VoLTE關鍵技術應用及現(xiàn)網規(guī)劃建設研究

童恩++邵建

【摘 要】介紹了VoLTE網絡的關鍵技術，通過對VoLTE在實際建設中涉及的重點問題如業(yè)務運營面臨的挑戰(zhàn)、與現(xiàn)有2G/3G網絡的協(xié)作機制、網元建設與改造、IP承載網改造等方面的研究分析，對相關工作經驗進行總結，為VoLTE的規(guī)劃與建設提供有價值的參考。

【關鍵詞】VoLTE 4G建設 VoLTE規(guī)劃 VoLTE部署

1 LTE介紹及應用情況

LTE是Long Term Evolution（長期演進）的縮寫，3GPP R8開始定義LTE技術標準，其定位為3G技術的演進升級，目前全球運營商均將LTE統(tǒng)稱為4G。按頻段使用方式（即雙工方式）的不同，LTE分為TDD（上下行共用頻譜，但分時發(fā)送數(shù)據(jù)）和FDD（上下行分別使用不同頻段，可同時發(fā)送數(shù)據(jù)）2種，除了無線側（如通信頻段、報文幀結構定義等）有區(qū)別外，其它方面基本相同。以TD-LTE模式為例，按照1：3上下行時隙配比計算，下行峰值速率約110Mbps，上行峰值速率約為10Mbps，下載1GB的電影用時不到2min，而使用3G（TD-SCDMA）下載則需要80min左右。由此可見，對用戶來說，LTE是極具誘惑力的高速移動寬帶。

據(jù)GSA統(tǒng)計顯示：截止今年6月份，全球已有超過300家電信運營商為107個國家提供商用LTE網絡服務，預計到今年年底，全球LTE商用網絡將超過350個，僅今年已新增的LTE網絡部署地區(qū)就超過了30個，如保加利亞、瓦努阿圖、中國臺灣省等。目前商用建設的LTE網絡以FDD制式和1800M頻段居多，也有部分電信運營商部署了TDD和FDD融合的LTE網絡。

由于TD-LTE與TD-SCDMA（中國移動的3G網絡制式）在無線側（如幀結構）有很多相似點，因而可直接基于3G進行升級部署。中國移動的4G LTE網絡采用TDD模式，2013年底中國移動在某市建設VoLTE實驗局，利用現(xiàn)網IMS成功打通了到韓國的4G高清視頻通話（基于VoLTE）。

2 VoLTE組網架構

LTE網絡只提供分組數(shù)據(jù)通信（即只有PS域，沒有CS域），語音和數(shù)據(jù)業(yè)務（如視頻流媒體、寬帶上網、移動游戲等）均承載于IP分組數(shù)據(jù)網絡上。VoLTE通過LTE網絡來承載語音通訊，語音呼叫的信令都經過IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）網絡來控制。圖1為VoLTE的網絡架構及關鍵網元，主要包括無線接入、LTE網絡和IMS核心網。

2.1 IMS網絡

IMS是IP多媒體子系統(tǒng)（IP Multimedia Subsystem）的縮寫，會話控制、業(yè)務承載全部基于IP網絡；為用戶提供語音、視頻、圖片、文本等多媒體服務；子系統(tǒng)的概念就是其依賴于現(xiàn)有的網絡系統(tǒng)，把GPRS/LTE/WLAN等作為移動無線接入的承載網，把固網寬帶作為固定接入的承載網。

IMS重點包含CSCF、HSS、AS、SBC和PCRF網元，以SIP、Diameter協(xié)議交互。

CSCF（呼叫狀態(tài)控制）網元是IMS的關鍵核心網元，主要實現(xiàn)呼叫接入、控制與處理邏輯，同時可根據(jù)用戶簽約實現(xiàn)業(yè)務觸發(fā)；CSCF類同于2G核心網的MSC、3G核心網（CS域）的MSC Server、固網NGN中的固定軟交換（Soft Switch）設備。

HSS（歸屬用戶服務器）主要實現(xiàn)IMS用戶數(shù)據(jù)，如賬號和簽約信息的存儲，類同于移動2G核心網中的HLR。

AS（應用服務器）實現(xiàn)智能業(yè)務邏輯控制功能，類同于智能網中的SCP，提供智能業(yè)務控制功能，如彩鈴、彩像、智能語音呼叫（呼叫前轉）等。

SBC（會話邊緣控制器）將終端用戶接入到IMS網絡，主要提供接入控制、網絡拓撲隱藏、NAT、QoS保障和網絡安全等功能。

PCRF（策略控制設備）主要為VoLTE用戶提供QoS帶寬保障服務，如根據(jù)不同用戶的簽約信息提供有區(qū)別的QoS保障服務。

綜上所述，IMS主要為VoLTE提供語音呼叫控制，其中SCC AS和ATCF/ATGW（可與SBC合設）在VoLTE中主要為eSRVCC（增強型的單待無線語音呼叫連續(xù)性）提供會話控制的錨定、實現(xiàn)語音從LTE網絡到2G/3G的快速切換等功能。

2.2 LTE承載網絡

LTE網絡主要提供移動寬帶服務，為每個用戶提供無線數(shù)據(jù)通道的管理服務。

MME（Mobility Management Entity）主要實現(xiàn)移動性管理、承載管理、用戶鑒權認證等功能，即分組數(shù)據(jù)通信的信令控制網元。

SGW（服務網關）主要負責用戶面處理，包括數(shù)據(jù)承載通道的建立/修改/釋放、數(shù)據(jù)報文的路由和轉發(fā)、QoS控制和計費等，SGW即為分組數(shù)據(jù)通信的媒體處理單元。

PGW（分組數(shù)據(jù)網關），是PDN（分組數(shù)據(jù)網絡）終結于SGI接口的網關，主要負責LTE終端的IP地址分配、會話管理（根據(jù)不同的APN尋址到對應的外部數(shù)據(jù)網絡）、QoS策略執(zhí)行、計費等功能。

3 VoLTE關鍵技術及挑戰(zhàn)

VoLTE網絡中的網關設備均可為用戶提供QoS保障：對于語音業(yè)務，為其建立QCI（QoS等級標識）=1的專有承載，即優(yōu)先級最高的QoS保障，同時采用AMR-WB的高清語音編碼格式，因而VoLTE的語音質量和用戶體驗要更優(yōu)于2G/3G網絡。

3.1 LTE語音方案

LTE終端包括多模雙待和多模單待2類：

（1）多模雙待（支持多種模式和雙網絡待機），終端同時駐留于2G/3G和LTE網絡，語音業(yè)務通過2G/3G提供，數(shù)據(jù)業(yè)務通過LTE或2G/3G提供。

（2）多模單待（支持多種模式和單網絡待機），又分為如下2種模式：

語音業(yè)務不通過LTE提供（LTE網絡提供純數(shù)據(jù)業(yè)務）endprint

CSFB（CS域回落）：終端優(yōu)選駐留LTE網絡，在有語音通訊需求時，網絡輔助其回落到2G/3G網絡，通過接入2G/3G網絡建立通話，通話結束后再重選返回LTE網絡。

語音業(yè)務通過LTE提供（即VoLTE/SRVCC）

在LTE覆蓋范圍內通過LTE網絡提供基于IMS的語音業(yè)務；在呼叫過程中離開LTE覆蓋范圍時，支持LTE語音與2G/3G的互操作來保證連續(xù)性。

3.2 VoLTE關鍵技術

VoLTE網路的無線側采用OFDM（正交頻分復用）、MIMO（多進多出，空間分集）等技術，對比3G極大提高了頻譜利用率和數(shù)據(jù)速率。同時無線底層提供3大增強功能，包括半持續(xù)調度、頭壓縮、TTI-Bundling，可進一步提供VoLTE的覆蓋和容量性能。因而VoLTE網絡可為用戶提供豐富的寬帶無線多媒體服務，如在線電影、視頻通訊、大文件下載等。

3.3 VoLTE時代電信運營商面臨的挑戰(zhàn)

考慮到雙待機作為一種終端形態(tài)將長期存在，同時兼顧到TD-LTE產業(yè)的成熟度，在網絡建設運營初期，可由電路域提供語音服務而LTE提供純寬帶業(yè)務。后續(xù)隨著SRVCC（單待無線語音呼叫連續(xù)性）的全網部署，VoLTE作為基本語音業(yè)務，將逐步取代傳統(tǒng)的電路域語音。

隨著LTE網絡的部署，互聯(lián)網OTT應用（如微信提供近乎免費的VoIP通訊服務）的特性及用戶體驗都將大大增強，這將導致VoLTE移動語音業(yè)務面臨著巨大挑戰(zhàn)：一方面，在2G/3G時代，移動帶寬不具備承載高質量VoIP的能力（如音視頻通訊），OTT多基于Wi-Fi等固定寬帶接入，其使用環(huán)境、用戶體驗將受到很大限制，電信運營商基于廣域覆蓋的移動網絡所提供的語音服務具有天然的優(yōu)勢；但到了LTE時代，OTT的網絡能力反而被大大提升，加上其自身優(yōu)秀的業(yè)務體驗，OTT over Wi-Fi變?yōu)镺TT over LTE，用戶可隨時隨地（在LTE網絡覆蓋區(qū)）使用OTT業(yè)務，這將給電信運營商帶來很大沖擊。另一方面CSFB和雙待機仍需要電路域提供語音業(yè)務，因此要求2G/3G和LTE網絡長期共存，需要電信運營商做好三網融合協(xié)作的規(guī)劃和運營。OTT over Wi-Fi向OTT over LTE的轉變如圖2所示：

圖2 OTT over Wi-Fi 向OTT over LTE的轉變

4 VoLTE與2G/3G網絡的融合協(xié)作

VoLTE是TD-LTE網絡承載語音業(yè)務的目標方案，在網絡建設與運營初期，考慮到無網絡覆蓋區(qū)和小區(qū)邊緣的通話質量，VoLTE網絡需要支持與現(xiàn)網2G/3G進行平滑快速的切換，即通過SRVCC（單待無線語音呼叫連續(xù)性）技術，VoLTE網絡實現(xiàn)與2G/3G網絡的融合協(xié)作。

（1）支持SRVCC的VoLTE終端在執(zhí)行（聯(lián)合）網絡附著、路由區(qū)/位置區(qū)更新等移動管理操作時，向網絡上報相關能力；當其作為主叫向另一IMS終端發(fā)起語音呼叫，呼叫成功并建立媒體連接后，雙方進行通話。eNodeB要求VoLTE終端上報網絡信號的測量報告。

（2）當用戶離開TD-LTE網絡覆蓋區(qū)或者用戶所在區(qū)域的LTE信號很弱時，eNodeB檢測到終端上報的信號強度/質量低于預定門限，則向MME發(fā)起切換請求到2G/3G小區(qū)。

（3）MME根據(jù)eNodeB上報的切換到目標小區(qū)信息和配置的對應eMSC（支持SRVCC的MSC）信息，通過Sv接口通知2G/3G網路中的eMSC準備切換，eMSC指示資源預留。

（4）eMSC向MME返回資源成功預留信息，eNodeB通知終端切換到2G/3G網絡。

（5）VoLTE終端成功接入eMSC后，eMSC向IMS網絡發(fā)起媒體更新流程，用于更新之前的媒體（語音）連接，后續(xù)遠端IMS終端通過eMSC與主叫進行語音通信。

從SRVCC終端切換到2G/3G網絡，eMSC需要通知用戶歸屬地的IMS網絡更新語音媒體流，所以會引起較長的切換延遲；在SRVCC基礎上，通過在拜訪地引入ATCF/ATGW設備作為媒體錨定點，節(jié)省遠端媒體的更新時間，可將切換時延減低至300ms以內，這就是eSRVCC。VoLTE網絡與2G/3G網絡的協(xié)作如圖3所示：

圖3 VoLTE網絡與2G/3G網絡的協(xié)作

5 VoLTE現(xiàn)網規(guī)劃建設研究

VoLTE網絡的部署建設，需要提前考慮頻譜分配與使用、新網元建設、現(xiàn)網網元改造對接、承載網改造等多方面的規(guī)劃，如下基于國內TD-LTE網絡展開研究分析。

5.1 TD-LTE頻譜使用考慮

國內TD-LTE網絡分配的頻段包括D、E、F這3種，D頻段中的2 575—2 635MHz、E頻段的2 320—2 370MHz、F頻段的1 880—1 900MHz。其中F、D頻譜可用于全網覆蓋，E頻譜僅用于室內覆蓋，F(xiàn)頻段有部分被TD-SCDMA所占用，因而LTE網絡的無線規(guī)劃和優(yōu)化需要考慮好與3G無線網絡的干擾問題。

5.2 新網元部署與現(xiàn)網網元改造

為運營VoLTE網絡（支持eSRVCC），除了建設EPC（Evolved Packet Core network，LTE核心網）和4G基站外，IMS網絡中要新建SCC AS（用于實現(xiàn)語音會話控制的錨定和切換）等網元。CS域中的MSC和HLR、IMS域中的SBC/DRA、PS域中的PGW/MME/PCRF、eNodeB等網元設備均需要改造升級。當然面向用戶最重要的是終端（UE）需要支持VoLTE。新網元部署與現(xiàn)網改造如圖4所示：

圖4 新網元部署與現(xiàn)網改造

5.3 IP承載網改造規(guī)劃

VoLTE網絡需要為每個終端提供2個永久在線的PDN（分別對應不同的APN），一個連接IMS實現(xiàn)VoIP的語音服務，另外一個連接CMNet實現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)服務。在VoLTE網絡建設中，不同地域、不同類型網絡之間的VPN互聯(lián)互通等設計工作最為復雜，需要統(tǒng)籌規(guī)劃，圖5所示的規(guī)劃研究方面（不能涵蓋現(xiàn)網全部情況）可作為參考。

圖5所示IP承載網絡中主要涉及IMS域的信令/媒體VPN、軟交換域的信令/媒體APN、PCC VPN，以SBC、S/PGW、MME為例描述部分相關的改造工作。

新建設的SBC可以融合P-CSCF/ATCF/ATGW的功能邏輯，增加Rx接口接入到PCC VPN；新增Mw/Rf接口，共用物理接口和IP接入IMS VPN。

S/P-GW：增加Gx接口，接入PCC VPN；增加SGi接口，用于VoLTE業(yè)務，通過專用VPN接入SBC。

MME：為支持SRVCC，與傳統(tǒng)3G CS域互通，新增Sv接口接入軟交換信令VPN。

6 總結

在移動互聯(lián)網大行其道的時代，VoLTE網絡的建設與應用極大地豐富了用戶的溝通與生活，為用戶提供了更多的選擇、更優(yōu)質的業(yè)務體驗。對電信運營商來說，VoLTE網絡的投資建設與市場運營工作將面臨很多方面的挑戰(zhàn)，網絡的建設規(guī)劃工作非常重要。同時，面對OTT的競爭，做好VoLTE相關業(yè)務的規(guī)劃和創(chuàng)新產品的研發(fā)工作更為緊迫。

參考文獻：

[1] 中國移動通信集團公司. TD-LTE百問叢書[Z]. 2013.

[2] 邵建. 面向個人移動用戶的多媒體子系統(tǒng)中間件應用[J]. 江蘇通信， 2012（1）.

[3] 中國移動通信集團研究院. TD-LTE話音業(yè)務解決方案[Z]. 2013.

[4] 3GPP TS 23.228 V12.5.0. IP Multimedia Subsystem （IMS） Stage 2[S]. 2014.

[5] 3GPP TS 23.216 V12.1.0. Single Radio Voice Call Continuity （SRVCC） Stage 2[S]. 2014.★endprint

CSFB（CS域回落）：終端優(yōu)選駐留LTE網絡，在有語音通訊需求時，網絡輔助其回落到2G/3G網絡，通過接入2G/3G網絡建立通話，通話結束后再重選返回LTE網絡。

語音業(yè)務通過LTE提供（即VoLTE/SRVCC）

在LTE覆蓋范圍內通過LTE網絡提供基于IMS的語音業(yè)務；在呼叫過程中離開LTE覆蓋范圍時，支持LTE語音與2G/3G的互操作來保證連續(xù)性。

3.2 VoLTE關鍵技術

VoLTE網路的無線側采用OFDM（正交頻分復用）、MIMO（多進多出，空間分集）等技術，對比3G極大提高了頻譜利用率和數(shù)據(jù)速率。同時無線底層提供3大增強功能，包括半持續(xù)調度、頭壓縮、TTI-Bundling，可進一步提供VoLTE的覆蓋和容量性能。因而VoLTE網絡可為用戶提供豐富的寬帶無線多媒體服務，如在線電影、視頻通訊、大文件下載等。

3.3 VoLTE時代電信運營商面臨的挑戰(zhàn)

考慮到雙待機作為一種終端形態(tài)將長期存在，同時兼顧到TD-LTE產業(yè)的成熟度，在網絡建設運營初期，可由電路域提供語音服務而LTE提供純寬帶業(yè)務。后續(xù)隨著SRVCC（單待無線語音呼叫連續(xù)性）的全網部署，VoLTE作為基本語音業(yè)務，將逐步取代傳統(tǒng)的電路域語音。

隨著LTE網絡的部署，互聯(lián)網OTT應用（如微信提供近乎免費的VoIP通訊服務）的特性及用戶體驗都將大大增強，這將導致VoLTE移動語音業(yè)務面臨著巨大挑戰(zhàn)：一方面，在2G/3G時代，移動帶寬不具備承載高質量VoIP的能力（如音視頻通訊），OTT多基于Wi-Fi等固定寬帶接入，其使用環(huán)境、用戶體驗將受到很大限制，電信運營商基于廣域覆蓋的移動網絡所提供的語音服務具有天然的優(yōu)勢；但到了LTE時代，OTT的網絡能力反而被大大提升，加上其自身優(yōu)秀的業(yè)務體驗，OTT over Wi-Fi變?yōu)镺TT over LTE，用戶可隨時隨地（在LTE網絡覆蓋區(qū)）使用OTT業(yè)務，這將給電信運營商帶來很大沖擊。另一方面CSFB和雙待機仍需要電路域提供語音業(yè)務，因此要求2G/3G和LTE網絡長期共存，需要電信運營商做好三網融合協(xié)作的規(guī)劃和運營。OTT over Wi-Fi向OTT over LTE的轉變如圖2所示：

圖2 OTT over Wi-Fi 向OTT over LTE的轉變

4 VoLTE與2G/3G網絡的融合協(xié)作

VoLTE是TD-LTE網絡承載語音業(yè)務的目標方案，在網絡建設與運營初期，考慮到無網絡覆蓋區(qū)和小區(qū)邊緣的通話質量，VoLTE網絡需要支持與現(xiàn)網2G/3G進行平滑快速的切換，即通過SRVCC（單待無線語音呼叫連續(xù)性）技術，VoLTE網絡實現(xiàn)與2G/3G網絡的融合協(xié)作。

（1）支持SRVCC的VoLTE終端在執(zhí)行（聯(lián)合）網絡附著、路由區(qū)/位置區(qū)更新等移動管理操作時，向網絡上報相關能力；當其作為主叫向另一IMS終端發(fā)起語音呼叫，呼叫成功并建立媒體連接后，雙方進行通話。eNodeB要求VoLTE終端上報網絡信號的測量報告。

（2）當用戶離開TD-LTE網絡覆蓋區(qū)或者用戶所在區(qū)域的LTE信號很弱時，eNodeB檢測到終端上報的信號強度/質量低于預定門限，則向MME發(fā)起切換請求到2G/3G小區(qū)。

（3）MME根據(jù)eNodeB上報的切換到目標小區(qū)信息和配置的對應eMSC（支持SRVCC的MSC）信息，通過Sv接口通知2G/3G網路中的eMSC準備切換，eMSC指示資源預留。

（4）eMSC向MME返回資源成功預留信息，eNodeB通知終端切換到2G/3G網絡。

（5）VoLTE終端成功接入eMSC后，eMSC向IMS網絡發(fā)起媒體更新流程，用于更新之前的媒體（語音）連接，后續(xù)遠端IMS終端通過eMSC與主叫進行語音通信。

從SRVCC終端切換到2G/3G網絡，eMSC需要通知用戶歸屬地的IMS網絡更新語音媒體流，所以會引起較長的切換延遲；在SRVCC基礎上，通過在拜訪地引入ATCF/ATGW設備作為媒體錨定點，節(jié)省遠端媒體的更新時間，可將切換時延減低至300ms以內，這就是eSRVCC。VoLTE網絡與2G/3G網絡的協(xié)作如圖3所示：

圖3 VoLTE網絡與2G/3G網絡的協(xié)作

5 VoLTE現(xiàn)網規(guī)劃建設研究

VoLTE網絡的部署建設，需要提前考慮頻譜分配與使用、新網元建設、現(xiàn)網網元改造對接、承載網改造等多方面的規(guī)劃，如下基于國內TD-LTE網絡展開研究分析。

5.1 TD-LTE頻譜使用考慮

國內TD-LTE網絡分配的頻段包括D、E、F這3種，D頻段中的2 575—2 635MHz、E頻段的2 320—2 370MHz、F頻段的1 880—1 900MHz。其中F、D頻譜可用于全網覆蓋，E頻譜僅用于室內覆蓋，F(xiàn)頻段有部分被TD-SCDMA所占用，因而LTE網絡的無線規(guī)劃和優(yōu)化需要考慮好與3G無線網絡的干擾問題。

5.2 新網元部署與現(xiàn)網網元改造

為運營VoLTE網絡（支持eSRVCC），除了建設EPC（Evolved Packet Core network，LTE核心網）和4G基站外，IMS網絡中要新建SCC AS（用于實現(xiàn)語音會話控制的錨定和切換）等網元。CS域中的MSC和HLR、IMS域中的SBC/DRA、PS域中的PGW/MME/PCRF、eNodeB等網元設備均需要改造升級。當然面向用戶最重要的是終端（UE）需要支持VoLTE。新網元部署與現(xiàn)網改造如圖4所示：

圖4 新網元部署與現(xiàn)網改造

5.3 IP承載網改造規(guī)劃

VoLTE網絡需要為每個終端提供2個永久在線的PDN（分別對應不同的APN），一個連接IMS實現(xiàn)VoIP的語音服務，另外一個連接CMNet實現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)服務。在VoLTE網絡建設中，不同地域、不同類型網絡之間的VPN互聯(lián)互通等設計工作最為復雜，需要統(tǒng)籌規(guī)劃，圖5所示的規(guī)劃研究方面（不能涵蓋現(xiàn)網全部情況）可作為參考。

圖5所示IP承載網絡中主要涉及IMS域的信令/媒體VPN、軟交換域的信令/媒體APN、PCC VPN，以SBC、S/PGW、MME為例描述部分相關的改造工作。

新建設的SBC可以融合P-CSCF/ATCF/ATGW的功能邏輯，增加Rx接口接入到PCC VPN；新增Mw/Rf接口，共用物理接口和IP接入IMS VPN。

S/P-GW：增加Gx接口，接入PCC VPN；增加SGi接口，用于VoLTE業(yè)務，通過專用VPN接入SBC。

MME：為支持SRVCC，與傳統(tǒng)3G CS域互通，新增Sv接口接入軟交換信令VPN。

6 總結

在移動互聯(lián)網大行其道的時代，VoLTE網絡的建設與應用極大地豐富了用戶的溝通與生活，為用戶提供了更多的選擇、更優(yōu)質的業(yè)務體驗。對電信運營商來說，VoLTE網絡的投資建設與市場運營工作將面臨很多方面的挑戰(zhàn)，網絡的建設規(guī)劃工作非常重要。同時，面對OTT的競爭，做好VoLTE相關業(yè)務的規(guī)劃和創(chuàng)新產品的研發(fā)工作更為緊迫。

參考文獻：

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[4] 3GPP TS 23.228 V12.5.0. IP Multimedia Subsystem （IMS） Stage 2[S]. 2014.

[5] 3GPP TS 23.216 V12.1.0. Single Radio Voice Call Continuity （SRVCC） Stage 2[S]. 2014.★endprint

CSFB（CS域回落）：終端優(yōu)選駐留LTE網絡，在有語音通訊需求時，網絡輔助其回落到2G/3G網絡，通過接入2G/3G網絡建立通話，通話結束后再重選返回LTE網絡。

語音業(yè)務通過LTE提供（即VoLTE/SRVCC）

在LTE覆蓋范圍內通過LTE網絡提供基于IMS的語音業(yè)務；在呼叫過程中離開LTE覆蓋范圍時，支持LTE語音與2G/3G的互操作來保證連續(xù)性。

3.2 VoLTE關鍵技術

VoLTE網路的無線側采用OFDM（正交頻分復用）、MIMO（多進多出，空間分集）等技術，對比3G極大提高了頻譜利用率和數(shù)據(jù)速率。同時無線底層提供3大增強功能，包括半持續(xù)調度、頭壓縮、TTI-Bundling，可進一步提供VoLTE的覆蓋和容量性能。因而VoLTE網絡可為用戶提供豐富的寬帶無線多媒體服務，如在線電影、視頻通訊、大文件下載等。

3.3 VoLTE時代電信運營商面臨的挑戰(zhàn)

考慮到雙待機作為一種終端形態(tài)將長期存在，同時兼顧到TD-LTE產業(yè)的成熟度，在網絡建設運營初期，可由電路域提供語音服務而LTE提供純寬帶業(yè)務。后續(xù)隨著SRVCC（單待無線語音呼叫連續(xù)性）的全網部署，VoLTE作為基本語音業(yè)務，將逐步取代傳統(tǒng)的電路域語音。

隨著LTE網絡的部署，互聯(lián)網OTT應用（如微信提供近乎免費的VoIP通訊服務）的特性及用戶體驗都將大大增強，這將導致VoLTE移動語音業(yè)務面臨著巨大挑戰(zhàn)：一方面，在2G/3G時代，移動帶寬不具備承載高質量VoIP的能力（如音視頻通訊），OTT多基于Wi-Fi等固定寬帶接入，其使用環(huán)境、用戶體驗將受到很大限制，電信運營商基于廣域覆蓋的移動網絡所提供的語音服務具有天然的優(yōu)勢；但到了LTE時代，OTT的網絡能力反而被大大提升，加上其自身優(yōu)秀的業(yè)務體驗，OTT over Wi-Fi變?yōu)镺TT over LTE，用戶可隨時隨地（在LTE網絡覆蓋區(qū)）使用OTT業(yè)務，這將給電信運營商帶來很大沖擊。另一方面CSFB和雙待機仍需要電路域提供語音業(yè)務，因此要求2G/3G和LTE網絡長期共存，需要電信運營商做好三網融合協(xié)作的規(guī)劃和運營。OTT over Wi-Fi向OTT over LTE的轉變如圖2所示：

圖2 OTT over Wi-Fi 向OTT over LTE的轉變

4 VoLTE與2G/3G網絡的融合協(xié)作

VoLTE是TD-LTE網絡承載語音業(yè)務的目標方案，在網絡建設與運營初期，考慮到無網絡覆蓋區(qū)和小區(qū)邊緣的通話質量，VoLTE網絡需要支持與現(xiàn)網2G/3G進行平滑快速的切換，即通過SRVCC（單待無線語音呼叫連續(xù)性）技術，VoLTE網絡實現(xiàn)與2G/3G網絡的融合協(xié)作。

（1）支持SRVCC的VoLTE終端在執(zhí)行（聯(lián)合）網絡附著、路由區(qū)/位置區(qū)更新等移動管理操作時，向網絡上報相關能力；當其作為主叫向另一IMS終端發(fā)起語音呼叫，呼叫成功并建立媒體連接后，雙方進行通話。eNodeB要求VoLTE終端上報網絡信號的測量報告。

（2）當用戶離開TD-LTE網絡覆蓋區(qū)或者用戶所在區(qū)域的LTE信號很弱時，eNodeB檢測到終端上報的信號強度/質量低于預定門限，則向MME發(fā)起切換請求到2G/3G小區(qū)。

（3）MME根據(jù)eNodeB上報的切換到目標小區(qū)信息和配置的對應eMSC（支持SRVCC的MSC）信息，通過Sv接口通知2G/3G網路中的eMSC準備切換，eMSC指示資源預留。

（4）eMSC向MME返回資源成功預留信息，eNodeB通知終端切換到2G/3G網絡。

（5）VoLTE終端成功接入eMSC后，eMSC向IMS網絡發(fā)起媒體更新流程，用于更新之前的媒體（語音）連接，后續(xù)遠端IMS終端通過eMSC與主叫進行語音通信。

從SRVCC終端切換到2G/3G網絡，eMSC需要通知用戶歸屬地的IMS網絡更新語音媒體流，所以會引起較長的切換延遲；在SRVCC基礎上，通過在拜訪地引入ATCF/ATGW設備作為媒體錨定點，節(jié)省遠端媒體的更新時間，可將切換時延減低至300ms以內，這就是eSRVCC。VoLTE網絡與2G/3G網絡的協(xié)作如圖3所示：

圖3 VoLTE網絡與2G/3G網絡的協(xié)作

5 VoLTE現(xiàn)網規(guī)劃建設研究

VoLTE網絡的部署建設，需要提前考慮頻譜分配與使用、新網元建設、現(xiàn)網網元改造對接、承載網改造等多方面的規(guī)劃，如下基于國內TD-LTE網絡展開研究分析。

5.1 TD-LTE頻譜使用考慮

國內TD-LTE網絡分配的頻段包括D、E、F這3種，D頻段中的2 575—2 635MHz、E頻段的2 320—2 370MHz、F頻段的1 880—1 900MHz。其中F、D頻譜可用于全網覆蓋，E頻譜僅用于室內覆蓋，F(xiàn)頻段有部分被TD-SCDMA所占用，因而LTE網絡的無線規(guī)劃和優(yōu)化需要考慮好與3G無線網絡的干擾問題。

5.2 新網元部署與現(xiàn)網網元改造

為運營VoLTE網絡（支持eSRVCC），除了建設EPC（Evolved Packet Core network，LTE核心網）和4G基站外，IMS網絡中要新建SCC AS（用于實現(xiàn)語音會話控制的錨定和切換）等網元。CS域中的MSC和HLR、IMS域中的SBC/DRA、PS域中的PGW/MME/PCRF、eNodeB等網元設備均需要改造升級。當然面向用戶最重要的是終端（UE）需要支持VoLTE。新網元部署與現(xiàn)網改造如圖4所示：

圖4 新網元部署與現(xiàn)網改造

5.3 IP承載網改造規(guī)劃

VoLTE網絡需要為每個終端提供2個永久在線的PDN（分別對應不同的APN），一個連接IMS實現(xiàn)VoIP的語音服務，另外一個連接CMNet實現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)服務。在VoLTE網絡建設中，不同地域、不同類型網絡之間的VPN互聯(lián)互通等設計工作最為復雜，需要統(tǒng)籌規(guī)劃，圖5所示的規(guī)劃研究方面（不能涵蓋現(xiàn)網全部情況）可作為參考。

圖5所示IP承載網絡中主要涉及IMS域的信令/媒體VPN、軟交換域的信令/媒體APN、PCC VPN，以SBC、S/PGW、MME為例描述部分相關的改造工作。

新建設的SBC可以融合P-CSCF/ATCF/ATGW的功能邏輯，增加Rx接口接入到PCC VPN；新增Mw/Rf接口，共用物理接口和IP接入IMS VPN。

S/P-GW：增加Gx接口，接入PCC VPN；增加SGi接口，用于VoLTE業(yè)務，通過專用VPN接入SBC。

MME：為支持SRVCC，與傳統(tǒng)3G CS域互通，新增Sv接口接入軟交換信令VPN。

6 總結

在移動互聯(lián)網大行其道的時代，VoLTE網絡的建設與應用極大地豐富了用戶的溝通與生活，為用戶提供了更多的選擇、更優(yōu)質的業(yè)務體驗。對電信運營商來說，VoLTE網絡的投資建設與市場運營工作將面臨很多方面的挑戰(zhàn)，網絡的建設規(guī)劃工作非常重要。同時，面對OTT的競爭，做好VoLTE相關業(yè)務的規(guī)劃和創(chuàng)新產品的研發(fā)工作更為緊迫。

參考文獻：

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[5] 3GPP TS 23.216 V12.1.0. Single Radio Voice Call Continuity （SRVCC） Stage 2[S]. 2014.★endprint