移動通信網絡VoLTE技術的發展現狀和優勢

林淼鴻

摘 要：在2014年，進入LTE網絡商用元年，4G時代正式來臨，目前國內運行商TD-LTE網絡主要還是承載數據業務，經過3GPP制定VoLTE網絡技術方案，通過R8到R10的標準化工作，和IMS網絡相關的技術標準已經基本成熟，現VoLTE技術逐漸成熟，對比CSFB有較明顯技術優勢，VoLTE將是LTE語音發展的必然趨勢。該文先是總體簡述了近30年來，整個移動通信網絡從80年代初期的第一代模擬移動通信技術到現在第四代TD-LTE移動通信網絡的演進發展，然后介紹VoLTE作為一種IP數據傳輸技術的特點優勢，對比現行CSFB技術實現語音方案的區別，接著介紹VoLTE技術發展的主要3個階段的發展歷程，最后結合VoLTE技術帶給我們的網絡優勢，論述VoLTE將是LTE語音發展的必然趨勢。

關鍵詞：第四代移動通信 VoLTE CSFB 通信網絡 技術 小型地下停車場調頻廣播信號覆蓋方案

中圖分類號：TN915.05 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（b）-0031-02

1 移動通信網絡的演進之路

移動通信第一代模擬移動通信技術于80年代初開始投入商用，經過30多年的發展演進，平均以每10年作為一個更新換代周期，從80年代初的第一代模擬移動通信技術到90年代初的第二代數字移動通信技術，再發展至新世紀之初的以支持移動多媒體業務為特征的第三代移動通信技術。在2014年，進入LTE網絡商用元年，以高帶寬、高速率、低時延、全IP等移動流媒體技術為特點的第四代移動通信開始商用，此時LTE網絡還并無法直接承載移動語音，而是需要CSFB（電路域回落）技術回落至2/3G網絡，經過3GPP制定VoLTE網絡技術方案，通過R8到R10的標準化工作，和IMS網絡相關的技術標準已經基本成熟，VoLTE技術日益成熟，能夠滿足業界部署需求，2014年，中國移動已經在國內5個城市（杭州、廣州、南京、福州、長沙）開始試點VoLTE，試用VoLTE技術實現使用4G網絡進行語音通話。在整個移動通信網絡的演進歷程中，移動語音經歷了從TDM到IP、從傳統交換機到軟交換的發展后，未來將走向基于IP化和大寬帶的移動語音。

2 什么是VoLTE技術

語音通話是4G網絡帶來的另一大優勢，4G時代的語音通話不同于2G/3G時代，4G網絡并不能直接承載語音通話業務，而是需要將語音作為IP數據傳輸，承載于LTE網絡上。也就是說，想要在4G環境中實現語音通信，需要依靠其他技術來實現——VoLTE。VoLTE的英文全稱是Voice over LTE，它是一種IP數據傳輸技術，可以將數據與語音業務獨立承載于LTE網絡上，VoLTE是基于IMS的語音業務（IMS由于支持多種接入和豐富的多媒體業務，成為全IP時代的核心網標準架構）。VoLTE是架構在LTE網絡上全IP條件下的端到端語音方案，VoLTE的語音作為IP數據傳輸，可實現數據與語音業務在同一網絡下的統一。

3 使用VoLTE技術與現行SVLTE技術、CSFB技術實現語音方案區別

SVLTE（終端雙待方案）和CFSB（電路域回落）作為4G時代初期的語音業務方案都正在終端或網絡上進行部署。這兩種方案各有所長，但共同的特點就是均是利用現有的2G/3G網絡來提供語音業務，不能直接將語音業務承載在LTE上（圖1）。

（1）對于CSFB（電路域回落）技術方案簡介：①終端空閑狀態下駐留在LTE網絡上；②發起/收起呼叫時，回落到2/3G網絡；③呼叫結束后，再返回到LTE網絡；④網絡結構簡單，不需要部署IMS。

（2）SVLTE（終端雙待方案）技術方案簡介：①雙待終端同時駐留2G/3G和LTE網絡；②話音業務通過2G/3G提供，數據業務通過LTE或2G/3G提供；③語音和數據業務可以并發。④雙待終端存在耗電和干擾問題。

（3）對于VoLTE技術方案簡介：①終端空閑狀態下駐留在LTE網絡上；②在發起/收起呼叫時，直接使用LTE網絡，只有在非LTE覆蓋區，才會由2/3G網絡為其服務，并支持LTE到2/3G切換（3GPP為此定義SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）技術）。VoLTE技術對比CSFB（電路域回落）技術和SVLTE（終端雙待方案）技術的最大區別在于VoLTE技術能讓數據和語音業務都承載在LTE網絡上。

4 VoLTE技術發展

（1）技術起步-熱點覆蓋階段：出現pre-VoLTE應用LTE初期，主要以實現LTE熱點和城區覆蓋為主，使用對象主要是基于面向移動寬帶數據應用的類似移動數據卡和平板電腦等，國內當前正在使用的支持CSFB和SVLTE的早期LTE手機，如蘋果的iphone系列為支持CSFB方案，華為的MATE2和P7等就是采用支持SVLTE這種方案。

（2）商用試點-LTE區域連續覆蓋階段：目前我們正在逐步進入該階段，經過運營商提前一年多時間著手準備VoLTE技術方案，開展大量必要的測試和試驗，開展IMS的部署、集成，對現網一些設備如MSC_SERVER、HSS、IT系統相應的改造或升級，VoLTE技術的發展歷程在這一階段運營商擴大了LTE的網絡覆蓋，逐漸具備可以運營VoLTE語音業務的條件，并在部分城市開始試點使用；同時，現階段各種支持VoLTE技術的手機芯片和手機終端開始發布，推動了VoLTE技術的快速發展。運營商將逐漸在這一階段商用基于IMS的VoLTE業務。同時，這一階段的LTE覆蓋還是有局限的，運營商需要利用傳統CS覆蓋的廣度和深度來提供無縫的語音業務，即LTE與CS的互操作。

（3）大規模商用-LTE全覆蓋階段：相信在未來幾年，VoLTE技術方案的不斷成熟和運營商不斷大力部署，最終實現對城鎮和鄉村的LTE網絡全覆蓋，VoLTE將成為主流應用，傳統CS將會被逐漸取代，移動寬帶語音應用成為時代主流，這將是我們最終希望看到的一個成熟完善的LTE網絡。

5 VoLTE的網絡優勢

（1）更良好的用戶體驗：VoLTE具有高帶寬、高速率、低時延等特點，能夠為用戶帶來更好的使用感受和更佳的用戶體驗，對時延敏感而帶寬要求較低的語音業務制定了相應的QoS控制機制、高清語音和視頻編解碼的引入將大幅度提升語音通話質量，VoLTE憑借高分辨率編碼技術，能夠讓用戶的通話質量提高40%左右，語音掉話率也幾乎降低為零，VoLTE提供的語音通話質量已大幅超越了CS語音。

（2）更快速的呼叫接續能力：VoLTE的呼叫直接基于IMS（IP 多媒體子系統），不需要像現使用CSFB技術方案一樣將語音回落到2/3G網絡進行呼叫接續，因為VoLTE沒有網絡的重新附著過程，所以整個語音呼叫的接續時長大幅縮短，在實驗城市的測試數據對比中，VoLTE平均接續時間在3秒內，比CSFB的平均接續時間要縮短7秒左右。

（3）更靈活的業務使用：針對CSFB技術方案，網絡給人們的通話體驗是只要打電話就不能干別的，如果打電話前正在使用數據流量的話，在通話中，數據流量也將切斷。由于VoLTE是純IP化的語音解決方案，這讓通話不再走傳統的CS域，而是與數據一樣呆在IP上。語音將不再影響用戶進行數據業務使用。這將讓語音過程不再那樣枯燥，用戶可以通過VoLTE進行高清視頻通話、邊打電話邊在線瀏覽網頁、查看郵件等，從而讓用戶能更靈活的使用業務。

（4）更強大的業務能力：VoLTE方便和其他業務集成，比如RCS、IMS多媒體通信業務，能將高清語音業務與其他多媒體業務（如融合消息、會議、視頻共享等）以及互聯網業務進行有機融合，擴展出更為豐富的業務特性。

（5）更優秀的頻譜利用效率：VoLTE基于LTE承載語音，能夠充分利用LTE無線技術高頻譜利用率、具有頻譜利用率高、系統容量大的特點。對于語音業務，LTE的頻譜利用效率遠遠優于傳統制式，達到GSM的4倍以上。

（6）更低廉的網絡成本：雙待機和CSFB仍然依賴于電路域提供語音，需要多網長期共存，網絡和運營成本較高。VoLTE為全IP架構，網絡架構簡單且成本低，以軟交換的經驗，成本可降低70%左右。同時VoLTE也因大幅減少了對網絡資源的消耗，從而為用戶延長設備電池的使用時間。

（7）更好的網絡覆蓋規模：VoLTE技術方案的實現，對正在運營2/3G的運營商而言，運營商將可以同時使用2/3/4G三張網絡同時承載語音業務，由于4G網絡使用的頻譜對比2/3G要高，這意味著運營商在4G站點的建設密度需遠大于2G和3G站點，這將大幅度提升網絡的覆蓋密度，從而提升網絡的健壯性，在2/3/4G中任何一個站點出現故障時，其余兩張網均可無縫接續語音呼叫，使得用戶通話不受影響。

在當今互聯網快速發展的背景下，微信等社交工具正快速改變人們的溝通方式，單純的語音通話正在被富媒體式的立體化交流所逐漸取代。隨著VoLTE網絡技術的日益成熟和其具備的眾多優勢，將在移動通信網絡的演進之路中扮演的角色更加重要，隨著其應用價值的不斷體現，高清話音（HD Voice）伴隨著VoLTE的普及，運營商商用VoLTE技術能夠為其提供更具競爭力的服務，并能進一步給運營商在“體驗為王”的互聯網時代帶來全新的機遇。VoLTE將是LTE語音發展的必然趨勢。

參考文獻

[1] 張克平著.LTE/LTE-Advanced—B3G/4G/B4G移動通信系統無線技術[M].北京：電子工業出版社，2013.

[2] 宋杰等編著.贏在4G-移動互聯網時代的產業變革與歷史機遇[M].北京：人民郵電出版社，2014.