VoLTE業務繼承方案研究

孔亞青 中國電信股份有限公司浙江分公司高級工程師

陶偉宜 華信咨詢設計研究院有限公司高級工程師

錢科能 華信咨詢設計研究院有限公司高級工程師

景建新 華信咨詢設計研究院有限公司高級工程師

1 引言

2013年12月4日，國內三大電信運營商同步獲得4GTD-LTE牌照，催生了整個電信業及移動互聯網行業的新一輪競爭。而中國移動利用TD-LTE牌照與其移動網絡制式的優勢，領先搶占了LTE市場先機。2014年6月27日，工業和信息化部批準中國電信和中國聯通在16座城市開展LTEFDD和TD-LTE混合組網試驗；2015年2月27日，中國電信和中國聯通正式取得4GFDD牌照。值此契機，運營商建設可規模商用的LTE精品網絡，合理規劃定位VoLTE和RCS基礎通信服務，成為當務之急。

隨著移動互聯網的快速發展，以VoLTE為核心的融合通信將不可避免地成為運營商加快轉型、應對互聯網公司跨界競爭的重要業務形態。在激烈的市場競爭形勢下，預計運營商在LTE無線覆蓋達到一定程度后，將規模化建設VoLTE網絡。本文主要研究IMS升級支持VoLTE業務的過程中，現有基本語音業務、緊急呼叫業務、短消息業務、補充業務及增值業務的承接方案。提前進行相關方案的研究，為保障今后運營商VoLTE相關網絡建設的快速開展、VoLTE業務的高效部署及市場競爭贏得時機。

考慮到LTE全覆蓋是一個長期的過程，本文基于以下假設條件來進行研究：在LTE廣覆蓋但未達到全覆蓋的過渡階段，LTE語音業務采用SVLTE+VoLTE的解決方案；在LTE廣覆蓋的目標階段，LTE語音業務采用VoLTE的解決方案。

2 基本語音業務承接方案

2.1 業務實現

（1）近期

當LTE網絡未完全覆蓋時，采用SVLTE+VoLTE的解決方案，即由IMS和傳統的電路域共同提供語音業務，手機終端在CDMA 1x和LTE中雙待，LTE和CDMA1x共號。當用戶移出LTE覆蓋范圍時，終端主動在CS域注冊，并向VCCAS發送短消息通知IMS網絡其已移出LTE覆蓋范圍；當終端感知到LTE網絡信號重新變強時，則重新發起IMS注冊。圖1為SVLTE+VoLTE語音解決方案架構示意圖。

（2）遠期

待LTE網絡覆蓋完善后，LTE語音業務為VoLTE/IMS解決方案，即由IMS提供高清語音業務，手機終端在LTE中單待。圖2為VoLTE語音解決方案架構示意圖。

2.2 域選擇

LTE網絡全覆蓋需要一段較長的時間，VoLTE業務部署初期由于LTE網絡未實現連續覆蓋，所以電路域語音業務將與VoLTE業務并存一段時間。在并存期間，存在接入域選擇的問題。接入域選擇有主叫域選擇及被叫域選擇兩種。

圖1 SVLTE+VoLTE語音解決方案架構圖

圖2 VoLTE語音解決方案架構圖

（1）主叫域（ADS）選擇

在LTE未全覆蓋階段，語音采用SVLTE作為過渡方案，即LTE終端為1x及LTE雙收雙發雙模終端。如終端處于網絡覆蓋范圍內，將在CS域及IMS域中雙注冊。

主叫域選擇有兩種思路，一種是建立呼叫前由主叫終端首先判斷被叫終端能力，只有被叫終端支持VoLTE語音，并處于LTE覆蓋區域時，主叫選擇VoLTE呼出，其他情況均發起CS呼叫；另一種是主叫終端只要處于LTE覆蓋區域就采用VoLTE語音呼出，不考慮被叫終端的能力。

在呼叫前查詢被叫終端能力，可采用SIP協議中的OPITION消息通過IMS網絡查詢被叫終端能力及覆蓋情況，告知主叫終端；或由IMS網絡通過Sh接口查詢VCCAS服務器，獲取被叫能力，并最終實現主叫域選擇。

（2）被叫域（T-ADS）選擇

3GPP2在X.S0042中定義了DOMAIN AVAILABILITYNOTIFICATION，即終端在感知到LTE網絡信號較差時，主動在CS域注冊，并向VCCAS發送短消息，通知IMS網絡已經移動出LTE覆蓋范圍，后續被叫接續，均接入CS網絡。該機制可以實現被叫側域選擇功能。

2.3 VoLTE基本呼叫

（1）錨定方案

●主叫CS

主叫端局觸發至錨定SCP，錨定SCP在被叫號碼前插入路由碼，路由至被叫歸屬地GMSC，再將呼叫路由至本地MGCF并送至IMS網絡觸發VoLTEAS上的業務，業務完成后SCC執行T-ADS流程，向HSS獲取域選結果。如果被叫在IMS域接續，則被叫S-CSCF將呼叫路由至被叫SBC；如果被叫在CS域接續，則呼叫在被叫歸屬地MGCF進入電路域，并路由至被叫端局。

●主叫VoLTE

主叫按照標準IMS流程進行主叫發起和主叫業務觸發，并按標準IMS流程將呼叫路由至被叫IMS域，被叫IMS業務觸發T-ADS流程，向HSS獲取域選結果。如果被叫在IMS域接續，則被叫S-CSCF將呼叫路由至被叫SBC；如果被叫在CS域接續，則呼叫在被叫歸屬地MGCF進入電路域，并路由至被叫端局。

（2）雙觸發方案

●主叫流程

當VoLTE用戶為主叫時，依據策略可發起被叫VoLTE能力指示查詢，或者直接采用VoLTE呼出。無論哪種情況，當采用VoLTE呼出時，遵循運營商IMS網絡SIP協議總體技術要求，此呼叫為普通的IMS呼叫；當采用CS域呼出時，此呼叫為普通的CS域呼叫。

●被叫流程

當VoLTE用戶作為被叫時，IMS網絡需進行被叫域選擇。在不引入ICS時，所有呼叫至IMS網絡的呼叫，其主叫同樣為VoLTE用戶。IMS核心網處理呼叫時，如被叫是VoLTE簽約用戶，需首先執行被叫域選擇過程。被叫域選擇的依據為UE注冊時攜帶的接入網信息以及UE是否發T-ADS短信通知TAS，已經漫游出LTE覆蓋區域。IMS通過Sh接口向TAS咨詢被叫用戶是否可進行VoLTE接續，如被叫用戶注冊了IMS網絡，并且在LTE覆蓋區域，具有VoLTE能力，則IMS網絡處理呼叫，繼續呼叫接續，呼叫流程遵循運營商IMS網絡SIP協議總體技術要求；如果被叫用戶不具備接收VoLTE呼叫的條件，則IMS網絡將呼叫路由至MGCF并與CS域進行互通，實現被叫用戶接續。

基于上述兩個方案的分析，在錨定方案場景下，當主叫用戶在CS域發起語音呼叫時，將會存在話務迂回的情況，本文不建議采取此種方案。

3 緊急呼叫承接方案

隨著LTE網絡的部署，移動用戶的數據業務逐漸遷移到4G網絡，基于IMS的VoLTE業務是LTE環境下話音業務目標解決方案，而VoLTE系統實現緊急呼叫的方案也是LTE環境下緊急呼叫的目標方案，是由終端、EPC與IMS相配合，根據發起呼叫的用戶位置信息把緊急呼叫接續到就近的緊急特服中心。

3GPP對VoLTE用戶接入IMS的緊急呼叫系統架構如圖3所示，緊急呼叫業務需要終端、EPC和IMS配合實現，IMS核心主要由位置資源功能（LRF）和緊急呼叫會話控制設備（E-CSCF）等網元配合完成相關處理。

3GPP針對VoLTE場景，引入了終端存儲當地緊急號碼和針對緊急呼叫重新發起IMS注冊機制來保障緊急呼叫的就近接入以及緊急號碼準確性。VoLTE用戶緊急呼叫的總體實現流程為：

（1）終端存儲緊急號碼

●當終端發起附著請求或跟蹤區更新請求時，EPC通過附著成功消息或跟蹤區更新成功消息將配置的本地緊急呼叫號碼列表發送給終端。

●終端保存該緊急呼叫號碼列表用于緊急呼叫的準確甄別，通過這種動態下發的方式來解決不同國家和地區的緊急通信號碼不同的問題。

圖3 3GPP定義IMS緊急呼叫架構

（2）終端甄別緊急呼叫

用戶撥打緊急號碼，終端根據所存儲的緊急號碼列表甄別出該呼叫為緊急呼叫。

（3）建立緊急呼叫的專有承載

終端甄別出緊急呼叫后，根據用戶的VoLTE業務狀態不同采取相應處理機制，具體如下：

●若用戶為普通用戶，則終端請求創建PDN專有承載，EPC根據請求選擇就近的PGW完成緊急呼叫專有承載的建立。

●若用戶為受限用戶（如欠費或USIM卡無法鑒權的用戶等），則向EPC發起緊急附著和建立緊急呼叫的專有承載連接請求，EPC根據請求完成緊急附著以及緊急承載的建立。

（4）UE發起緊急注冊

終端創建緊急呼叫專用承載過程成功后，使用緊急呼叫專用承載的IP地址和端口向本地PGW提供的本地P-CSCF發起緊急注冊，建立用戶到本地P-CSCF的連接。

（5）UE發起緊急會話請求，IMS把呼叫連接到就近的緊急呼叫中心

LTE終端發起緊急呼叫的會話請求，攜帶位置信息。如果UE有用戶號碼信息，則UE使用用戶的IMPU；如果UE無用戶號碼信息，則UE應該使用用戶的設備標識（IMEI）。

在VoLTE下部署緊急呼叫，其中最主要的兩個關鍵問題為：

（1）緊急呼叫識別

緊急呼叫要求終端進行特殊操作，因此需要終端識別當前呼叫為緊急呼叫。緊急呼叫識別有兩種方式：UE-aware和UE-unaware，兩種方式在網絡中可能并存，具體參見圖4。

（2）位置信息Cell-ID的獲取

方式一：終端發起呼叫時在SIP消息中的P-Access-Network-Info攜帶CellID。

方式二：通過PCC獲取CellID，能保證CellID信息的準確性。

考慮到LTE網絡覆蓋是個逐漸完善的過程，VoLTE用戶來到沒有LTE覆蓋區域時，VoLTE用戶的緊急呼叫自動回落到CDMA1x域下實現，與目前C網下的緊急呼叫實現機制相同。

4 短消息業務承接方案

對于短消息業務，基于目前的短消息平臺有SMSC融合IPSMGW和獨立IPSMGW兩種方案（見表1）。

目前，運營商的短信中心基本都已完成云化部署，根據調研，主流短信中心設備廠家基本都具備升級改造的能力：升級現網信令處理設備V3～V4設備以支持Diameter信令，并根據業務需求新增相應的虛擬機和存儲設備。

5 補充業務承接方案

圖4 緊急呼叫識別方式

表1 短消息業務承接方案

VoLTE場景下，由VoLTE AS負責向用戶提供VoLTE補充業務，實現與C網相同的業務體驗，同時還可實現VoLTE特有新功能（如視頻通話等）。

VoLTE下的基本及補充業務參見表2。

對于補充業務的設置，VoLTE不再采用CDMA網那種撥號方式，而是采用通過Ut接口方式，由用戶在終端上直接設置補充業務的形式，對于用戶體驗來說，更加直觀一些。圖5為兩種終端業務配置的對比情況。

VoLTE補充業務簽約數據是在VoLTEAS存儲，而C網電路域補充業務簽約數據則是放在HLR中。從目前來看，運營商不會考慮改造HLR和VoLTEAS之間的同步接口。

考慮到LTE網絡覆蓋是個逐漸完善的過程，VoLTE用戶來到沒有LTE覆蓋區域時，用戶的補充業務由CDMA電路域提供，與目前C網下的補充業務實現機制相同。但是，由于C網HLR與VoLTEAS的補充業務用戶數據不同步，在VoLTE環境下設置的補充業務，將無法在CDMA電路域下實現，用戶只能在CDMA電路域下重新設置。同樣，在CDMA電路域下設置的補充業務也無法在VoLTE環境下使用。

3GPP對CS和IMS域業務數據同步問題進行了研究，但并未對解決方案規范化，僅僅提出“數據同步關注的是MMTel業務中和CS的補充業務對應的部分”的觀點。業界也對此進行了相應的研究，提出了模擬智能網方案，即通過VoLTEAS模擬電路域的SCF實現VoLTE補充業務數據的同步，這個方案部署相對簡單且適用性強。但目前更多的還是傾向于按符合通信系統用戶數據融合的方案，即CS和IMS網絡共享CS/IMS公共SS數據，也即HLR/IMSHSS的公共SS數據要共享（MMTelAS的SS數據以透明數據的形式存儲在IMSHSS中）。

6 語音增值業務繼承研究

6.1 智能網業務

如圖6所示，VoLTE下繼承現有智能業務有4種主要方式：

表2 VoLTE下的基本及補充業務

圖5 兩種終端業務配置的對比情況

圖6 VoLTE下繼承現有智能業務方式

（1）SSP路由方式

若現網智能業務平臺不可升級，也不可與IMS網絡直接對接，則前插接入碼，由MGCF路由到現網SSP進行業務觸發。

（2）IM-SSF與現網SCP對接方式

若現網智能業務平臺不可升級，但可與IMS網絡實現直接對接：引入IM-SSF網元，實現傳統SCP與IMS核心網對接。

（3）現網業務平臺升級方式

若現網智能業務平臺可升級，支持IMS的SIP協議，可與IMS核心網直接對接。

（4）IMS域新建SIPAS方式

實現基本/補充業務、局內Centrex業務及其增值IMS業務。

根據評估，建議采用方式3升級現網業務平臺的方式來實現業務集成，即智能業務（SCPAS）由現網SCP升級，同時支持SIP與INAP協議，為VoLTE用戶和電路域用戶提供業務。圖7為SCP升級方案架構示意圖。

●SCPAS與VoLTEAS：互相獨立，VoLTEAS提供基礎補充業務；SCPAS提供智能增值業務。

●SCPAS與HSS：使用DIAMETER協議的Sh接口與HSS交互，獲取用戶位置信息。

●SCPAS與MRF：使用SIP協議的ISC接口，通過MRF為VoLTE用戶提供放音功能。

在IMS架構中，AS是提供和執行服務的實體，AS與CSCF之間的接口叫做ISC（IMS服務控制接口），采用SIP協議進行通信。根據方式3，采用現網業務平臺升級的方式，即升級現網iVPN平臺、智能平臺支持ISC接口的方式，S-CSCF直接通過ISC接口觸發業務平臺。

6.2 彩鈴業務

VoLTE下彩鈴平臺的實現方式與智能網業務類似，采用升級現網彩鈴平臺支持ISC接口的方式，S-CSCF直接通過ISC接口觸發彩鈴業務平臺，同時為了支持AMR-WB高清編解碼，還需對彩鈴平臺的編解

7 結束語

隨著LTE網絡部署的日益完善，用戶的移動上網業務體驗也更好。根據目前對于移動互聯網應用的統計，日均用戶覆蓋人數較大的有QQ、微信、UC手機瀏覽器、小米鎖屏、QQ手機瀏覽器、支付寶、360等，這些業務對傳統電信運營商的增值業務都有直接的影響和正面的沖擊。從歷史數據看，從2011年開始，運營商短信業務收入已開始全面下滑。因此，在VoLTE時期的各類增值業務也必將面臨來自各類OTT業務的巨大沖擊。

圖7 SCP升級方案架構圖

1 朱曉潔.VoLTE用戶緊急呼叫的實現技術研究.移動通信.2015,3

2 王志松,劉冬梅,張林林.VoLTE中的業務域部署方案.移動通信.2014,3

3 李中科,梁斌,廖芳芳.VoLTE和CS語音補充業務一致性方案研究.郵電設計技術.2014,2

4 陶偉宜.CDMA與LTE組網互操作解決方案研究.郵電設計技術.2013,11碼方式進行相應的升級。