VoLTE 業(yè)務(wù)國際互聯(lián)方案研究

［林俐 朱曉潔 劉展］

1 引言

VoLTE 是指通過LTE 網(wǎng)絡(luò)作為業(yè)務(wù)接入、IMS 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)控制的4G 網(wǎng)絡(luò)語音解決方案。根據(jù)GSA 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2020 年10 月，全球已經(jīng)有120 個國家和地區(qū)的273 個運(yùn)營商部署了VoLTE 網(wǎng)絡(luò)，其中224 個VoLTE 網(wǎng)絡(luò)已實(shí)現(xiàn)商用，如何通過運(yùn)營商間VoLTE 系統(tǒng)互聯(lián)，為VoLTE 用戶提供全球范圍的端到端高清語音和視頻業(yè)務(wù)體驗(yàn)，是業(yè)界迫切需要解決的難題。

2 現(xiàn)有解決方案

當(dāng)前運(yùn)營商可以選擇基于傳統(tǒng)國際局或是基于新建邊界控制網(wǎng)關(guān)（IBCF/TrGW）部署VoLTE 國際互聯(lián)方案。

2.1 基于傳統(tǒng)國際局的VoLTE 國際互聯(lián)方案

如圖1 所示，當(dāng)前運(yùn)營商可基于傳統(tǒng)話音網(wǎng)絡(luò)的國際局/國際信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)（ISC/ISTP）間接實(shí)現(xiàn)VoLTE 國際互聯(lián)。由于傳統(tǒng)國際局僅支持窄帶語音業(yè)務(wù)，因此無法提供VoLTE 高清語音及視頻業(yè)務(wù)的互聯(lián)能力，即運(yùn)營商A 的VoLTE 用戶與圖中其他運(yùn)營商的VoLTE 用戶之間無法建立高清語音及視頻業(yè)務(wù)連接。

圖1 基于傳統(tǒng)國際局的VoLTE 國際互聯(lián)方案

2.2 基于IBCF/TrGW 和分級ENUM 互訪的VoLTE國際互聯(lián)方案

VoLTE IMS 系統(tǒng)間通過部署邊界控制網(wǎng)關(guān)（IBCF/TrGW）實(shí)現(xiàn)信令和媒體互通，采用ENUM 服務(wù)器完成被叫E.164 號碼到被叫歸屬VoLTE IMS 域名地址的翻譯。

為推進(jìn)VoLTE 的全球化部署，GSMA 在PRD IR.65規(guī)定了基于IBCF/TrGW 的VoLTE 國際互聯(lián)接口。為提升VoLTE 業(yè)務(wù)的路由效率，在PRD NG.105 定義了基于ENUM 的VoLTE 互聯(lián)路由方案，其中ENUM 服務(wù)器分全球（Tier0）、國家（Tier1）和運(yùn)營商（Tier2）三級，通過ENUM 分級組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全球VoLTE 號碼翻譯和路由。GSMA PRD IR.65 和NG.105 所支持的基于IBCF/TrGW 和分級ENUM 互訪的VoLTE IMS 國際互聯(lián)架構(gòu)如圖2 所示。本方案通過在IBCF 引入ENUM Proxy，解決運(yùn)營商級ENUM 不開放外部查詢及不支持NP 的問題。通過ENUM Proxy 間的接口，運(yùn)營商級ENUM 可以針對指定合作運(yùn)營商開放，而不是通過全球ENUM 和國家ENUM 的查詢重定向向所有運(yùn)營商開放，安全有較好保障。此外，ENUM Proxy 支持非ENUM 的NP 數(shù)據(jù)庫查詢，如MAP，與現(xiàn)網(wǎng)的攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)服務(wù)器兼容。

圖2 基于IBCF/TrGW 及分級ENUM 互訪的VoLTE 國際互聯(lián)架構(gòu)

盡管本方案較好地解決了運(yùn)營商級ENUM 服務(wù)器查詢的安全問題以及移機(jī)不改號業(yè)務(wù)支持問題，但由于全球級和國家級ENUM 服務(wù)器部署困難導(dǎo)致本方案難以部署實(shí)施。因此，需要重新審視GSMA 的互聯(lián)方案，提出優(yōu)化和完善，或提出新的可選方案，才能有效推進(jìn)VoLTE互聯(lián)的部署實(shí)施。

3 基于IBCF/TrGW 和分布式ENUM 互訪的VoLTE 互聯(lián)方案

3.1 總體實(shí)現(xiàn)思路

針對GSMA 提出的基于IBCF/TrGW 和分級ENUM互訪的VoLTE 互聯(lián)方案部署困難的問題，ITU-T Q.3643提出一種基于IBCF/TrGW 和分布式ENUM 互訪的VoLTE互聯(lián)方案。

分布式ENUM 系統(tǒng)由多個跨域互聯(lián)ENUM 服務(wù)器（I-ENUM Server/IES，Interconnection ENUM Server）構(gòu)成。每個跨域互聯(lián)ENUM 服務(wù)器中都存儲有歸屬網(wǎng)絡(luò)及簽署互聯(lián)協(xié)議的其他VoLTE IMS 網(wǎng)絡(luò)（圖3 簡稱IMS 網(wǎng)絡(luò)）的ENUM 數(shù)據(jù)，支持運(yùn)營商級ENUM 或IMS 網(wǎng)絡(luò)的ENUM 查詢，完成E.164 號碼與SIP URI 的翻譯與轉(zhuǎn)換。分布式ENUM 系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)如圖3 所示，I-ENUM Server間基于IP 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)跨運(yùn)營商IMS 網(wǎng)絡(luò)間的ENUM 互連和查詢。IES 物理上可以與運(yùn)營商級ENUM 合設(shè)。

圖3 分布式ENUM 系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)圖

3.2 分布式ENUM 系統(tǒng)功能架構(gòu)

跨域互聯(lián)ENUM 服務(wù)器支持跨運(yùn)營商間的ENUM 查詢與翻譯，具體功能模塊包括數(shù)據(jù)維護(hù)管理功能，數(shù)據(jù)庫功能，數(shù)據(jù)查詢功能、地址鑒權(quán)管理功能、操作維護(hù)管理等。

如圖4 所示，跨域互聯(lián)ENUM 服務(wù)器之間通過I1接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和同步。在ENUM 遞歸查詢方式下，當(dāng)運(yùn)營商級ENUM 查詢失敗后，由運(yùn)營商級ENUM 通過I2接口向IES 發(fā)起查詢并將查詢結(jié)果返回給IMS 網(wǎng)絡(luò)；在ENUM 迭代查詢方式下，當(dāng)運(yùn)營商級ENUM 查詢失敗后，由IMS 網(wǎng)絡(luò)通過I3接口直接向IES 發(fā)起查詢。運(yùn)營商可以通過本地運(yùn)營管理系統(tǒng)與IES 間的I4接口對IES 數(shù)據(jù)進(jìn)行配置和管理。

圖4 跨域互聯(lián)ENUM 服務(wù)器功能架構(gòu)圖

（1）IES 功能要求

①數(shù)據(jù)管理功能

IES 可以管理本運(yùn)營商跨域互聯(lián)的ENUM 數(shù)據(jù)，把本運(yùn)營商ENUM 數(shù)據(jù)信息更新包括增加、刪除、修改等同步到有互聯(lián)協(xié)議的運(yùn)營商，并基于收到的更新請求對有互聯(lián)協(xié)議運(yùn)營商的跨域互聯(lián)ENUM 數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。

② ENUM 數(shù)據(jù)存儲功能

IES 可以存儲歸屬運(yùn)營商的ENUM 數(shù)據(jù)記錄和有互聯(lián)協(xié)議運(yùn)營商的ENUM 數(shù)據(jù)記錄。IES 歸屬運(yùn)營商的ENUM 互聯(lián)數(shù)據(jù)信息可包括歸屬運(yùn)營商標(biāo)識、IES 的 IP地址、ENUM 數(shù)據(jù)記錄和互聯(lián)運(yùn)營商標(biāo)識。有互聯(lián)協(xié)議的互聯(lián)運(yùn)營商的ENUM 數(shù)據(jù)信息可包括互聯(lián)運(yùn)營商標(biāo)識、IES 的IP 地址和互聯(lián)運(yùn)營商的ENUM 數(shù)據(jù)記錄。ENUM數(shù)據(jù)記錄中至少包含E.164 號碼、IMS 網(wǎng)絡(luò)域名、NAPTR記錄、入口服務(wù)器名及IP 地址等信息。

③ENUM 查詢功能

IES 支持運(yùn)營商級ENUM 或IMS SIP 代理服務(wù)器發(fā)起的ENUM 查詢，包括ENUM 遞歸查詢和迭代查詢，實(shí)現(xiàn)跨IMS 域間的E.164 號碼翻譯，完成呼叫接續(xù)。

④ 地址和鑒權(quán)管理

IES 支持運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識與IES 的 IP 地址綁定。當(dāng)收到廣播數(shù)據(jù)請求時，IES 應(yīng)檢查消息發(fā)端IP 地址與消息內(nèi)的運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識是否對應(yīng)，如果與記錄不一致則認(rèn)為鑒權(quán)不通過。如果消息發(fā)端的IP 地址在IES 數(shù)據(jù)庫中沒有記錄，則IES 拒絕此消息請求。

IP 地址管理模塊對每一個互聯(lián)的IES 都支持主備地址，當(dāng)主用地址不可達(dá)時可自動切換到備用地址進(jìn)行通信。

⑤ 操作維護(hù)功能

IES 提供基于Web 方式的操作維護(hù)界面，通過此維護(hù)界面可實(shí)現(xiàn)所有對IES 的數(shù)據(jù)管理及其他維護(hù)操作。此外，IES 還支持分級告警、系統(tǒng)監(jiān)控、日志管理、過載保護(hù)、心跳功能、時間同步等維護(hù)管理及輔助功能。

（2）接口要求

分布式ENUM 系統(tǒng)主要包括4 個接口，其中I1接口位于兩個I-ENUM Server 節(jié)點(diǎn)之間，傳送I-ENUM Server之間的ENUM 翻譯數(shù)據(jù)信息和ENUM 翻譯數(shù)據(jù)管理信息；I2接口位于I-ENUM Server 節(jié)點(diǎn)與運(yùn)營商級ENUM 服務(wù)器之間，傳送迭代查詢模式下的ENUM 查詢請求和響應(yīng)；I3接口位于I-ENUM Server 節(jié)點(diǎn)和IMS 網(wǎng)絡(luò)之間，傳送遞歸查詢模式下的ENUM 查詢請求和響應(yīng)，如S-CSCF 可以通過I3接口向IES 發(fā)起ENUM 查詢；I4接口位于I-ENUM Server 節(jié)點(diǎn)和運(yùn)營管理系統(tǒng)之間，傳送管理系統(tǒng)與IES 之間的ENUM 翻譯數(shù)據(jù)的增刪改等管理請求及維護(hù)操作請求等。

3.3 基于分布式ENUM 服務(wù)器的VoLTE 互聯(lián)方案應(yīng)用情況

ITU-T 在2020 年7 月發(fā)布了分布式ENUM 服務(wù)器組網(wǎng)架構(gòu)及接口信令協(xié)議要求標(biāo)準(zhǔn)，即ITU-T Q.3643 和ITU-T Q.3645。盡管該方案具有有效滿足VoLTE 互聯(lián)業(yè)務(wù)需求、簡化組網(wǎng)架構(gòu)、易于部署實(shí)施等優(yōu)勢，但當(dāng)前廠商還缺乏支持相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的ENUM 產(chǎn)品路標(biāo)，后續(xù)有待基于相關(guān)產(chǎn)品做進(jìn)一步的技術(shù)驗(yàn)證和部署應(yīng)用。

4 VoLTE 國際互聯(lián)方案部署建議

由于基于現(xiàn)有國際局的VoLTE 國際互聯(lián)方案無法滿足高清語音等業(yè)務(wù)需求，基于IBCF/TrGW 和分級ENUM互訪的VoLTE 國際互聯(lián)方案中全球級（Tier0）和國家級（Tier1）兩級ENUM 服務(wù)器的商用部署尚未有時間表，而基于分布式ENUM 互訪的VoLTE 互聯(lián)方案又尚未有可商用的分布式ENUM 服務(wù)器產(chǎn)品，建議近期采用基于IBCF/TrGW 且ENUM 不互訪的VoLTE 互聯(lián)方案，如圖5 所示。

圖5 VoLTE 國際互聯(lián)過渡方案架構(gòu)

過渡方案中，主叫網(wǎng)絡(luò)根據(jù)被叫號碼的號首匹配被叫網(wǎng)絡(luò)IBCF 入口，不能確認(rèn)被叫用戶的身份信息，需要通過在被叫網(wǎng)絡(luò)需再次查詢ENUM 確認(rèn)被叫的身份信息。盡管兩次查詢ENUM 會降低路由效率，但本方案對運(yùn)營商間無ENUM 互聯(lián)要求，基于IBCG/TrGW 互聯(lián)可支持端到端高清語音和視頻業(yè)務(wù)。

基于過渡方案，將來可根據(jù)分布式ENUM 服務(wù)器的產(chǎn)品商用進(jìn)展逐步向基于分布式ENUM 服務(wù)器的VoLTE互聯(lián)目標(biāo)方案演進(jìn)。

5 結(jié)束語

為解決基于傳統(tǒng)國際局的VoLTE 業(yè)務(wù)國際互聯(lián)方案無法支持端到端高清語音和視頻、基于IBCF/TrGW 和分級ENUM 互訪的VoLTE 國際互聯(lián)方案難以部署應(yīng)用等問題，ITU-T 提出基于IBCF/TrGW 和分布式ENUM 互訪實(shí)現(xiàn)VoLTE 業(yè)務(wù)國際互聯(lián)的建議，該方案通過在運(yùn)營商級ENUM 引入互聯(lián)功能，可簡化ENUM 路由組織架構(gòu)，有效支持移機(jī)不改號業(yè)務(wù)，有力支撐VoLTE 高清語音和視頻業(yè)務(wù)的端到端實(shí)現(xiàn)。此外，基于分布式ENUM 同樣可實(shí)現(xiàn)5G 語音和RCS 消息的IMS 業(yè)務(wù)的國際互聯(lián)，有利于推進(jìn)5G 語音和RCS 消息業(yè)務(wù)的國際互聯(lián)及提升端到端業(yè)務(wù)體驗(yàn)。近期需盡快推進(jìn)分布式ENUM 產(chǎn)品的研發(fā)，以便運(yùn)營商VoLTE 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)可以從當(dāng)前部署的ENUM 不互訪的過渡方案向基于分布式ENUM 互訪的VoLTE 互聯(lián)目標(biāo)方案演進(jìn)。