现在国际主流的LTE语音解决方案包括双待机、CSFB、VoLTE三种,而VoLTE被公认为LTE语音的最终形态。北美、韩国等已经建网的4G运营商都采用双待机或CSFB为过渡方案。例如,美国最大的移动运营商Verizon在LTE部署初期,采用LTE/CDMA双待终端来临时提供语音业务,2014年实现VoLTE规模商用。
一,单卡双待解决方式
1,SGLTE(simultaneousGSM and LTE)
LTE与GSM同步支持,终端包含了两个芯片。一个是支持LTE的多模芯片,一个是GSM的芯片。可以支持数据语音同时进行。
2,SVLTE(SimultaneousVoice and LTE)
即双待手机方式。手机同时工作在LTE和CS方式,前者提供数据业务,后者提供语音业务。
3,SVLTE&SGLTE基本是一个概念,是一种单卡双待策略,手机插入一张卡,但可以同时工作在LTE网络和2/3G网络下(如果2/3G网络是CDMA,则是SVLTE,如果2/3G网络是GSM/UTRAN的,则是SGLTE),这样数据业务使用LTE网络,语音业务用2/3G网络。可以同时工作。
4,特点:
(1)单卡双待终端空闲态下同时驻留在2G/3G和LTE网络上
(2)用户通过2G/3G的CS域网络发起语音业务呼叫
(3)用户通过LTE网络发起数据业务呼叫
二,CSFB解决方式
1,CSFB(CS Fallback)
CSFB是LTE终端通过电路域使用语音业务的一种方案,终端平时驻留在LTE网络,使用LTE数据业务,当发起语音呼叫或者接收语音呼叫的时候,终端回落到2G/3G电路域进行语音呼叫,结束后再返回LTE。
2,CSFB的思路是在用户需要进行语音业务的时候,从LTE网络回落到3G/2G的电路域。iPhone5s/5c可以简单理解为单卡单待,平时在又LTE网络覆盖的地方,其待机在4G网络,不过当需要建立语音连接,也就是你需要拨打或者接听电话,其便会切换回落到2G/3G网络,数据和语音不能同时并发,意味着当你打电话的时候不能进行上网。
CSFB作为4G时代语音过渡的方案是有必要的,4G建网初期,由于语音方面尚未完全部署VoLTE语音技术,因此便需要借助CSFB或者双待机的语音过渡方案。当没有4G信号或覆盖不足时,4G语音将回落到3G网络,如果3G覆盖不足,那么4G语音将回落到2G网络。不过采用这种技术是需要对3G/2G网络进行改造,同时对4G网络优化提出了更高要求,会在一定程度上影响4G布网速度。同时,在4G、3G、2G上反复切换,这样的话,中国移动的4G语音有可能会经常出现掉话现象,接通延时加长等等状况。不过这个延时在运营商的持续网络优化后,其会大大缩短和改善。
3,特点:
(1)LTE终端在空闲态下驻留在LTE网络上
(2)用户发起呼叫或收到呼叫时,回落到2G/3G CS网络
(3)呼叫结束后,再返回到LTE网络
三,VoLTE解决方式
1,VoLTE (Voice Over LTE)
当LTE网络达到全覆盖时,VoLTE语音方案将 成为运营商的终极解决方案。VoLTE的核心业务控制网络是IMS(IP多媒体子系统)网络,配合LTE和EPC网络实现端到端的基于分组域的语音、视频 通信业务。VoLTE解决方案可以提供和电路域性能相当的语音业务及其补充业务,包括:号码显示、呼叫转移、呼叫等待、会议电话等。相比较传统的GSM网 络,VoLTE能提供端到端的IP数据和语音服务。VoLTE是全IP条件下端到端语音解决方案,旨在替代电路域话音。简单来说,便是令语音的信道也走在 LTE网络上。
2,特点:
(1)LTE终端在同一时刻只能在一个网络上进行业务,LTE或者2G/3G
(2)LTE覆盖区,数据和语音业务都承载在LTE网络中
(3)离开LTE覆盖区,由2G/3G网络为其服务,支持LTE到2G/3G切换等互操作
原理图示如下:
四,VoLTE网络的架构
1,VOLTE网络架构有很多种,协议中介绍较为典型的如下:
除了由EPS系统提供承载,由IMS系统提供业务控制外,通常还要由PCC架构实现用户业务QoS控制以及计费策略的控制。
IMS域主要完成CSCF呼叫控制等功能。IMS系统和EPS网络配合,可以提供和电路域类似的语音业务及其补充业务,包括:号码显示、呼叫转移、呼叫等待、会议电话等。
VoLTE 系统采用专门的IMS APN来提供语音业务,为信令和语音数据使用特定QCI的“承载”,从而保障给语音业务较高的QoS。
2,关键技术
VoLTE语音解决方案的核心思想是采用IMS作为业务控制层系统,EPC仅作为承载层。借助IMS系统,不仅能够实现语音呼叫控制等功能,还能够合理、灵活地对多媒体会话进行计费。运营商可以基于用户的QoS,针对用户业务的不同内容,提供不同的资费标准。
VoLTE是全IP条件下端到端语音解决方案,涉及终端、无线、PS、IMS、CS各技术域,旨在替代电路域话音。采用VoLTE语音解决方案,对终端域、无线域和核心网有如下要求:
核心网需要全面部署 IMS系统,IMS域需要提供CSCF等呼叫控制以及HSS,MMTel AS和IP-SM-GW、MGCF/IBCF/TrGW等互通功能;需要引入LTE的设备S/P-GW、MME和为VoLTE提供承载通道和QoS控制能力。
3,IMS的介绍
(1)IMS(IP MultimediaSubsystem,IP多媒体子系统)在3GPP R5版本中首次定义,是基于IP和SIP技术,融合语音、数据、移动、Internet的体系,IMS的目标是融合Internet和移动通信网络。
(2)IMS采用SIP(Session Initiation Protocol,会话初始化协议)作为最基本的会话信令控制协议,使得IMS具有接入无关性、开放性和统一控制等特点。
IMS采用了承载与控制分离的设计思想,承载业务运行在承载层(包括GERAN、UTRAN等移动网络,也包括ADSL等固定接入网),而控制业务运行在IMS的信令层(CSCF等)。
这样可以最小化各层之间的依赖性,方便新的接入网接入,保证接入无关性,一种应用可以通过多种接入技术在UE上运行。
(3)IMS实体分为五种主要类型:会话管理类(P/S/I-CSCF)、网间操作类(MGCF、 BGCF、IM-MGW、SGW、IBCF、TrGW)、数据库类(HSS、SLF)、服务类(AS、MRFC、MRFP、MRB)、策略支撑与计费类(PCRF、PCEF等)。
IMS网络架构的图示如下: