LTE网络语音实现方案

2013-08LTE网络语音实现方案LTE网络语音解决方案比较1XCSFBSVLTEICS/VCCVoLTEVoLTE业界动态内容混合解决方案语音和数据都基于LTE没有LTE或eHRPD覆盖时语音基于1xRTTICS或VCCVoIP语音和数据都基于LTE〔VoLTE)LTE网络语音的三种解决方案GWInternet1xRTT

MSCPSTNIMSPSTNGW1xRTT

MSCInternetPSTNIMSPSTNGWInternet基于CS的语音LTE只用于数据语音基于CDMA1xCSFB或双模终端方案〔SVLTE)CSFB根本概念CSFB用户在有LTE覆盖的区域总是驻留在LTE网络在LTE和2/3G网络的重合区域，当用户需要发起或接听语音呼叫时，CSFB将被触发，终端断开LTE连接驻留到2/3G网络呼叫完成后，终端将重新驻留到LTE网络LTELTELTELTE2/3GLTEislandPSCS(+PS)PSCDMACSFB的两种模式+ 对CDMA网络无影响+ 漫游方案简单双Rx

更复杂的终端短信业务会影响PS数据业务双接收器终端监听1x无线信号！LTE中寻呼，CS中呼叫双接收器DualRxCSFB单接收器SingleRxCSFB+ 基于LTE的快速寻呼+短信业务不影响PS数据业务对网络改造大需终端支持CSFB功能终端产业链不完善漫游方案不明确1xRTT1xRTTeNBMME1xRTTBTS1xRTTBSC1xCSFB网络架构HSS3GPPAAASGWPCRFManagedIPNetwork1xCSIWSPSTNUEVoiceControlPlaneforS102basedCSFBVoiceControlPlaneforDualRxbasedCSFBVoiceUserPlaneforCSFBE-UTRAN1xRTT1232S102PDN

GW1xRTT

MSCDatePlaneoverE-UTRAN1xCSFB受影响的网元1xCSEPCLTECDMAAccessS1-Ue-UuA1Um/UuS1-MMES11S1021xRTTeNodeBMME1xCS

IWSMME1xRTT

MSSS&P

GWInternetSGiBCSFBNewfunctionalityCSFBCSFBCSFBCSFBphoneACSFBARAT

changeCSFBCSFB性能指标CallsetuptimeAverageTime(ms)Native1xeCSFBCSFB(RwR)MOcall170016503993MTcall426030305373(下表数据来源于高通的报告，爱立信未加测试验证)CSFB的呼叫建立时长不同方式区别很大。上表显示的是两种不同模式的CSFB和传统的1xCDMA的呼叫建立时长的比照。上述时长不包括PS互操作的场景，因此PSHO的中断时间不包括在上述数据中。双模终端方案SVLTE–〔语音与数据同时连接〕优点：允许同时使用LTE数据和CS语音以及SMS效劳。 确保纯粹的CDMA性能和可靠性。 支持CDMA漫游。 缺点：因采用双收发器而增加终端本钱 SAR限制可能要求在呼叫时限制上行链路容量分组交换核心MSC支持LTE/CS语音的双收双发终端为早期LTE+CDMA的主流解决方案。LTE1xRTT数据CS语音双无线eNBMME1xRTTBTS1xRTTBSCSVLTE网络架构HSS3GPPAAASGWPCRFManagedIPNetworkPSTNUEVoiceControlPlaneforSVLTEVoiceUserPlaneforSVLTEE-UTRAN1xRTT132PDN

GW1xRTT

MSCDatePlaneoverE-UTRAN基于CS的语音的方案比较KPIsSVLTEDualRxwithoutS102BasicCSFBwithS102EnhancedCSFBwithS102OverACH/PCHOverTCHECM-ACTIVEECM-IDLEECM-ACTIVEECM-IDLEMOVoiceCallDelay(ms)SameastodayN/A11751175132511751325MTVoiceCallDelay(ms)SameastodayN/A18151245150512451505MOSMSDelay(ms)Sameastoday17511757022070220MTSMSDelay(ms)Sameastoday81518157038070380ResumeLTEServiceDelay(ms)N/A200200200ImpactonUE’sBatteryConsumptionMediumtoHighMediumtoHighLowLowKeyFunctionsNeededintheUEDualReceiversDualTransmittersDualReceivers‘ExtendedServiceRequest’procedureS102Support‘ExtendedServiceRequest’procedureS102Support‘ExtendedServiceRequest’procedureKeyFunctionsNeededintheNetworkNone‘ExtendedServiceRequest’procedureInclusionofHSSuserdataintoHLR‘ExtendedServiceRequest’procedureS1-APandS102Support1xRTTCSIWSsupportInclusionofHSSuserdataintoHLR‘ExtendedServiceRequest’procedureS1-APandS102Support1xRTTCSIWSsupportInclusionofHSSuserdataintoHLRStandardStatus3GPPRelease8Noimpacton3GPP23GPPRelease9Noimpacton3GPP23GPPRelease8Noimpacton3GPP23GPPRelease9Noimpacton3GPP2TerminalRoadmapAvailablein1Q11Availablein4Q10TBDTBDImplementationofOtherOperatorsTier1operatorinNATier2operatorinNANotknownTier1operatorinJapanDualRadio劣势

双收双发导致电池消耗过高

芯片制作工艺及成本相对较高

频率干扰导致带宽及接收范围下降

终端的定制特性导致漫游将受到限制

在长期的演进路线上不明确Vertical/concentratedHorizontal/fragmentedExpandingmarketDeclining/stagnatingmarketSingleRadio劣势

网络需要改造

市场推进时间相对慢

过渡方案DualRadio优势

利用部分智能手机加速LTE市场推进

避免网络升级，减少网络投资

在VoLTE正式商用之前提供

LTE数据及话音业务SingleRadio优势

减少终端的复杂性，功耗和体积等更快的话音建立时间(e1xcsfb)可重复利用现有资源对话音

及短信的漫游支持可同时支持singleradio及dualradioDualRadiovsSingleRadio基于CS的语音解决方案小结双收单收双收发

(2Rx-2Tx)1xRTTLTES102PS数据SMS、移动性管理、寻呼CSFBEPCMSS://....”暂停以用于Tx共享”SMS、移动性管理、寻呼EPCMSS://....PS数据EPCMSS://....PS数据基于CS的基于CS的SMS、移动性管理、寻呼基于CS的测量系统信息寻呼1xRTT1xRTT由于SAR限制，在CS呼叫过程中可能需要停止/减少LTETx。CS操作LTELTE双收发或双收解决方案为CDMA运营商LTE语音的主流解决方案。混合解决方案语音和数据都基于LTE没有LTE或eHRPD覆盖时语音基于1xRTTICS或VCCVoIP语音和数据都基于LTE〔VoLTE)语音的三种方案GWInternet1xRTT

MSCPSTNIMSPSTNGW1xRTT

MSCInternetPSTNIMSPSTNGWInternet基于CS的语音LTE只用于数据语音基于CDMA1xCSFB或双模终端方案〔SVLTE)混合接入方案

(过渡到LTE全覆盖的语音方案)2010-03-02CSVoLTE

手机MSCIMSCS语音HLRMMTelHSVCCCSLTELTELTELTELTELTELTELTELTEEPCVoLTE

手机MSCIMSLTELTECS语音VoIPIMS语音用于SR-VCC的S102建立切换切换HLRMMTelHSSVCCCS接入VCCCS接入到IMS：VoLTE早期无LTE覆盖时，或漫游用户可将语音重路由到IMS网络中实现VoIP业务〔可使得CS用户体验IMS被叫业务〕VCC：基于LTE的语音和CS的语音的连续性〔主要用于一号通业务〕混合方案较为复杂，目前产业链尚不完善，业界对此方案的态度尚不明确，只推荐在特殊场景下应用混合解决方案语音和数据都基于LTE没有LTE或eHRPD覆盖时语音基于1xRTTICS或VCCVoIP语音和数据都基于LTE〔VoLTE)语音的三种方案GWInternet1xRTT

MSCPSTNIMSPSTNGW1xRTT

MSCInternetPSTNIMSPSTNGWInternet基于CS的语音LTE只用于数据语音基于CDMA1xCSFB或双模终端方案〔SVLTE)基于LTE的语音－VoLTE优点： 语音与数据同时连接。可提供与Skype等OTT相媲美的丰富语音效劳。通过CDMA网络的混合解决方案可最大程度降低掉话率。

缺点：需要部署IMS。分组交换核心IMSLTEVoIPMTASLTE/EPCInternet1xRTT

MSCPLMN基于CS的语音LTE只用于数据语音基于CS网络采用双模终端方案或CSFB方案向VoLTE演进的推动力LTE/EPCInternetIMSPLMNVoLTE语音和数据都基于LTEVoLTE/MMTel提供更丰富的多媒体业务支持固移融合，多种接入方式提供更佳的用户体验CS退网，更有效率的网络架构无线资源利用率更高GSMAVoLTE属性

技术总结为“基于LTE的语音”约定的最小必备功能组。相关3GPP标准的属性〔选定的项〕。向上兼容完整的IMS多媒体。LTEEPCVoLTE

媒体：AMRNBAMRWBRTP属性/数据传输RTCP使用抖动缓冲区管理效劳：与GSM相似的MMTel补充业务子集以XCAP流程通过Ut进行的补充业务管理IMS紧急效劳承载管理：IMSAPN初始附着阶段的信令承载设置〔QCI=5)P-CSCF发现PDN连接(信令或GBR承载)丧失的处理空虚状态下信令的减少LTE无线能力：针对语音的GBREPS承载〔QCI1〕；针对SIP和XCAP的非GBREPS承载PDCP中的RoHCRLCUM〔功能组指示符bit7集合；UE必须支持SRB1+SRB2+4xAMDRB+1xUMDRB〕必须支持LTEDRX模式2010-02-14IMSMMTelIMS功能局部：基于ISIM的鉴权〔USIM回退〕信令的IPSec保护Tel-URI和SIPURIUt的GBA或digest鉴权GSMAVoLTE网络架构〔IR.92〕IR-92IMSFeaturesISIMbasedauthentication(USIMfallback).IPSecprotectionofsignaling.BothTel-URIandSIPURIGBA(recommended)ordigestauthenticationforUtIMSEmergencySMSoverIPe-UuIR.92eNodeBS&P

GWP-CSCF/IMSAGwSignalingBearer(Default),QCI=5S1-UPCRFSIP(SDP)SGiGxRxDedicatedVoiceBearer,QCI=1Voice(RTP)RTCPI-/S-CSCFMMTelASHSSCxISCShUtMwGmMb-DRXinordertomaximizebatterylifetime

-RoHC-AMRNBandWB

-RTCP

-JitterBuffer-BearermanagementforQoS

-WellKnownIMSAPN

-P-CSCFDiscovery-SupplementaryServiceManagementoverXCAPMMTelSupplementaryServices

-OIP,OIR,TIP,TIR

-CDIV(CFU,CFNL,CFB,CFNRc,CFNR)

-CB(ICB,OCB,ICB-R,OCB-IC)

-HOLD

-MWI

-Comm.Waiting

-Ad-hocConfMMES1-MMES11S6a-PCCrules

-SubscriptiontoradioeventsXCAPtermorigHSS

SLFIBCFSIPSIPSIP-I/ISUPAPDNS

ENUM

CLFAccess

NetworkRTP

MSRPTDMorRTPMGCFCSCF

BGCFTRFTrGWRTP

MSRPMRFPMTASSCCASH.248H.248H.248DiameterDiameterXCAPExternal

NetworkIMS-AGWATGWH.248P-CSCFATCFDNSSIP,DNSXCAPRTP

MSRPIM-MGWSM-GWVoLTE对IMS各节点的要求对节点有新功能要求或全新的数据配置要求VoLTE信令流概览

-假设IMSAPN不是终端的缺省APNUEIMSLTE1.AttachProcedureincl.PDNconnectivitytoadefaultAPN2.UERequestedPDNconnectivitytoIMSAPN3.IMSRegistrationEPC4.MT&MOCallsVoLTE端到端QoS保障e-UueNodeBPDN

GWP-CSCF/IMSAGwS1-UPCRFSIP(SDP)SGiGxRxDedicatedVoiceBearer,QCI=1CSCFTASHSSCxISCShUtMwGmMbQCI1,2,5,7无线承载实现

Delaybasedscheduling

DRX，延长电池使用

RoHCMMES1-MMES11S6a承载QoS控制

为业务数据流分配QoS

为业务数据流设定计费向业务实体通知承载的变化XCAPtermorigSignalingBearer(Default),QCI=5DedicatedVideoBearer,QCI=2/7Voice(RTP)RTCPVideo(RTP)RTCP

通用IMSAPN

紧急呼叫APNP-CSCF发现

策略执行InhomenetworkS-

GWS5/S8鉴权GW选择

承载管理

IMSvoiceoverPSsession

通知

用户EPC,IMS数据管理

LTE接入鉴权，移动性管理

IMS鉴权

支持SRVCC，ICS

支持域选择VoLTE行业标准200320042005200620072008200920102011MMTelRelease7Release8NGNRelease1OneVoiceRelease9Release10PRDIR.92PRDIR.65PRDIR.88UNIIMSRoaming

&interconnectLTE

RoamingPRDIR.58IMSvoiceon

HSPADRAFTPRDIR.64SR-VCC&ICSUnder

approvalPRDIR.94Videocall

additionsStable

DRAFTPublishedPublishedPublished多种LTE/CDMA方案的共存方式及现状几种LTE/CDMA方案从网络、终端、运营的角度均可以同时部署，主要是针对不同用户类别进行配置:LGU+和MetroPCS:VoLTE与双待终端共存；Verizon方案2013年VoLTE与双待终端共存KDDI:双待终端与1xCSFB共存双待终端方案〔双发或单发〕有成熟的产业链和商用案例为依托，中国电信在LTE部署后可以随时部署目前LTE/CDMA版iphone5在Verizon遇到用户体验差于AT&Tiphone5的问题LTE/CDMA版iphone5在进行语音、短信业务时会导致数据业务挂起1xCSFB的方案选择和部署时间可参考Sprint和KDDI对产业链的推动效果，及其商用案例是否成功VoLTE的方案选择可参考MetroPCS、LGU+、尤其是Verizon的商用案例，特别关注SRVCC的应对方案2Rx1TxD-Rx/Tx多待终端方案MSC-SCDMA1xMMEeNodeBS102S1A11xe-UuLTE1xCSIWSSGWUmA1MSCeHSSHLR1xCSFB海外CDMA运营商选择SVLTE的初衷1xCSFB/e1xCSFB的网络、终端效率低于3GPPCSFB没有联合的注册、注销、位置更新、paging机制1xCSFB的呼叫延迟问题比3GPPCSFB严重；而e1xCSFB过于复杂，尤其对终端和MSC的要求比较高1xCSFB的业界标准不如3GPPCSFB完善3GPPCSFB有RIM、DMCR、PSHO-based-CSFB、MTRF、FastReturn、CSFBsupportingMSC-pool等多种配套机制，而1xCSFB/e1xCSFB却没有1xCSFB的PSsuspend的问题1xCSFB的产业链支持不如3GPPCSFB完备终端、无线、分组域、电路域均有欠缺多种LTE/CDMA方案对国际漫游的影响国际漫出的影响SVLTE〔多待终端〕方案国际漫出时，语音、短信业务流程和普通CDMA用户没有区别，CtoG、CtoC方案依然适用1xCSFB国际漫出方案对终端的要求取决于Sprint、KDDI的1xCSFB部署方案；但漫游到LGU+、MetroPCS等已明确放弃1xCSFB的运营商时，1xCSFB终端将不能使用1xCSFB国际漫出方案对中国电信的网络没有特殊要求，根本等同于目前的普通CS业务流程〔登录时略有差异〕国际漫入的影响国际漫入时，SVLTE的语音业务流程等同于目前普通的CS流程1xCSFB国际漫入方案和Sprint、KDDI的部署方案及其用户所使用的终端密切相关〔预计2013年可以明确〕VoLTE的国际漫游:Localbreakout/RAVELLTE/CDMA的语音、短信方案小结手持终端双发双收终端单发双收终端1xCSFB/e1xCSFBVoLTE呼叫建立时延正常CS呼叫建立时间较低1xCSFB时延较严重e1xCSFB优化了时延但方案较复杂快于CS语音呼叫建立时间语音对并发数据的影响无影响并发数据业务挂起并发数据业务挂起理论上e1xCSFB可以支持并发数据，但实现难度较大无影响短信对并发数据的影响无影响并发数据业务挂起无影响无影响通话中离开LTE的影响无影响无影响无影响1xSRVCC实现难度较大短信、消息方案普通CS短信普通CS短信S102短信推荐SMSoverIP方案国际漫游无影响无影响影响较大（Sprint、KDDI驱动）方案初步确定（RAVEL)对终端的影响待机时间、成本影响较小(‘ExtendedServiceRequest)影响较大（S102,‘ExtendedServiceRequest）（Sprint、KDDI驱动）GSMA标准对网络的影响无影响无影响RAN/PS/CS网络改造新建IMS网络LTE网络语音解决方案比较1XCSFBSVLTEICS/VCCVoLTEVoLTE业界动态内容行业VoLTE路标201020112012201320142015DualRadio

(CDMAonly)VoLTE漫游及互通2012年先锋运营商开始商用(noSRVCC)2013-2014将逐步成熟CSFB

(2G/3G)逐步改善和的呼叫建立时长IMSroaming实施之前长期存在，用于国际漫游

更多的接入方式(WiFi,HSPA)先锋运营商部署VoLTE的时间表〔1〕运营商VoLTE时间表最新状态SKT2012年8月8号，开始商用VoLTE将商用VoLTE业务扩展到更多城市去计划在2013年，开始部署SRVCC注：CSFB于2011年就已经商用LGU+（CDMA运营商）2012年8月8号，开始商用VoLTE将商用VoLTE业务扩展到更多城市去，目标是尽快达到全国VoLTE覆盖注：双待终端方案于2011年就已经商用KT2012年10月8号，开始商用VoLTE将商用VoLTE业务扩展到更多的城市去注：CSFB于2012年1月商用Verizon（CDMA运营商）计划2013年下旬开始consumertrialsofVoLTE，2014年商用VoLTE业务全球运营商中最早做VoLTE试点的运营商。注重围绕VoLTE生态系统的构建和发展。将一开始就通过LTE/IMS来提供紧急呼叫业务。注：双待终端方案于2010年就已经商用AT&T计划2013年中后期开始商用VoLTE视Verizon为最大竞争对手，不愿意在VoLTE上落后Verizon太多时间，部署SRVCC也在计划中（SRVCC实验室测试中）。注：CSFB于2011年就已经商用metroPCS（CDMA运营商）2012年8月7号，开始商用VoLTE将商用VoLTE业务扩展到更多城市去注：双待终端方案于2010年就已经商用截止到2013年5月，韩国三家运营商已经开展了约400万VoLTE用户先锋运营商部署VoLTE的时间表〔2〕运营商VoLTE时间表最新状态Rogers2012年年底开始做VoLTE试点计划2013年下半年让网络侧做好VoLTE商用的准备紧跟美国运营商的步伐，对于跟美国运营商之间的漫游特别看重。在现网上，成功验证了VoLTEwithSRVCC呼叫。注：CSFB于2011年就已经商用VodafoneD2计划2013年下半年让网络侧做好VoLTE商用的准备现网可通过LTE家庭/中小企业路由器提供语音业务，将扩展LTE上的“无线固话”业务成智能手机的VoLTE业务注：CSFB已经商用SoftBank2013年下半年开始做VoLTE试点计划2014年中开始VoLTE商用跟爱立信开始相关部署方案的讨论和设计，包括现网设备的升级方案注：CSFB已于2012年10月初开始商用KDDI（CDMA运营商）2013年做测试和试点计划2014年第二季度商用爱立信中标。跟爱立信开始相关部署方案的讨论和设计注：CSFB已经商用NTTDocom2013年开始VoLTE试点计划2014年开始商用正在跟终端产商和网络设备产商协商明年的试点工作注：CSFB已经商用H3GItaly计划2014年开始商用爱立信中标。包括IMSCore和VoLTE/SRVCC业务。国外CDMA运营商LTE语音方案和开展方案运营商LTEband1XCSFBorSVLTEVoLTE发展计划LGU+850MHz2100MHzDualRadio（2011年商用）2012年8月8号，开始商用VoLTE，没有采用VCC，LTE全覆盖截至2013年5月，volte用户达到～70万开展业务：高清语音/视频通话，Joyn,特有业务KDDI1500MHz2100MHz2012年9月商用LTE,同时支持1xCSFB和DualRadio

2013年下半年开始volte网络部署，计划2014年商用没有计划采用VCC发展业务包含：高清语音，高清视频通话，RCS等Verizon700MHzDualRadio2010年商用计划2013年下旬开始consumertrialsofVoLTE，2014年商用VoLTE业务,没有计划VCC(goodLTEcoverage)Sprint700MHz800Mhz1600Mhz2500Mhz2100?1xCSFBDualRadio计划今年volte试验,2014年局部商用（onholdnowduetomergerwithSBM),interestedinSRVCCmetroPCS700MHzDualRadio2011年商用2012年8月7号，开始商用VoLTEInterestedinDRVCC,notclearafterT-Mobileaquisition韩国三大运营商VoLTE商用情况

网络业务资费用户数（2013,May)其它SKTLTE频段：829MHz-839MHz/874MHz-884MHz(5)；1755MHz-1765MHz/850MHz-1860MHz(3)从WCDMA演进到LTE支持CSFB支持VoLTE高清语音（HDVoicecall,采用AMR-WB）视频通话（VideoCall）RCS商用初始阶段：高清语音资费：与3G语音电话一样的资费，即每秒1.8won视频通话资费：每秒3.0won在2013年3月，推出数据共享计划。3.6MVoLTEsubsSKT发言人声称，VoLTE的质量比3G网络提高40％；通话建立时间只需要0.25-2.5s，而3G网络需要5sLGU+LTE频段：839MHz-849MHz/884MHz-894MHz(5)；1920MHz-1930MHz/2110MHz-2120MHz(1)从CDMA演进到LTE在LTE开始就支持SVoLTE与上同商用初始阶段：同SKT。在2013年1月，率先推出数据无限套餐计划。<700kVoLTEsubsLTE的网络覆盖已经接近全国覆盖，将加快全