TD-LTE語音解決方案分析

王琦

（中國移動通信集團廣東有限公司，廣東 廣州 510623）

TD-LTE語音解決方案分析

王琦

（中國移動通信集團廣東有限公司，廣東 廣州 510623）

結合TD-LTE語音技術實現基本原理和工程實踐，簡要分析了TD-LTE的幾種語音解決方案，并對各種方案的優化方法進行了一定總結。

TD-LTE 語音 電路域回落 VoLTE 單一無線語音呼叫連續性 增強的單一無線語音呼叫連續性

1 引言

LTE（Long Term Evolution，長期演進）是由3GPP組織制定的UMTS（通用移動通信系統）技術標準的長期演進，相比于3G技術，LTE網絡在數據業務峰值速率、小區邊緣速率、網絡時延、頻譜利用率和建設運營成本方面得到了很大的改善，能夠為用戶提供“永久在線”的高質量數據業務服務。TD-LTE網絡是LTE網絡的TDD版本，是由我國主導的4G主流技術，TD-LTE網絡的正式商用標志著4G時代的來臨。但是在TD-LTE網絡建網初期，由于覆蓋和終端兼容等問題，導致通過TD-LTE網絡為用戶提供語音服務無法實現，大多數運營商都是先滿足用戶的數據業務需求，再根據產業鏈和網絡發展情況適時提供語音業務。因此TD-LTE語音解決方案就出現了很多過渡形式，并且由于終端和漫游等影響，各種語音解決方案將長期共存。如何分階段部署TD-LTE語音業務解決方案及做好相關方案的優化，值得深入思考。

2 TD-LTE語音解決方案

2.1 TD-LTE語音的3個階段

TD-LTE語音業務的發展，不僅受限于網絡建設發展情況，也受限于產業鏈發展情況。TD-LTE語音解決方案主要分為3個階段：

第一階段，TD-LTE網絡建設初期，TD-LTE網絡無法實現連續覆蓋，并且IMS域網元改造未完成，此時在網絡側已經能夠建立LTE智能管道，且終端已經可以使用移動寬帶業務。這一階段主要的語音解決方案是SGLTE（單卡雙待）和CSFB（電路域回落）。

第二階段，TD-LTE網絡已經達到一定規模，大范圍區域實現連續覆蓋，IMS域網元改造工作已經完成，VoLTE終端出現。此時用戶能夠真正享受VoLTE語音，在TD-LTE網絡覆蓋不足時實現PS域到CS域的語音切換。這一階階段主要的語音解決方案是VoLTE和SRVCC（eSRVCC）。

第三階段，TD-LTE網絡覆蓋達到很高水平，IMS域多媒體業務充分發展，并且伴隨著用戶向TD-LTE網絡遷移的現象，CS域業務和網絡規模逐步減少，用戶基本都使用VoLTE實現語音通話，并且享受豐富的IMS域多媒體業務，極少切換回2G/3G網絡。這一階段主要的語音解決方案是VoLTE技術。

2.2 TD-LTE語音解決方案

在TD-LTE的幾種語音解決方案中，SGLTE和CSFB都可以認為是過渡性解決方案，主要是解決TDLTE網絡在不具備VoLTE業務能力時的通話問題，VoLTE是TD-LTE語音的最終解決方案。下面對各種語音解決方案做簡要分析。

（1）SGLTE方案。SGLTE的語音解決方案如圖1所示，SGLTE是對網絡要求最低的語音解決方案，終端為單卡雙待多模終端，能夠同時駐留在TD-LTE網絡和2G/3G網絡，無需對網絡側進行改造，語音和數據業務可以同時使用，即打電話的同時能夠進行高速下載，但最大的問題是雙待機對終端電池的挑戰。此時的語音通話仍是CS域的語音通話，語音體驗與2G/3G大體相當。

（2）CSFB方案。CSFB語音解決方案如圖2所示，此種語音解決方案基于TD-LTE網絡和2G/3G網絡的互操作，終端是支持CSFB方案的終端。此種方案終端會優先駐留在TD-LTE網絡，監聽網絡尋呼，在CSMT（被叫）和CSMO（主叫）時回退到2G/3G網絡，并在結束通話后返回TD-LTE網絡。CSFB方案相比于SGLTE方案，需要改造現網網元，如升級VMSC（訪問移動交換中心）和增加SGs接口，并且需要通過SGs接口進行MME和MSC的聯合操作，以實現聯合位置更新、尋呼和短信功能。由于回落過程涉及到TDLTE網絡和2G/3G網絡的互操作問題，因此在部署初期成功率不高，并且需要專項優化來改善時延問題。

圖1 SGLTE語音解決方案

圖2 CSFB語音解決方案

（3）VoLTE和SRVCC（eSRVCC）方案。VoLTE和SRVCC（eSRVCC）方案如圖3所示，此種方案需要對現網進行進一步改造，如增加Sv接口，IMS域需要具備一定的規模和能力，IMS域需要增加SCC AS，同時HLR和HSS等網元也要實現全網融合。終端在TDLTE覆蓋區域能夠發起高清語音等IMS域多媒體業務，在移動出TD-LTE覆蓋區域時，能夠由PS域切換回CS域以繼續語音通話。

圖3 VoLTE和SRVCC（eSRVCC）語音解決方案

在多種TD-LTE語音解決方案中，最受關注的就是CSFB方案和VoLTE+SRVCC（eSRVCC）方案，其中CSFB方案是現網已經大規模部署的方案，VoLTE+SRVCC（eSRVCC）方案是現網正在開展功能測試的方案，也是業界公認的TD-LTE較為理想的解決方案。

3 CSFB解決方案

CSFB方案的相關網元在圖2中已經有介紹，CSFB的具體流程如圖4所示，此方案涉及2G/3G網元和TDLTE網元的互操作，在多個環節都可能引起回落失敗或回落時延較長的問題，影響用戶感知。目前CSFB方案主要有以下5種優化思路：

（1）回落使用RRC Release（with SIBs）方案。通過TD-LTE的RRC Release消息，提前告知終端即將回落的2G/3G小區廣播信息，縮短終端回落后再讀取2G/3G廣播的時延。

（2）TA與LA統一規劃，一一映射。如果聯合位置更新時所處的LA與回落后實際的LA不同，將會引起進一步的位置更新，增加時延，通過對TA與LA的統一規劃，避免TA跨LA的現象出現，減少回落時延。

（3）開啟MTRF（呼叫前轉）功能。如果終端回落的小區與聯合位置更新所駐留的小區屬于不同的MSC，會引起回落失敗。如果開啟原MSC的MTRF功能，原MSC不釋放呼叫并前轉給新的MSC，則呼叫仍然能夠建立成功。

圖4 CSFB流程

（4）開啟Fast Return功能。終端在2G/3G網絡結束通話后，需要返回TD-LTE網絡，此時終端先讀取2G/3G的廣播消息，并進行位置更新，再返回TD-LTE網絡。Fast Return功能通過2G/3G網絡的信道釋放消息，不進行2G/3G網絡廣播消息的讀取，直接測量并返回TD-LTE網絡。

（5）對2G/3G小區開展有針對性的優化工作，避免CSFB終端回落到質量較差的小區，或者根據GSM900/1800的網絡質量和負荷情況，有針對性地配置回落鄰區，避免回落后業務體驗變差的情況出現。

CSFB 解決方案是現網已經大規模部署的方案，并不會因為以后VoLTE方案的商用而停止應用，CSFB和VoLTE之間不存在升級和替代關系，考慮到現網中有大量高端CSFB終端和網間漫游等問題，CSFB方案短期內都將部署在網絡中并不斷被優化。

因4G到2G的回落過程CSFB方案會額外增加約3s話音呼叫建立時延，優化前后主要是改善呼叫建立的時延，可以由3s左右縮減為1s多，呼叫建立成功后，如在多個小區間移動產生的切換時延與2G網絡相當，取決于2G網絡優化的情況，一般從測量到切換執行完畢大概3s，語音中斷時間一般不被用戶感知。

4 SRVCC和eSRVCC解決方案

VoLTE+SRVCC方案的相關網元在圖3中已經有介紹，SRVCC是目前為止最為復雜的互操作問題，涉及到IMS域的改造升級、融合等問題，也涉及到2G/3G和TD-LTE多個網元，同時涉及到IMS域和CS域、PS域的轉換。但VoLTE能夠為用戶提供高清語音，并且通過IMS域的升級改造，TD-LTE網絡能夠為用戶提供更豐富多彩的業務，因此VoLTE+SRVCC的應用與推廣勢在必行。

SRVCC的流程如圖5所示，主要需要8個步驟來完成：（1）SRVCC終端通過EPC和IMS與另一IMS終端建立語音呼叫；（2）SRVCC終端即將離開LTE覆蓋區域，eNodeB通過測量觸發SRVCC切換；（3）MME通知CS域網絡為SRVCC用戶預留網絡及空口資源；（4）CS域進行資源預留；（5）資源預留完成后，CS域通知MME；（6）MME下發Handover Command；（7）SRVCC終端切換到2G/3G無線網絡；（8）CS核心網發起遠端媒體更新，通知對方終端新的媒體連接。由于切換流程比較復雜，SRVCC最短的語音中斷時長在800ms左右，最長可能超過1s。

圖5 SRVCC流程

基于SRVCC的切換時延問題，又提出了eSRVCC方案，eSRVCC方案主要是在IMS域增加了ATCF和ATGW網元，其中ATCF負責控制面，ATGW負責媒體面，在發生eSRVCC時通過ATCW和ATGW進行錨定，相比于SRVCC方案改善了切換后主被叫鏈路都需要更新的問題，總體語音切換時延在300ms左右。考慮到CSFB功能部署后能夠滿足TD-LTE用戶的基本語音需求和SRVCC的時延問題，預計現網會在CSFB方案基礎上直接部署eSRVCC方案以滿足用戶對VoLTE語音通話的需求。

5 結束語

TD-LTE網絡規模正在不斷擴大，TD-LTE的語音方案也隨著TD-LTE網絡建設情況、IMS域改造情況和終端產業的發展而逐步接近VoLTE。2014年12月，杭州成為中國移動首個具備VoLTE試商用基礎網絡能力的城市。據悉，這也是全球第一張基于大規模TD-LTE網絡的VoLTE業務網絡，具有國際性的示范意義。相信伴隨著網絡的發展，TD-LTE能夠通過IMS域提供更加豐富多彩的業務，而不僅僅局限于VoLTE語音業務。

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Analysis on Voice Solution of TD-LTE

WANG Qi
(China Mobile Group Guangdong Co., Ltd., Guangzhou 510623, China)

Combined with implementation principle and engineering practice of TD-LTE voice technology, several TD-LTE voice solutions were briefl y analyzed in this paper. Corresponding optimization methods were summarized, which provides a useful reference.

TD-LTE voice CSFB VoLTE single radio voice call continuity (SRVCC) enhanced single radio voice call continuity (eSRVCC)

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.13.014

TN929.5

A

1006-1010(2015)13-0069-04

王琦. TD-LTE語音解決方案分析[J]. 移動通信, 2015,39(13): 69-72.

2014-12-23

責任編輯：劉文竹 liuwenzhu@mbcom.cn

王琦：工程師，碩士畢業于華南理工大學電子與信息學院，現任職于中國移動通信集團廣東有限公司，主要從事移動通信網絡規劃和優化等相關研究工作。