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Vo+LTE中的业务域部署方案 [复制链接]

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发表于 2015-5-3 17:16:57 |显示全部楼层
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王志松1,刘冬梅2,张林林1
1 引言
2013年,全球已有260个LTE商用网络,LTE成为
未来10年的主流无线通讯技术已无可置疑。
目前全球已有4家运营商推出VoLTE(Voice over
LTE)商用服务,美国Verizon、日本KDDI、西班牙
O2、中国移动亦宣布将在2014年正式商用Vo L T E。
2015年,全球将有100张以上的VoLTE商用网络。
GSMA标准组织与各主流电信运营商、电信设备
商已公认VoLTE方案基于IMS+SRVCC实现(IMS即
IP Multimedia Subsystem,IP多媒体子系统;SRVCC
即Single Radio Voice Call Continuity,单射频语音呼
叫连续性)。
作为替换传统CS语音技术的IMS技术,从2006年
3GPP将IMS纳入R6以来,得到多个标准化组织、各主
流运营商与设备商的支持,技术成熟度已比较完善。
截至2012年10月,全球IMS商用网络已有314个。
2012年11月,香港CS L 4G商用试验局打通业界
首个支持eSRVCC(enhanced Single Radio Voice Call
Continuity,增强的单射频语音呼叫连续性)切换的
VoLTE语音呼叫。2013年6月,中国移动在广州4G试
验网打通了全球首个真正基于TD-LTE网络的VoLTE
语音电话。
I M S + e S R V C C 的方案在继承传统语音/ 短信业
务、支持补充业务与智能业务、QoS、安全、语音质
量、3G/4G互操作、语音业务持续性、电信级管理与
运维方面,其标准与设备的成熟度都已相当高。但在
方案具体落实到不同运营商网络时,必须根据各运营
商网络的设备可改造程度、HSS融合程度、运维管理
架构等来选择VoLTE网络建设方案。
本文将对VoLTE网络建设时的业务域部署方案进
行探讨。
2 域选择概念
4G时代的语音核心网采用基于PS域的IMS技术,
而3 G 、2 G 的语音核心网基于C S 域, 两种技术可替
换、共存或互通。
在网络演进到VoLTE的过程中,必须考虑4G与
3G、2G长期共存的需求,共存体现在终端、接入网、
核心网三个层面。
这样,电信网络中就同时存在两个业务域(IMS
域、CS域)来提供语音业务,也有两个接入域(IMS
域、CS域)可以来发起或接收语音呼叫。网络必须为
用户选择某一个业务域(IMS域或CS域)来提供语音
业务。VoLTE终端可以选择某一个接入域(IMS域或
CS域)来注册或发起语音呼叫,而网络也需要替被叫
用户选择一个接入域(IMS域或CS域)来接收呼叫。
那么就产生了接入域选择(ADS,Access Domain
S e l e c t i o n) 与业务域选择( S D S , S er v i c e D o m a i n
Selection)的问题,合称域选择功能(DSF,Domain
S e l e c t i o n Function)。它会造成呼叫从CS域转向到
IMS域,或从IMS域转向到CS域,带来了复杂的信令
处理流程。
在用户建立呼叫的过程中,必须要选择一个接入
域和一个业务域,这个问题是IMS作为VoLTE方案时
必须要解决的。
(1)接入域
对于图1,首先来分析接入域的情况:
1)主叫侧接入域的选择
当两个无线网络(3G、LTE)都可用时,由终端
或用户自己选择向哪个域(CS域、IMS域)来注册并
发起呼叫。
2)被叫侧接入域的选择
被叫终端可能同时在两个核心网(CS、IMS)都
有激活状态。对于支持SRVCC的VoLTE终端(它在某
个时刻只能处于一个无线网络中),但由于注销时间
差和双注册的问题,单个网络(3G或LTE)并不能判
断出用户是否真的在本网络中待机或已离开,必须综
合两个网络(3G、LTE)的用户激活状态与网络配置
来选择终端当前所处的真实接入域。
(2)业务域
当终端注册到IMS域时,接入域、业务域都在IMS
域。而当终端注册到CS域时,接入域是CS域,但不
能认为业务域就一定是CS域了,因为根据ICS(IMS
Centralized Services,IMS集中业务)架构,业务域应
该是IMS域。网络实际部署时,ICS并不是唯一可选择
的方案。也就是说:VoLTE终端在CS域接入时,业务
域可以是CS域,也可以是IMS域。
从业务域是否共享或独立的角
度,VoLTE方案可以分成三种:
◆方案1:纯ICS方案;
◆方案2:被叫侧ICS方案;
◆方案3:互通方案。
按以下的终端接入类型来说明三
个方案的呼叫流程:
◆主叫侧:VoLTE手机通过CS域
接入;
◆被叫侧:VoLTE手机通过CS域
接入。
3 方案1——纯ICS方案
这个方案是最接近ICS架构的方
案,不管VoLTE用户在IMS域还是CS域接入,其业务
域总在IMS域中,CS域的业务功能基本放弃,只做呼
叫接续之用。VoLTE手机通过CS域接入并发起呼叫的
流程如图2所示。
图中, S C C A S ( S e r v i c e C e n t r a l i z a t i o n a n d
C o n t i n u i t y A p p l i c a t i o n S e r v e r ) 是3 G P P 在I C S 、
S R V C C 架构中提出的, 提供会话转移( S e s s i o n
Transfer)功能以及域选择功能。
图2中各步骤如下:
(1)UE A发起CS呼叫消息(包括被叫UE B的号
码),发给ICS增强的MSC Server。这里是标准的CS
域发起过程;
( 2 ) M S C 发S I P I n v i t e 消息给S - C S CF,其中
Req-URI是B的号码。Invite消息中也包括了从CSMGW
得到的SDP;
( 3 ) S - C S C F 执行标准的业务控制过程,
S-CSCF按IFC规则触发到SCC AS;
( 4 ) S C C AS作为B2 B U A网元,发起一个新的
S I P呼叫到S - C S CF,带被叫号码为B及CS -MGW的
SDP;
(5)S-CSCF继续标准的主叫侧IMS会话处理,
路由请求到B侧的IMS网络;
(6)会话建立成功。
VoLTE手机通过CS域接入并接收呼叫的流程如图
3所示。图中各步骤如下:
(1)被叫用户B侧的S-CSCF收到一个入呼的SIP
Invite(通过一个I-CSCF);
( 2 ) S - C S C F 执行标准的业务控制流程,
S-CSCF按IFC规则触发到SCC AS;
(3)SCC AS执行T-ADS(Terminating-Access
Domain Selection,被叫接入域选择)决策。SCC AS
选择CS域作为被叫用户B的接入域;
T-ADS决策的输入变量包括:
◆终端在电路域的状态,如用户附着或未附着
◆终端在IMS域的状态,如注册或未注册
◆IMS入呼的多媒体呼叫中包含的媒体成分
◆用户偏好以及运营商策略
◆终端能力信息
◆接入网能力信息等
(4)SCC AS发起一个新呼叫,通过S-CSCF发
给用户B;
(5)S-CS CF按标准的IMS过程,转发Inv i t e给
MSC Server(在用户注册时得到的联系地址作为MSC
的联系地址);
(6)MSC发CS域的呼叫消息给用户B;
(7)会话建立成功。
4 方案2——被叫侧ICS方案
被叫侧ICS方案中,VoLTE终端从CS域接入时,
主叫业务在C S 域执行; 但不管被叫终端在哪个域
(IMS域或CS域)接入,被叫侧业务都在被叫侧IMS
域执行,被叫侧IMS域执行T-ADS过程来选择被叫用
户的接入域(CS域或IMS域)。
VoLTE手机通过CS域发起和接收呼叫的流程如图
4所示,其中:
( 1 ) U E A 发起C S呼叫消息(包括被叫B的号
码),发给MSC S e r v er。这里是标准的CS域发起过
程;
(2)MSC触发到智能网SCP(也可由SCC AS提
供SCP功能),SCP修改了被叫号码,加上前缀AC;
(3)MSC按被叫号码前缀AC路由到被叫侧IMS
域的S-CSCF。Invite消息中也包括了从CS-MGW得
到的SDP;
( 4 ) S - C S C F 执行标准的业务控制过程,
S-CSCF按IFC规则触发到SCC AS;
(5)SCC AS执行T-ADS过程。SCC AS选择CS
域作为被叫用户B的接入域。那么它从HSS得到被叫的
CS域漫游号码MSRN;
(6)SCC AS发起一个新呼叫,通过S-CSCF发
给用户B。被叫号码是MSRN;
(7)S-CSCF按标准的IMS过程,按MSRN路由
到MSC Se rver;
(8)MSC发CS域的呼叫消息给用户B;
会话建立成功。
5 方案3——互通方案
VoLTE手机在哪个域(CS域或IMS域)接入,就
在哪个域做业务。当主叫与被叫都通过CS域接入时,
呼叫流程不会迂回到IMS域,重点在于主叫侧要能正
确判断出被叫用户当前接入域。
为了让H S S 获得I M S 域的用户注册状态, S C C
AS会在用户注册后用MAP update_location发消息给
HSS。
图5 VoLTE手机通过CS域发起和接收呼叫(互通方案)
VoLTE手机通过CS域发起和接收呼叫的流程如图
5所示,其中:
( 1 ) U E A 发起C S呼叫消息(包括被叫B的号
码),发给MSC Server。这里是标准的CS域发起呼叫
HSS UE B
2 SRI
4 SRIAck(MSRN)
UE A MSC Server
1 CS call setup(B)
5 CS call setup(MSRN)
MSC Server
6 CS call setup
3 SDS
过程;
( 2 ) M S C 发S R I ( M a p S e n d R o u t i n g
Information)消息到HSS查询用户路由;
(3)HSS执行SDS过程,根据被叫用户在CS域、
IMS域的激活状态来判断被叫用户当前接入域;
SDS的决策参数包括:
◆用户位置信息及接入网能力
◆终端在CS网络的附着状态
◆终端在IMS网络的注册状态
◆用户的偏好设置
◆运营商的策略等
当判断出被叫用户在CS域接入时,HSS会从用户
当前接入地的VLR通过PRN(Map Provide Roaming
N u m b e r )消息得到一个被叫用户的C S 域漫游号码
(MSRN)。
(4)HSS返回SRIAck消息,其中携带被叫用户的
MSRN;
(5)MSC Server按MSRN路由到被叫侧的MSC
Server;
(6)被叫侧MSC Server按标准的CS域呼叫过程
寻呼用户B;
会话建立成功。
6 演进路径建议
本文提出了VoLTE手机业务域部署的三种方案:
方案1——纯ICS方案;方案2——被叫侧ICS方案;方
案3——互通方案。当VoLTE手机在IMS域接入时,三
个方案的流程大致类似;其区别在于VoLTE手机通过
CS域接入时,选择哪个业务域以及如何选择业务域与
接入域。
互通方案需要现网HSS能支持SDS功能,并与SCC
AS交互,这个接口是ICS标准中没有的内容。而为了
用户在CS域/IMS域分别接入时能享受同样的业务体验
并只进行一次业务配置,CS域、IMS域的业务特征要
一致并在两个域的HSS间同步业务数据。这样做的优
点是尽量避免了呼叫迂回到IMS域,降低接续时长,
CS域用户仍在CS域提供业务从而可避免现网业务特性
的损失。在LTE建网初期VoLTE用户不多时,互通方
案将节省IMS域的设备投资。
被叫侧ICS方案对现网HSS影响较小,但必须依靠
现网SCP改造或新增SCP来实现呼叫首先转向到被叫
侧IMS域,这可能造成与现网智能业务间的冲突。当
T-ADS功能选择了接入域为CS时,需要抑制CS域触
发补充业务。该方案呼叫路径也比互通方案更复杂,
且易在用户漫游时丢失一部分CS域业务特性。其优
点是被叫业务统一到IMS域执行,有利于融合业务平
台,向纯ICS方案演进更自然。
纯I C S方案也存在一些实施困难,比如用户在漫
游地CS域接入时的路由规划、业务在IMS域与CS域的
重复执行问题、重复话单消除以及现网业务全部移植
等。纯ICS方案是3GPP与GSMA推荐的CS域语音业务
演进到VoLTE的方案。而被叫侧ICS方案与互通方案对
网络改造的程度较小,可作为先期实施方案。
为了避免影响用户业务体验与逐步改造现有设
备,运营商可以这样选择演进路径:
(1)演进路径1
Step 1:互通方案;
Step 2:被叫侧ICS方案;
Step 3:纯ICS方案。
(2)演进路径2
Step 1:互通方案或被叫侧ICS方案;
Step 2:纯ICS方案。
参考文献:
[1] GSMA IR.64. IMS Service Centralization and Continuity
Guidelines Version 4.0[S]. 2012.
[2] 3GPP TS 23.292. IP Multimedia Subsystem(IMS)
centralized services; Stage 2 V11.4.0[S]. 2012.
[3] 3GPP TS 23.228. IP Multimedia Subsystem(IMS); Stage 2
V11.6.0[S]. 2012.
[ 4 ] 3 G P P T S 2 3 . 2 1 6 . S i n g l e R a d i o V o i c e C a l l
Continuity(SRVCC); Stage 2 V11.6.0[S]. 2012.
[ 5 ] 3 G P P T R 2 3 . 8 5 6 . S i n g l e R a d i o V o i c e C a l l
Continuity(SRVCC) enhancements; Stage 2 V10.0.0[S].
2010.
[6] 3GPP TS 23.237. IP Multimedia Subsystem(IMS) Service
Continuity; Stage 2 V12.0.0[S]. 2012.★

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