VoLTE信令和媒體流路徑優化方法研究

蔡家鵬，計寧，王遜

（中國移動通信集團四川有限公司，成都 610066）

中國移動TD-LTE話音解決方案以VoLTE為主，同時兼顧CSFB。中國移動VoLTE網絡是實現中國移動用戶通過TD-LTE網絡使用話音業務的相關網元的集合。

當VoLTE用戶位于TD-LTE無線覆蓋下，通過TD-LTE無線網和EPC核心網接入IMS核心網和IMS業務平臺，由IMS核心網完成VoLTE路由和呼叫控制，由IMS業務平臺實現VoLTE業務處理。當VoLTE用戶位于無TD-LTE無線覆蓋而有2G/TD-SCDMA無線覆蓋下，通過2G或TD-SCDMA無線網接入核心網電路域，由2G/3G核心網電路域為用戶提供話音業務。

為保證VoLTE用戶和現網2G/3G用戶的話音互通，網絡上采用了域選和錨定等技術實現，本文主要針對2G/3G用戶或VoLTE用戶位于2G/3G時呼叫位于CS的VoLTE用戶進行詳細的分析。

1 主叫CS，被叫VoLTE用戶（在2G/3G)的信令流程

1.1 域選

由于支持VoLTE的終端可以有多種模式，在不同的信號強度覆蓋下可以附著在不同的網絡，如有時附著在2G/3G網絡，有時附著在TD-LTE網絡。因此，支持VoLTE的終端在呼叫時就要選擇接入其中一個網絡進行話音通話，選擇接入網絡的過程就稱為域選。

用戶作為主叫時，由終端根據保存的注冊網絡信息完成域選擇。

作為被叫時，由網絡側SCC-AS查詢融合HLR/HSS獲取注冊網絡信息完成域選擇。

詳細過程如下：

SCC AS進行T-ADS，向三合一HSS查詢T-ADS信息；

圖1 VoLTE域選流程圖

HSS分別向MME、SGSN查詢用戶在不同網絡的注冊時間戳，通過比對時間戳向SCC AS返回用戶當前所在網絡。當VoLTE用戶位于CS時，SCC-AS將繼續向MSC獲取用戶漫游號碼CSRN，并返回給被叫S-CSCF進行后續處理。流程如圖1所示。

1.2 錨定

錨定（Anchoring）是指將呼叫從CS網絡路由到IMS網絡進行業務處理的過程。中國移動采用“單錨定”方案：將VoLTE用戶的所有被叫業務首先接至IMS（無論被叫位于CS或IMS），并在IMS進行“被叫域選擇”。

在以下兩種場景中與TD-LTE用戶相關的呼叫請求需要通過錨定功能路由到IMS網絡。

（1） 主叫為從CS域接入的VoLTE用戶，呼叫VoLTE用戶時，通過Anchor AS智能改號，將呼叫路由到IMS域觸發被叫業務。

（2） 主叫用戶為CS網絡用戶，呼叫VoLTE用戶時，通過Anchor AS智能改號，將呼叫路由到IMS域觸發被叫業務。

具體錨定方案如圖2步驟1!3所示：

（1） 主叫端局查詢被叫三合一HSS，三合一HSS返回錨定SCP/VoLTE AS的T-CSI。

（2） 主叫端局觸發至錨定SCP/VoLTE AS，錨定SCP在被叫號碼前插入路由碼。

（3） 電路域進行數據配置，根據錨定碼將呼叫路由至被叫歸屬地GMSC，GMSC直接將呼叫路由至本地MGCF，進入IMS域進行后續信令流程。

1.3 被叫IMS域信令流程

被叫IMS域信令流程如圖2步驟4!7所示。

（1） MGCF根據默認路由將消息發往本域I-CSCF，I-CSCF查詢被叫歸屬地HSS。

（2） I-CSCF將呼 叫路由至S-CSCF，S-CSCF觸發VoLTE AS上的業務，業務完成后SCC執行T-ADS流程，向三合一HSS獲取相關信息。

圖2 CS呼叫VoLTE用戶（位于CS)流程圖

（3） 域選結果為CS接續，VoLTE AS向HSS獲取被叫CSRN。

（4） 呼叫在被叫歸屬地MGCF進入電路域，并路由至被叫端局。

1.4 現網存在問題

上文詳細介紹了VoLTE做被叫的信令流程。由于存在n個MGCF冗余，因此S-CSCF在選擇出局的MGCF時，有（n-1)/n的概率選擇的MGCF與入局的MGCF不同，造成信令流需跨越2個MGCF，相應的媒體流需跨越2個IMS-MGW，不僅造成信令流和媒體流的迂回，增加了端到端的呼叫時延，同時對投訴處理和故障定位帶來嚴重問題。媒體流如圖3所示。

圖3 媒體流迂回

2 利用S-CSCF的增強功能實現信令流和媒體流優化

2.1 S-CSCF的增強功能

S-CSCF的增強功能就是S-CSCF在收到I-CSCF轉發的Invite消息時，記錄via頭域里面的MGCF信息。

現網Via頭域如下：

Via:SIP/2.0/TCP GZ.MGCF07.GD.CHINAMOBILE.COM:5060

當域選結果為被叫處于CS，并且SCC-AS返回CSRN后，S-CSCF（與BGCF合設)在選擇出局的MGCF中，優先選擇入局時的MGCF，若入局時MGCF不在候選列表中，則隨機挑選一個。對于MGCF，若連接多個IMS-MGW，優先選擇入局時挑選的IMS-MGW（通過SDP的媒體面IP進行挑選)。流程圖如圖4所示。

圖4 S-CSCF增強功能流程圖

2.2 效果

對于主叫是CS用戶或VoLTE用戶在CS下，呼叫位于CS的VoLTE用戶，利用S-CSCF增強功能，通過記錄入局時的MGCF，并在出局時優先選用同一MGCF，保證了信令流和媒體流的最佳路徑，整個呼叫過程中僅有1個MGCF參與，避免了2個MGCF間的信令交互，優化后媒體流如圖5所示。

目前四川移動現網通過測試對比驗證，得出如下結論:

（1） 減少不必要的信令流程，整個流程僅1個MGCF參與，提高了排障和投訴處理的速度。

（2） 端到端呼叫時延減少了10!20 ms。

（3） 減少2個MGCF之間的信令交互，減輕核心設備負荷。

圖5 優化后媒體流示意圖

（4） 有效降低了2個MGCF之間的IP承載網鏈路負荷。

3 總結

VoLTE是中國移動在4G目標話音方案，對其優化具有重要作用。本文針對主叫為CS用戶，被叫為處于CS的VoLTE用戶的信令流程進行了深入分析，發現現網存在的媒體流冗余現象，提出了一種利用S-CSCF的增強解析功能來實現減少冗余的方法，經過現網驗證測試，該方法很好地解決了信令迂回問題，效果顯著，實現了網絡性能和用戶感知的雙提升。

[1]3GPP TS 23.292 IP Multimedia Subsystem （IMS) Centralized Services[S].

[2]3GPP TS 23.237 IP Multimedia Subsystem （IMS) Service Continuity[S].