LTE语音解决专业技术方案探讨

1、LTE 语音解决方案探讨-建筑论文LTE 语音解决方案探讨李树磊，杜剑波(陕西天元通信规划设计咨询有限公司陕西西安710000 )【摘要】LTE/EPC 系统是一个纯分组网络，不支持语音业务，本文介绍了三 种 LTE语音解决方案及其特点，并结合国内的运营商探讨下一步的语音解决策 略。关键词LTE； EPC; CSFB; SR-VCC; VOLTEDiscussio nLTEvoicesolutio nsLiShu-lei,DuJia n-bo(Shaa nxiTia nyuan Com mun icatio nPla nningan dDesig nCon sulti ngCo.,LtdXia

2、cute。anShanxi710000)【Abstract】LTE/EPCsystemisapurepacket networkdoes no tsupportvoiceservices,thisp aperintroducesthreeLTEvoicesolutio nsan ditscharacteristics,combi nedwithdomesticcarrierstoexplorethe nextvoicesoluti on sstrategy.【Keywords 】LTE。EPC。CSFB。SR-VCC。VOLTE1. 引言LTE 被公认为是国际主流的新一代宽带无线移动通信技术，

3、其具有咼速性、咼 容量等优点，同时 LTE 采用统一的分组域架构，不再区分电路域和分组域，无 法提供传统的电路域语音通话和短消息业务，而语音业务作为基础业务，目前 其收入仍然是运营商收入的重点，因此 LTE 网络如何实现对语音业务的承载，提供不亚于 2G/3G 的语音服务，是一个需要重点研究的课题。2. LTE 语音解决方案及分析关于 LTE 语音承载技术，3GPP、GSMA、CCSA 等都在进行研究，目前业界 认同的 LTE 语音承载技术方案主要有三种：多模双待终端方案、 CSFB（CircuitSwitchedFallback）和 VoLTE/SRVCC。2.1 多模双待终端方案。（1 ）

4、多模双待终端可以同时待机在 2G/3G 和 LTE 网络，可以实现数据和语 音业务的并发，对于语音和短消息业务使用 2G/3G 网络，对于数据业务优先选 用 LTE 网络，如图 1 所示。If時I 察模取特缚加方索（2） 多模双待终端需采用两个独立的芯片，一个芯片支持LTE， 另一个芯片 支持 2G/3G。此方案中 LTE 与 2G/3G 网络之间没有任何互操作，无网络改造 需求，充分利用 2G/3G 网络；无语音回落时延，延续用户体验。（3） 但此方案中对终端要求较高，终端成本高、功耗大，终端的通用性差，不是国际标准的语音解决方案，无法实现国际漫游，因此此方案运营商一般考 虑为过渡方案或临时

5、方案，适合建网初期运营商快速发布LTE 智能手机占领市场。2.2CSFB ( circuitswitchfallback )方案。2.2.1CSFB 是 LTE 终端通过电路域使用语音业务的一种方案， 在无语音业务需 求时，终端待机在 LTE 网络上，可以发起 LTE 数据业务请求及服务；在需要进 行语音业务时，终端将回落到 2G/3G 电路域发起语音业务，在语音业务结束以 后再返回 LTE,其网络结构如图 2 所示。2.2.2CSFB 方案采用 SGs 接口连接 MME 和 MSC，并通过该接口完成在 EPC和 CS 的联合附着、位置更新/去附着、寻呼终端等。其流程如下：2.221 双注册。

6、支持 CSFB 方案的终端需在 LTE 和 2G/3G 网络双注册， 当支持 CSFB 的终端 在 LTE网络中注册时，MME 将根据该用户所在的 TAI 按照在 MME 中预先配置的映射表为终端分配一个对应的LAI，同时通过 SGs 接口，完成该用户在LAI 所对应的 MSC/VLR 上的注册，如图 3 所示MMt Ti LA典已爲，一7(2.2.2.2 呼叫流程。（1 ）当完成双注册的用户需要进行语音业务时， MME 收到语音业务请求之 后会告知终端进行网络重选，终端从 LTE 重选到 2G/3G 网络，进行语音业 务，若此时有数据业务发生，则一同回落到到 2G/3G 网络。（2） 主叫呼

7、叫流程： 终端向 MME 发送 CSFB 指示， MME 根据该指示要求 eNodeB把 UE 切换至 U GERAN/UTRAN 的 CS 域。（3） 被叫呼叫流程：MSC/VLR 收到呼叫消息后，通过 SGs 接口向 MME 发 送消息，MME 向被叫 UE 发送寻呼消息，该消息中可以携带主叫号码等信息。UE 收到寻呼消息后，向 MME 发送 CSFB 指示。2.2.3CSFB 是 3GPP 标准化语音解决方案，此方案无需部署 IMS 系统，完全 利用现网实现 CS 业务承载，对 OSS、计费等支撑系统没有影响， MME 和 MSC 需改造支持 SGs 接口及联合位置更新、系统消息重定位功

8、能等， LTE 与 2G/3G 小区的覆盖及邻区配置需进行优化，终端需支持 CSFB 对应的协议，另 外由于切换重选时延过长，导致用户感知不佳。2.2.4 在 LTE 早期建设阶段，CSFB 可以满足不同网络基础的运营商向 LTE 平 滑过渡，得到了国际上诸多运营商及厂商的支持，被 ATT、NTTDocomo 等国 际主流运营商采纳，成为过渡期的主要 LTE 语音解决方案之一。2.3VOLTE/SRVCC 方案。2.3.1VOLTE 是一种 LTE 网络覆盖达到一定连续性甚至全覆盖时基于 IMS 网络 的全IP 解决方案，是 LTE 语音的目标方案，LTE 能在 IMS 的配合下实现端到 端的

9、基于分组域的语音、视频通信业务。2.3.2VOLTE 语音解决方案的核心思想是采用 IMS 作为业务控制层系统，EPC 仅作为承载层，借助 IMS 系统，不仅能够实现语音呼叫控制等功能，还能够合理、灵活地对多媒体会话进行计费。运营商可以基于用户的QoS，针对用户业务的不同内容，提供不同的资费标准。2.3.3LTE/SAE 作为 IP 网络，SAE 网络主要通过 Rx 接口和 IMS 网络联合实现 语音业务。在 IMS 网络协商主叫和被叫均支持的 QoS 参数后，IMS 网络的 P- CSCF 网元会将这些参数发送给 PCRF。PCRF 收到语音的 QoS 参数后，触发 承载，建立流程。其中PC

10、RF （policycontrolrulefunction）实现业务策略控制功能，P-CSCF 作为 IMS 的接入点网元，实现 IMS 呼叫会话控制功能。如图 4 所示。2.3.4 从业务实现流程来看，一个用户要实现端到端的VoLTE 业务，要经过EPS 附着、IMS 注册、业务发起和会话控制、资源释放过程等几个阶段。目前 3GPP没有对 VoLTE 业务的实现给出详细流程和具体要求，为了保证互联互通，GSMA 制定了一系列与 VoLTE 业务相关的标准文件，如：GSMAIR.92（IMS 要求）、GMSAIR.94 （视频呼叫）、GMSAIR.88 （ LTE 漫游）等。2.3.5SRVC

11、C 在 3GPPR8 阶段完成了定义和流程描述， R9 和 R10 对 SRVCC 的性能进行优化。在 LTE 未达到连续覆盖，但运营商已部署了较为完善的 IMS 网络时，SRVCC 可在 IMS 的控制下，由 2G/3G 的电路域来承载用于语音，SRVCC 切换理论测试中断时间约为 300ms，不影响用户感知335 Vd.TF+SHVCC 蠡绽無构朝2.3.6SRVCC 网络架构包括 EPC、2G/3G 以及 IMS 三大部分，系统架构如图5 所示，部分网元需升级改造以支持相关流程：（1） 3GPP2G/3G 的 MSC 需要升级为增强的 eMSC，与 MME 之间新增 Sv 接口，3GPP

12、22G/3GMSC 与 MME 新增 IWS 网元，新增 S102 接口，以便支 持从 LTE 与2G/3G 切换时的鉴权信息，执行切换发起与确认等流程；（2） EPC 中的 MME 需升级支持 Sv （或 S102）接口，并能执行 VoIP 和非 VoIP媒体分离功能及协调 PS 切换与 SRVCC 切换；HSS 新增用于 SRVCC 的 各种参数。2.3.7SRVCC 方案对 EPC 网络覆盖进行了业务层面的扩展，重用了 IMS 网 络，一定程度上降低了网络建设成本，是介于VOLTE和CSFB之间的一种语音 业务承载解决方案，是在 LTE 演进路线上不可缺少的重要环节。2.3.8VOLTE

13、 方案能够充分利用 LTE 高频谱率、抗衰落性、高带宽、大容量等 优点，带来更佳的用户体验，真正实现了“端到端”语音业务，符合网络演进方向，韩国的 LGU+，SKT 以及北美的 MetroPCS 已开始商用 VoLTE。但 是，总体来看，VoLTE 技术还处于早期阶段，有很多问题需要进一步总结和细 化，比如SRVCC 的成熟度、IMS 协议的一致性、互联互通以及持续的网络覆 盖优化等。3. 运营商语音解决方案（1） VolMS+SRVCC 方案是 LTE 网络提供语音业务的目标方案，运营商在选 择语音解决方案时除了考虑技术本身外，还受到终端及芯片成熟度、投入成 本、现网投资保护以及未来 LTE

14、 网络的演进等多方面因素的影响，LTE 网络部 署初期可考虑多模双待方式或较易实现的 CSFB 方案，后续根据 IMS 网络建设 情况以及VolMS+SRVCC 方案的成熟，适时引入该方案。（2 ）中国移动近两年 LTE 的大规模建设，网络覆盖能力已经初具规模，目前 中国移动采用的是多模双待和 CSFB 方案，随着网络的发展，建议在已经实现 连续覆盖的市区和县城区域试点采用 VoLTE+SRVCC 语音方案。（3）中国电信作为 3GPP2 阵营的运营商，在网络的平滑演进方面和CSFB方案的标准完善性方面落后与 3GPP 阵营的中国联通和中国移动，因此建议中 国电信初期选择多模双待方案，但由于多

15、模双待方案在全球漫游等方面的局限 性，需要快速部署 VoLTE 语音方案，目前 CDMA 运营 verizon 采用的也是该（4）中国联通作为 WCDMA 的运营商，出于保护 2G/3G 电路域投资，以及 实现LTE 国际漫游互通的需求，在 LTE 网络部署初期选用通用性更好的 CSFB 语音解决方案， 在 LTE 网络及业务发展中期， 适时的推出 VoLTE/SRVCC 语音 方案， 目前 ATT、EU 以及 SKT 等采用的也是这种策略。4. 结语目前我国的 LTE 网络正在如火如荼的建设中，LTE 为用户带来了极速的数据业 务体验，但同时也应注意到传统语音业务对用户感知的重要性，我国各运营商 在这场变革中需要结合自身特点，选择各自的语音业务解决方案，使自己的网 络性能