LTE網(wǎng)絡(luò)中語音業(yè)務(wù)的解決方案

楊宏

【摘要】 LTE（Long Term Evolution）是3GPP為了應(yīng)對移動互聯(lián)網(wǎng)時代中迅速增長的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求而提出的下一代寬帶無線移動通信技術(shù)。由于在LTE系統(tǒng)架構(gòu)下僅僅支持分組交換，基于電路域的語音解決方案無法得到支持，傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)必須在LTE網(wǎng)絡(luò)中采用新的解決方案才能實(shí)現(xiàn)。本文主要介紹了LTE網(wǎng)絡(luò)的三種主要語音業(yè)務(wù)解決方案的實(shí)現(xiàn)原理，并比較了這三種方案的性能，最后給出了LTE語音解決方案的部署建議等。

【關(guān)鍵詞】 LTE 語音 SVLTE CSFB VoLTE SRVCC IMS

一、概述

LTE（Long Term Evolution）是3GPP為了應(yīng)對移動互聯(lián)網(wǎng)時代中迅速增長的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求而提出的下一代寬帶無線移動通信技術(shù)?；贚TE面向于分組域（PS域）優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)，LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中取消了電路域（CS域），而是統(tǒng)一采用了分組域架構(gòu)。所以，在LTE系統(tǒng)架構(gòu)下，基于電路域的語音解決方案無法得到支持，傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)必須在LTE網(wǎng)絡(luò)中采用新的解決方案。

目前LTE對語音業(yè)務(wù)的支持，存在多種技術(shù)解決方案，包括有 SVLTE（Simultaneous Voice and LTE）、CSFB（Circuit Switched Fallback）、VoLTE（Voice over LTE）以及SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）等。不同的語音解決方案對LTE的升級改造和終端實(shí)現(xiàn)有不同的影響。SVLTE和CSFB屬于過渡語音解決方案，VoLTE和SRVCC是終極語音解決方案。

二、LTE網(wǎng)絡(luò)中語音解決方案

2.1 SVLTE解決方案

SVLTE（Simultaneous Voice and LTE）又被稱為雙待機(jī)解決方案，它是在LTE網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)語音傳輸?shù)淖詈唵沃苯拥慕鉀Q方案。該方案不需要網(wǎng)絡(luò)的升級或者改造，而是直接從終端層面實(shí)現(xiàn)對語音的支持。

雙待機(jī)終端使用一張SIM卡，有兩套獨(dú)立的射頻鏈路，可以同時待機(jī)在LTE網(wǎng)絡(luò)和3G/2G網(wǎng)絡(luò)里，并同時從LTE和3G/2G兩張網(wǎng)絡(luò)中分別接收和發(fā)送信號。該方案是一種私有實(shí)現(xiàn)性方案，3GPP標(biāo)準(zhǔn)中并未定義此方案。對于LTE網(wǎng)絡(luò)和3G/2G網(wǎng)絡(luò)而言，兩個網(wǎng)絡(luò)之間沒有任何交互，在終端發(fā)生數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時，自動選擇LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)服務(wù)，而終端發(fā)生語音業(yè)務(wù)時，自動選擇3G/2G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語音服務(wù)。這樣，就從終端層面使用雙待機(jī)的方式解決了LTE網(wǎng)絡(luò)中的語音實(shí)現(xiàn)問題。

從以上SVLTE的實(shí)現(xiàn)過程可以看出，SVLTE語音解決方案的實(shí)質(zhì)是延用傳統(tǒng)3G/2G網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)語音業(yè)務(wù)，對LTE網(wǎng)絡(luò)是透明的，語音業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)過程與LTE網(wǎng)絡(luò)無關(guān)，所以LTE網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的3G/2G網(wǎng)絡(luò)之間也不需要支持任何互操作，僅僅需要終端支持即可。

2.2 CSFB解決方案

在LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，LTE覆蓋不足，如果運(yùn)營商已經(jīng)有穩(wěn)定成熟的3G/2G網(wǎng)絡(luò)，出于對現(xiàn)網(wǎng)投資的保護(hù)和語音的可靠傳輸，運(yùn)營商可以采用CSFB解決方案將語音業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到3G或2G系統(tǒng)提供語音業(yè)務(wù)。

CSFB是在用戶發(fā)起語音業(yè)務(wù)時，由LTE的MME指示用戶回落到3G或2G系統(tǒng)的CS網(wǎng)絡(luò)，再發(fā)起語音業(yè)務(wù)。CSFB本質(zhì)上是個語音會話從LTE回落到3G/2G后重新建立的流程，即在CS會話建立之前用戶就已經(jīng)進(jìn)入3G或2G的CS網(wǎng)絡(luò)，在整個CS通話過程中，用戶總是位于3G或2G的CS網(wǎng)絡(luò)中；而在完成語音業(yè)務(wù)之后，用戶重新返回到LTE網(wǎng)絡(luò)中待機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)CSFB流程，需要對現(xiàn)有的LTE以及3G/2G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行一定的改造，并新增相關(guān)信令支撐CSFB流程。按照3GPP協(xié)議規(guī)定，為了實(shí)現(xiàn)CSFB，在3G/2G的MSC server與LTE的MME之間新增SGs接口，該接口是由3G/2G網(wǎng)絡(luò)中Gs接口（MSC server和SGSN之間的接口）發(fā)展擴(kuò)充而來的。SGs接口在CSFB技術(shù)中起著兩個系統(tǒng)之間的橋梁作用，能夠?qū)TE與3G/2G網(wǎng)絡(luò)橋接起來，實(shí)現(xiàn)用戶從LTE網(wǎng)絡(luò)中回落到3G/2G網(wǎng)絡(luò)后完成語音業(yè)務(wù)。

CSFB的具體流程如下（以回落到2G網(wǎng)絡(luò)的主叫流程為例）：1、用戶開機(jī)后，在LTE網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)聯(lián)合附著，即同時在LTE和2G網(wǎng)絡(luò) 中注冊附著；2、用戶在LTE網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起語音呼叫，MME通過eNodeB指示用戶回落到2G網(wǎng)絡(luò)中完成語音業(yè)務(wù)；3、用戶從LTE網(wǎng)絡(luò)中釋放，通過切換或者重定向的方式回落到2G網(wǎng)絡(luò)中，在2G網(wǎng)絡(luò)中重新建立無線連接，進(jìn)行語音業(yè)務(wù)；4、完成通話后，從2G網(wǎng)絡(luò)中快速返回到LTE網(wǎng)絡(luò)中，重新在LTE網(wǎng)絡(luò)中待機(jī)。

2.3 VoLTE/SRVCC解決方案

VoLTE/SRVCC是基于IMS（IP Multimedia Subsystem）的語音解決方案。VoLTE是指LTE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主叫及被叫用戶與IMS間建立由IP傳輸網(wǎng)絡(luò)承載的語音業(yè)務(wù)，即LTE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主叫和被叫用戶可以直接使用語音業(yè)務(wù)。與其它語音解決方案相比，VoLTE能為LTE中的終端用戶直接提供語音服務(wù)，不再需要回落到3G/2G網(wǎng)絡(luò)，具有更高的頻譜效率以及更佳的用戶體驗(yàn)（包括更低的接入時延、更好的語音質(zhì)量）等優(yōu)點(diǎn)。

IMS是下一代核心網(wǎng)控制平臺，它疊加在PS域之上，目的是在基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)上為用戶提供高效的多媒體服務(wù)。VoLTE在IMS平臺的控制下，直接基于LTE網(wǎng)絡(luò)承載語音業(yè)務(wù)，以VoIP的方式通過LTE的PS域來傳輸語音業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)包。

SRVCC技術(shù)是用來解決LTE弱覆蓋區(qū)域的語音連續(xù)性問題的解決方案。在LTE覆蓋區(qū)，使用LTE來提供基于IMS的語音服務(wù)，如果在通話過程中離開LTE覆蓋區(qū)，用戶正在進(jìn)行的語音可被平滑接續(xù)到3G/2G網(wǎng)絡(luò)中，這就是3GPP提出的SRVCC解決方案，通過SRVCC技術(shù)來保證語音服務(wù)在LTE網(wǎng)絡(luò)與3G/2G網(wǎng)絡(luò)切換時的連續(xù)性。

VoLTE是一項涉及到核心網(wǎng)、接入網(wǎng)、終端的系統(tǒng)工程，關(guān)鍵技術(shù)包括有半靜態(tài)調(diào)度、RoHC語音包報頭壓縮技術(shù)、上行TTI Bundling技術(shù)等。

VoLTE的數(shù)據(jù)包有兩種，一種是在通話期，每隔20ms一個VoIP包，包的大小取決于語音編碼速率，典型值是60～100字節(jié)。另外一種是在靜默期，每隔160ms一個SID（Silence Insertion Descriptor）幀，是一個很小的大小固定包（7字節(jié)），是背景聲音包。分成兩種包的原因是為了降低傳輸開銷。

2.4三種解決方案的性能比較

以上介紹的三種LTE網(wǎng)絡(luò)中的語音解決方案的性能比較如下表所示：

三、LTE語音解決方案的部署建議

目前LTE網(wǎng)絡(luò)中的語音解決方案包括有SVLTE、CSFB以及VoLTE/SRVCC三種主要的技術(shù)方案。如何選擇適合自己的語音解決方案，是運(yùn)營商在LTE網(wǎng)絡(luò)部署中面臨的一個重要課題。語音解決方案的選擇，要綜合考慮當(dāng)前現(xiàn)網(wǎng)狀況、未來演進(jìn)方向、終端支持情況、LTE網(wǎng)絡(luò)部署進(jìn)度等各個方面的因素后再做出選擇。

在LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，往往LTE覆蓋很不完善，而IMS系統(tǒng)也沒有部署，這是就要借助相當(dāng)成熟穩(wěn)定的3G/2G網(wǎng)絡(luò)，使用CSFB解決方案，讓語音業(yè)務(wù)回落到3G/2G網(wǎng)絡(luò)中后由3G/2G網(wǎng)絡(luò)提供語音服務(wù)。

隨著LTE建設(shè)的逐步開展，LTE覆蓋不斷完善，以及IMS系統(tǒng)的成功部署，就可以對LTE進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)VoLTE/SRVCC功能，可以在LTE覆蓋較好的區(qū)域采用VoLTE實(shí)現(xiàn)語音業(yè)務(wù)，而當(dāng)用戶移動進(jìn)入LTE弱覆蓋但2G/3G覆蓋較好的區(qū)域時，就可以通過SRVCC技術(shù)來實(shí)現(xiàn)語音呼叫的連續(xù)性，保證用戶語音業(yè)務(wù)不中斷。

在LTE建設(shè)優(yōu)化完成后，隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的成熟，以及后續(xù)可能的2G/3G頻段的退網(wǎng)和Refarming，VoLTE就完全取代了2G/3G網(wǎng)絡(luò)，單獨(dú)向用戶提供連續(xù)且高質(zhì)量的語音服務(wù)。

關(guān)于SVLTE解決方案，由于該方案需要雙模雙待手機(jī)支持，手機(jī)的種類少、成本高且待機(jī)時間短，所以采用該方案的運(yùn)營商較少，往往是一些CDMA運(yùn)營商會考慮這種臨時的解決方案。

當(dāng)前全球主流運(yùn)營商多數(shù)處于LTE建設(shè)初期或中期，LTE網(wǎng)絡(luò)距離成熟狀態(tài)尚需時日，所以全球主流語音解決方案還是CSFB方案，但已經(jīng)有少數(shù)運(yùn)營商開始逐步試點(diǎn)甚至全網(wǎng)開始部署VoLTE方案，相信在不久的將來，VoLTE方案將成為最流行的LTE語音解決方案。

四、結(jié)束語

在移動互聯(lián)網(wǎng)的浪潮沖擊下，LTE時代已經(jīng)到來，而語音業(yè)務(wù)雖然在逐步萎縮，但無論對運(yùn)營商還是消費(fèi)者而言，依然是一項至關(guān)重要的業(yè)務(wù)，所以LTE網(wǎng)絡(luò)中語音解決方案十分重要，它關(guān)系到運(yùn)營商的業(yè)務(wù)收入和消費(fèi)者的通話體驗(yàn)。

包括語音業(yè)務(wù)在內(nèi)的全業(yè)務(wù)IP化是未來移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢，但受限于LTE網(wǎng)絡(luò)部署進(jìn)度以及其他因素，要最終實(shí)現(xiàn)VoLTE將是一個長期演進(jìn)的過程。在此期間，CSFB解決方案將在LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展完善過程中起著重要的過渡作用?；贗MS平臺實(shí)現(xiàn)VoLTE是LTE的終極語音解決方案目標(biāo)。