雙卡終端到雙卡雙VoLTE終端的技術演進

肖海，桂烜，何平，劉兆元

雙卡終端到雙卡雙VoLTE終端的技術演進

肖海1，桂烜2，何平1，劉兆元1

（1.中國電信股份有限公司廣州研究院，廣東 廣州 510630；2.中國電信集團公司，北京 100031）

提出雙卡雙VoLTE是未來雙卡手機的演進方向的觀點，從雙卡雙VoLTE手機的需求出發，通過將雙卡雙VoLTE終端與目前六模全網通終端進行對比，引出雙卡雙VoLTE在IMS外網接入、雙LTE待機、來回監聽等方面面臨的技術挑戰及解決方案，最后對雙卡雙VoLTE終端的演進進行了展望，提出LL雙待將是實現雙卡雙VoLTE終端較為可行的技術方案。

雙卡雙VoLTE 分時隙監聽 LL雙待 尋呼沖突

1 引言

近年來，雙卡手機發展迅猛，雙卡六模全網通手機自面世便迅速占領市場，已成為國內Android手機的主流形態。

從功能上來看，目前雙卡手機的典型設計是雙卡單L形式（產品名稱為“六模全網通”），可簡單描述為“1部手機，2個卡槽，3網通用，4G隨意切換”。兩個卡槽邏輯上分為主卡和副卡，卡1和卡2都可以作為主卡（不能同時作為主卡），主卡支持2G/3G/4G完整的網絡制式，而副卡只要求必須支持2G制式，對于3G/4G則是可選支持（目前上市的產品，副卡都不支持4G，部分支持3G），終端的技術架構圖如圖1所示。

圖1 雙卡單L終端技術架構

如圖1所示，各卡賬戶的語音、短信業務分別由本卡歸屬的2G或3G網絡承載，數據業務則由主卡的2G/3G/4G網絡承載，這種形式在電路域語音時代是沒有問題的，而且是資源最優化的一種方式。因為電路域的語音和短信業務與承載緊密耦合，無法分割，主副卡都必須支持2G/3G制式，而且需要同時待機，實時在線。另一方面，數據服務業務和承載基本是分離的，數據通道的承載沒有差異，可以依賴任何卡的蜂窩網甚至Wi-Fi，所以六模全網通終端在設計時就設置了數據只由主卡提供，如果有使用副卡數據服務的需求，則只需在功能菜單對主副卡進行切換，將副卡換為主卡即可。

但隨著技術的發展，語音和短信業務已經確定將由電路域轉向IP域，不管是主卡還是副卡，其所使用的GSM、WCDMA、CDMA等2G/3G網絡語音都將演進到4G網絡上的VoLTE語音，短信則演進到4G網絡上的IMS短信（SMS Over IMS），甚至在不久的將來，2G和3G可能也會逐漸退網，其頻段將被重耕供4G/5G使用。目前部分運營商已經開始著手規劃這項工作。

在這一重大網絡演進背景下，雙卡終端如何保持或提高用戶體驗水平，雙卡終端如何實現支持雙卡VoLTE業務，是終端產業近年來考慮的首要問題之一，本文將從技術困境、解決方案、產品實現等角度對這一問題進行綜合分析。

2 目前雙卡終端在實現雙卡雙VoLTE時的技術困境

首先考慮對于雙卡雙VoLTE的功能定義，雙卡雙VoLTE終端要求終端實現2個卡槽用戶卡都能VoLTE待機，并且至少能實現單用戶卡賬戶的VoLTE通話（雙卡同時VoLTE通話，或一卡VoLTE通話另一卡數據業務的場景較小，可暫不考慮）。

如果以目前六模全網通終端的技術架構為基礎，要實現雙卡雙VoLTE功能有一定的技術挑戰。首先，在目前的技術架構下，主卡支持VoLTE是沒有問題的，主卡完全支持2G/3G/4G制式，VoLTE承載于4G網絡。但目前六模全網通終端的副卡只支持2G/3G制式（小部分終端支持3G），無法達到VoLTE的承載要求。VoLTE本質上是一種IP語音，業務層需要接入所歸屬的IMS網絡，承載層需要一個高質量的IP通道（滿足VoLTE語音在速率、時延、丟包率等方面的QoS指標要求），副卡的2G/3G網絡在技術上無法滿足VoLTE對業務層和承載層的要求。雙卡單L終端副卡無VoLTE承載的系統示意圖如圖2所示：

圖2 雙卡單L終端副卡無VoLTE承載示意圖

根據雙卡終端的客觀條件，副卡VoLTE所需的高質量IP通道可以考慮通過以下2種方式獲取：

（1）單L承載方案，即副卡直接借道主卡的4G，副卡VoLTE在主卡的4G通道上承載；

（2）LL雙待承載方案，即副卡增加4G功能，終端在主卡以外，開辟第二條4G通道，用于承載副卡VoLTE。

以上2個假設，都面臨技術、商務、安全等方面的挑戰，接下來分別對2種方案進行分析。

3 雙卡雙VoLTE終端的單L承載實現方式

如果副卡VoLTE采用借道主卡4G通道的方式，則終端的形態還是單L工作，此時副卡上的VoLTE業務主要面臨以下問題：

（1）對于主卡來說，副卡的VoLTE業務可視為終端上的一個需要使用數據的普通應用，但副卡VoLTE業務的數據模型比較特殊，故對主卡的數據通道至少提出了2點要求：首先，副卡VoLTE的特點之一是待機時需要周期性監聽網絡尋呼，因此每隔一個監聽周期（如2.56 s）會申請一個數據接收，需要主卡能實時響應數據請求，并且能控制終端的整體功耗。第二，副卡VoLTE在進行VoLTE通話時對數據通道有QoS要求，要求數據通道能提供滿足VoLTE語音所需的帶寬、時延等。由于主卡具備完整的4G通道，以上技術指標（包括功耗和傳輸）在目前系統上均可以滿足。

（2）此外，副卡VoLTE語音通話的實現還需要副卡所屬運營商網絡的配合。副卡VoLTE通過主卡數據通道進行歸屬運營商的IMS網絡接入，這需要副卡運營商的IMS網絡具備允許從外網接入的能力。雙卡雙VoLTE的單L承載系統示意如圖3所示：

圖3 雙卡雙VoLTE的單L承載實現

業界一般采用的是3GPP標準定義的S2b接入方案（參考3GPP 23.234，此方案最初是用于接納終端從Wi-Fi接入IMS網絡），方案要求運營商在IMS網絡邊緣增加一個ePDG網關，終端與ePDG之間通過IPSec隧道傳輸方式通信以保證信息交互的安全，所以如果雙卡雙VoLTE采用此方案，終端也必須支持S2b方式的IMS接入，其架構如圖4所示：

圖4 通過ePDG從外網接入IMS業務方案

（3）除技術上的問題以外，此方案可能還涉及政策或商務問題，語音通話是基礎電信服務，一般均由單個運營商獨立提供，獨立結算，而如果采用此方案，則業務層面和傳輸層面可能涉及到2個不同的運營商提供服務，這樣或會造成業務結算、業務問題處理等方面的混亂，業界在全球范圍上還沒有這方面的先例可供借鑒。

綜上所述，單L承載方案對網絡提出了一定的改造要求，并且在政策和結算上存在不確定性，可能并不是一個非常好的選擇，下面將對LL雙待方案進行討論。

4 雙卡雙VoLTE終端的LL雙待實現方式

“LL雙待”方案是指主副卡都可實現LTE待機和VoLTE待機，主卡和副卡的VoLTE業務都承載在各自的LTE上，只是不要求同時工作，任何時刻能提供一路LTE數據，主副卡分時復用即可。雙卡雙VoLTE的LL雙待實現方案原理如圖5所示。

圖5 雙卡雙VoLTE的LL雙待實現

此方案相對于目前雙卡手機主要有以下改動：

（1）增加一套LTE協議棧。原六模全網通終端盡管有雙卡，但不涉及LL雙待，只需要一個LTE協議棧。而雙卡雙VoLTE終端，需要兩個LTE同時在線待機，終端上需要2套獨立的LTE協議棧，分別保存兩路LTE的狀態及上下文。

（2）配備兩套IMS協議棧。原六模全網通終端在不支持VoLTE功能時無IMS協議棧要求。而雙卡雙VoLTE終端，由于需要維持兩路VoLTE的待機，終端上需要2套獨立的IMS協議棧，分別保存兩路IMS系統的狀態及上下文。

（3）增加VoLTE開關、VoLTE指示等UI和設置功能。雙卡雙VoLTE終端會對兩個卡分別增加VoLTE功能設置、補充業務設置、VoLTE狀態指示等功能。

（4）增加Rx在兩個LTE系統上來回監聽（tune away）的功能。原六模全網通終端（單通終端）也需要Rx在多個不同系統上來回監聽，但不包括兩個LTE的場景。雙卡雙VoLTE終端需要增加Rx在兩個不同的LTE系統來回監聽的場景，根據器件能力的不同，有可能要更換更高等級的器件以適應LL監聽需求。單通平臺對雙系統的分時監聽原理如圖6所示。

LL雙待方案下，用戶體驗有以下特點：

（1）關于語音和短信業務。雙卡都可以待機，在待機狀態或數據業務狀態下，用戶均可正常進行語音主被叫和短信收發。但是兩個卡不能同時處于語音業務狀態，而且當一卡通話時，另一卡處于離線狀態。

（2）關于數據業務。數據業務與承載無關，只要終端具備上網通道，不管是Wi-Fi還是蜂窩網，不管是哪個卡的通道，數據業務都可正常進行。雙卡雙VoLTE終端與六模全網通終端對數據業務的實現流程相同，數據業務只通過主卡數據通道進行，如果用戶希望使用副卡的數據，則應進行主副卡切換操作。

5 結束語

綜上所述，“LL雙待方案”和“單L待機方案”從終端實現角度來看，難度相當，均未涉及大的硬件變動，軟件復雜度也相差無幾，但“單L待機方案”對網絡有改造要求，綜合成本顯著大于“LL雙待方案”，再加上“單L待機方案”在政策和結算方面還有不確定的地方，故綜合來看，“LL雙待方案”是更為實際的選擇。

目前“LL雙待方案”下的雙卡雙VoLTE終端即將面世，未來隨著技術的發展，如果IMS業務開放了對公網的接入，以及語音業務與承載徹底分離的環境已成熟，則可能出現通過一個數據通道，開展多個運營商基礎業務的終端方案。

圖6 雙待單通對雙系統的分時監聽

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肖海：工學碩士畢業于中山大學電子系，現任職于中國電信股份有限公司廣州研究院，主要從事移動終端技術方案、測試方法等研究工作。

桂烜：高級工程師，工學博士畢業于北京郵電大學，現任職于中國電信集團公司市場部，主要從事移動終端規劃、移動終端測試研究、移動互聯網新產品開發運營、互聯網電視研究等工作。

何平：工程師，碩士畢業于中山大學，現任職于中國電信股份有限公司廣州研究院，主要從事移動終端技術與標準以及下一代互聯網技術研究工作。

Technical Evolution from Dual Card Terminal to Dual Card Dual VoLTE Terminal

XIAO Hai1, GUI Xuan2, HE Ping1, LIU Zhaoyuan1
(1.Guangzhou Research Institute of China Telecom Co., Ltd., Guangzhou 510630, China; 2. China Telecommunications Corporation, Beijing 100031, China)

It holds in the paper that the dual card dual VoLTE is the evolution direction of the dual card mobile phone in the future. According to requirements of the dual card dual VoLTE mobile phone, the dual card dual VoLTE terminal was compared with the six-mode full Netcom terminal, the technical challenge and solution faced by the dual card dual VoLTE in IMS external network access, dual LTE standby and two-way monitoring were introduced. Finally, the evolution of the dual card dual VoLTE terminal was looked ahead to propose that LL dual standby will be the feasibly technical solution to realize the dual card dual VoLTE terminal.

dual card dual VoLTE time-slot monitoring LL dual standby paging conflict

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.15.014

TN929.5

A

1006-1010(2017)15-0075-04

肖海,桂烜,何平,等. 雙卡終端到雙卡雙VoLTE終端的技術演進[J]. 移動通信, 2017,41(15): 75-78.

2017-05-31

責任編輯：文竹 liuwenzhu@mbcom.cn