(qū)制同廠家組POOL組網(wǎng)，便于維護(hù)和故障定位。

5.4.2 VoLTE SBC/P-CSCF

SBC承載VOLTE語立/視頻、ATCF/ATGW功能，作用顯著，建議按POOL組網(wǎng)，和SAE-GW靠近，減少媒體跨承載網(wǎng)占用。

5.4.3 VoLTE AS

需要支持MMTEL、SCC功能合一，建議按POOL模式組網(wǎng)。

5.4.4 ut網(wǎng)關(guān)和IP-SM-GW

Ut/IP-SM-GW網(wǎng)關(guān)：分別作為補(bǔ)充業(yè)務(wù)修改接口和短信接口，初期全國(guó)集中成對(duì)建設(shè)。后續(xù)待省份業(yè)務(wù)量大后，可省份自建。

6結(jié)語

隨著IMS網(wǎng)絡(luò)的部署和LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，VOLTE成為主流時(shí)，一方面需要考慮bSRVCC（振鈴前發(fā)生切換）、rSRVCC（CS域切回LTE），以提高VOLTE接通率和掉話率。另一方面，需要和現(xiàn)網(wǎng)EPC/HSS/PCRF/無線進(jìn)度深度網(wǎng)格優(yōu)化，以達(dá)到VOLTE語音感知最大化。