VoLTE和SRVCC

斯宾塞

LTE语音和通讯服务演进的三个阶段

在移动通信产业向更高的、最终无所不在的LTE可用性发展的同时，LTE手机对语音业务的处理也在不断演进。如图1所示，这样的语音演进可以被分为三个主要阶段。

在第一阶段，也就是当前所处的阶段，所有语音业务都由原有的电路交换（CS）网络来处理，而数据业务则由LTE分组交换（PS）网络处理。

尽管实际上LTE最初被设计用于数据网络，但它的QoS和容量的优势也能额外地为语音服务提供显著的益处，例如HD语音、增强的视频容量、以及富通讯等。LTE智能手机发展的中心是要满足如今对移动用户体验的更高期望，并通过增加更丰富的媒体服务来推进整体的通信体验。

所以，LTE语音演进的第二步自然就是VoLTE（VoIP over LTE）的引进。VoLTE是一个由IMS（IP MultimediaSubsystem）和MMTel（MultimediaTelephony）组成的语音电话解决方案，它能够通过LTE接入来传递语音服务。基于IMS/MMTel，语音服务可以更进一步地由视频来丰富，并与一些其他增强的基于IP的服务进行结合，例如像即时消息、视频分享和增强型/共享电话本这样的HD语音、呈现、位置以及富通讯套件（RichCommunication Suite）等。

这个阶段中用户终端也主要使用单射频方案，因为它在成本、尺寸、续航等方面比双射频方案更具优势，并且SRVCC（Single RadioVoice Call Continuity）能够使移动用户从LTE移动到非LTE覆盖区域时能够无缝地维持语音通话。如果没有SRVCC，设备移出LTE覆盖区域时VoLTE通话就会掉线——因为现在还没有运营商在3G网络上支持VoIP。

LTE语音演进的第三阶段是全IP网络，它融合了IP的传递大容量增值服务的原生能力以及跨越接入方式和运营商的互通特性。

图1 LTE语音演进的3个阶段

VoLTE的好处

使用基于Internet的PS 2G/3G应用的移动VoIP早在2010年就已经可用了。OTT语音应用中的数据流并没有被从其他IP数据业务当中区分出来，因此网络和用户设备的IP业务负荷会严重妥协语音的服务质量。

相反的，VoLTE作为原生应用在用户设备中运行，拥有被其他数据流更高的优先级从而实现与已形成的用户体验一致的服务质量等级。

原生VoLTE也提供了在OTT VoIP中无法获得的增强的原生语音体验，其中有许多是用户在2G/3G电话体验中形成的习惯，这包括：

• 宽带编解码、双麦克风、远近噪声消除
  
• 跨越网络的通话连续性、蜂窝网络上的一键通（Push-to-talk）、群组通话
  
• 视频电话
  
• 增强的地址簿功能，例如呈现/状态、位置、通讯能力、图片以及其他内容同步
  
• 富媒体文件共享
  

对于网络运营商，原生VoLTE还提供了市场和运营优势，这包括：

• 增强的用户体验竞争优势，包括提升ARPU的机会。
  
• 大大增加和更加高效的网络容量，这包括新的、更宽和非对称的频谱，碎片化的频谱以及最适合10MHz以上带宽的频谱
  
• 在运营商拥有LTE     700-900MHz许可但没有2G/3G语音覆盖的区域，VoLTE实现了网内语音服务
  

SRVCC的好处

作为使用分组交换All-IP传输的技术，为了满足已形成的电路交移动电话和短信的服务质量期望，LTE为其网络上的LTE智能手机带来了一定挑战。

在许多案例中，为了与商业规划和用户需求保持一致，运营商逐渐地建立和扩大他们的LTE网络，增加小区和容量。因此，当LTE覆盖还不充分时，LTE网络和LTE网络上的VoLTE服务必须能与原有的CS网络共同存在。LTE和VoLTE服务是下一代移动网络的基础部分，而当LTE覆盖还不足够好时，语音到传统CS系统的切换就成为一项关键能力。

在从今天的有LTE覆盖缺口的混合网络向全LTE网络环境转变的过程中，主要的挑战就是将正在进行的语音通话在LTE分组交换VoIP和2G/3G电路交换语音之间转移，而不牺牲已在传统网络中形成的服务质量等级。

正如前面提到的，在语音演进的第一阶段，所有原生的语音通话都在CS网络中处理。在建立语音呼叫之前，LTE连接会回落到原有的2G/3G CS语音网络连接。

形成鲜明对比的是，在语音演进的第二阶段，一个正在进行的VoLTE通话必须被从LTE PS网络转移到原有的CS语音网络，同时也要满足已有的用户体验期望：最少的通话中断和掉话率。这种切换需要很好地进行设计，从而达到与今天的CS网络中的IRAT切换相当的性能等级。这些已形成的QoS标准是低于0.3秒的语音中断时间以及低于1%的掉话率。

SRVCC正是符合这种语音通话连续性需求的解决方案，它在用户设备中采用单射频方案，同时支撑网基础设施也随之升级。这个解决方案在将进行中的VoLTE通话转移到传统语音网络的同时，也能够符合严格的QoS标准。此外，通过保证语音通话的连续性，SRVCC也满足了紧急呼叫的关键需求。

没有SRVCC，在LTE能够覆盖用户服务承诺的全部地理范围之前，存在LTE覆盖间隙的运营商无法实现VoLTE带来的用户体验以及网络效能优势。

有了SRVCC，运营商能够加速VoLTE业务上市时间，并且在从今天的混合网络环境向将来的全LTE环境转变的整个时期内都能够实现VoLTE带来的好处。

SRVCC网络架构

从 3GPP R8中的初始规范开始，SRVCC已经经历了连续不断的发展。为了保证SRVCC的多种实现与传统网络的互通性，GSMA提供了一套针对SRVCC的指导方针，详述了网络和用户设备的需求。SRVCC为LTE与WCDMA/GSM网络之间的以及LTE到CDMA网络的PS到CS的切换提供了连续性。

GSMA指导方针推荐SRVCC使用3GPP R10的架构（如图2所示），因为跟先前的配置相比，它既降低了切换过程中的语音中断，又降低了掉话率。

图2 SRVCC 3GPPR10网络架构

当用户移出LTE覆盖时，网络侧控制和指导用户设备从LTE到2G/3G网络的切换。SRVCC切换机制完全由网络侧控制，通话保持在IMS核心网的控制下，IMS核心网在切换前、切换过程中以及切换后维持对由IMS/MMTel服务引擎实现的签约服务的访问。

R10版本的配置包含了管理用户设备与网络之间和服务网络中（包括漫游过程中的访问网络）网元之间的信令所需的所有组件。因此，无论用户设备处于归属网路还是在漫游，信令都沿着最短的可能路径传输并且尽可能的保持健壮性，最小化由PS到CS的切换所造成的语音终端。有了紧紧围绕着3GPP标准和GSMA规范的产业链，支持SRVCC的用户设备和网络之间就能够互通，保证了该解决方案在所有重要的呼叫场景中都能很好地工作。

网络升级

与任何新的切换技术一样，SRVCC在源系统（LTE网络）和目标系统（传统网络）中都需要额外的功能支持。

正如GSMA IR.64和图3分别说明和总结的那样，SRVCC功能可以通过MSS子系统、IMS子系统以及LTE/EPC子系统的软件升级的方式添加到网络中。而对原有的GSM/WCDMA无线接入网，不需要进行升级。

图3 软件升级支持VoLTE

仅有一小部分MSC-S的安装基础需要通过升级来支持SRVCC。在一些服务器集群成资源池的地方，仅仅邻近LTE覆盖区域的资源池需要通过升级来达到最佳性能。此外，在每个资源池中只需要对两个服务器升级，升级的第二个服务器主要用于冗余备份。

在无法对已部署的MSC-S进行升级的情况下，可以在服务器池的内部或外部增加一个专用的MSC-S，以最小的性能影响来处理SRVCC的功能。

SRVCC语音切换过程

当一个使用VoLTE进行语音通话的用户（图4）移动到没有LTE覆盖的区域时，语音到CS网络的切换由两个步骤完成：IRAT切换和会话转移。IRAT切换是用户设备从LTE无线接入到WCDMA/GSM无线接入的传统切换。会话转移则是一种将接入控制和语音媒体锚点从EPC移动到CS核心网的新机制。

图4 进行中的VoLTE通话

切换过程是由一个到IMS/MMTel的会话转移请求（图5）发起的。

图5 会话转移请求

IMS/MMTel同时以两个命令进行回应，（图6）一个到LTE网络，另一个到2G/3G网络。正在进行用户语音通话的LTE网络从MME和LTE RAN收到IRAT切换执行命令，命令移动设备准备向CS网络移动。而CS网络则接收到会话转移响应，让它准备接受正在进行的通话。

图6 同时发出IRAT切换和会话转移命令

在确认了命令已经被执行后，用户设备和IMS/MMTel就会切换到CS网络以继续进行通话。（图7）

图7 语音转移到CS

通话完成时回到LTE

虽然SRVCC的实现并不直接影响原有的GSM/WCDMA RAN节点，但是帮助用户设备在语音通话结束后尽快返回LTE分组数据网络的方法却产生了一个间接的影响。为了指导用户设备重返LTE，原有的RAN可以实施以下两种功能之一：

·          将LTE系统信息广播到用户设备，通过这些LTE系统信息，用户设备在连接释放后就可以执行小区重选到LTE小区。

·          释放用户设备的连接，同时将它重定向到LTE。

kinghighland

又涨姿势了！谢谢分享~~

kongshiwen

哇哦，不错，比较详细。