2G退市后语音业务支撑问题探讨
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【摘 要】探讨了2g语音解决方案、语音业务演进、VoLTE语音解决方案，并对移动通信用户进行分类，分为倒流用户、潜在用户和价值用户，有针对性地为用户提供语音业务迁移策略，旨在实现VoLTE对语音业务的全承载，为2G退市提供可能。
1 引言
随着通信产业的不断发展，用户的业务需求结构发生着改变，GSM网络已无法满足用户对于数据业务的需要，于是越来越多人选择使用4G网络来替代2G/3G。但就现网而言，绝大部分语音业务依然承载于GSM网络，如果GSM退市，语音业务如何保障将成为新的挑战。本文将对2G退市后语音业务如何得到承载的问题进行分析研究。
2 2G语音解决方案简介
在GSM网络中，任何通话都必须选择一种“语音版本”来进行，而语音版本其实是根据信源编码方式的不同而定义的，针对不同的语音版本，在基站侧相对应地存在着不同的信道编/译码方式。目前GSM网络中普遍采用的语音版本主要分为以下几类：
3 4G语音业务演进之路
在网络的演进过程中，核心网侧体现为从CS（Cyclic Shift，循环移位）向IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）的发展，无线侧则体现为从GSM等向LTE的发展。围绕LTE语音，过去几年曾经出现过多种观点、多种技术和演进路线，以下3种是目前中国移动在用的模式：
（1）CSFB（Circuit-Switched FallBack，CS业务回落）。当用户占用LTE网络发起或接受语音呼叫时，终端会回落到CS域进行呼叫接续。使用CSFB方案，运营商无需部署IMS，只需升级现有MSC（Mobile Switching Center，移动交换中心）即可。这是一种快速提供语音业务的方案，但缺点是呼叫接续时延长。CSFB适合作为部署IMS网络之前的过渡方案，CSFB还可作为LTE用户漫游场景下的语音呼叫解决方案，在拜访地网络尚未部署IMS，或者IMS漫游协议未应用的情况下，LTE漫入用户可以通过CSFB进行语音业务。
（2）SVLTE（Simultaneous Voice and LTE，双待手机方式）。终端同时工作在CS和LTE网络，前者提供语音业务，后者提供数据业务。这是完全基于终端的方案，对网络无特殊要求，无需部署IMS网络，缺点是终端成本高、耗电量大。目前已经有LTE和CDMA 1x的双待手机，被部分CDMA运营商用来作为IMS网络部署之前的过渡方案，而LTE和GSM/UMTS的双待手机目前尚未推出。
（3）基于IMS的VoLTE。由于IMS支持丰富的多媒体业务和多种接入，已成为全IP时代的核心网标准架构。经历了几年的发展，IMS在技术上渐趋成熟，如今已成为固定话音领域PSTN（Public Switch Telephone Network，公用电话交换网）网改及VoBB（Voice over BroadBand，宽带语音）的主流选择，而且也被GSMA及3GPP组织确定为移动语音的标准架构。
在上述几种方案中，CSFB和SVLTE都是依赖于现有CS域提供的语音业务，均有其局限性，可以作为非主流应用和过渡方案。而IMS可以提供基于LTE网络而且有QoS保证的VoIP语音解决方案，可以说，基于IMS技术的VoLTE方案是核心网和无线技术发展的必然结果。
从长远来看，部署VoLTE将给运营商带来两方面的价值，一是降低网络成本、提升无线频谱利用率。对于语音业务，LTE的频谱利用率可达到GSM的4倍以上，远远优于传统制式。另一个价值就是用户体验的提升，VoLTE的用户体验明显优于传统CS语音。首先，VoLTE的语音呼叫接通时长相比传统CS语音大幅缩短，测试结果表明，VoLTE比CS语音接通时长缩短一半以上；其次，由于高清语音和视频编解码的引入，通话质量显著提高；第三，RCS（融合通信）与VoLTE的无缝集成可以带来丰富的业务体验。
CSFB、SVLTE以及基于IMS的VoLTE三种方案的优劣势详细比较如表1所示。
4 VoLTE语音解决方案
简介
4.1 VoLTE典型组网结构
VoLTE网络典型组网结构如图1所示，分为运营支撑层、业务层、核心层、接入层与终端层。
4.2 网元功能说明
（1）支撑层
用于提供网管、Web Portal统一操作、计费、设备管理、签约数据存放等功能，由EMS（Element Management System，网元管理系统）、SPG（Call Progress，呼叫进展）、CCF（Charging Collection Function，计费控制）、DM Server等功能实体组成，如表2所示。
（2）业务
由各种不同的资源服务器与应用服务器组成，提供如传统智能触发、锚定等各种业务能力以及如IP短消息、会议等各种业务，如表3所示。
（3）核心层
核心层分为3个部分：IMS域、CS域和用户数据库。
IMS域各网元主要完成域间互通、接入资源控制、业务触发、路由选择、LTE用户注册、鉴权、会话路径控制等功能。
CS域各网元主要实现LTE用户在2G/3G网络下的移动性管理和基本语音业务，包括注册、鉴权、锚定、传统智能、切换、CS语音回落等功能。
用户数据库按照部署方式，可分为融合HLR（Home Location Register，归属位置寄存器）/HSS和分离HLR/HSS：融合HLR/HSS具有USCDB、HLR、IMS-HSS、SAE-HSS等网络功能实体的功能。当现网不使用融合HLR/HSS时，可采用分离HLR/HSS，支持在现网已存在的HLR、IMS-HSS和SAE-HSS上实现VoLTE业务。
（4）接入层
接入层主要实现LTE用户的接入，支持对LTE用户的移动性管理等功能。
当LTE用户在LTE覆盖区域内时，通过EPC接入IMS网络。当用户移动出LTE覆盖区域时，可通过2G/3G网络的ICS（IMS Centralized Services，IMS集中服务）方式接入IMS网络。如果2G/3G网络不支持ICS功能，则接入到传统的CS网络。
（5）终端层
LTE终端可分为VoLTE终端和非VoLTE终端。VoLTE终端是指语音业务主要由IMS/LTE网络提供的终端，包括Single Radio、LTE数据卡和CPE（Customer Premises Equipment，客户端设备）。非VoLTE终端是指CS网络提供语音业务、LTE网络提供数据业务的终端，包括Dual Radio和CSFB终端。
5 2G语音业务迁移解决方案研讨
制定语音业务迁移解决方案，首先依托核心网CDR数据对用户IMSI、终端类型以及占用网络进行识别，同时基于通用IMEI TAC库进行终端匹配，将用户进行划分，如图2所示。
根据用户的终端类型、占用网络来进行用户区分，区分原则包括：在2G/4G发生业务的4G用户、在2G/3G发生业务的3G用户、4G终端，只在2G发生业务、3G终端，只在2G发生业务、2G终端，PS流量/ARPU值>门限值，Machine-to-Machine。根原则将用户分为倒流用户、潜在用户、价值用户3类。1）倒流用户：高制式网络用户，在低制式网络发生过业务；2）高制式终端用户（潜在用户）：持有高制式能力终端，只在低制式网络进行业务的用户；3）高流量用户（价值用户）：低制式网络用户，PS流量/ARPU值高于设定门限值。
5.1 针对倒流用户的倒流解决方案
对照小区指标和告警情况进行调整，重点对功率、切换、重定向/盲重定向、重选等参数根据参数管理办法和范围进行有效调整，原则是尽量使用户驻留在4G网络。
（1）小区和站点故障排查、KPI指标监控
对KPI指标和告警进行监控和处理，避免由于3G/4G站点故障，导致用户接入2G而产生过多流量。检查小区和站点是否存在告警，如果存在告警，根据告警对业务的影响情况，检查小区和站点是否被调测，如果被调测，需先检查小区状态和告警情况，如果小区状态正常且无告警，应及时解调测小区，并在解调测后观察小区有无告警以及指标是否正常。如果小区和站点无告警和调测，但无业务、低业务或者指标较差，需分析小区是否存在故障、参数设置是否合理，并加以处理。对于无告警和调测，小区业务极低，小区范围内用户投诉4G网络无法上网的情况，在其他处理手段无效时，可考虑对小区RRU和基带板进行复位操作。
（2）功率调整
对于“基带资源参考信号功率（dBm）”设置过低的LTE小区，可进行功率提升，以扩大小区覆盖范围。对于部分“基带资源最大传输功率（dBm）”太低，无法提升功率的小区，需对“天线端口信号功率比PB，单位为dB”和“PDSCH与小区RS的功率偏差PA，单位为dB”进行调整，然后再进行小区功率提升。对于站点密集区域，降低周围小区的功率可在一定程度提升本小区的业务量，不建议使用。
（3）互操作参数调整
对于2G/3G/4G互操作参数设置不合理的小区，可修改此类参数，以减少4G向2G和3G的切换和重选，让4G终端尽可能地驻留在4G网络。该类参数调整需考虑小区整体指标，包括接通率、掉线率和切换成功率等。
（4）接入参数调整
对于接入参数设置不合理的小区，可修改此类参数，以降低接入4G网络的电平等限制。
（5）邻区关系调整
邻接关系核查，包括与2G和3G的邻接关系，检查CIO（Cell Individual Offset，小区偏移量）设置是否合理，对漏配邻区、CIO设置不合理的小区进行调整。
（6）异系统参数调整
TDS侧参数核查：功率、切换（3A、2D+3C）、重选（最小接入电平、异RAT测量触发门限）、TDS-TDL重定向（主要包括SINB19、虚拟邻区、真实邻区、测量配置等系统信息）。TDS-TDL重定向参数的设置，对于在2G/4G无3G的边缘区域的终端，从连接态直接重定向到4G，而不是2G，这样可以使用户有效地占用到4G网络，以得到更好的服务。
2G侧参数核查：2G-TDL重选参数设置（异系统重选RXlev门限：-124 dBm）；2G-TDS重选参数主要有：QosearchI、TDoffset、虚拟邻区等。这些参数的设置会使用户从2G驻留到3G，降低4G用户在2G产生的流量，提升用户感知。
（7）其他
核查2G、3G、4G同覆盖明细，对2G、3G、4G同覆盖对应错误站点进行修改，使驻留比得到提升。对于天线波瓣宽度设置过低的小区可适当增加天线波瓣宽度（尽可能吸收业务）。
5.2 针对潜在用户与价值用户的迁移引导方案
对2G、3G价值用户进行业务迁移引导，主要通过以下步骤完成：1）对2G、3G价值用户进行业务分析，明确用户业务行为；针对用户业务行为通过发送短信的方式提供一对一的迁移方案；2）将网络与市场联合，对语音类用户推荐语音时长包，对数据类用户提供数据流量包；3）依照价值用户高低进行逐步迁移，防止4G网络业务突增；4）同时需加强网络负荷监控，及时对网络容量进行优化。
6 结束语
4G网络逐步承载语音业务是未来发展的趋势，4G对语音的全承载实现后能给用户带来更好的通话体验。目前各大运营商都在逐步完善相关技术与基础设施配置。本文梳理了几种2G语音业务解决方案，FR、HR、F/H-AMR-NB、AMR-WB等，阐述了4G语音业务的演进之路，对VoLTE语音解决方案中的组网架构、网元功能等进行了探讨，最后将移动通信用户划分为倒流用户、潜在用户和价值用户三类，有针对性地提出2G语音业务迁移方案，为2G退市提供可能。
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