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基于eSRVCC的VoLTE语音解决方案(DOC)

基于 eSRVCC 的 VoLTE 语音解决方案

潘 力 1，缐晓林 2 （1.中国移动通信集团厦门分公司 厦门 361000；2. 大北欧通讯设备（中国） 有限公司 厦门 361000） 摘要 在 LTE 部署的初级阶段，LTE 基站的覆盖程度还无法达到传统 GSM 语

音网络的基站覆盖程度，这样势必会给 VoLTE 用户的通话带来很大的影响。 3GPP R8 中提出了基于 SRVCC 的 VoLTE 语音方案， 使用 CS 无线接入为处于 LTE 覆盖边界的用户提供持续的语音服务，实现 VoLTE 用户的无缝语音服务。 SRVCC 是在 3GPP TS 23.216 标准中提出的， 它是一个跨越 E-UTRAN、 EPC、 CS 和 IMS 的多通信领域的 VoLTE 语音解决方案。 要实现 SRVCC， 除了要 IMS 网络的支持，手机终端、LTE 基站、MME 和 MSC 上也要进行相应的支持。 3GPP R10 又提出了 eSRVCC 的概念，在 R9 的基础上，不仅实现了信令的锚 定，更实现了多媒体信息的锚定，从而提高 SRVCC 切换的效率、降低了切换的 延迟。 关键词 VoLTE；eSRVCC；IMS

1 VoLTE 是 4G 语音的主要解决方案 1.1 4G 时代的语音解决方案 随着 LTE（Long Term Evolution）的演进和发展，移动网络上下行的数 据可达 50/100Mbps，使得数据业务获得了空前的发展，同时，传统的语音业 务如何充分利用 4G 网络优势为用户提供高质量的语音通话成为全球运营商共 同关注的问题。目前，4G 语音解决方案主要有 SVLTE （Simultaneous Voice and LTE）、CSFB（CS FallBack）和 VoLTE/eSRVCC(Voice over LTE/enhanced Single Radio Voice Call Co ntinuity)。 SVLTE 方案：通过 LTE 单卡双待终端同时接入 LTE 和 2/3G CS 网络，数 据业务通过 LTE 网络承载，语音业务通过 CS 网络承载。该方案通过定制终端 实现，对网络侧无改造需求，但是存在高功耗的弊端。

CSFB 方案： 终端开机驻留在 LTE 网络， 进行语音业务时回落到 2/3G 网络， 待通话结束后再重选返回 LTE 网络驻留。 该方案通过在 MME 和 MSC 创建 SGs 接口，处理 LTE 域和 CS 域之间的移动性管理和寻呼流程。缺点在于回落导致 的切换时延过长（最多达 15 秒），而且终端在 LTE 网络下的数据业务会中断， 影响用户感知。 VoLTE/eSRVCC 方案：终端在 LTE 覆盖范围内通过 LTE 域提供基于 IMS 的语音业务；离开 LTE 覆盖区，通过 eSRVCC 技术保证 LTE 语音与 2/3G 语 音之间的无缝切换。该方案通过在 MME 和 MSC 之间建立基于 IP 的信令接口 Sv 接口，在用户从 LTE 网络向 2/3G 网络漫游时由终端触发 LTE 域到 CS 域 的语音业务切换；并且通过 ATCF/ATGW 实现信令面和媒体面的锚定来降低切 换的时延。 综合网络技术、业务质量和演进方向等因素，VoLTE/eSRVCC 具有以下优 势：（1）更短的呼叫建立时长和切换时延；（2）利用 LTE 网络的高带宽，采 用 AMR-WB 编解码，实现高清语音；（3）易于融合 RCS 富媒体通信，为用户 提供多样的业务体验； （4 ） 符合全 IP 的网络演进的要求。 因此， VoLTE/eSRVCC 方案成为 4G 语音的主要解决方案已经成为业界的共识。

1.2 VoLTE 标准的演进

3GPP 主要制定 VoLTE 网络技术方案，标准演进情况如图 1 所示。R8 制定 了 VoLTE 的架构和 SRVCC 切换方案。2011 年由中国移动牵头提出 eSRVCC 方案，缩小了切换时延，在 R10 中成为切换的首选方案。通过 R8 到 R11 的标 准化工作，VoLTE 和 IMS 网络相关的技术标准已经成熟，能够满足业界部署需 求。

图 1 VoLTE 标准演进

1.3 全球 VoLTE 网络部署情况

LTE 网络在电信业领先市场的渗透率稳步提升，据 GSA（全球移动设备供应 商协会）统计，截止 2014 年 1 月，全球 90 个国家已部署 275 个 LTE 商用网 络（含 TD-LTE 和 FDD LTE 网络），LTE 用户数接近 2 亿。目前，VoLTE 部 署仍处于起步阶段， 韩国 LG U+、 SK Telecom、 美国 MetroPCS 的 FDD LTE

网络已经商用 VoLTE；美国 Verizon、AT&T、日本 NTT docomo 也明确了部 署 VoLTE 的时间表； 中国移动提出 2014 年底商用基于 TD-LTE 网络的 VoLTE。

2 VoLTE 的技术原理 2.1 基于 eSRVCC 的 VoLTE 组网架构

图 2 VoLTE 网络架构 如图 2 所示，根据 3GPP R10 的标准，VoLTE 网络架构的核心控制部分主 要包含 IMS 域功能、EPC 域功能和 CS 域功能。 1. IMS 域主要实现 LTE 用户注册、鉴权、会话控制、业务触发、路由选择、 资源控制等功能。主要功能网元为 P-CSCF/VoLTE SBC、ATCF、I/S-CSCF、 VoLTE AS。 P-CSCF：位于拜访网络，是用户接入 IMS 网络的入口节点，负责用户与归 属网络之间 SIP 信令的转发。在 VoLTE 架构下，P-CSCF 一般与 VoLTE SBC 合设，VoLTE SBC 负责用户接入 IMS 域，处理用户间媒体流。 ATCF：位于拜访网络，作为 eSRVCC 切换时 IMS 网络的锚定点。当用户 发生 eSRVCC 切换时， 2/3G 目标网络的 MSC 向 IMS 网络 ATCF 发送 INVITE 请求， 来完成 4G 到 2G 语音的无缝切换。 相比于 3GPP R9， eSRVCC 与 SRVCC 的最大不同就是将 IMS 域的锚定点从用户归属地的 SCC AS 转移到了拜访地 ATCF（一般 ATCF 与 P-CSCF/SBC 合设），从而极大地缩短了切换的时间 I-CSCF 是归属网络的入口点，为主被叫用户查询 S-CSCF。 S-CSCF 位于归属网络，是 IMS 网络信令路由控制的核心节点，负责 IMS 用户的注册、鉴权、会话，路由和业务触发。 VoLTE AS 负责向用户提供 VoLTE 多媒体电话基本业务、补充业务、智能 业务触发网关（IM-SSF）、业务配置转发（AP）、媒体资源处理等功能；提供 业务连续性，即 SCC AS （Service Centralization and Continuity Application Server），关注切 换操作与用户接入域信息，与 ATCF/ATGW 配合, 在 IMS 域中负责完成 eSRVCC 切换流程，更新远端 UE 的媒体信息。通常 VoLTE AS 是由一组实现 不同功能的 AS 组成的，根据用户的不同业务实现不同 AS 的触发。