淺析5G語音解決方案和關鍵技術

丁爽爽

中徽建技術有限公司 安徽 合肥 230088

3GPP已經非常明確，將根據IMS（IP MuIti Media Subsystem,IP多媒體子系統），對語音業務進行提供。5G屬于IMS語言當中的全新接入形式，將5G引入之后，5G網絡商用已經正式開啟，并不會對IMS網絡架構加以改變。在5G商用的初期，之前應用的VoLTE網絡依然是非常關鍵的基礎語言網絡，將其結合5G語音網絡，可以對語音服務的連續性給予更高的保障。

1 5G語音解決方案架構

5G語音方案有兩條主要的技術路線：①結合LTE/EPC的演進型5G語音，只需要對5G NR進行部署，其核心網需要將LTE/EPC進行升級，并由VoLTE提供相應的語音。②在5GC基礎之上的全新型5G語音，需要對5G NR以及5GC同時部署，由VoNR直接提供語音。也可以退回到4G，由VoLTE提供相應的語音。面對這樣的情況，IMS接口需要加以調整，以便對5G語言發展的需求給予適應[1]。

與4G語音方案相比較，5G語音方案有著更多的應用場景，其方案的編制也顯現出了更多的多樣性。由于5G Voice網絡部署當中的選項，除終極VoNR外，還包括EPS Fallback、RAT Fallback VoLTE和3GPP R16階段。其中，5G SRVCC等中間階段補充方案已經立項，也就是Single Radio Voice Call Continuity，語音呼叫連續性。

端到端的5G語音業務解決方案如圖1所示，使得業務提供能力更加全面，既包括了傳統的電信業務、Web實時通信、融合的短消息業務等等，還可以結合個性化進行相應的部署。

圖1 端到端的5G語音業務解決方案

目前，很多電信運營商把目標網絡架構的制定，借助全業務融合Common Core框架完成，該方案基于服務的架構，基于服務的架構加上云原生設計基礎之上開展，可對4G/5G/WiFi接入形式以及多端型終端給予支持。針對最初的網絡部署，可對微服務化架構給予支持，對用戶數據以及融合的4G、5G信令網加以融合，且有著端到端的運維能力，使得運營維護有非常大的便利，推動了設計、開通、運維的一體化實現。5G網絡商用開啟之后，還會發展成云化數據中心，可以對基于大數據分析以及策略的閉環業務保障加以提供，進而使語音端到端可視化運維有所實現[2]。

2 5G語音的關鍵技術

2.1 語音的連續性

（1）EPS Fallback語音連續性分析

當前，已經對5G進行商用，在初期對于5G熱點的覆蓋，為了使5G以及4G之間存在的語音切換有所減少，建議NR先不對語音業務進行提供，語音提供由VoLTE完成。在NR當中，語音需要對IMS語音通道進行建立，這樣在觸發切換過程中，可以直接轉換為4G，進而增加呼叫建立時長，數據業務緊隨語音業務，對4G網絡進行切換以及回落[3]。

EPS Fallback的模式共有三種：其一：為在N26基礎之上進行切換；其二，不需要N26接口進行回落；其三，雙注冊終端進行回落。

方案一分析：基于N26接口基礎之上開展切換，其中MME（移動管理實體）以及AMF（接入以移動性管理功能）彼此之間要對相應的N26接口進行建立，對移動上下文傳遞和信令交互的切換給予支持?；局笇E（用戶設備）進行回落。在SMF（會話管理功能）以及PG W-C（PDN網關控制面）當中會話錨定。媒體錨定需要在UPF（用戶平面功能）/PGW-U（PDN網絡用戶面面）當中完成，會對會話的連續性給予更高的保障，切換更加順利，在IMS等會話連續性有著非常嚴格的場景當中非常適用。UE單注冊模式，對于終端節電給予了一定的推進[4]。

方案二分析：無N26接口進行回落。借助選網，UE對TAU（跟蹤區更新）進行觸發，以及觸發Attach流程，對4G網絡重新接入。其中，UE需要對Handover Attach流程給予支持。并不需要MME升級，對N26接口給予支持，但是不對無縫切換給予支持，語音會發生中斷。此外為了對IP地址不變給予保障，針對UE提出了另一項需求。(5GC到EPC，提出的要求為，需要對Handover Attach流程給予支持；EPC到5GC，提出的要求為，UE需要對會話重建給予支持)，EPC則需要對Handover Attach功能給予支持。

方案三分析，雙注冊終端進行回落，UE需要在4G、5G網絡提前開展雙注冊，并對兩套移動性管理給予維護。UE借助選網可以對TAU/Attach流程進行觸發，使其對4G網絡重新接入。與之前的兩種方案編制相比，并不需要MME升級，對N26接口給予支持，也會對會話的連續性給予保障，但終端的實現有非常大的復雜性。并且EPC需要升級之后對雙注冊給予支持，只附著不對PND會話模式進行構建，以及不建立Handover Attach流程，雙注冊用戶還會對額外的網絡容量有所消耗，如果用戶有所增加，網絡便需要進一步擴容。

EPS Fallback當中的三種回落形式，在對其綜合考慮分析之后，發現方案一，對于切換回落形式的應用，無論是用戶業務體驗，還是現網設備影響，終端影響，表現都更為突出，建議優先選擇。

2.2 VoNR的語音連續性

因為NR當中的連續覆蓋，語音在NR當中直接承載。如果NR當中同時涵蓋數據以及語音業務，會為用戶提供更加理想的體驗[5]。

語音業務，對于切換中斷時延提出的標準為不能大于300ms，網絡對于N26接口的部署，可在目標側預先建立承載以及間接轉發通道，這樣在無線空口切換當中，只會存在非常短暫的中斷，且不會超過100ms。如果網絡并沒有對N26接口進行部署，UE要借助選網，進而觸發TAU/Attach/Registration流程，重新對4G以及5G網絡進行接入。當重新接入UE，語音發生中斷的時長會大于1S，并不能對語音切換提出的連續性要求給予滿足，所以網絡對于N26接口的部署，是對VoNR語音連續性提供的基礎性保障。

3 結束語

總之，在3GPP宣布5G全功能標準化完成之后，5G網絡商用已經正式開啟。5G網絡當中，最關鍵的三大業務場景包括：uRLLC、eMBB以及mMTC，也就是低時延高可靠、增強移動寬帶、大連接低功耗。在面向普通用戶的過程中，還需要面向物聯網以及多樣化工業。其中，針對5G語音業務的有效開展，屬于非常關鍵的一項業務，因此怎樣開展5G語音業，是需要重要解決的一項關鍵性問題。