三种LTE语音解决方案 - 全文

　　摘要：LTE是未来国际主流的新一代宽带无线移动通信技术。由于LTE面向分组域提供业务，不能象传统的3G和2G网络那样提供电路域业务，因此如何在LTE网络提供语音业务成为业界关注的一个问题。本文主要介绍了LTE网络的语音业务解决方案，并分析了每种方案对传统网络和产业的影响。

　　LTE（Long Term Evolution）是国际主流的新一代宽带无线移动通信技术。基于LTE面向于分组域优化的系统设计目标，LTE的网络架构不再区分电路域和分组域，采用统一的分组域架构。在新的LTE系统架构下，不再支持传统的电路域语音解决方案，IMS控制的VoIP业务将作为未来LTE网络中的语音解决方案。

　　由于目前VoIP业务的性能指标未能达到现有电路域语音业务的质量，而且需要全网布署IMS，因此在现有网络基础上，形成了三种不同的语音解决方案：基于双待机终端方案、CSFB和VoLTE。CSFB和VoLTE均为3GPP定义的LTE语音解决方案。VoLTE需要终端、无线和核心网的全面支持和优化，从目前来看，实现复杂度较大。CSFB是在产业界未实现VoLTE时提出的一种相对较为简单的语音解决方案。

　　一、基于双待机终端的语音解决方案

　　双待机终端可以同时待机在LTE网络和3G/2G网络里，而且可以同时从LTE和3G/2G网络接收和发送信号。双待机终端在拨打电话时，可以自动选择从3G/2G模式下进行语音通信。也就是说，双待机终端利用其仍旧驻留在3G/2G网络的优势，从3G/2G网络中接听和拨打电话；而LTE网络仅用于数据业务。

　　基于双待机终端的语音解决方案是一个相对比较简单的方案。终端芯片可以用两个芯片（1个3G/2G芯片和1个LTE芯片）或一个多模芯片来实现，解决方案简单。由于双待机终端的LTE与3G/2G模式之间没有任何互操作，终端不需要实现异系统测量，技术实现简单。

　　因此双待机终端语音解决方案的实质是使用传统3G/2G网络，与LTE无关。对网络没有任何要求，LTE网络和传统的3G/2G网络之间也不需要支持任何互操作。

　　二、基于CSFB的语音解决方案

　　CSFB方案的主要思想是在用户需要进行语音业务的时候，从LTE网络回落到3G/2G的电路域重新接入，并按照电路域的业务流程发起或接听语音业务。

　　1、网络架构

　　为实现CSFB，需要在MME和3G/2G网络的MSC设备之间建立SGs接口。SGs关联在CSFB技术中起着桥梁作用，能够将两个不同的系统联系起来，实现用户在不同系统间的语音业务连续。

　　CSFB技术会影响现有的3G/2G网络，原有网络的MSC需要新增与MME的SGs接口，SGSN新增与MME的S3接口。

　　原有3G/2G网络的无线子系统（基站、基站控制器），需要增加LTE的邻小区配置。为让终端在CSFB到3G/2G网络后的语音业务结束后，尽快回到LTE网络，原有网络的无线子系统需要支持Fast Return功能；为了优化终端从LTE回落到3G/2G的延迟，原有网络的无线子系统需要支持RIM功能等。

　　2、CSFB关键技术

　　CSFB的思路是在用户需要进行语音业务的时候，从LTE网络回落到3G/2G的电路域。回落的方式是在释放LTE的无线链接，并且在释放消息中携带重定向字段，指出终端重新接入的制式和频点，称为重定位。重定位方式的特点是实现简单，对原有网络的改造量小；缺点是延迟相对较大。

　　为了减少终端重新接入3G/2G网络的时间，3GPP提出了带系统消息的重定位功能，在重定位字段中携带3G/2G网络的系统消息。3G/2G网络的系统消息是通过RIM流程从BSC/RNC、SGSN、MME传送到LTE的eNB。这种方式的特点是延迟较小，但对原有网络的改造量较大，需要对原有无线网络进行改造。

　　为了尽可能减少对原有网络的改造量，但同时又为了减少重新接入的时延，3GPP规范提出了DMCR功能。DMCR（Deffered Measurement Control）功能是让UE回落到3G网络进行呼叫期间只读取部分系统消息，而不需要在呼叫建立前读完所有的系统消息，从而减少呼叫建立时间。但是该功能只能用于3G网络，2G网络不支持DMCR功能。

　　用于支持终端从LTE回落到3G/2G网络的另一种方法是PS域切换。这种方案延迟较小，但支持难度较大，而且现有终端基本不支持这种方式。

　　从目前技术支持、产业实现、性能等方面来看，“带系统消息的重定位方式”被业界广泛接受。

　　三、基于VoLTE的语音解决方案

　　当LTE网络达到全覆盖时， VoLTE语音方案将成为运营商的终极解决方案。 VoLTE的核心业务控制网络是IMS（IP多媒体子系统）网络，配合LTE和EPC网络实现端到端的基于分组域的语音、视频通信业务。 通过IMS系统的控制，VoLTE解决方案可以提供和电路域性能相当的语音业务及其补充业务，包括：号码显示、呼叫转移、呼叫等待、会议电话等。

　　1、网络架构

　　VoLTE解决方案中，实现VoIP语音业务时，除了由EPS系统提供承载，由IMS系统提供业务控制外，通常还要由PCC架构实现用户业务QoS控制以及计费策略的控制。

　　IMS域主要完成CSCF呼叫控制等功能。IMS系统和EPS网络配合，可以提供和电路域类似的语音业务及其补充业务，包括：号码显示、呼叫转移、呼叫等待、会议电话等。

　　VoLTE 系统采用专门的IMS APN来提供语音业务，为信令和语音数据使用特定QCI的“承载”，从而保障给语音业务较高的QoS。

　　2、关键技术

　　VoLTE语音解决方案的核心思想是采用IMS作为业务控制层系统，EPC仅作为承载层。借助IMS系统，不仅能够实现语音呼叫控制等功能，还能够合理、灵活地对多媒体会话进行计费。运营商可以基于用户的QoS，针对用户业务的不同内容，提供不同的资费标准。

　　VoLTE是全IP条件下端到端语音解决方案，涉及终端、无线、PS、IMS、CS各技术域，旨在替代电路域话音。采用VoLTE语音解决方案，对终端域、无线域和核心网有如下要求：

　　核心网需要全面部署 IMS系统，IMS域需要提供CSCF等呼叫控制以及HSS，MMTel AS和IP-SM-GW、MGCF/IBCF/TrGW等互通功能；需要引入LTE的设备S/P-GW、MME和为VoLTE提供承载通道和QoS控制能力。

　　四、结束语

　　随着LTE网络技术的日益成熟，移动通信系统的网络架构将逐步向EPS演进，语音业务IP化也是语音业务必然的发展趋势。但是，真正实现VoLTE将是一个漫长的过程。因此，电路域语音业务将在很长一段时间内与分组域业务并存；基于双待机终端的语音解决方案和基于CSFB的语音解决方案将在网路演进过渡阶段发挥重要作用。最终，随着LTE和IMS网络的全面部署基于VoLTE的语音解决方案将是最终的解决方案。