5G 語音承載方式

林奕彬

摘要：本文在4G網絡語音業務標準的基礎上研究了5G語音業務的承載方式。

[關鍵詞]5G語音業務承載

1語音業務發展趨勢

語音業務作為移動通信行業的一個關鍵業務，是通信運營商必須關注的重點方向。早在第二代移動通信GSM網絡中，語音業務就已經很成熟。在第二代移動通信GSM網絡中，通信運營商提供和運行維護的主要是語音業務和小數據流的數據業務，其中語音業務占據了GSM網絡業務的絕大部分。

在第三代移動通信TD-SCDMA網絡中，語音業務在第二代移動通信網絡的基礎上進一步的發展，第三代移動通信TD-SCDMA網絡提供的業務有語音業務以及一些較大流量的數據傳輸業務。TD-SCDMA網絡的占用帶寬為5MHz，傳輸速率可以達到2MHz/s。

第四代移動通信TD-LTE網絡，也就是目前所使用的現網，4G的語音業務得到了進一步的發展。4G網絡提供的主要業務有語音業務以及帶寬更寬速率更快的數據業務。在3G網絡的基礎上進一步發展的4G網絡，結合TDD和FDD兩種制式，其傳輸速率最高可以達到100MHz/s。語音業務和2G/3G相比，也取得了很大的發展，采用IP多媒體子系統技術（IPMultimediaSubsystem），給用戶提供語音業務。在現網的語音業務方面，與第二代移動通信網絡和第三代移動通信網絡相互協同，由第二移動通信網絡的由忙時規律變換語音承載量轉變成了根據用戶數目和用戶需求量改變語音業務的承載方式，并且三種網絡融合在一起，消除掉各種網絡制式之間的隔閡互相補充，更好的滿足不同場景不同需求下的用戶語音業務需求，從而大大提升用戶的語音業務體驗感。

第五代移動通信網絡，也就是下一代移動通信，5G相對于前網，提供了更優的語音業務和更好的數據業務。通信語音業務方面，也是沿用第四代移動通信語音業務的制式，采用IMS繼續作為5G語音業務的技術標準。不同于現網，5G標準中規定5G的語音業務不再與第二代移動通信網絡和第三代移動通信網絡的語音業務融合，因此在5G語音業務的部署和規劃中，不再需要注意與第二代移動通信和第三代移動通信網絡的協同，而是單獨的提供高清語音業務。

2第四代移動通信網絡的語音業務

第四代移動通信網絡中用到的語音業務承載方式，主要有電路域回落（CircuitSwitchedFallback）技術、SVLTE技術和長期演進語音承載（VoiceoverLong-TermEvolution）技術。

2.1電路域回落方式

圖1給出了電路域回落方式的詳細的工作流程。由圖可知，在用戶沒有語音業務需求時，用戶的移動終端設備保持在TD-LTE網絡上，進行一些數據互傳業務等;當用戶需要進行語音業務時，用戶的移動終端設備需要從4G網絡上回落到2/3G網絡，也就是回落到數據域，與2/3G網絡互連進行語音通話;在語音業務結束之后，用戶的移動終端設備從2/3G網絡升為4G網絡，之后在4G網絡上進行數據業務傳輸。

這種電路回落方式，是TD-SCDMA網絡向TD-LTE網絡過渡時期采用的一種方式，有著其自身的局限性。在語音通話時，沒辦法繼續語音接入前的4G業務，只能等語音業務結束之后才能繼續語音業務之前的4G業務，因此不能滿足4G業務的連續性，此外電路回落方式也不能提供高清的語音業務，還需要進一步的改進。

2.2SimultaneousVoiceandLTE語音業務承載方式

SVLTE這種語音業務承載方式不同于電路域回落方式，可以在進行語音業務的同時支持4G網絡。圖2給出了SVLTE語音業務承載方式的具體工作流程。由圖2可以看出，在用戶的移動終端設備需要接入語音業務時，接入的語音業務網絡也是回落到2/3G網絡進行語音業務，但是不同于電路域回落方式，SVLTE方式還保留了數據業務接入TD-LTE網絡進行數據傳輸等業務。因此在語音業務接入過程中，采用SVLTE這種語音業務承載方式不會導致4G業務中斷，保證了終端TD-LTE網絡接入的連續性，相對于電路域回落方式，能大大提升用戶的體驗感。

但是SVLTE方式的缺點也是很明顯，這種語音業務承載方式在語音業務接入時需要同時接入2/3G網絡進行語音業務和4G網絡進行數據傳輸。這就帶來了很大的功耗，這些功耗會影響語音業務接入時語音信號的傳輸，降低接收端語音信號的誤碼率，從而影響語音業務的質量，不能保證高清的語音業務。此外，同時接入兩個網絡，需要通信運營商同時對2/3G網絡和LTE網絡進行運行維護，運營商需要消耗更大的成本。

2.3長期演進語音承載方式

VoiceOverLong-TermEvolution（VOLTE）技術4G網絡不斷發展和完善中，總結出的最優的一種語音業務承載方式，與電路域回落方式和SVLTE方式相比，這種方式能夠獲得高清的語音通話質量。圖3給出了VOLTE呼出時接入語音業務的工作流程。

VOLTE語音業務承載方式接入了IP多媒體子系統，通過IP多媒體子系統提供給現網語音業務的端到端的語音通話方式。同SVLTE語音業務承載方式一樣，保持了語音接入時4G網絡連續的優點。如果移動終端設備進入了沒有4G網絡覆蓋的區域，就介入SRVCC技術，自適應的調節網絡的需求。

3第五代移動通信語音承載方式

第五代移動通信的語音業務的承載方式是依靠IP多媒體子系統完成的，通過IMS網絡給5G業務提供了高清語音業務。第五代移動通信的語音業務要在第四代的基礎上進行升級，從VOLTE方面進行改進。所以第五代移動通信語音業務要做到與4G語音業務的互聯，互相補充，進一步完善IMS網絡提供的語音業務，提高語音業務的質量。2/3G的語音業務由于沒有接入IMS，因此第五代移動通信的語音業務與2/3G網絡將不再互聯。

第五.代移動通信的語音業務主要有NSA和SA兩種模式下的承載方式。下面分別介紹下這兩種方式。

3.1NSA模式下的第五代移動通信語音業務

NSA代表第五代移動通信網絡非自主組網的一種方式，在這種方式下，第五代移動通，信網絡的基站等硬件設施要與第四代移動通信網絡相互協同，在第四代移動通信網絡的基礎上進行工作，而不能自主的工作。

NSA模式下的語音業務承載方式主要考慮了3、3a、3x和7、7a、7x以及4、4a八個選項。這八個選項分為3系、7系和4系。三系在非獨立模式下不引入第五代移動通信網絡的核心網絡，以第四代移動通信作為主要覆蓋能力，以第五代移動通信的基站作為5G語音業務覆蓋的輔助選項。7系在非獨立模式下，引入了第五嗲移動通信網絡的核心網絡，依然是升級版本的第四代移動通信網絡Elte網絡作為覆蓋的主要部分，第五代移動通信的基站作為5G語音業務覆蓋的輔助選項。4系在非獨立模式下引入了第五代移動通信網絡的核心網絡，以第五代移動通信網絡的基站作為5G語音業務覆蓋的主要控制方，第四代移動通信的省級版本ELTE作為輔助方面進行補充。

非獨立模式下第五代移動通信網絡自己的基站無法獨立工作，因此非獨立模式下的5G的語音業務應該承載在4G的基站上，第四代移動通信網絡中VOLTE網絡已經成熟，5G語音業務在非獨立模式下完全可以承載在4G網絡的VOLTE承載方式上。

3.2SA模式下的第五代移動通信語音業務

SA代表第五代移動通信網絡自主組網的一種方式，自主組網模式下的第五代移動通信下有兩中語音業務的承載方式，分別是演進分組系統回落方式和VONR方式。

首先是演進分組系統回落的方式，演進分組系統回落的原理和電路域回落的語音業務承載方式幾乎一樣，是作為5G網絡部署和語音業務發展的一個過渡方式。EPSfallback采用了和電路域回落一樣的思路，在5G建設初期，5G網絡不提供語音業務，當移動終端設備需要接入語音業務時，就回落到4G網絡上，由4G網絡的VOLTE制式進行語音信號的接入業務。移動終端設備在語音業務完成之后再次升會5G網絡進行數據傳輸等業務。

這種演進分組系統回落的方式，合理的利用了第四代移動網絡廣泛的基站部署，充分利用4G網絡的資源進行5G語音業務，作為一個過渡的語音業務承載方式為5G網絡的進一步發展和部署提供了一個較好的思路。

其次是VORN方式，VORN方式是演進分組系統回落方式的一種進化版本，他接入了IMS，不需要變換到4G網絡進行語音業務。，VORN方式支持第五代移動通信網絡中的移動終端設備接入語音業務時任然保留著網絡，從而能保證5G業務的連續性。在5G網絡覆蓋比較差的地區，VORN語音業務承載方式會自動切換到演進分組系統回落的方式上去，當需要語音業務切入時，進入VOLTE制式。

4結束語

第五代移動通信即將商用，當今移動終端設備廠商已經推出了針對5G的終端芯片和終端設備，有些城市已經開始了5G網絡和5G業務的試點，5G的推廣不再遙遠。而語音業務仍然是移動通信中必不可少的業務之一，要想更好的推行5G，促使移動通信更好的發展，合理的規劃5G語音業務的承載方式必不可少。

本文首先分析了語音業務的發展趨勢，隨后介紹了第四代移動通信的語音業務承載方式，之后在第四代移動通信的基礎上，闡述了第五.代移動通信的語音業務承載方案。

參考文獻

[1] 3GPP TS 23. 228. IP Mul t imediaSubsystem （IMS） [S].2018.

[2]3GPP TS 23.503. Policy and ChargingControl Framework for the 5GSystem[S].2018.

[3] GPP TS23.214.Architectureenhancements for control and userplane separation of EPC nodes[S].2018.