一般來說，LTE網(wǎng)絡中的語音傳輸問題有三種解決方法：VoLTE（Voice Over LTE，LTE網(wǎng)絡直傳）、CSFB（Circuit Switched Fallback，電路交換網(wǎng)絡支援）、SVLTE（Simultaneous Voice and LTE，LTE與語音網(wǎng)同步支持）。

 

VoLTE是基于IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）的語音業(yè)務，配合GSMA在PRD IR.92中制定的在LTE控制和媒體層面的語音服務標準。使用該方案意味著語音將以數(shù)據(jù)流形式在LTE網(wǎng)絡中傳輸，所以無需調用傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡，舊網(wǎng)絡將無需保留。VoLTE推薦使用AMR-WB語音編碼，也被稱作HD Voice。該編碼在3GPP標準族網(wǎng)絡下支持16KHz的采樣率。

目前，VoLTE已成為LTE時代全球運營商語音及語音漫游的主流方案。VoLTE提供高質量音視頻業(yè)務體驗，采用SRVCC/eSRVCC支持語音業(yè)務連續(xù)性，作為運營商構建下一代融合通信的關鍵能力，其可為用戶提供更為豐富的業(yè)務體驗。隨著FDD和TDD的協(xié)同發(fā)展，越來越多的運營商正投入到VoLTE網(wǎng)絡的部署與建設中，共同推動VoLTE國際漫游網(wǎng)絡建設，目標是實現(xiàn)真正的全球無縫漫游。

 

VoLTE的部署是一個系統(tǒng)工程，其涉及IMS核心網(wǎng)、EPC核心網(wǎng)、CS核心網(wǎng)、用戶數(shù)據(jù)、信令網(wǎng)、無線網(wǎng)、承載網(wǎng)支撐系統(tǒng)等共10個領域的相關問題，是電信領域空前復雜的一次網(wǎng)絡演進，是對運營商網(wǎng)絡與通信業(yè)務變革的一次重大挑戰(zhàn)。

 

 

IMS支持豐富的接入類型和多媒體業(yè)務，早已被3GPP、GSMA確定為移動語音向All IP演進的標準架構。部署VoLTE網(wǎng)絡的關鍵工作之一就是建立以IMS為核心的目標核心網(wǎng)，IMS核心網(wǎng)涉及的關鍵網(wǎng)元包括I/S-CSCF、DNS/ENUM、MRFC/MRFP、IBCF/BGCF、MGCF/IM-MGW、SBC（Session Border Controller）等，主要完成VoLTE網(wǎng)絡的接入控制、呼叫路由及業(yè)務觸發(fā)等功能。

 

SBC是VoLTE網(wǎng)絡的重要部件，一般與P-CSCF功能融合部署，是移動用戶在IMS網(wǎng)絡上的入口點。由于SBC一般同時承載VoLTE信令和媒體，其部署位置會對用戶體驗產生重要影響，因此在部署策略上，需要綜合考慮SBC集中部署的設備效率、工程效率，以及SBC分布式部署的話務交換效率。SBC作為VoLTE承載的代理節(jié)點和入口點，若同時支持ATCF/ATGW錨定節(jié)點功能，可減少用戶從4G切換到2G或3G時的媒體重建時間，保障用戶平滑的系統(tǒng)間漫游通話體驗。

 

 

EPC核心網(wǎng)關鍵功能節(jié)點包括MME和S/P-GW，需要支持VoLTE相關功能。比如，需要為VoLTE用戶的IMS APN（Access Point Name，接入點名稱）請求分配IPv4或IPv6地址，部署P-CSCF發(fā)現(xiàn)及路由業(yè)務請求到IMS核心網(wǎng)，通過Gx接口執(zhí)行PCRF策略建立滿足業(yè)務QoS需求的EPC及空口承載，通過MME與SRVCC-IWF間的Sv接口發(fā)起到CS電路域的語音連續(xù)性請求等。

 

APN配置涉及終端、MME、P-GW上的APN配置，是EPC核心網(wǎng)部署需要考慮的一個關鍵方面。VoLTE業(yè)務和Internet業(yè)務可以共用APN，也可以使用獨立APN，兩大類業(yè)務使用不同的IP地址。共用APN方案部署簡單，但語音等電信業(yè)務容易受到Internet數(shù)據(jù)業(yè)務的影響。另外，電信語音業(yè)務一般基于通話時長進行計費，而Internet數(shù)據(jù)業(yè)務基于流量計費，共用APN方案需要根據(jù)ICID（IMS Charging Identifier）剔除相關語音通話流量，計費支撐系統(tǒng)適配處理更復雜。而獨立APN方案則沒有這個問題，根據(jù)APN計費即可，因此一般建議采用獨立APN部署VoLTE業(yè)務。

 

 

當前CS網(wǎng)絡仍將會與VoLTE網(wǎng)絡長期共存，需要兩網(wǎng)協(xié)同平滑用戶體驗。其一是CS要支持Sv接口，部署SRVCC/eSRVCC技術保障用戶從4G漫游到2G或3G網(wǎng)絡時語音呼叫連續(xù)。其二是要支持SRVCC/eSRVCC增強功能，保障語音呼叫切換到CS后仍能支持常見補充業(yè)務，如呼叫等待（CW）、呼叫保持（CH）、多方通話（Multi-Party）等。從長遠看，目前國際標準也制定了CS網(wǎng)絡演進接入IMS的解決方案，可以升級CS網(wǎng)絡支持ICS，即軟交換MSC演進為增強MSC支持I2接口等功能，完成業(yè)務交換和呼叫交換功能向IMS的遷移，建設全網(wǎng)統(tǒng)一的一張核心網(wǎng)，統(tǒng)一用戶體驗和提升運營效率。

 

VoLTE部署初期應盡可能減小對CS網(wǎng)絡的改造工作，縮短CS網(wǎng)絡改造部署時間。如對eSRVCC部署而言，因為系統(tǒng)間切換量相對較小，而且也是4G遷移過程中的過渡組網(wǎng)，因此適合集中部署一個或一對增強MSC作為SRVCC-IWF網(wǎng)元橋接CS和EPC/IMS網(wǎng)絡，減少對現(xiàn)有CS網(wǎng)絡的影響。

 

 

PCC（Policy and Charging Control）系統(tǒng)是在3GPP R7中提出，作用于分組網(wǎng)絡的端到端策略控制架構。VoLTE借助PCC架構，由SBC/P-CSCF通過Rx接口向PCRF申請VoLTE音視頻承載資源，PCRF依據(jù)配置策略，映射生成滿足音視頻業(yè)務需求的動態(tài)規(guī)則，通過Gx接口指示EPC、無線預留滿足業(yè)務QoS要求的專有承載，從而保障業(yè)務服務質量。

 

端到端QoS部署的關鍵在于各相關網(wǎng)元QoS參數(shù)配置和映射。包括在SAE-HSS基于用戶簽約業(yè)務類型發(fā)放QCI、ARP、APN-AMBR和UE-AMBR等關鍵參數(shù)，完成業(yè)務層網(wǎng)元，包括基站、MME、S/P-GW、PCRF等的QoS機制和參數(shù)映射，完成IP承載層網(wǎng)元，如路由器根據(jù)QCI到DSCP的差異化控制映射。由于端到端QoS部署涉及領域和網(wǎng)元眾多，這對運營商或廠商的集成能力是很大的一個挑戰(zhàn)。

 

業(yè)務層面的部署需要考慮兩個問題，第一個是如何保障VoLTE用戶在2G/3G網(wǎng)絡，以及LTE網(wǎng)絡下的基本語音與補充業(yè)務體驗的一致性問題，第二個是現(xiàn)有2G/3G智能網(wǎng)業(yè)務如何遷移至LTE，為VoLTE用戶提供類似VPMN、400等增值業(yè)務服務。

 

針對第一個問題，存在3種解決方案。方案一是部署ICS架構的目標網(wǎng)絡，用戶在CS漫游時仍然由IMS提供服務。這個方案目前在業(yè)界并不成熟，同時方案涉及CS網(wǎng)絡的大量改造。方案二是錨定方案，由用戶簽約O-CSI（針對主叫）或T-CSI（針對被叫），在CS域觸發(fā)智能到Anchor AS，由Anchor AS提供IMRN將呼叫路由回歸屬IMS域處理業(yè)務。錨定方案在CS域部署簡單，但錨定回IMS降低了業(yè)務效率，因此部分運營商僅部署了被叫錨定。方案三是CS/IMS雙域并行業(yè)務處理方案，無論主、被叫均不錨定回IMS。CS/IMS雙域并行業(yè)務處理的一個重要前提是用戶簽約業(yè)務數(shù)據(jù)需要能在HLR/SAE-HSS和IMS-HSS間同步。目前運營商可視情況選擇方案二或方案三。

 

有幾種方式可以幫助運營商實現(xiàn)智能業(yè)務繼承。其一是部署IM-SSF，其角色類似CS領域的SSP功能，通過傳統(tǒng)的CAMEL或INAP等智能網(wǎng)信令觸發(fā)到SCP/OCS，完成智能業(yè)務邏輯控制。IM-SSF一般建議跟MMTel AS融合部署。其二是部分智能業(yè)務平臺可升級或已經支持SIP，則可以直接改造成SIP AS，由S-CSCF通過iFC觸發(fā)到AS完成業(yè)務控制。其三對于一些語音交互類智能業(yè)務，可以通過MGCF路由回CS域MSC/SSP，在CS域完成智能流程交互。運營商可根據(jù)實際情況為不同的業(yè)務選擇合適的方案。

 

 

HLR/SAE-HSS與IMS-HSS（三合一HSS）數(shù)據(jù)庫融合部署可以避免HLR/SAE-HSS與IMS-HSS之間需要同步大量數(shù)據(jù)，如簽權信息、eSRVCC信息等的問題。對BOSS運營支撐系統(tǒng)來說，數(shù)據(jù)庫融合降低了BOSS的改造難度，避免同一VoLTE用戶的簽約信息需要同時向兩套設備進行業(yè)務開通。融合數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一的業(yè)務簽約信息，能更好地保障補充業(yè)務在CS和VoLTE網(wǎng)絡的一致性，使用戶無論在CS還是VoLTE網(wǎng)絡漫游都能享受一致的業(yè)務體驗。

 

如果現(xiàn)網(wǎng)HLR數(shù)據(jù)庫能升級部署SAE-HSS和IMS-HSS，這將是最優(yōu)的融合部署方案，否則需要新建融合數(shù)據(jù)庫，跟現(xiàn)有HLR數(shù)據(jù)庫長期并存，或者直接替換現(xiàn)有HLR數(shù)據(jù)庫。前者部署起來更平滑，但考慮到一般是以不換號方式遷移用戶到4G，因此需要部署FNR區(qū)分到新老數(shù)據(jù)庫的路由。后者則無需部署FNR，但直接替換HLR操作起來風險較大，需要充分驗證各業(yè)務場景。運營商需要根據(jù)實際情況確定數(shù)據(jù)庫融合方案和部署節(jié)奏。

 

 

Diameter是EPC/PCC/IMS網(wǎng)絡通信的基礎協(xié)議，與PCRF/OCS/HSS互聯(lián)的眾多網(wǎng)絡節(jié)點的功能接口都基于Diameter協(xié)議。3GPP定義DRA功能實體用于Diameter信令路由匯聚，應用于核心路由場景。GSMA定義DRA用于3G/4G網(wǎng)絡間漫游時的安全隔離及與當前SS7信令網(wǎng)互通，應用于跨網(wǎng)絡的漫游互通場景。DRA跨接于EPC/PCC/IMS網(wǎng)絡之間，可以實現(xiàn)將同一用戶的各網(wǎng)元接口會話綁定到相同PCRF。運營商部署Diameter匯接設備可以簡化Diameter信令網(wǎng)絡部署和維護，方便快速開展新業(yè)務。

 

伴隨用戶從2G/3G向4G逐步遷移，傳統(tǒng)SS7信令網(wǎng)和Diameter信令網(wǎng)將會是一個此消彼長的關系。如果現(xiàn)網(wǎng)STP設備能直接升級支持Diameter，則建議直接重用現(xiàn)有STP設備，否則建議新建Diameter/SS7融合匯接設備，隨用戶遷移和SS7的IP化改造，逐步建設Diameter/SS7融合的信令網(wǎng)，而傳統(tǒng)SS7信令網(wǎng)則隨生命周期讓其自然消亡。

 

 

VoLTE業(yè)務發(fā)放涉及眾多網(wǎng)元，包括HLR/SAE HSS/IMS HSS（三合一HSS）、MMTel AS、IM-SSF、ENUM/DNS、SCP及其它增值業(yè)務AS等，需要運營商BOSS改造支持相應的業(yè)務開通接口，以及MMTeL AS/PGW等網(wǎng)元話單處理及在線計費接口滿足VoLTE用戶業(yè)務開通和計費功能。

 

VoLTE All IP架構和更復雜的業(yè)務流程對運營商的網(wǎng)絡管理提出了更高的挑戰(zhàn)。CS網(wǎng)絡核心網(wǎng)元不到5個，而VoLTE核心網(wǎng)元則超過了12個，基本業(yè)務流程經過了更多的網(wǎng)元和接口，復雜性成倍增加。運營商需要考慮如何提升端到端快速故障解決及日常新業(yè)務開通效率，需要考慮如何建設LTE環(huán)境下的業(yè)務質量KPI衡量體系，需要考慮如何端到端管理All IP下的語音質量。

 

 

LTE網(wǎng)絡需要升級改造支持VoLTE。音視頻等實時電信業(yè)務對時延要求很敏感，這要求部署端到端QoS來保障服務質量，其中就包括了無線側的QoS部署。從測試情況來看，無線相關特性如頭壓縮技術（ROHC）、降低時延（TTI Bundling）、半靜態(tài)調度（SPS）等增強功能能夠提升VoLTE的覆蓋能力和系統(tǒng)容量效率。邊緣eNodeB需要正確配置相鄰GSM或UMTS位置區(qū)及eSRVCC測量控制相關參數(shù)，并隨網(wǎng)絡變化及時調整。同時BSC或RNC需要部署2G/3G到4G的重選，保證4G網(wǎng)絡可用時用戶能及時返回4G。

 

 

一般通過VPN來合理區(qū)分電信網(wǎng)絡的各類信令、媒體和維護管理分組數(shù)據(jù)，以更好地保障業(yè)務安全。如劃分IMS信令VPN、IMS媒體VPN等。不同于2G/3G PS環(huán)境下用戶停止產生流量一段時間后的IP地址自動回收機制，VoLTE用戶將永久在線。因此對于一些規(guī)模很大的運營商，IPv6部署改造也是一項必須考慮的重要工作。包括終端、IP承載網(wǎng)設備、EPC核心網(wǎng)、IMS核心網(wǎng)、SBC等都涉及IPv6部署。

 

QoS改造是承載網(wǎng)改造的一項重要內容。承載網(wǎng)需要啟動DiffServ隊列調度能力，以實現(xiàn)對不同等級業(yè)務的服務質量控制。通過對QCI和IP承載網(wǎng)的IP DSCP服務質量優(yōu)先級參數(shù)進行映射，實現(xiàn)跟其它分組業(yè)務的區(qū)分和優(yōu)先級控制，保障VoLTE信令、語音及視頻等業(yè)務的服務質量。

 

VoLTE的部署除涉及以上領域的關鍵技術問題外，還有很多與網(wǎng)絡運營、網(wǎng)絡優(yōu)化相關的問題需要通過不斷實踐來積累經驗，期望運營商、設備商、終端與芯片廠商通力合作，加快推進VoLTE相關產業(yè)成熟，促進全球運營商VoLTE網(wǎng)絡的規(guī)模部署，盡早實現(xiàn)VoLTE商用和全球無縫漫游，以更好的通信體驗豐富人們的溝通與生活。