第三代移動(dòng)通信中基于TrFO的編解碼協(xié)商技術(shù)及應(yīng)用

【摘要】通過(guò)對(duì)TrFO的原理和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)VoIP改造后TC資源負(fù)荷增加情況，提出了開(kāi)通TrFO應(yīng)用來(lái)緩解TC資源負(fù)荷的方案；同時(shí)，還對(duì)TrFO相關(guān)案例進(jìn)行詳細(xì)探討，為全國(guó)核心網(wǎng)VoIP改造后開(kāi)通TrFO功能提供了參考。

【關(guān)鍵詞】TrFO AMR UE

中圖分類(lèi)號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-1010（2014）-16-

[Abstract]Based on the analysis of the principle and advantage of TrFO， the scheme in which TrFO application are opened to release TC resource load is put forward in the light of the increase of TC resource load after VoIP transformation of current 3G mobile communication system. In the mean time， the corresponding cases of TrFO are discussed in detail to provide domestic core network with a reference to open TrFO function after VoIP transformation.

[Key words]TrFO AMR UE

1 概述

TrFO（Transcoder Free Operation）是一種帶外的協(xié)商機(jī)制，指的是在語(yǔ)音傳輸過(guò)程中，不需要通過(guò)TC（Transcoder，編碼轉(zhuǎn)換器）來(lái)進(jìn)行語(yǔ)音處理，實(shí)現(xiàn)了端至端的高保真、低時(shí)延的語(yǔ)音傳輸功能。由于TrFO節(jié)省了昂貴的TC資源，在IP或ATM承載的第三代移動(dòng)通信R4核心網(wǎng)絡(luò)中使用TrFO，話音通過(guò)AMR（Adaptive Multi Rate，自適應(yīng)多速率）或AMR2以12.2kbps的速率傳輸，可以有效地節(jié)省帶寬。

2 TrFO原理和優(yōu)勢(shì)

2.1 TrFO原理

3GPP在R4版本與R99在功能上的一個(gè)區(qū)別是引入了TrFO功能。R99網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于AMR編碼，最大編碼速率為12.2kbps，而固定傳輸網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速率為64kbps，為實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理，必須通過(guò)碼轉(zhuǎn)換器處理以便進(jìn)行速率適配。但是，在編解碼過(guò)程中，對(duì)語(yǔ)音編碼的碼轉(zhuǎn)換操作可顯著降低語(yǔ)音質(zhì)量、增加傳輸時(shí)延。UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）系統(tǒng)中，在UE（User Equipment，用戶(hù)設(shè)備）和網(wǎng)絡(luò)都支持相同編碼類(lèi)型的端至端呼叫的情況下，可以避免使用碼轉(zhuǎn)換器進(jìn)行碼轉(zhuǎn)換存在，提升了語(yǔ)音質(zhì)量。通信系統(tǒng)通過(guò)OoBTC進(jìn)行語(yǔ)音編解碼的協(xié)商，實(shí)現(xiàn)TrFO特性。

（1）端至端TrFO連接的網(wǎng)絡(luò)模型

端至端TrFO連接的網(wǎng)絡(luò)模型如圖1所示，TrFO功能的實(shí)現(xiàn)需要UE、RNC（Radio Network Controller，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器）以及核心網(wǎng)相關(guān)功能實(shí)體的配合。UE與網(wǎng)絡(luò)需配合完成編解碼協(xié)商過(guò)程，編碼協(xié)商過(guò)程既可以在呼叫建立階段進(jìn)行，也可以在呼叫建立后進(jìn)行。以呼叫建立階段為例，發(fā)起方UE需向網(wǎng)絡(luò)側(cè)通知其支持的編碼類(lèi)型，網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)自身的編解碼情況，刪除不支持的編碼類(lèi)型，然后向前通知共同的編碼列表，接收方再結(jié)合自身的編碼能力判斷有無(wú)共同的編碼類(lèi)型。若有則網(wǎng)絡(luò)為UE之間建立免編解碼的連接，RNC需根據(jù)協(xié)商的結(jié)果分配相應(yīng)的承載資源；若沒(méi)有，則需再插入TC單元。

（2）端至端TrFO連接的建立過(guò)程

端至端TrFO呼叫建立過(guò)程如圖2所示：

具體如下：

◆OoBTC階段：即編碼協(xié)商過(guò)程，是主叫側(cè)MSC Server和被叫側(cè)MSC Server之間協(xié)商Codec Type的過(guò)程。

◆網(wǎng)絡(luò)側(cè)承載建立階段：是主叫側(cè)MGW和被叫側(cè)MGW根據(jù)協(xié)商的Codec建立相應(yīng)的承載資源，并實(shí)現(xiàn)主被叫地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)的互通。

◆RAB指配階段：即無(wú)線接入承載指配，是MGW和RNC根據(jù)協(xié)商的Codec實(shí)現(xiàn)空口資源的互通。

OoBTC負(fù)責(zé)協(xié)商網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的Codec，選擇呼叫模型中所有節(jié)點(diǎn)都支持的一個(gè)Codec，實(shí)現(xiàn)TrFO功能。

（3）跨MSC之間實(shí)現(xiàn)TrFO的基本原理

TrFO在呼叫建立時(shí)先協(xié)商呼叫雙方的編解碼規(guī)則，使用雙方都支持的編解碼類(lèi)型和編解碼模式，減少了傳輸過(guò)程中碼轉(zhuǎn)換器的處理。其原理如圖3所示：

具體如下：

①主叫用戶(hù)先向被叫MSC發(fā)送自己所支持的語(yǔ)音編解碼。

②被叫用戶(hù)向被叫MSC發(fā)送自己所支持的語(yǔ)音編解碼。

③被叫MSC對(duì)比主被叫用戶(hù)所提供的語(yǔ)音編解碼，選取其中雙方都支持的語(yǔ)音編解碼類(lèi)型和模式發(fā)送給主叫MSC，作為最后協(xié)商的結(jié)果。

④主被叫雙方根據(jù)協(xié)商好的語(yǔ)音編解碼類(lèi)型和模式進(jìn)行語(yǔ)音傳輸。

由于整個(gè)呼叫使用同一個(gè)Codec，避免了建立呼叫時(shí)使用TC，從而提高語(yǔ)音質(zhì)量、節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。

2.2 TrFO優(yōu)勢(shì)

對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，TrFO節(jié)省了TC資源，從而節(jié)省運(yùn)營(yíng)商的投資，提高其競(jìng)爭(zhēng)力；對(duì)移動(dòng)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，提高了語(yǔ)音通信質(zhì)量，減少了話音傳輸時(shí)延，增加了用戶(hù)體驗(yàn)。

3 TrFO應(yīng)用案例

3.1 網(wǎng)絡(luò)狀況

為滿足移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和MSC Pool組網(wǎng)的要求，需要對(duì)核心網(wǎng)CS設(shè)備進(jìn)行VoIP改造，即Nc口（MSC與MSC之間的接口）與Nb口（MGW與MGW之間的接口）由原有的TDM承載改為IP承載。VoIP改造分為信令面和媒體面兩部分，其中信令面涉及Mc口和Nc口，媒體面涉及Nb口。改造分為三個(gè)階段進(jìn)行：第一階段，增加IP與CS LAR進(jìn)行對(duì)接、多歸屬改造；第二階段，進(jìn)行BICC局向?qū)樱坏谌A段，進(jìn)行BICC話務(wù)割接。在現(xiàn)網(wǎng)軟交換各端局進(jìn)行VoIP改造后，由于與大部分BSC之間仍然采用TDM對(duì)接，與在TDM組網(wǎng)時(shí)相比，兩端局之間的呼叫過(guò)程中會(huì)插入雙倍TC，導(dǎo)致改造前TC使用量為40%，而改造后為80%。特別繁忙時(shí)甚至達(dá)到100%，可能會(huì)造成一定的呼損。因此，采用減少TC使用量的技術(shù)非常必要。

3.2 TrFO應(yīng)用

TrFO功能的實(shí)現(xiàn)需要核心網(wǎng)、無(wú)線接入網(wǎng)以及UE的配合。UE與網(wǎng)絡(luò)需配合完成編解碼協(xié)商過(guò)程，編解碼協(xié)商過(guò)程既可以在呼叫建立階段進(jìn)行，也可以在呼叫建立后進(jìn)行。若編解碼協(xié)商一致，則不使用TC資源；若不一致，則需使用TC資源。本次VoIP改造后，分別對(duì)開(kāi)通TrFO前后TC的使用情況進(jìn)行分析。

開(kāi)通TrFO前后的TC占用情況對(duì)比如圖4所示：

從圖4可以看出，開(kāi)通TrFO后，TC的使用量減少30%，達(dá)到了節(jié)省TC資源的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

在第三代移動(dòng)通信的核心網(wǎng)和無(wú)線接入網(wǎng)上開(kāi)通TrFO功能，可以有效節(jié)省TC單板的投資30%以上；配合AMR、AMR2的使用，可以降低對(duì)傳輸帶寬的需求。因此，開(kāi)通TrFO功能可以提高語(yǔ)音呼叫的用戶(hù)感知，減少移動(dòng)用戶(hù)呼叫過(guò)程中語(yǔ)音編解碼轉(zhuǎn)換帶來(lái)的語(yǔ)音時(shí)延，提升語(yǔ)音質(zhì)量、增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)，從而增加運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 單秀云. TrFO技術(shù)分析[J]. 通信世界， 2003（40）： 39.

[2] 胡馮梅，劉麗娟. TrFO技術(shù)探討[J]. 中國(guó)新通信， 2013（12）： 30.

[3] 常永宏. 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)與技術(shù)[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2002.

[4] 彭林. 第三代移動(dòng)通信技術(shù)[M]. 北京： 電子工業(yè)出版社， 2003.

[5] 趙學(xué)軍. 軟交換技術(shù)問(wèn)答[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2005.

[6] 胡捍英，楊峰義. 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2001.

[7] 華為技術(shù)有限公司. GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2004.

[8] 中興軟交換系統(tǒng)維護(hù)指南[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2008.

作者簡(jiǎn)介

吉才利：工程師，碩士畢業(yè)于華南理工大學(xué)，現(xiàn)任職于中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司深圳市分公司，主要從事移動(dòng)核心網(wǎng)維護(hù)工作。endprint

【摘要】通過(guò)對(duì)TrFO的原理和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)VoIP改造后TC資源負(fù)荷增加情況，提出了開(kāi)通TrFO應(yīng)用來(lái)緩解TC資源負(fù)荷的方案；同時(shí)，還對(duì)TrFO相關(guān)案例進(jìn)行詳細(xì)探討，為全國(guó)核心網(wǎng)VoIP改造后開(kāi)通TrFO功能提供了參考。

【關(guān)鍵詞】TrFO AMR UE

中圖分類(lèi)號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-1010（2014）-16-

[Abstract]Based on the analysis of the principle and advantage of TrFO， the scheme in which TrFO application are opened to release TC resource load is put forward in the light of the increase of TC resource load after VoIP transformation of current 3G mobile communication system. In the mean time， the corresponding cases of TrFO are discussed in detail to provide domestic core network with a reference to open TrFO function after VoIP transformation.

[Key words]TrFO AMR UE

1 概述

TrFO（Transcoder Free Operation）是一種帶外的協(xié)商機(jī)制，指的是在語(yǔ)音傳輸過(guò)程中，不需要通過(guò)TC（Transcoder，編碼轉(zhuǎn)換器）來(lái)進(jìn)行語(yǔ)音處理，實(shí)現(xiàn)了端至端的高保真、低時(shí)延的語(yǔ)音傳輸功能。由于TrFO節(jié)省了昂貴的TC資源，在IP或ATM承載的第三代移動(dòng)通信R4核心網(wǎng)絡(luò)中使用TrFO，話音通過(guò)AMR（Adaptive Multi Rate，自適應(yīng)多速率）或AMR2以12.2kbps的速率傳輸，可以有效地節(jié)省帶寬。

2 TrFO原理和優(yōu)勢(shì)

2.1 TrFO原理

3GPP在R4版本與R99在功能上的一個(gè)區(qū)別是引入了TrFO功能。R99網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于AMR編碼，最大編碼速率為12.2kbps，而固定傳輸網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速率為64kbps，為實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理，必須通過(guò)碼轉(zhuǎn)換器處理以便進(jìn)行速率適配。但是，在編解碼過(guò)程中，對(duì)語(yǔ)音編碼的碼轉(zhuǎn)換操作可顯著降低語(yǔ)音質(zhì)量、增加傳輸時(shí)延。UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）系統(tǒng)中，在UE（User Equipment，用戶(hù)設(shè)備）和網(wǎng)絡(luò)都支持相同編碼類(lèi)型的端至端呼叫的情況下，可以避免使用碼轉(zhuǎn)換器進(jìn)行碼轉(zhuǎn)換存在，提升了語(yǔ)音質(zhì)量。通信系統(tǒng)通過(guò)OoBTC進(jìn)行語(yǔ)音編解碼的協(xié)商，實(shí)現(xiàn)TrFO特性。

（1）端至端TrFO連接的網(wǎng)絡(luò)模型

端至端TrFO連接的網(wǎng)絡(luò)模型如圖1所示，TrFO功能的實(shí)現(xiàn)需要UE、RNC（Radio Network Controller，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器）以及核心網(wǎng)相關(guān)功能實(shí)體的配合。UE與網(wǎng)絡(luò)需配合完成編解碼協(xié)商過(guò)程，編碼協(xié)商過(guò)程既可以在呼叫建立階段進(jìn)行，也可以在呼叫建立后進(jìn)行。以呼叫建立階段為例，發(fā)起方UE需向網(wǎng)絡(luò)側(cè)通知其支持的編碼類(lèi)型，網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)自身的編解碼情況，刪除不支持的編碼類(lèi)型，然后向前通知共同的編碼列表，接收方再結(jié)合自身的編碼能力判斷有無(wú)共同的編碼類(lèi)型。若有則網(wǎng)絡(luò)為UE之間建立免編解碼的連接，RNC需根據(jù)協(xié)商的結(jié)果分配相應(yīng)的承載資源；若沒(méi)有，則需再插入TC單元。

（2）端至端TrFO連接的建立過(guò)程

端至端TrFO呼叫建立過(guò)程如圖2所示：

具體如下：

◆OoBTC階段：即編碼協(xié)商過(guò)程，是主叫側(cè)MSC Server和被叫側(cè)MSC Server之間協(xié)商Codec Type的過(guò)程。

◆網(wǎng)絡(luò)側(cè)承載建立階段：是主叫側(cè)MGW和被叫側(cè)MGW根據(jù)協(xié)商的Codec建立相應(yīng)的承載資源，并實(shí)現(xiàn)主被叫地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)的互通。

◆RAB指配階段：即無(wú)線接入承載指配，是MGW和RNC根據(jù)協(xié)商的Codec實(shí)現(xiàn)空口資源的互通。

OoBTC負(fù)責(zé)協(xié)商網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的Codec，選擇呼叫模型中所有節(jié)點(diǎn)都支持的一個(gè)Codec，實(shí)現(xiàn)TrFO功能。

（3）跨MSC之間實(shí)現(xiàn)TrFO的基本原理

TrFO在呼叫建立時(shí)先協(xié)商呼叫雙方的編解碼規(guī)則，使用雙方都支持的編解碼類(lèi)型和編解碼模式，減少了傳輸過(guò)程中碼轉(zhuǎn)換器的處理。其原理如圖3所示：

具體如下：

①主叫用戶(hù)先向被叫MSC發(fā)送自己所支持的語(yǔ)音編解碼。

②被叫用戶(hù)向被叫MSC發(fā)送自己所支持的語(yǔ)音編解碼。

③被叫MSC對(duì)比主被叫用戶(hù)所提供的語(yǔ)音編解碼，選取其中雙方都支持的語(yǔ)音編解碼類(lèi)型和模式發(fā)送給主叫MSC，作為最后協(xié)商的結(jié)果。

④主被叫雙方根據(jù)協(xié)商好的語(yǔ)音編解碼類(lèi)型和模式進(jìn)行語(yǔ)音傳輸。

由于整個(gè)呼叫使用同一個(gè)Codec，避免了建立呼叫時(shí)使用TC，從而提高語(yǔ)音質(zhì)量、節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。

2.2 TrFO優(yōu)勢(shì)

對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，TrFO節(jié)省了TC資源，從而節(jié)省運(yùn)營(yíng)商的投資，提高其競(jìng)爭(zhēng)力；對(duì)移動(dòng)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，提高了語(yǔ)音通信質(zhì)量，減少了話音傳輸時(shí)延，增加了用戶(hù)體驗(yàn)。

3 TrFO應(yīng)用案例

3.1 網(wǎng)絡(luò)狀況

為滿足移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和MSC Pool組網(wǎng)的要求，需要對(duì)核心網(wǎng)CS設(shè)備進(jìn)行VoIP改造，即Nc口（MSC與MSC之間的接口）與Nb口（MGW與MGW之間的接口）由原有的TDM承載改為IP承載。VoIP改造分為信令面和媒體面兩部分，其中信令面涉及Mc口和Nc口，媒體面涉及Nb口。改造分為三個(gè)階段進(jìn)行：第一階段，增加IP與CS LAR進(jìn)行對(duì)接、多歸屬改造；第二階段，進(jìn)行BICC局向?qū)樱坏谌A段，進(jìn)行BICC話務(wù)割接。在現(xiàn)網(wǎng)軟交換各端局進(jìn)行VoIP改造后，由于與大部分BSC之間仍然采用TDM對(duì)接，與在TDM組網(wǎng)時(shí)相比，兩端局之間的呼叫過(guò)程中會(huì)插入雙倍TC，導(dǎo)致改造前TC使用量為40%，而改造后為80%。特別繁忙時(shí)甚至達(dá)到100%，可能會(huì)造成一定的呼損。因此，采用減少TC使用量的技術(shù)非常必要。

3.2 TrFO應(yīng)用

TrFO功能的實(shí)現(xiàn)需要核心網(wǎng)、無(wú)線接入網(wǎng)以及UE的配合。UE與網(wǎng)絡(luò)需配合完成編解碼協(xié)商過(guò)程，編解碼協(xié)商過(guò)程既可以在呼叫建立階段進(jìn)行，也可以在呼叫建立后進(jìn)行。若編解碼協(xié)商一致，則不使用TC資源；若不一致，則需使用TC資源。本次VoIP改造后，分別對(duì)開(kāi)通TrFO前后TC的使用情況進(jìn)行分析。

開(kāi)通TrFO前后的TC占用情況對(duì)比如圖4所示：

從圖4可以看出，開(kāi)通TrFO后，TC的使用量減少30%，達(dá)到了節(jié)省TC資源的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

在第三代移動(dòng)通信的核心網(wǎng)和無(wú)線接入網(wǎng)上開(kāi)通TrFO功能，可以有效節(jié)省TC單板的投資30%以上；配合AMR、AMR2的使用，可以降低對(duì)傳輸帶寬的需求。因此，開(kāi)通TrFO功能可以提高語(yǔ)音呼叫的用戶(hù)感知，減少移動(dòng)用戶(hù)呼叫過(guò)程中語(yǔ)音編解碼轉(zhuǎn)換帶來(lái)的語(yǔ)音時(shí)延，提升語(yǔ)音質(zhì)量、增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)，從而增加運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 單秀云. TrFO技術(shù)分析[J]. 通信世界， 2003（40）： 39.

[2] 胡馮梅，劉麗娟. TrFO技術(shù)探討[J]. 中國(guó)新通信， 2013（12）： 30.

[3] 常永宏. 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)與技術(shù)[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2002.

[4] 彭林. 第三代移動(dòng)通信技術(shù)[M]. 北京： 電子工業(yè)出版社， 2003.

[5] 趙學(xué)軍. 軟交換技術(shù)問(wèn)答[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2005.

[6] 胡捍英，楊峰義. 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2001.

[7] 華為技術(shù)有限公司. GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2004.

[8] 中興軟交換系統(tǒng)維護(hù)指南[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2008.

作者簡(jiǎn)介

吉才利：工程師，碩士畢業(yè)于華南理工大學(xué)，現(xiàn)任職于中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司深圳市分公司，主要從事移動(dòng)核心網(wǎng)維護(hù)工作。endprint

【摘要】通過(guò)對(duì)TrFO的原理和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)VoIP改造后TC資源負(fù)荷增加情況，提出了開(kāi)通TrFO應(yīng)用來(lái)緩解TC資源負(fù)荷的方案；同時(shí)，還對(duì)TrFO相關(guān)案例進(jìn)行詳細(xì)探討，為全國(guó)核心網(wǎng)VoIP改造后開(kāi)通TrFO功能提供了參考。

【關(guān)鍵詞】TrFO AMR UE

中圖分類(lèi)號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-1010（2014）-16-

[Abstract]Based on the analysis of the principle and advantage of TrFO， the scheme in which TrFO application are opened to release TC resource load is put forward in the light of the increase of TC resource load after VoIP transformation of current 3G mobile communication system. In the mean time， the corresponding cases of TrFO are discussed in detail to provide domestic core network with a reference to open TrFO function after VoIP transformation.

[Key words]TrFO AMR UE

1 概述

TrFO（Transcoder Free Operation）是一種帶外的協(xié)商機(jī)制，指的是在語(yǔ)音傳輸過(guò)程中，不需要通過(guò)TC（Transcoder，編碼轉(zhuǎn)換器）來(lái)進(jìn)行語(yǔ)音處理，實(shí)現(xiàn)了端至端的高保真、低時(shí)延的語(yǔ)音傳輸功能。由于TrFO節(jié)省了昂貴的TC資源，在IP或ATM承載的第三代移動(dòng)通信R4核心網(wǎng)絡(luò)中使用TrFO，話音通過(guò)AMR（Adaptive Multi Rate，自適應(yīng)多速率）或AMR2以12.2kbps的速率傳輸，可以有效地節(jié)省帶寬。

2 TrFO原理和優(yōu)勢(shì)

2.1 TrFO原理

3GPP在R4版本與R99在功能上的一個(gè)區(qū)別是引入了TrFO功能。R99網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于AMR編碼，最大編碼速率為12.2kbps，而固定傳輸網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速率為64kbps，為實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理，必須通過(guò)碼轉(zhuǎn)換器處理以便進(jìn)行速率適配。但是，在編解碼過(guò)程中，對(duì)語(yǔ)音編碼的碼轉(zhuǎn)換操作可顯著降低語(yǔ)音質(zhì)量、增加傳輸時(shí)延。UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）系統(tǒng)中，在UE（User Equipment，用戶(hù)設(shè)備）和網(wǎng)絡(luò)都支持相同編碼類(lèi)型的端至端呼叫的情況下，可以避免使用碼轉(zhuǎn)換器進(jìn)行碼轉(zhuǎn)換存在，提升了語(yǔ)音質(zhì)量。通信系統(tǒng)通過(guò)OoBTC進(jìn)行語(yǔ)音編解碼的協(xié)商，實(shí)現(xiàn)TrFO特性。

（1）端至端TrFO連接的網(wǎng)絡(luò)模型

端至端TrFO連接的網(wǎng)絡(luò)模型如圖1所示，TrFO功能的實(shí)現(xiàn)需要UE、RNC（Radio Network Controller，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器）以及核心網(wǎng)相關(guān)功能實(shí)體的配合。UE與網(wǎng)絡(luò)需配合完成編解碼協(xié)商過(guò)程，編碼協(xié)商過(guò)程既可以在呼叫建立階段進(jìn)行，也可以在呼叫建立后進(jìn)行。以呼叫建立階段為例，發(fā)起方UE需向網(wǎng)絡(luò)側(cè)通知其支持的編碼類(lèi)型，網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)自身的編解碼情況，刪除不支持的編碼類(lèi)型，然后向前通知共同的編碼列表，接收方再結(jié)合自身的編碼能力判斷有無(wú)共同的編碼類(lèi)型。若有則網(wǎng)絡(luò)為UE之間建立免編解碼的連接，RNC需根據(jù)協(xié)商的結(jié)果分配相應(yīng)的承載資源；若沒(méi)有，則需再插入TC單元。

（2）端至端TrFO連接的建立過(guò)程

端至端TrFO呼叫建立過(guò)程如圖2所示：

具體如下：

◆OoBTC階段：即編碼協(xié)商過(guò)程，是主叫側(cè)MSC Server和被叫側(cè)MSC Server之間協(xié)商Codec Type的過(guò)程。

◆網(wǎng)絡(luò)側(cè)承載建立階段：是主叫側(cè)MGW和被叫側(cè)MGW根據(jù)協(xié)商的Codec建立相應(yīng)的承載資源，并實(shí)現(xiàn)主被叫地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)的互通。

◆RAB指配階段：即無(wú)線接入承載指配，是MGW和RNC根據(jù)協(xié)商的Codec實(shí)現(xiàn)空口資源的互通。

OoBTC負(fù)責(zé)協(xié)商網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的Codec，選擇呼叫模型中所有節(jié)點(diǎn)都支持的一個(gè)Codec，實(shí)現(xiàn)TrFO功能。

（3）跨MSC之間實(shí)現(xiàn)TrFO的基本原理

TrFO在呼叫建立時(shí)先協(xié)商呼叫雙方的編解碼規(guī)則，使用雙方都支持的編解碼類(lèi)型和編解碼模式，減少了傳輸過(guò)程中碼轉(zhuǎn)換器的處理。其原理如圖3所示：

具體如下：

①主叫用戶(hù)先向被叫MSC發(fā)送自己所支持的語(yǔ)音編解碼。

②被叫用戶(hù)向被叫MSC發(fā)送自己所支持的語(yǔ)音編解碼。

③被叫MSC對(duì)比主被叫用戶(hù)所提供的語(yǔ)音編解碼，選取其中雙方都支持的語(yǔ)音編解碼類(lèi)型和模式發(fā)送給主叫MSC，作為最后協(xié)商的結(jié)果。

④主被叫雙方根據(jù)協(xié)商好的語(yǔ)音編解碼類(lèi)型和模式進(jìn)行語(yǔ)音傳輸。

由于整個(gè)呼叫使用同一個(gè)Codec，避免了建立呼叫時(shí)使用TC，從而提高語(yǔ)音質(zhì)量、節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。

2.2 TrFO優(yōu)勢(shì)

對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，TrFO節(jié)省了TC資源，從而節(jié)省運(yùn)營(yíng)商的投資，提高其競(jìng)爭(zhēng)力；對(duì)移動(dòng)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，提高了語(yǔ)音通信質(zhì)量，減少了話音傳輸時(shí)延，增加了用戶(hù)體驗(yàn)。

3 TrFO應(yīng)用案例

3.1 網(wǎng)絡(luò)狀況

為滿足移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和MSC Pool組網(wǎng)的要求，需要對(duì)核心網(wǎng)CS設(shè)備進(jìn)行VoIP改造，即Nc口（MSC與MSC之間的接口）與Nb口（MGW與MGW之間的接口）由原有的TDM承載改為IP承載。VoIP改造分為信令面和媒體面兩部分，其中信令面涉及Mc口和Nc口，媒體面涉及Nb口。改造分為三個(gè)階段進(jìn)行：第一階段，增加IP與CS LAR進(jìn)行對(duì)接、多歸屬改造；第二階段，進(jìn)行BICC局向?qū)樱坏谌A段，進(jìn)行BICC話務(wù)割接。在現(xiàn)網(wǎng)軟交換各端局進(jìn)行VoIP改造后，由于與大部分BSC之間仍然采用TDM對(duì)接，與在TDM組網(wǎng)時(shí)相比，兩端局之間的呼叫過(guò)程中會(huì)插入雙倍TC，導(dǎo)致改造前TC使用量為40%，而改造后為80%。特別繁忙時(shí)甚至達(dá)到100%，可能會(huì)造成一定的呼損。因此，采用減少TC使用量的技術(shù)非常必要。

3.2 TrFO應(yīng)用

TrFO功能的實(shí)現(xiàn)需要核心網(wǎng)、無(wú)線接入網(wǎng)以及UE的配合。UE與網(wǎng)絡(luò)需配合完成編解碼協(xié)商過(guò)程，編解碼協(xié)商過(guò)程既可以在呼叫建立階段進(jìn)行，也可以在呼叫建立后進(jìn)行。若編解碼協(xié)商一致，則不使用TC資源；若不一致，則需使用TC資源。本次VoIP改造后，分別對(duì)開(kāi)通TrFO前后TC的使用情況進(jìn)行分析。

開(kāi)通TrFO前后的TC占用情況對(duì)比如圖4所示：

從圖4可以看出，開(kāi)通TrFO后，TC的使用量減少30%，達(dá)到了節(jié)省TC資源的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

在第三代移動(dòng)通信的核心網(wǎng)和無(wú)線接入網(wǎng)上開(kāi)通TrFO功能，可以有效節(jié)省TC單板的投資30%以上；配合AMR、AMR2的使用，可以降低對(duì)傳輸帶寬的需求。因此，開(kāi)通TrFO功能可以提高語(yǔ)音呼叫的用戶(hù)感知，減少移動(dòng)用戶(hù)呼叫過(guò)程中語(yǔ)音編解碼轉(zhuǎn)換帶來(lái)的語(yǔ)音時(shí)延，提升語(yǔ)音質(zhì)量、增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)，從而增加運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)力。

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作者簡(jiǎn)介

吉才利：工程師，碩士畢業(yè)于華南理工大學(xué)，現(xiàn)任職于中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司深圳市分公司，主要從事移動(dòng)核心網(wǎng)維護(hù)工作。endprint