浅析VoLTE关键技术及相关标准

浅析VoLTE关键技术及相关标准

陈彬桂

广东海格怡创科技有限公司

摘要：本文主要简述了VoLTE的系统架构，分析VoLTE的相关标准，以及探讨VoLTE演进的相关技术和策略。

关键词：VoLTE；关键技术；相关标准

LTE网络是一个全IP络，在建设LTE网络的初期，LTE网络的语音控制和承载没有其专有的机制，而是借助相对稳定的网络，采用的是CSFB和SRVCC以及双待机终端等技术实现语音业务。然而这种过渡的解决方案都存在着很多的问题和缺陷，很难成为最终的解决方案，所以当LTE网络的连续性不断上升甚至可以达到全覆盖的时候，基于LTE网络的语音VoLTE的解决方案就显得尤为重要。

一、VoLTE的系统架构

当LTE网络能够达到全覆盖时，VoLTE语音方案会成为运营商语音业务的最终解决办法，IMS在VoLTE方案中是核心业务的网络，主要是为了配合LTE实现基于视频通信和分组域语音的端到端的业务，通过系统控制，VoLTE方案可提供语音业务及其相关的补充业务，其中包括呼叫转移、号码显示、会议电话、呼叫等待等。

（一）网络架构

在VoLTE的解决方案中为了实现语音业务主要是靠EPC系统来实现承载，IMS系统来实现业务控制，其中VoLTE系统主要采用IMSAPN实现语音业务，运用PCRF来提供策略控制决策以及进行计费控制的相关功能。而对于UE来说，为了支持VoLTE语音业务，不仅需要至此LTE的相关功能还需要它能够支持IMS的相关功能。

（二)VoLTE关键技术

1、半持续调度

半持续调度的特征是有一个20ms的调度周期，它具有MCS、RB资源、传输模式一成不变的特点，而且它是基于VoIP业务而进行的一项技术。在过渡阶段，可以进行其他业务的动态调度，这是因为不需要对话音进行分组调度。在会话状态这个阶段，每间隔20m可以生成采样分组，这样的话就可以规避上行动态调度的请求，能将原有的话音传输能力提高二成左右。从理论上来说，在静默期，背景音符号出现的周期是160ms，在这个阶段，因为不存在话音数据调度，所以能够对其他业务进行动态调度。一旦客户进行半静态调度，延迟动态调度可以提高语音能力达到20%左右。

2、头压缩

在用户面PDCP实体中存在UE与eNodeB，它具有LTE系统中的ROHC功能实体，如此就能实现对面数据分组的头压缩以及解压。具体步骤如下，压缩端先对报文头进行压缩，然后使头部压缩信息传输到解压端；在分析上下文的基础之上，解压方需要保障能够正确对头压缩报文进行解压。在不能使用ROHC头压缩的情况下，RTP和IP头、UDP头的开销分别是12byte、20byte、8byte。AMR话音编码速率达到12.2kbti/s，其净荷数值可以达到33byte。如果使用ROHC头压缩方式，那么总共开销是39byte，如果加上PDCP、RLC和MAC头，byte数量就会相应增加。加上不使用ROHC，数据分组长度就是616bit，所以其压缩效率是比较明显的。

3、RLC分段与TTI绑定

RLCPDU是通过底层上报像信息对PDCPPDU进行分段而成的，它根据自身分配的无线资源的差异而表现不同的特征。如此形成的RLC分段可以使SINR和业务解调要求会有一定程度的降低，具体实施方式是占用更多时域资源，然而其也具由一个缺点：计划以外的分组头开销会相应增加。对于MAC层而言，其默认的功能是RLC分段，对于不同的分段比例，上行子帧的数量是不同的，而可实现的分片数的最大数量也会有差异性。所谓TTI绑定，就是指的是UE不需要等待HARQ进程的某些固定数目的数据，这样就能达到减少系统头开销和降低分组丢失出错的概率。

（三）业务流程

从业务的流程来看，一个LTE的用户要想实现业务，要经过一系列流程，流程包括EPS、IMS注册、主叫、被叫等被叫包括信令交互和专有承载，LTE网络附着是指在LTE网络下附着并建立UE承载，IMS是指在附着流程中获取的地址向网络发起注册的请求，完成注册后，网络会保存用户的地址，用于后来的来话寻址。主叫是指用户拨打号码，触发认证后会向系统网络发起主叫流程，被叫是指根据系统签约的情况触发被叫服务并进行业务处理。

二、VoLTE的相关标准

国际标准组织机构3GPP制订VoLTE相关的标准，并且在3GPP的R5版本中定义了IMS的体系架构及基本原理，并在接下来的R6版本中更加细致的定义了基本技术原理，P7版本中则是增加了连续性的语音业务的实施方案和相关技术要求，从R7版本开始就进行了详细的研究，R9版本则主要为了实现IMS紧急呼叫业务。另外在2010年全球移动通讯系统协会将IMS草案加入到了LTE语音业务解决方案中。

1、国内标准

中国通信标准话协会制订了VoLTE相关的国内标准，相关标准规定包括：

（1）《演进的分组核心网络语音业务解决方案研究》。

（2）《演进的移动分组域中支持双模单待语音呼叫连续性的设备技术要求》。

（3）《支持E-UTRAN到UTRAN/GERAN电路域业务回落技术的核心网设备技术要求》。

2、国际标准

国际上的相关标准如下：

（1）3GPPTS23.237IP多媒体子系统（IMS）业务连续性。

（2）3GPPTS23.292IP多媒体子系统（IMS）集中业务。

（3）3GPPTS23.272演进的分组系统中的电路域回落。

三、VoLTE演进的相关技术和策略

任何一个新网络的部署，都不能做到一蹴而就，LTE网络也一样，很难在短时间内达到全面覆盖，因此在很长一段时间之内，会存在LTE网络以及传统的2G和3G网络共存的情况。

当用户在LTE覆盖区发起呼叫之后，若移出LTE覆盖区并进入某个现有2G或3G网络时，需要采用合适的机制保证用户的呼叫不被中断，并保持语音业务连续。于是，就出现了多种过渡方案，目前，得到广泛认可和深入研究的方案有CSFB和SRVCC等。

在LTE/EPC网络建网初期，如果运营商已经有成熟的2G/3G网络，出于对CS投资的保护和LTE/EPC的部署策略，运营商可以采用原有的CS域语音方案来提供语音服务，而LTE/EPC仅处理数据业务（包括IMS数据业务）。这种方案称为CSFB方案。CSFB技术和核心思想是：在LTE和2G/3G的双覆盖区域，对话音、LCS（位置业务）和补充业务，LTE/EPC网络触发终端从LTE接入回退到2G/3G网络接入并进行CS业务。对于语音业务，在起呼的时候，UE从LTE回退到CS域发起呼叫；终呼时，UE在LTE网络收到寻呼，触发UE回退到CS网络。对短消息业务，UE不需要回退到CS网络，在LTE下即可收发短消息。在LTE/EPC网络发展过程中，可能会出现LTE/EPC网络在部分地区能够提供VoIP业务，但不能实现VoIP业务的全覆盖的场景，此时可以借用2G/3G网络电路域的覆盖来保证语音业务本身的全覆盖。在LTE/EPC网络覆盖好的地区使用IMS的VoIP业务，当用户到达LTE/EPC网络覆盖边缘却具备良好2G/3G网络覆盖时，在EPC网络控制下，将用户正在进行的VoIP通话接续到2G/3G网络电路域。此方案称为SRVCC，SRVCC实际上是个切换过程，要求运营商已经部署了IMS网络。SR-VCC技术可能在LTE网络部署的前期和中期使用，随着LTE网络的覆盖扩大，SRVCC技术的使用逐渐减少。在LTE/EPC网络完成全覆盖，IMS网络的部署也达到成熟时，VoLTE将成为语音业务的首选解决方案。

总结

VoLTE具有一系列优势：性能良好、方案相对来讲较为简单、成本较低。VoLTE可以作为中国移动选择LTE话音解决方案时的目标方案。未来，VoLTE技术将是移动通信业务发展的主流，因为它能够给用户带来更多选择以及为客户

带来更好的体验。电信运营商对于该网络的投资建设和市场运营还需要处理的问题非常多，所以做好相关的业务规划和网络建设是当前急需解决的一大问题。

参考文献：

[1]VoLTE关键技术及相关标准_杨红梅

[2]VoLTE关键技术及其标准研究_周雯婷

[3]VoLTE关键技术及相关标准研究_焦金涛