VoIP语音技术在LTE中的实现探讨

精品文档-下载后可编辑VoIP语音技术在LTE中的实现探讨【摘要】文章主要阐述了VoIP技术，并结合LTE网络特点，针对VoIP技术在LTE上实现中应注意问题进行了分析，并提出了LTE建设初期语音解决方案，以供大家参考。

【关键词】VoIP技术LTE语音实现解决方案

目前，LTE从理论走向建设也取得了巨大的发展，主要原因在于其物理层采用了OFDM（正交频分复用）技术和傅立叶变换工具。本质上LTE是端到端的IP分组网络，IP技术的成熟足以在电信领域成为事实，但在电信级要求下，语音在LTE网络上传送，有很多问题需要考虑。因此，本文主要论述了VoIP语音技术在LTE中的实现，提出实现中注意问题及解决方案。

一、VoIP技术概述

随着电信传输网的光纤化及数据通信分组化的发展，特别是IP技术在数据领域的巨大成功，语音技术的IP承载逐渐被人们所关注，并已逐渐商用。IP承载语音都需要重点考虑以下两个重要因素：

（1）语音处理技术。IP网络中的语音处理技术需解决两个问题：一是要在保证话音质量的前提下尽可能降低编码比特率，这主要涉及话音编码技术，包括静音检测；二是要在IP网络环境中保证一定的通话质量，通话质量的解决则主要涉及分组丢失补偿和回波抵消技术。其中第一个问题相对重要，即什么样的话音编码技术最适合VoIP。实际应用中，话音编码的要求可用编码器的四个主要属性来表示，即比特率、时延、复杂度和话音质量。降低比特率是话音编码的主要任务，它直接关系到传输资源的有效利用和网络容量的提高。

（2）IP语音通信协议。IP语音通信协议主要包含以下几个部分：话音通信控制协议、语音信息的传送协议及实时控制协议。语音通信控制协议相对于电信网中的呼叫控制信令；语音信息的传送协议规定了话音分组如何封装、复用和传送，包括具有静音检测功能的各种话音编码分组如何组装和标识，由于话音分组必须采用实时传送，不允许有大的时延，因此无法采用重发校错机制的TCP作为其运输层的协议，只能采用UDP协议。目前端到端语音通信协议比较成功且多采用SIP协议。

二、VoIP技术在LTE中的实现

2.1LTE技术特点

LTE是世界范围内的新一代宽带无线移动通信技术，不同于以往的移动通信系统。在新的LTE系统架构下，LTE不再有支持实连接要求的网络架构。因此，LTE是分组网络，且该网络结构非常扁平，从接入网到核心网，只有两层架构，即基站和核心网两种网元结构。

2.2LTE承载语音的协议

目前有两大协议支持实现VoIP，分别为ITU-T提出的H.323协议和IETF提出的SIP协议。但两种协议研究的出发点有所不同：H.323是在已有的PSTN基础上着重考虑与IP网络的互联，因此其协议复杂，同时语音的实现与承载媒体有很大的对应或依赖关系；SIP协议则重点把语音当作IP的一个应用，协议相对简单，且语音实现与承载媒体不需要很强的对应关系。目前，LTE已发展成为端到端的IP网络，语音可以看作LTE网络今后的一个应用，因此其语音协议只能选择SIP协议。

2.3LTE承载语音的平台选择

为在分组域基础上实现语音及多媒体业务，3GPP在3G分组域上成功地构建了IMS（IP多媒体子系统）平台，本质上IMS采用的是新一代软交换技术。IMS平台技术实现了业务、控制及承载的完全分离，用户属性与接入无关等特性。这些特性在IMS上的体现解决了软交换技术无法解决的问题，如用户移动性支持、标准开放的业务接口、灵活的IP多媒体业务提供等。因此，从LTE发展的使命结合IMS平台技术特点，LTE承载语音将会采用IMS平台。

2.4LTE承载语音需要解决的问题

确定了语音协议及控制平台等整体框架后，理论上说LTE可以传输语音了，下一步考虑的将是细节问题，主要涉及QoS。关于QoS需要考虑的因素包括语音编码、端到端总时延、接收端分组抖动时延、分组丢失率及无序分组等。

语音在IP传输是不能采用64kb/s的波形编码技术的。这种编码技最大特点是语音没有失真，但其编码速率太高，需要的网络成本代价太大；3G时代语音编码采用参数编码技术AMR，其编码速率在4.75～12.2kb/s内变化。随着各种媒体增值业务逐渐走向应用，AMR语音已经满足不了用户的需要，宽度语音和音频编码在电信级网络中越来越受关注。

语音电话是一种典型的交互类业务，据统计和调研，该业务对时延和时延抖动有严格要求，但对语音包丢失等有较强的容忍度。LTE是针对高速数据业务设计的系统，目前从LTE实验和商用网情况来看，其时延和时延抖动达不到VoIP电信级要求，因此一旦oIP用户量入网，这种数据率低的实时业务需要LTE系统在设计上进行改进，甚至需要引入新的技术才能减少时延和时延抖动。因此，基于IMS平台实现VoIP是LTE的终极目标，目前还不能实现。

2.5LTE初期语音承载方案

在现有的LTE版本下，实现VoIP达不到电信运营条件，但市场要求LTE必须提供语音业务，那么运营商必须依赖现有实连接网络（如GSM、3G网络、CS域网络等）才能解决语音运营问题。

（1）双待机终端方案。该方案的基本思路是双待机终端可以同时待机在LTE网络和2G/3G网络里，可同时从LTE和2G/3G网络接收和发送信号。在拨打电话时，该终端可自动选择从2G/3G模式下进行语音通信，LTE网络仅提供数据业务。该方案相对比较简单，终端芯片需要采用两个芯片（1个2G/3G芯片和1个LTE芯片）或多模芯片。由于双待机终端的LTE与2G/3G模式之间没有任何互操作，终端不需要实现异系统测量，因此LTE网络和传统的2G/3G网络没有信令接口要求，网络无需改造。

（2）CSFB方案。CSFB方案基本思路是用户终端一般附着在LTE网络上，用户需要进行语音业务时可从LTE网络回落到2G/3G的电路域重新接入，并按照电路域的业务流程发起或接听语音业务。该方案要求网络互通，需要提供信令支撑，还要对现有网络架构改造，以实现SGs关联。SGs关联在CSFB技术中起着桥梁作用，能够将两个不同的系统联系起来，实现用户在不同系统间的语音业务连续。为实现SGs关联，首先，现网MSC需要新增与MME的SGs接口，现网3G网络SGSN需要新增与MME的S3接口；其次，现网2G/3G网络的无线子系统，包括BTSNODEB，BSC及RNC等，需要增加LTE的邻小区配置；再者，为使终端在CSFB到2G/3G网络的语音业务结束后，尽快回到LTE网络，原有网络的无线子系统需要支持FastReturn功能；最后，为了优化终端从LTE回落到2G/3G的延迟，原有网络的无线子系统需要支持RIM功能。

三、总结

CSFB方案和双待机方案共同点是语音业务均由现有的2G/3G网络提供。两者不同点是CSFB方案以数据业务优先；双待机方案在TDD-LTE和2G/3G网络下同时待机，能及时提供数据和语音业务。在LTE建设初期，运营商选择何种方案提供语