VoLTE高清语音解决方案探讨
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【摘 要】为了能够在LTE网络上承载语音通话以及视频通信，给用户带来更优质的体验，在LTE网络上引入了volte技术，这是一种全新的高清语音解决方案。通过对IMS核心架构、RCS等方面进行分析，详细阐述了VoLTE高清语音解决方案，并充分说明了VoLTE成为LTE语音解决方案的可行性及优势。
【关键词】VoLTE IMS RCS
doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.20.008 中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2016）20-0041-04
1 引言
运营商部署VoLTE不仅为数据、语音、视频等业务的融合创造了条件，而且还极大地提高了无线频谱利用率，降低了网络成本，更重要的是开启了传统语音向移动带宽语音的演进之路[1]。需要说明的是，LTE网络是一张全IP网络，只能提供分组域业务，因此要想在LTE网络上进行语音通信即VoLTE，就必须基于IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）核心业务架构来实现。基于IMS架构的VoLTE语音技术可以提供高QoS（Quality of service，服务质量）的语音、视频业务[2]，并具有漫游、带宽等业务连续性保障机制，使用户拥有语音、可视电话等业务的完美体验。本文从核心业务架构以及具体的解决方案等多个方面，全方位论证了VoLTE将成为LTE网络的终极语音解决方案。
2 VoLTE架构体系
2.1 IMS核心业务架构
IMS是一种开放式的体系架构，呼叫的建立时间很快，话音编码速率可调整，支持多种接入方式，能够在全IP网络的环境中实现语音、视频和数据业务。此外，IMS核心业务架构不仅具有丰富的多媒体业务，而且能够实现固话、移动电话、互联网通信的整合，大大降低运营商的运营成本，将来IMS最终会成为移动网络的核心业务架构。
2.2 基于IMS系统的VoLTE网络架构
基于IMS系统的VoLTE业务环境复杂，涉及众多网元的配合，需要全面考虑LTE网络、IMS系统以及PCC（Personal Code Calling，个人代码呼叫）等设备的部署和搭建[3]。其核心思想是采用IMS作为业务控制层系统，提供呼叫管理等功能，由EPS（Evolved Packet System，演进分组系统）提供承载，VoLTE用户通过LTE网络接入IMS网络进行注册，而后IMS网络为用户分配IP地址，以达到在LTE网络上通话即VoLTE的目的。
VoLTE业务的典型系统架构如图1所示。其中，主要包括UE、eNodeB、MME（Mobile Managenment Entity，移动管理实体）、S-GW、P-GW、HSS（Home Subscriber Server，归属用户服务器）、PCRF（Policy and Charging Rules Function，策略与计费规则功能单元）、IMS域P-CSCF（Proxy Call Session Control Function，会话控制功能）/I-CSCF（Interrogating Call Session Control Function，协商会话控制功能）/S-CSCF（Serving Call Session Control Function，服务会话控制功能）/AS（Authentication Server，认证服务）、MMTel（MultiMedia Terminal，多媒体终端） AS等网元[4]。
核心网全面部署能够提供CSCF（Call Session Control Function，呼叫会话控制功能）等以及HSS、MMTel AS和IP-SM-GW（IP Service Message GateWay，IP业务消息网关）等互通功能的IMS系统[5]，接入与承载网引入能够提供承载通道和QoS控制能力的LTE设备S/P-GW、MME等，再加上EPS网络的配合，语音、视频、数据以及电话会议、呼叫转移、来电显示等各种业务便可在全IP的网络基础上得以实现。
3 VoLTE语音解决方案
3.1 3种LTE语音解决方案对比
目前，国际主流的LTE语音解决方案包括双待机、CSFB（Circuit Switched Fallback，电路交换域回落）和VoLTE，而VoLTE是普遍认可的LTE语音最佳解决方案[6]。
（1）双待机方案
双待机的工作原则即同时接入2G/3G和LTE网络，语音业务在2G/3G电路实现[7]，而数据业务则通过LTE网络承载，3种模式之间没有互操作的要求，可以实现语音和数据业务的并发，无需回落，缺点是功耗较大。
（2）CSFB方案
CSFB方案可以实现LTE网络提供数据业务，当有语音业务需要接入时自动回落到CS域，此时4G网络将会断开而不能再进行数据有关的行为，如微博、微信、QQ等相关应用将无法收发信息，缺点是影响用户感知。
（3）VoLTE方案
VoLTE基于LTE网络承载语音和数据业务，针对目前LTE并没有达到无缝覆盖的实际情况，在LTE盲区通过eSRVCC（enhanced Single Radio Voice Call Continuity，增强的单一无线语音呼叫连续性）技术以确保LTE语音实现无缝切换到2G/3G语音，保证用户语音接续，为用户带来最优质的体验。随着LTE大力部署，2G/3G会逐步退出历史舞台而被LTE完全代替。
此外，VoLTE采用AMR-WB（Adaptive Multi-Rate Wideband，自适应多速率宽带编码）技术拓展了低频和高频区域，提高了采样的频率，使得音质效果与普通的话音质量相比更加逼真、自然且有现场感，即使环境嘈杂语音也十分清晰。该技术在VoLTE的应用，保证了用户能够充分享受高清的语音和视频。
在VoLTE解决方案中，采用UDC（User Data Convergence，用户数据融合）架构将原本分散存储在CS域和IMS域的用户数据融合统一，满足用户在不同域上获得相同业务体验的需求，以此来确保用户体验业务的一致性。另一方面，目前仍然有大部分的2G/3G用户，为了实现2G/3G用户与4G用户之间的短信互通，新增了IP-SM-GW网元的应用。
3.2 现网升级改造及RCS技术引入
VoLTE基于LTE承载语音，能够充分利用LTE无线技术高频谱利用率、抗衰落性、高带宽、大容量的优点[8]，呼叫建立时长和切换时延更短，易于融合RCS（Rich Communcation Suite，富媒体通信），为用户提供多样的业务体验。而双待机和CSFB这2种语音解决方案则依赖CS域来提供语音业务，势必会造成2G/3G、LTE网络的长期共存，增加网络运行的复杂度。由于VoLTE可以支持在纯LTE网络上运行语音和数据业务，完全符合全IP的网络演进要求，因此VoLTE是LTE网络语音解决方案的最佳选择，但是现有的网络要想支持VoLTE则需要进行升级改造。
（1）核心网升级改造
IMS演进架构――CM-IMS（China Mobile IP Multimedia Subsystem，移动IP多媒体子系统）是一种面向全业务的核心架构，它完全可以做到灵活快速地为用户提供多媒体电话、媒体会议、即时消息等业务，不仅如此，它还能借助Web技术实现拨号、Web呼叫、Web即时消息等服务，让用户充分感受到互联网与IMS业务融合的完美新体验。
新一代核心网络CM-IMS能够基于PS域为用户提供包含话音的各种多媒体业务，CS域逐步退化为IMS的一个接入网络[9]，随着LTE网络的大规模部署以及VoLTE服务的逐步推出，CM-IMS即IMS核心网络将出现新一轮的升级改造建设高潮，成为统一融合的核心网[10]。
（2）无线网及承载网升级改造
为满足IPv6、VoLTE业务质量控制等功能需求，需升级改造IP专用承载网AR（Address Register，地址寄存器）、CE（Custom Edge，用户边缘路由）等设备支持IPv6功能，并开启IP专网及CMNET网络的QoS机制[11]。为了提升VoLTE话音体检，降低开销，需升级改造全网eNodeB支持eSRVCC测量及切换流程，头压缩（IPv4、IPv6）、SPS等无线增强功能，为支持2G4G小区重选功能，需进行2G无线网络升级及参数配置。
（3）业务平台及智能网升级改造
业务层面的部署需要考虑如何保障VoLTE用户在2G/3G网络以及LTE网络下的基本语音、补充业务及增值业务体验的一致性问题[12]，解决方案是部署IM-SSF（IP Multimedia Service Switching Function，IP多媒体服务交换功能），升级现有业务平台和智能网以实现补充业务、增值业务、智能业务等在VoLTE下的继承。
（4）2G/3G/4G三网融合改造
2G/3G/4G三网融合改造需要替换不支持三网融合的HLR（Home Location Register，归属位置寄存器）设备，升级改造现网2G/3G/4G融合HSS/HLR，从而确保4G用户无需换卡换号即可使用VoLTE业务。另外，还需要对电路域软交换设备MSC及分组域设备MME/SGSN（Gateway GPRS Support Node，网关GPRS支持节点）、SAE GW（System Architecture Evolution GateWay，系统结构演进网关）、GGSN/PCEF（Policy and Charging Enforcement Function，策略与计费执行功能）等进行升级改造，以实现VoLTE业务承载及互操作的需求。
（5）RCS功能应用
RCS系统基于CM-IMS架构，通过SIP（Session Initiation Protocol，会话启动协议）与CM-IMS核心网的S-CSCF进行交互，并且将根据用户需求的扩展不断演进，实现集语音、消息、视频、内容共享等多种通信方式及功能为一体的融合通信服务，为用户提供丰富的通信体验。
此外，为了保证RCS业务的全球互通性以及给用户以统一的感知，全球移动通信协会（GSMA）提出了基于RCS-e的“Joyn”品牌。“Joyn”分为对终端的认证和对运营商网络的认证，对于用户而言，所有获得“Joyn”品牌使用权的终端或运营商网络均具备和其他“Joyn”终端或网络进行互通的能力，通过这种方式，RCS可以在全球范围内快速获得用户的认可，并可保证用户所能使用的业务是一致的[13]。因此，RCS是一种面向未来通信的全方位沟通服务，在优化用户体验的同时推动着通信产业链的不断发展，成为未来通信发展不可缺少的驱动力。
4 结束语
本文从VoLTE架构体系、VoLTE解决方案等各方面进行了分析，相较于传统网络，VoLTE引入了新的架构体系，并对原有核心业务层面进行了升级。为了保证各个领域的互联互通，原有核心网、承载网、业务平台等必须进行升级改造以满足VoLTE对网络的需求，而VoLTE解决方案中也同样引入了传统网络没有的新技术，使用户享受到更加优质的语音和视频业务。事实证明，VoLTE语音解决方案不仅是可行的，而且将给用户带来基于LTE网络的高速移动性的语音及数据业务体验。在不久的将来，无论是运营商、终端用户还是设备制造厂商，都将逐步过渡到一个纯LTE的网络环境。
参考文献：
[1] 李进良. 我国移动互联网向LTE-A协同演进的分析与主张[J]. 移动通信， 2015，39（3）： 12-16.
[2] 夏晓威，周雄. LTE语音业务解决方案[J]. 中国新通信， 2014（17）： 88-89.
[3] 周莹，唐克，胡t. IMS网络在VoLTE阶段的发展及部署研究[J]. 邮电设计技术， 2015（9）： 59-64.
[4] 杨红梅，胡泊. VoLTE关键技术及相关标准[J]. 电信网技术， 2013（2）： 57-60.
[5] 于艳丽，张艳. VoLTE的核心网解决方案[J]. 电脑与电信， 2014（6）： 55-57.
[6] 郑巍，马磊. LTE时代语音解决方案探讨[J]. 信息通信， 2014（1）： 239-240.
[7] 童恩，邵建. VoLTE关键技术应用及现网规划建设研究[J]. 移动通信， 2014，38（17）： 46-50.
[8] 买望，董原，孙向前. LTE语音解决方案比较及分析[J]. 现代电信科技， 2013（10）： 56-59.
[9] 张永明. IMS组网技术及网络融合探讨[J]. 邮电设计技术， 2011（1）： 66-69.
[10] 朱军. 基于IMS的VoLTE解决方案研究[J]. 电信技术， 2014（7）： 28-32.
[11] 李宝岩，于富东. VoLTE的部署对核心网改造需求的研究[J]. 电信网技术， 2014（8）： 22-26.
[12] 刘国平，尼松涛，尹翔宇. VoLTE语音业务部署方案探讨[J]. 邮电设计技术， 2015（9）： 47-52.
[13] 李勇辉，吕光旭，符刚，等. 电信运营商RCS部署建议[J]. 邮电设计技术， 2013（4）： 1-5.