2G退市后語音業務支撐問題探討

李卓

【摘 要】探討了2G語音解決方案、語音業務演進、VoLTE語音解決方案，并對移動通信用戶進行分類，分為倒流用戶、潛在用戶和價值用戶，有針對性地為用戶提供語音業務遷移策略，旨在實現VoLTE對語音業務的全承載，為2G退市提供可能。

CSFB SVLTE VoLTE 語音業務遷移

1 引言

隨著通信產業的不斷發展，用戶的業務需求結構發生著改變，GSM網絡已無法滿足用戶對于數據業務的需要，于是越來越多人選擇使用4G網絡來替代2G/3G。但就現網而言，絕大部分語音業務依然承載于GSM網絡，如果GSM退市，語音業務如何保障將成為新的挑戰。本文將對2G退市后語音業務如何得到承載的問題進行分析研究。

2 2G語音解決方案簡介

在GSM網絡中，任何通話都必須選擇一種“語音版本”來進行，而語音版本其實是根據信源編碼方式的不同而定義的，針對不同的語音版本，在基站側相對應地存在著不同的信道編/譯碼方式。目前GSM網絡中普遍采用的語音版本主要分為以下幾類：

3 4G語音業務演進之路

在網絡的演進過程中，核心網側體現為從CS（Cyclic Shift，循環移位）向IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統）的發展，無線側則體現為從GSM等向LTE的發展。圍繞LTE語音，過去幾年曾經出現過多種觀點、多種技術和演進路線，以下3種是目前中國移動在用的模式：

（1）CSFB（Circuit-Switched FallBack，CS業務回落）。當用戶占用LTE網絡發起或接受語音呼叫時，終端會回落到CS域進行呼叫接續。使用CSFB方案，運營商無需部署IMS，只需升級現有MSC（Mobile Switching Center，移動交換中心）即可。這是一種快速提供語音業務的方案，但缺點是呼叫接續時延長。CSFB適合作為部署IMS網絡之前的過渡方案，CSFB還可作為LTE用戶漫游場景下的語音呼叫解決方案，在拜訪地網絡尚未部署IMS，或者IMS漫游協議未應用的情況下，LTE漫入用戶可以通過CSFB進行語音業務。

（2）SVLTE（Simultaneous Voice and LTE，雙待手機方式）。終端同時工作在CS和LTE網絡，前者提供語音業務，后者提供數據業務。這是完全基于終端的方案，對網絡無特殊要求，無需部署IMS網絡，缺點是終端成本高、耗電量大。目前已經有LTE和CDMA 1x的雙待手機，被部分CDMA運營商用來作為IMS網絡部署之前的過渡方案，而LTE和GSM/UMTS的雙待手機目前尚未推出。

（3）基于IMS的VoLTE。由于IMS支持豐富的多媒體業務和多種接入，已成為全IP時代的核心網標準架構。經歷了幾年的發展，IMS在技術上漸趨成熟，如今已成為固定話音領域PSTN（Public Switch Telephone Network，公用電話交換網）網改及VoBB（Voice over BroadBand，寬帶語音）的主流選擇，而且也被GSMA及3GPP組織確定為移動語音的標準架構。

在上述幾種方案中，CSFB和SVLTE都是依賴于現有CS域提供的語音業務，均有其局限性，可以作為非主流應用和過渡方案。而IMS可以提供基于LTE網絡而且有QoS保證的VoIP語音解決方案，可以說，基于IMS技術的VoLTE方案是核心網和無線技術發展的必然結果。

從長遠來看，部署VoLTE將給運營商帶來兩方面的價值，一是降低網絡成本、提升無線頻譜利用率。對于語音業務，LTE的頻譜利用率可達到GSM的4倍以上，遠遠優于傳統制式。另一個價值就是用戶體驗的提升，VoLTE的用戶體驗明顯優于傳統CS語音。首先，VoLTE的語音呼叫接通時長相比傳統CS語音大幅縮短，測試結果表明，VoLTE比CS語音接通時長縮短一半以上；其次，由于高清語音和視頻編解碼的引入，通話質量顯著提高；第三，RCS（融合通信）與VoLTE的無縫集成可以帶來豐富的業務體驗。

CSFB、SVLTE以及基于IMS的VoLTE三種方案的優劣勢詳細比較如表1所示。

4 VoLTE語音解決方案

簡介

4.1 VoLTE典型組網結構

VoLTE網絡典型組網結構如圖1所示，分為運營支撐層、業務層、核心層、接入層與終端層。

4.2 網元功能說明

（1）支撐層

用于提供網管、Web Portal統一操作、計費、設備管理、簽約數據存放等功能，由EMS（Element Management System，網元管理系統）、SPG（Call Progress，呼叫進展）、CCF（Charging Collection Function，計費控制）、DM Server等功能實體組成，如表2所示。

（2）業務層

由各種不同的資源服務器與應用服務器組成，提供如傳統智能觸發、錨定等各種業務能力以及如IP短消息、會議等各種業務，如表3所示。

（3）核心層

核心層分為3個部分：IMS域、CS域和用戶數據庫。

IMS域各網元主要完成域間互通、接入資源控制、業務觸發、路由選擇、LTE用戶注冊、鑒權、會話路徑控制等功能。

CS域各網元主要實現LTE用戶在2G/3G網絡下的移動性管理和基本語音業務，包括注冊、鑒權、錨定、傳統智能、切換、CS語音回落等功能。

用戶數據庫按照部署方式，可分為融合HLR（Home Location Register，歸屬位置寄存器）/HSS和分離HLR/HSS：融合HLR/HSS具有USCDB、HLR、IMS-HSS、SAE-HSS等網絡功能實體的功能。當現網不使用融合HLR/HSS時，可采用分離HLR/HSS，支持在現網已存在的HLR、IMS-HSS和SAE-HSS上實現VoLTE業務。

（4）接入層

接入層主要實現LTE用戶的接入，支持對LTE用戶的移動性管理等功能。

當LTE用戶在LTE覆蓋區域內時，通過EPC接入IMS網絡。當用戶移動出LTE覆蓋區域時，可通過2G/3G網絡的ICS（IMS Centralized Services，IMS集中服務）方式接入IMS網絡。如果2G/3G網絡不支持ICS功能，則接入到傳統的CS網絡。

（5）終端層

LTE終端可分為VoLTE終端和非VoLTE終端。VoLTE終端是指語音業務主要由IMS/LTE網絡提供的終端，包括Single Radio、LTE數據卡和CPE（Customer Premises Equipment，客戶端設備）。非VoLTE終端是指CS網絡提供語音業務、LTE網絡提供數據業務的終端，包括Dual Radio和CSFB終端。

5 2G語音業務遷移解決方案研討

制定語音業務遷移解決方案，首先依托核心網CDR數據對用戶IMSI、終端類型以及占用網絡進行識別，同時基于通用IMEI TAC庫進行終端匹配，將用戶進行劃分，如圖2所示。

根據用戶的終端類型、占用網絡來進行用戶區分，區分原則包括：在2G/4G發生業務的4G用戶、在2G/3G發生業務的3G用戶、4G終端，只在2G發生業務、3G終端，只在2G發生業務、2G終端，PS流量/ARPU值>門限值，Machine-to-Machine。根據原則將用戶分為倒流用戶、潛在用戶、價值用戶3類。1）倒流用戶：高制式網絡用戶，在低制式網絡發生過業務；2）高制式終端用戶（潛在用戶）：持有高制式能力終端，只在低制式網絡進行業務的用戶；3）高流量用戶（價值用戶）：低制式網絡用戶，PS流量/ARPU值高于設定門限值。

5.1 針對倒流用戶的倒流解決方案

對照小區指標和告警情況進行調整，重點對功率、切換、重定向/盲重定向、重選等參數根據參數管理辦法和范圍進行有效調整，原則是盡量使用戶駐留在4G網絡。

（1）小區和站點故障排查、KPI指標監控

對KPI指標和告警進行監控和處理，避免由于3G/4G站點故障，導致用戶接入2G而產生過多流量。檢查小區和站點是否存在告警，如果存在告警，根據告警對業務的影響情況，檢查小區和站點是否被調測，如果被調測，需先檢查小區狀態和告警情況，如果小區狀態正常且無告警，應及時解調測小區，并在解調測后觀察小區有無告警以及指標是否正常。如果小區和站點無告警和調測，但無業務、低業務或者指標較差，需分析小區是否存在故障、參數設置是否合理，并加以處理。對于無告警和調測，小區業務極低，小區范圍內用戶投訴4G網絡無法上網的情況，在其他處理手段無效時，可考慮對小區RRU和基帶板進行復位操作。

（2）功率調整

對于“基帶資源參考信號功率（dBm）”設置過低的LTE小區，可進行功率提升，以擴大小區覆蓋范圍。對于部分“基帶資源最大傳輸功率（dBm）”太低，無法提升功率的小區，需對“天線端口信號功率比PB，單位為dB”和“PDSCH與小區RS的功率偏差PA，單位為dB”進行調整，然后再進行小區功率提升。對于站點密集區域，降低周圍小區的功率可在一定程度提升本小區的業務量，不建議使用。

（3）互操作參數調整

對于2G/3G/4G互操作參數設置不合理的小區，可修改此類參數，以減少4G向2G和3G的切換和重選，讓4G終端盡可能地駐留在4G網絡。該類參數調整需考慮小區整體指標，包括接通率、掉線率和切換成功率等。

（4）接入參數調整

對于接入參數設置不合理的小區，可修改此類參數，以降低接入4G網絡的電平等限制。

（5）鄰區關系調整

鄰接關系核查，包括與2G和3G的鄰接關系，檢查CIO（Cell Individual Offset，小區偏移量）設置是否合理，對漏配鄰區、CIO設置不合理的小區進行調整。

（6）異系統參數調整

TDS側參數核查：功率、切換（3A、2D+3C）、重選（最小接入電平、異RAT測量觸發門限）、TDS-TDL重定向（主要包括SINB19、虛擬鄰區、真實鄰區、測量配置等系統信息）。TDS-TDL重定向參數的設置，對于在2G/4G無3G的邊緣區域的終端，從連接態直接重定向到4G，而不是2G，這樣可以使用戶有效地占用到4G網絡，以得到更好的服務。

2G側參數核查：2G-TDL重選參數設置（異系統重選RXlev門限：-124 dBm）；2G-TDS重選參數主要有：QosearchI、TDoffset、虛擬鄰區等。這些參數的設置會使用戶從2G駐留到3G，降低4G用戶在2G產生的流量，提升用戶感知。

（7）其他

核查2G、3G、4G同覆蓋明細，對2G、3G、4G同覆蓋對應錯誤站點進行修改，使駐留比得到提升。對于天線波瓣寬度設置過低的小區可適當增加天線波瓣寬度（盡可能吸收業務）。

5.2 針對潛在用戶與價值用戶的遷移引導方案

對2G、3G價值用戶進行業務遷移引導，主要通過以下步驟完成：1）對2G、3G價值用戶進行業務分析，明確用戶業務行為；針對用戶業務行為通過發送短信的方式提供一對一的遷移方案；2）將網絡與市場聯合，對語音類用戶推薦語音時長包，對數據類用戶提供數據流量包；3）依照價值用戶高低進行逐步遷移，防止4G網絡業務突增；4）同時需加強網絡負荷監控，及時對網絡容量進行優化。

6 結束語

4G網絡逐步承載語音業務是未來發展的趨勢，4G對語音的全承載實現后能給用戶帶來更好的通話體驗。目前各大運營商都在逐步完善相關技術與基礎設施配置。本文梳理了幾種2G語音業務解決方案，FR、HR、F/H-AMR-NB、AMR-WB等，闡述了4G語音業務的演進之路，對VoLTE語音解決方案中的組網架構、網元功能等進行了探討，最后將移動通信用戶劃分為倒流用戶、潛在用戶和價值用戶三類，有針對性地提出2G語音業務遷移方案，為2G退市提供可能。

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