LTE語音模式選擇及建設方案

馮愛玲+梁琨

摘要：由于LTEY只能提供分組業務，而對語音、短信業務還存在長期的需求。文章針對在LTEN絡下語音/短信業務實現的幾種方式進行深入的研究和分析，尤其關注CSFB和IMS語音共存下對EPC核心網的改造要求，其中重點闡述了CSFB實現流程、VOLTE-IMS語音實現和eSRVCC切換技術等。

關鍵詞：CSFB；SRVCC/eSRVCC；PCCQOS；VoWifi

隨著全球4G-LTE的規模使用，如何在LTE的全IP架構下承載語音業務呼叫，國際上存在3種解決方案。但多數運營商又同時經營2G/3G/4G網絡，終端在多張網絡間的漫游/切換，導致語音解決方案復雜，并對語音呼叫連續性提出較高要求。

1 4G-LTE/EPC主要語音方案

當前業界基于終端功能、無線/網絡側設備情況，對LTE網絡下的語音通話有下列幾種方式：

（1）SGLTE/SvLTE雙待機（DR）。

（2）CSFB回落。

（3）IMS/eSRVCC（包#overLTE/overWifi）。

2SGLTE/SvLTE（DR）語音方案

雙待機語音分為：SGLTE和SvLTE這2種方式，都是在終端插入_張卡，可同時駐留在LTE網絡和2/3G網絡下，PS業務使用LTE網絡，CS業務用2/3G網，互不影響。

3CSFB語音方案

CSFB（CS fallback）方案的核心是用戶撥打/接聽語音電話時，終端從LTE網絡回落到2G/3G，按電路域的流程發起/接聽話音業務。該方案是在4G-EPC-MME和2G/3G網絡的MSC間建立SGs聯合位置更新接口，實現CS/PS聯動。CSFB因增加了回落流程，導致呼叫時延增大到8～10s（GSM為4～6s），用戶感知較差，但對系統改造小，屬于過渡方案，具體如圖1所示。

3.1主要業務

（1）UE在LTET發起EPS/IMSI聯合附著請求，MME通過SGs口向MSCS發起聯合位置更新要求并完成后，UE獲取到MSCS分配的TMSI/VLR NUM/LAI等參數。

（2）UE做主/被叫時，給MME收到CSFB語音請求，MME觸發eNodeB/UE回落到2/3G無線及其MSCS，UE在CS域發起/接收新呼叫，完成主/被叫業務。

（3）UE短消息（MO/MT）：MME收到UE或MSCS發起的短消息業務請求，MME根據通過SGs口轉發給MSCS（MO），或下發給UE（MT）。

3.2CSFB對現網MSCS POOL改造影響

當前MSCS均己組POOL，以中國移動/聯通為例，一般1個POOL中包含4～8個MSCS，考慮到CSFB語音呼叫結束，UE將迅速FR到4G網絡，為避免投資浪費和工程復雜，目前解決方案為：

（1）在1個POOL中只選擇2個MSCS升級支持SGs功能，主備工作，MME到主用SGs口出故障后，MME能迅速切換到備用SGs口，以維持CSFB功能正常。

（2）當UE在實施初次聯合位置更新時，由支持SGs-MSCS分配TMSI并記錄在UE中，后續回落時，BSC/RNC通過TMSI再次回落到SGs-MSCS中，確保CSFB呼叫正常。

（3）在CSFB被叫時，若通過IMSI尋呼，BSC/RNC根據IMSI按一定規則輪選POOL中MSCS，只有1/N（N=POOL中MSCS數）會成功，要求SGs-MSCS必須通過TMSI尋呼。

4 IMS語音方案

由于CSFB和DR語音存在的缺點，3GPP在LTE引入IMS，作為主要解決方案，其中LTE/Wifi作為接入，IMS作為語音控制、接續，即VOLTE-IMS方案，該方案呼叫時延短，語音質量高，通話連續性好，己作為主要解決方案。

按照接入不同，分為LTE接入、Wifi接入和APP接入3種模式。

4.1IMS/LTE接入方案

IMS/LTE利用4G完善的QOS機制，并輔助若干新技術確保了語音通話的可靠性、連續性等。

（1）采用全球統一的獨立IMS APN，語音通話由PCRF指派GBR承載，確保IP通話的帶寬保證，國際漫游APN一致。

（2）引入eMSC，ATCF/ATGW網元，MME和eMSC開通SV接口。通話切換到2/3G區域時，在eSRVCC-AS控制下，話路可快速切換，確保語音連續性。

（3）支持VOLTE-IMs終端既可以在CS域撥打語音（CSFB），也可以在PS域發起語音，用戶可選擇性多。

4.2 VOLTE-IMS關鍵技術

VOLTE-IMS引入很多關鍵技術，其中eSRVCC解決了呼叫連續性，為使用IMS語音提供了保障，目前中國移動采用切換到GSM方式，中國聯通切換到WCDMA。

4.2.1 eSRVCC注冊流程

（1）UE在發起IMS注冊流程中，ATCF產生STR-SN號碼并通知SCC AS，SCC AS通過HSS下插到MME中，以支持后續eSRVCC的切換。其中MME響應消息攜帶UE是否支持eSRVCC能力。

STN-SR：eMSC和TCF之間切換關鍵號碼。

（2）SCC AS產生ATU-STI號碼+HSS返回的C-MSISDN號碼給ATCF進行綁定。

ATU-STh切換后ATCF到SCC AS更新信令路由。

C-MSISDN：切換后ATCF實現eMSC到ATCF新建會話和原有會話的綁定。

4.2.2 eSRVCC切換流程

（1）UE1和UE2發起正常VOLTE通話。

（2）UEl需要切換到2G/3G網絡，MME通過SV發起切換請求到eMSC/IWF，攜帶STR-SN號碼。

（3）eMSC/IWF使用STR-SN號碼發起到ATCF接續。

（4）當UE1切換到GSM下，媒體切換到MGW下，通過MGW到ATGW。被叫側媒體承載不改變。

5VOLTE-IMS部署方案

VOLTE網絡引入IMS，為支持VOIP，需要對現網無線、CS、PS、HSS、業務平臺、BOSS、網管等進行全面改造，方能支持語音業務，簡述如下。

5.1三融合HSS/HLR改造

現網2/3/4G-HSS/HLR需要100%升級支持VOLTE-IMS用戶的數據存儲，并支持sh接口和VOLTE-AS進行透明數據傳遞。業務受理采用SOAP模式。

5.2EPC融合核心網

（1）建議按大區制升級/新建1對MSC支持eMSC，實現eSRVCC切換；eMSC建議和VOLTE SBC靠近，減少跨承載網路由。

（2）全面改造MME/SAE-GW支持eSRVCC，P-CSCF發現、IPv6，IMS緊急呼叫等VoLTE相關功能。

5.3 PCC/DRA網絡

目前VOLTE-PCRF使用拜訪地原則，需要改造PCC支持專用承載建立、Rx接口、獲取用戶位置信息，DRA改造支持Gx/Rx會話綁定。

5.4 IMS核心網平臺

5.4.1I/S/E-CSCF/BGCF

xCSCF作為IMS核心控制網元，建議采用大區制同廠家組POOL組網，便于維護和故障定位。

5.4.2 VoLTE SBC/P-CSCF

SBC承載VOLTE語立/視頻、ATCF/ATGW功能，作用顯著，建議按POOL組網，和SAE-GW靠近，減少媒體跨承載網占用。

5.4.3 VoLTE AS

需要支持MMTEL、SCC功能合一，建議按POOL模式組網。

5.4.4 ut網關和IP-SM-GW

Ut/IP-SM-GW網關：分別作為補充業務修改接口和短信接口，初期全國集中成對建設。后續待省份業務量大后，可省份自建。

6結語

隨著IMS網絡的部署和LTE網絡的大規模建設，VOLTE成為主流時，一方面需要考慮bSRVCC（振鈴前發生切換）、rSRVCC（CS域切回LTE），以提高VOLTE接通率和掉話率。另一方面，需要和現網EPC/HSS/PCRF/無線進度深度網格優化，以達到VOLTE語音感知最大化。