LTE網絡中語音業務的解決方案

楊宏

【摘要】 LTE（Long Term Evolution）是3GPP為了應對移動互聯網時代中迅速增長的移動數據業務需求而提出的下一代寬帶無線移動通信技術。由于在LTE系統架構下僅僅支持分組交換，基于電路域的語音解決方案無法得到支持，傳統的語音業務必須在LTE網絡中采用新的解決方案才能實現。本文主要介紹了LTE網絡的三種主要語音業務解決方案的實現原理，并比較了這三種方案的性能，最后給出了LTE語音解決方案的部署建議等。

【關鍵詞】 LTE 語音 SVLTE CSFB VoLTE SRVCC IMS

一、概述

LTE（Long Term Evolution）是3GPP為了應對移動互聯網時代中迅速增長的移動數據業務需求而提出的下一代寬帶無線移動通信技術?；贚TE面向于分組域（PS域）優化的系統設計目標，LTE的網絡架構中取消了電路域（CS域），而是統一采用了分組域架構。所以，在LTE系統架構下，基于電路域的語音解決方案無法得到支持，傳統的語音業務必須在LTE網絡中采用新的解決方案。

目前LTE對語音業務的支持，存在多種技術解決方案，包括有 SVLTE（Simultaneous Voice and LTE）、CSFB（Circuit Switched Fallback）、VoLTE（Voice over LTE）以及SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）等。不同的語音解決方案對LTE的升級改造和終端實現有不同的影響。SVLTE和CSFB屬于過渡語音解決方案，VoLTE和SRVCC是終極語音解決方案。

二、LTE網絡中語音解決方案

2.1 SVLTE解決方案

SVLTE（Simultaneous Voice and LTE）又被稱為雙待機解決方案，它是在LTE網絡中實現語音傳輸的最簡單直接的解決方案。該方案不需要網絡的升級或者改造，而是直接從終端層面實現對語音的支持。

雙待機終端使用一張SIM卡，有兩套獨立的射頻鏈路，可以同時待機在LTE網絡和3G/2G網絡里，并同時從LTE和3G/2G兩張網絡中分別接收和發送信號。該方案是一種私有實現性方案，3GPP標準中并未定義此方案。對于LTE網絡和3G/2G網絡而言，兩個網絡之間沒有任何交互，在終端發生數據業務時，自動選擇LTE網絡進行數據服務，而終端發生語音業務時，自動選擇3G/2G網絡進行語音服務。這樣，就從終端層面使用雙待機的方式解決了LTE網絡中的語音實現問題。

從以上SVLTE的實現過程可以看出，SVLTE語音解決方案的實質是延用傳統3G/2G網絡來實現語音業務，對LTE網絡是透明的，語音業務的實現過程與LTE網絡無關，所以LTE網絡和傳統的3G/2G網絡之間也不需要支持任何互操作，僅僅需要終端支持即可。

2.2 CSFB解決方案

在LTE網絡建設初期，LTE覆蓋不足，如果運營商已經有穩定成熟的3G/2G網絡，出于對現網投資的保護和語音的可靠傳輸，運營商可以采用CSFB解決方案將語音業務轉移到3G或2G系統提供語音業務。

CSFB是在用戶發起語音業務時，由LTE的MME指示用戶回落到3G或2G系統的CS網絡，再發起語音業務。CSFB本質上是個語音會話從LTE回落到3G/2G后重新建立的流程，即在CS會話建立之前用戶就已經進入3G或2G的CS網絡，在整個CS通話過程中，用戶總是位于3G或2G的CS網絡中；而在完成語音業務之后，用戶重新返回到LTE網絡中待機。

為了實現CSFB流程，需要對現有的LTE以及3G/2G網絡架構進行一定的改造，并新增相關信令支撐CSFB流程。按照3GPP協議規定，為了實現CSFB，在3G/2G的MSC server與LTE的MME之間新增SGs接口，該接口是由3G/2G網絡中Gs接口（MSC server和SGSN之間的接口）發展擴充而來的。SGs接口在CSFB技術中起著兩個系統之間的橋梁作用，能夠將LTE與3G/2G網絡橋接起來，實現用戶從LTE網絡中回落到3G/2G網絡后完成語音業務。

CSFB的具體流程如下（以回落到2G網絡的主叫流程為例）：1、用戶開機后，在LTE網絡中實現聯合附著，即同時在LTE和2G網絡 中注冊附著；2、用戶在LTE網絡中發起語音呼叫，MME通過eNodeB指示用戶回落到2G網絡中完成語音業務；3、用戶從LTE網絡中釋放，通過切換或者重定向的方式回落到2G網絡中，在2G網絡中重新建立無線連接，進行語音業務；4、完成通話后，從2G網絡中快速返回到LTE網絡中，重新在LTE網絡中待機。

2.3 VoLTE/SRVCC解決方案

VoLTE/SRVCC是基于IMS（IP Multimedia Subsystem）的語音解決方案。VoLTE是指LTE網絡內的主叫及被叫用戶與IMS間建立由IP傳輸網絡承載的語音業務，即LTE網絡內的主叫和被叫用戶可以直接使用語音業務。與其它語音解決方案相比，VoLTE能為LTE中的終端用戶直接提供語音服務，不再需要回落到3G/2G網絡，具有更高的頻譜效率以及更佳的用戶體驗（包括更低的接入時延、更好的語音質量）等優點。

IMS是下一代核心網控制平臺，它疊加在PS域之上，目的是在基于全IP的網絡上為用戶提供高效的多媒體服務。VoLTE在IMS平臺的控制下，直接基于LTE網絡承載語音業務，以VoIP的方式通過LTE的PS域來傳輸語音業務的數據包。

SRVCC技術是用來解決LTE弱覆蓋區域的語音連續性問題的解決方案。在LTE覆蓋區，使用LTE來提供基于IMS的語音服務，如果在通話過程中離開LTE覆蓋區，用戶正在進行的語音可被平滑接續到3G/2G網絡中，這就是3GPP提出的SRVCC解決方案，通過SRVCC技術來保證語音服務在LTE網絡與3G/2G網絡切換時的連續性。

VoLTE是一項涉及到核心網、接入網、終端的系統工程，關鍵技術包括有半靜態調度、RoHC語音包報頭壓縮技術、上行TTI Bundling技術等。

VoLTE的數據包有兩種，一種是在通話期，每隔20ms一個VoIP包，包的大小取決于語音編碼速率，典型值是60～100字節。另外一種是在靜默期，每隔160ms一個SID（Silence Insertion Descriptor）幀，是一個很小的大小固定包（7字節），是背景聲音包。分成兩種包的原因是為了降低傳輸開銷。

2.4三種解決方案的性能比較

以上介紹的三種LTE網絡中的語音解決方案的性能比較如下表所示：

三、LTE語音解決方案的部署建議

目前LTE網絡中的語音解決方案包括有SVLTE、CSFB以及VoLTE/SRVCC三種主要的技術方案。如何選擇適合自己的語音解決方案，是運營商在LTE網絡部署中面臨的一個重要課題。語音解決方案的選擇，要綜合考慮當前現網狀況、未來演進方向、終端支持情況、LTE網絡部署進度等各個方面的因素后再做出選擇。

在LTE網絡建設初期，往往LTE覆蓋很不完善，而IMS系統也沒有部署，這是就要借助相當成熟穩定的3G/2G網絡，使用CSFB解決方案，讓語音業務回落到3G/2G網絡中后由3G/2G網絡提供語音服務。

隨著LTE建設的逐步開展，LTE覆蓋不斷完善，以及IMS系統的成功部署，就可以對LTE進行改造，實現VoLTE/SRVCC功能，可以在LTE覆蓋較好的區域采用VoLTE實現語音業務，而當用戶移動進入LTE弱覆蓋但2G/3G覆蓋較好的區域時，就可以通過SRVCC技術來實現語音呼叫的連續性，保證用戶語音業務不中斷。

在LTE建設優化完成后，隨著LTE網絡的成熟，以及后續可能的2G/3G頻段的退網和Refarming，VoLTE就完全取代了2G/3G網絡，單獨向用戶提供連續且高質量的語音服務。

關于SVLTE解決方案，由于該方案需要雙模雙待手機支持，手機的種類少、成本高且待機時間短，所以采用該方案的運營商較少，往往是一些CDMA運營商會考慮這種臨時的解決方案。

當前全球主流運營商多數處于LTE建設初期或中期，LTE網絡距離成熟狀態尚需時日，所以全球主流語音解決方案還是CSFB方案，但已經有少數運營商開始逐步試點甚至全網開始部署VoLTE方案，相信在不久的將來，VoLTE方案將成為最流行的LTE語音解決方案。

四、結束語

在移動互聯網的浪潮沖擊下，LTE時代已經到來，而語音業務雖然在逐步萎縮，但無論對運營商還是消費者而言，依然是一項至關重要的業務，所以LTE網絡中語音解決方案十分重要，它關系到運營商的業務收入和消費者的通話體驗。

包括語音業務在內的全業務IP化是未來移動通信網絡發展的趨勢，但受限于LTE網絡部署進度以及其他因素，要最終實現VoLTE將是一個長期演進的過程。在此期間，CSFB解決方案將在LTE網絡發展完善過程中起著重要的過渡作用?；贗MS平臺實現VoLTE是LTE的終極語音解決方案目標。