浅谈VOLTE关键相关技术

浅谈VOLTE关键相关技术

吴杰明

中国移动通信集团广东有限公司佛山分公司

摘要：随着LTE网络的不断发展和广泛应用，仅仅提供分组域业务的这个特性已经远远不能满足人们的需求了，所以想要使LTE网络基础上提供传统的语音业务就成为了学者们新的研究问题和研究方向。本文就这种现实情况下，主要阐述了VoLTE相关的国内标准和国际标准，介绍了语音业务的基本技术原理和体系架构，并分析了从网络到VoLTE发展的策略和相关技术以及今后的发展前景。

关键词：VoLTELTE网络VoLTE研究语音业务

引言：随着移动通信新技术的不断发展，电信运营商瞄准机会，提出了“4G+”的概念，相关配套技术与终端也会相继面世。VOLTE技术是其中的一种，能够实现基于4G网络的数据传输与话语传输的统一运行，具有高质量、低时延的优点，是未来移动通信技术发展的重要方向。

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。

1.1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。

1.2VoLTE关键技术

VoLTE语音方案的中心思想是运用IMS系统作为语音业务的控制层，用EPC作承载，运用IMS系统的好处是不仅可以实现呼叫控制等语音功能，还能够灵活合理的实现多媒体回话计费功能，运营商可以针对用户的不同业务内容，实行不同的计费标准，并且该系统定义了供开发商使用的业务标准接口，这些接口可以使运营商为多个厂商提供业务，这样可以避免单一的厂商获取新任务。VoLTE是在全IP的条件下的语音解决方案，并涉及了各个领域包括无线、终端、电路域等。

1.3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。

2.1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》。

2.2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的发展策略和相关技术

每个新网络的部署都不能做到一蹴而就，LTE网络也不例外，它也很难在短时间内达到全面的覆盖，这就出现了LTE网络和传统的2G/3G网络共存的情况，当用户在网络覆盖的区域内发起呼叫时，就需要运营商运用合理的机制来保证用户的呼叫不被中止，并保证语音业务的连续，这就使得很多过渡方案的应运而生，目前最被大家所接受的方案就是SRVCC和CSFB等。

在LTE网络的发展中，会出现网络可以提供服务但是不能实现全覆盖的情况，这时就可以借用传统的2G/3G来实现语音业务的全覆盖，当用户处于LTE网络边缘但恰恰在非常良好的传统网络覆盖中，将用户正在进行的通话连接在传统的网络上，此过程被称为SRVCC切换过程，随着LTE网络的覆盖面不断增加，SRVCC切换技术的使用逐渐减少。在LTE网络能够达到全覆盖时，IMS也在不断完善，VoLTE会成为语音业务的最科学合理的解决方案。

四、VoLTE部署部分要点分析

作为LTE网络语音实现的终极解决方案，VoLTE的部署从核心网建设改造、无线网升级优化以及业务支撑系统建设等方面有很多需要研究探讨的问题，笔者就核心网络相关的三点技术方案做一些初步分析。

4.1QoS保障

VoLTE借助PCC架构为语音、视频等业务按需建立专用承载通道，提供高优先级和带宽保障，确保无线和网络侧都能按照VoLTE质量要求进行资源分配和调度。其业务流程如图1。UE附着在默认承载，用于SIP信令传递；UE发起音视频业务时，通过默认承载请求网络分配资源；VoLTESBC向核心网申请VoLTE音视频资源，携带用户的流描述、媒体类型（音、视频）、最大最小请求带宽；PCRF依据配置的VoLTE策略，映射生成满足音视频业务需求的动态规则，由无线核心网执行规则为业务预留资源；用户在预留的专用承载上发起音视频业务。

4.2Diameter信令网建设

VoLTE对信令网的建设需求包含满足VoLTE会话管理及语音漫游需求和满足PCC会话绑定及动态数据同步需求两个方面。其中Diameter信令转接需求主要包括：LTE移动性管理信令S6a接口；VoLTEIMS信令Cx、Sh、Zh接口；VoLTEPCC信令Gx、Rx接口等。

VoLTE使用PCC策略控制，要求同一用户的Gx与Rx接口会话在同一PCRF上绑定，部署多个PCRF时，需要DRA实现Gx与Rx接口寻址到同个PCRF。

目前的主要实现方案为通过用户IP地址寻址，要求DRA支持会话绑定功能，根据Gx接口会话动态存储会话绑定信息（用户码号/IP地址/PCRF地址的绑定关系），通过查询绑定信息找到同一PCRF。

4.3VoLTE漫游方案

VoLTE漫游方案主要分RAVEL和S8HR两种，其中RAVEL架构倾向于CS模式，由漫游地提供提供数据通道后通过漫游地P-CSCF与归属地IMS核心网互通；而S8HR采用EPC数据业务漫游方式，漫游地提供数据通道功能与归属地数据网关互通后访问归属地IMS核心网。

比较而言，S8HR的优点是对VPLMN的依赖性较小（除紧急呼叫外，不需要VPLMN支持VoLTE），但S8HR在媒体路由优化、对数据包解析分析等方面存在不足。

结束语:

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]张扬.VoLTE无线关键技术研究2016.9

[2]张新程.VoLTE关键技术及部署策略研究2015.9

[3]邵建.VoLTE关键技术应用及现网规划建设研究2013.6