5G 語(yǔ)音承載方式

林奕彬

摘要：本文在4G網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上研究了5G語(yǔ)音業(yè)務(wù)的承載方式。

[關(guān)鍵詞]5G語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載

1語(yǔ)音業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)

語(yǔ)音業(yè)務(wù)作為移動(dòng)通信行業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)，是通信運(yùn)營(yíng)商必須關(guān)注的重點(diǎn)方向。早在第二代移動(dòng)通信GSM網(wǎng)絡(luò)中，語(yǔ)音業(yè)務(wù)就已經(jīng)很成熟。在第二代移動(dòng)通信GSM網(wǎng)絡(luò)中，通信運(yùn)營(yíng)商提供和運(yùn)行維護(hù)的主要是語(yǔ)音業(yè)務(wù)和小數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其中語(yǔ)音業(yè)務(wù)占據(jù)了GSM網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的絕大部分。

在第三代移動(dòng)通信TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中，語(yǔ)音業(yè)務(wù)在第二代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的發(fā)展，第三代移動(dòng)通信TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)有語(yǔ)音業(yè)務(wù)以及一些較大流量的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的占用帶寬為5MHz，傳輸速率可以達(dá)到2MHz/s。

第四代移動(dòng)通信TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，也就是目前所使用的現(xiàn)網(wǎng)，4G的語(yǔ)音業(yè)務(wù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。4G網(wǎng)絡(luò)提供的主要業(yè)務(wù)有語(yǔ)音業(yè)務(wù)以及帶寬更寬速率更快的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在3G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的4G網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合TDD和FDD兩種制式，其傳輸速率最高可以達(dá)到100MHz/s。語(yǔ)音業(yè)務(wù)和2G/3G相比，也取得了很大的發(fā)展，采用IP多媒體子系統(tǒng)技術(shù)（IPMultimediaSubsystem），給用戶提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)。在現(xiàn)網(wǎng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)方面，與第二代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)相互協(xié)同，由第二移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的由忙時(shí)規(guī)律變換語(yǔ)音承載量轉(zhuǎn)變成了根據(jù)用戶數(shù)目和用戶需求量改變語(yǔ)音業(yè)務(wù)的承載方式，并且三種網(wǎng)絡(luò)融合在一起，消除掉各種網(wǎng)絡(luò)制式之間的隔閡互相補(bǔ)充，更好的滿足不同場(chǎng)景不同需求下的用戶語(yǔ)音業(yè)務(wù)需求，從而大大提升用戶的語(yǔ)音業(yè)務(wù)體驗(yàn)感。

第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，也就是下一代移動(dòng)通信，5G相對(duì)于前網(wǎng)，提供了更優(yōu)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)和更好的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通信語(yǔ)音業(yè)務(wù)方面，也是沿用第四代移動(dòng)通信語(yǔ)音業(yè)務(wù)的制式，采用IMS繼續(xù)作為5G語(yǔ)音業(yè)務(wù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。不同于現(xiàn)網(wǎng)，5G標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定5G的語(yǔ)音業(yè)務(wù)不再與第二代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)融合，因此在5G語(yǔ)音業(yè)務(wù)的部署和規(guī)劃中，不再需要注意與第二代移動(dòng)通信和第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同，而是單獨(dú)的提供高清語(yǔ)音業(yè)務(wù)。

2第四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)

第四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中用到的語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方式，主要有電路域回落（CircuitSwitchedFallback）技術(shù)、SVLTE技術(shù)和長(zhǎng)期演進(jìn)語(yǔ)音承載（VoiceoverLong-TermEvolution）技術(shù)。

2.1電路域回落方式

圖1給出了電路域回落方式的詳細(xì)的工作流程。由圖可知，在用戶沒(méi)有語(yǔ)音業(yè)務(wù)需求時(shí)，用戶的移動(dòng)終端設(shè)備保持在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)上，進(jìn)行一些數(shù)據(jù)互傳業(yè)務(wù)等;當(dāng)用戶需要進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，用戶的移動(dòng)終端設(shè)備需要從4G網(wǎng)絡(luò)上回落到2/3G網(wǎng)絡(luò)，也就是回落到數(shù)據(jù)域，與2/3G網(wǎng)絡(luò)互連進(jìn)行語(yǔ)音通話;在語(yǔ)音業(yè)務(wù)結(jié)束之后，用戶的移動(dòng)終端設(shè)備從2/3G網(wǎng)絡(luò)升為4G網(wǎng)絡(luò)，之后在4G網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸。

這種電路回落方式，是TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)向TD-LTE網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡時(shí)期采用的一種方式，有著其自身的局限性。在語(yǔ)音通話時(shí)，沒(méi)辦法繼續(xù)語(yǔ)音接入前的4G業(yè)務(wù)，只能等語(yǔ)音業(yè)務(wù)結(jié)束之后才能繼續(xù)語(yǔ)音業(yè)務(wù)之前的4G業(yè)務(wù)，因此不能滿足4G業(yè)務(wù)的連續(xù)性，此外電路回落方式也不能提供高清的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，還需要進(jìn)一步的改進(jìn)。

2.2SimultaneousVoiceandLTE語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方式

SVLTE這種語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方式不同于電路域回落方式，可以在進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)的同時(shí)支持4G網(wǎng)絡(luò)。圖2給出了SVLTE語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方式的具體工作流程。由圖2可以看出，在用戶的移動(dòng)終端設(shè)備需要接入語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，接入的語(yǔ)音業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)也是回落到2/3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)，但是不同于電路域回落方式，SVLTE方式還保留了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入TD-LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)。因此在語(yǔ)音業(yè)務(wù)接入過(guò)程中，采用SVLTE這種語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方式不會(huì)導(dǎo)致4G業(yè)務(wù)中斷，保證了終端TD-LTE網(wǎng)絡(luò)接入的連續(xù)性，相對(duì)于電路域回落方式，能大大提升用戶的體驗(yàn)感。

但是SVLTE方式的缺點(diǎn)也是很明顯，這種語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方式在語(yǔ)音業(yè)務(wù)接入時(shí)需要同時(shí)接入2/3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)和4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這就帶來(lái)了很大的功耗，這些功耗會(huì)影響語(yǔ)音業(yè)務(wù)接入時(shí)語(yǔ)音信號(hào)的傳輸，降低接收端語(yǔ)音信號(hào)的誤碼率，從而影響語(yǔ)音業(yè)務(wù)的質(zhì)量，不能保證高清的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。此外，同時(shí)接入兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，需要通信運(yùn)營(yíng)商同時(shí)對(duì)2/3G網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)，運(yùn)營(yíng)商需要消耗更大的成本。

2.3長(zhǎng)期演進(jìn)語(yǔ)音承載方式

VoiceOverLong-TermEvolution（VOLTE）技術(shù)4G網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展和完善中，總結(jié)出的最優(yōu)的一種語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方式，與電路域回落方式和SVLTE方式相比，這種方式能夠獲得高清的語(yǔ)音通話質(zhì)量。圖3給出了VOLTE呼出時(shí)接入語(yǔ)音業(yè)務(wù)的工作流程。

VOLTE語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方式接入了IP多媒體子系統(tǒng)，通過(guò)IP多媒體子系統(tǒng)提供給現(xiàn)網(wǎng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的端到端的語(yǔ)音通話方式。同SVLTE語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方式一樣，保持了語(yǔ)音接入時(shí)4G網(wǎng)絡(luò)連續(xù)的優(yōu)點(diǎn)。如果移動(dòng)終端設(shè)備進(jìn)入了沒(méi)有4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，就介入SRVCC技術(shù)，自適應(yīng)的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的需求。

3第五代移動(dòng)通信語(yǔ)音承載方式

第五代移動(dòng)通信的語(yǔ)音業(yè)務(wù)的承載方式是依靠IP多媒體子系統(tǒng)完成的，通過(guò)IMS網(wǎng)絡(luò)給5G業(yè)務(wù)提供了高清語(yǔ)音業(yè)務(wù)。第五代移動(dòng)通信的語(yǔ)音業(yè)務(wù)要在第四代的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，從VOLTE方面進(jìn)行改進(jìn)。所以第五代移動(dòng)通信語(yǔ)音業(yè)務(wù)要做到與4G語(yǔ)音業(yè)務(wù)的互聯(lián)，互相補(bǔ)充，進(jìn)一步完善IMS網(wǎng)絡(luò)提供的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，提高語(yǔ)音業(yè)務(wù)的質(zhì)量。2/3G的語(yǔ)音業(yè)務(wù)由于沒(méi)有接入IMS，因此第五代移動(dòng)通信的語(yǔ)音業(yè)務(wù)與2/3G網(wǎng)絡(luò)將不再互聯(lián)。

第五.代移動(dòng)通信的語(yǔ)音業(yè)務(wù)主要有NSA和SA兩種模式下的承載方式。下面分別介紹下這兩種方式。

3.1NSA模式下的第五代移動(dòng)通信語(yǔ)音業(yè)務(wù)

NSA代表第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)非自主組網(wǎng)的一種方式，在這種方式下，第五代移動(dòng)通，信網(wǎng)絡(luò)的基站等硬件設(shè)施要與第四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)相互協(xié)同，在第四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作，而不能自主的工作。

NSA模式下的語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方式主要考慮了3、3a、3x和7、7a、7x以及4、4a八個(gè)選項(xiàng)。這八個(gè)選項(xiàng)分為3系、7系和4系。三系在非獨(dú)立模式下不引入第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)，以第四代移動(dòng)通信作為主要覆蓋能力，以第五代移動(dòng)通信的基站作為5G語(yǔ)音業(yè)務(wù)覆蓋的輔助選項(xiàng)。7系在非獨(dú)立模式下，引入了第五嗲移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)，依然是升級(jí)版本的第四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)Elte網(wǎng)絡(luò)作為覆蓋的主要部分，第五代移動(dòng)通信的基站作為5G語(yǔ)音業(yè)務(wù)覆蓋的輔助選項(xiàng)。4系在非獨(dú)立模式下引入了第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)，以第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基站作為5G語(yǔ)音業(yè)務(wù)覆蓋的主要控制方，第四代移動(dòng)通信的省級(jí)版本ELTE作為輔助方面進(jìn)行補(bǔ)充。

非獨(dú)立模式下第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)自己的基站無(wú)法獨(dú)立工作，因此非獨(dú)立模式下的5G的語(yǔ)音業(yè)務(wù)應(yīng)該承載在4G的基站上，第四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中VOLTE網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成熟，5G語(yǔ)音業(yè)務(wù)在非獨(dú)立模式下完全可以承載在4G網(wǎng)絡(luò)的VOLTE承載方式上。

3.2SA模式下的第五代移動(dòng)通信語(yǔ)音業(yè)務(wù)

SA代表第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)自主組網(wǎng)的一種方式，自主組網(wǎng)模式下的第五代移動(dòng)通信下有兩中語(yǔ)音業(yè)務(wù)的承載方式，分別是演進(jìn)分組系統(tǒng)回落方式和VONR方式。

首先是演進(jìn)分組系統(tǒng)回落的方式，演進(jìn)分組系統(tǒng)回落的原理和電路域回落的語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方式幾乎一樣，是作為5G網(wǎng)絡(luò)部署和語(yǔ)音業(yè)務(wù)發(fā)展的一個(gè)過(guò)渡方式。EPSfallback采用了和電路域回落一樣的思路，在5G建設(shè)初期，5G網(wǎng)絡(luò)不提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，當(dāng)移動(dòng)終端設(shè)備需要接入語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，就回落到4G網(wǎng)絡(luò)上，由4G網(wǎng)絡(luò)的VOLTE制式進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)的接入業(yè)務(wù)。移動(dòng)終端設(shè)備在語(yǔ)音業(yè)務(wù)完成之后再次升會(huì)5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)。

這種演進(jìn)分組系統(tǒng)回落的方式，合理的利用了第四代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)廣泛的基站部署，充分利用4G網(wǎng)絡(luò)的資源進(jìn)行5G語(yǔ)音業(yè)務(wù)，作為一個(gè)過(guò)渡的語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方式為5G網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展和部署提供了一個(gè)較好的思路。

其次是VORN方式，VORN方式是演進(jìn)分組系統(tǒng)回落方式的一種進(jìn)化版本，他接入了IMS，不需要變換到4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)。，VORN方式支持第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)終端設(shè)備接入語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)任然保留著網(wǎng)絡(luò)，從而能保證5G業(yè)務(wù)的連續(xù)性。在5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋比較差的地區(qū)，VORN語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方式會(huì)自動(dòng)切換到演進(jìn)分組系統(tǒng)回落的方式上去，當(dāng)需要語(yǔ)音業(yè)務(wù)切入時(shí)，進(jìn)入VOLTE制式。

4結(jié)束語(yǔ)

第五代移動(dòng)通信即將商用，當(dāng)今移動(dòng)終端設(shè)備廠商已經(jīng)推出了針對(duì)5G的終端芯片和終端設(shè)備，有些城市已經(jīng)開(kāi)始了5G網(wǎng)絡(luò)和5G業(yè)務(wù)的試點(diǎn)，5G的推廣不再遙遠(yuǎn)。而語(yǔ)音業(yè)務(wù)仍然是移動(dòng)通信中必不可少的業(yè)務(wù)之一，要想更好的推行5G，促使移動(dòng)通信更好的發(fā)展，合理的規(guī)劃5G語(yǔ)音業(yè)務(wù)的承載方式必不可少。

本文首先分析了語(yǔ)音業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢(shì)，隨后介紹了第四代移動(dòng)通信的語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方式，之后在第四代移動(dòng)通信的基礎(chǔ)上，闡述了第五.代移動(dòng)通信的語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載方案。

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