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VOLTE

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什么是VoLTE

  VoLTE的全称为“Voice over LTE”,是指语音业务由LTE无线网和EPC核心网提供的IP通道承载,是为LTE手机终端提供的一种语音业务解决方案。2/3G手机终端、LTE双待手机终端是使用2/3G无线网和核心网电路域提供的语音业务;CS FallBackLTE手机终端的话音业务是从LTE/EPC网络回落到2/3G无线网和核心网电路域,仍旧是使用2/3G无线网和核心网电路域提供的语音业务;VoLTE手机终端则是利用LTE无线网和EPC核心网提供的IP承载通道接入IMS核心网,由IMS相关业务平台提供话音业务呼叫处理。

VoLTE的基本架构

  基本的VoLTE系统由LTE无线网、EPC核心网(含PCC)、IMS核心网、IMS业务平台(简称IMSAS)组成。LTE无线网和EPC核心网负责为VoLTE用户提供接入IMS核心网的IP通道,并负责为用户建立满足Qos要求的媒体承载IP通道;IMS核心网和IMS业务平台负责用户呼叫接续和业务控制。

  IMS全称为“IP Multimedia Subsystem”,即:IP多媒体子系统,包括IMS核心网和IMSAS。3GPP在R5阶段引入了IMS域,并在后续的R6、R7、R8等阶段不断完善,目前已经更新到R12版本;由于在3G网络中仍旧保留了电路域,且电路域提供的音视频语音业务较好地满足了2/3G用户的基本语音业务需求,而在IMS域并未提出“杀手级”的业务,因此,在2/3G网络中尚未被运营商广泛应用。当网络演进到LTE/EPC阶段,VoLTE必须引入IMS域来提供语音业务服务。VoLTE系统引用了3GPP的IMS相关标准。

  移动用户使用VoLTE终端通过LTE无线网接入EPC核心网,EPC核心网根据EPCHSS中的用户4G业务签约数据,为用户建立默认承载,接入internet,使用户能够正常使用互联网业务(alwaysonline)。在VoLTE终端接入LTE/EPC网络的过程中,网络告知终端“网络支持VoLTE业务”,VoLTE终端发起IMSAPN承载建立请求,LTE/EPC为用户建立IMSAPN默认承载(承载建立过程中需开启PCC流程),VoLTE终端LTE/EPC网络提供的IMSAPNIP通道接入IMS核心网进行注册,鉴权通过后,IMS核心网根据用户的IMS签约信息完成用户在相应IMSAS的注册。后续,VoLTE用户发起呼叫,呼叫请求通过LTE/EPC网络提供的IMSAPNIP通道送至IMS核心网及用户注册的IMSAS,IMSAS负责用户呼叫的处理;

  IMS核心网负责根据呼叫请求中的被叫号码进行路由,接续被叫,若被叫位于IMS网内,则在IMS网内接续被叫,若被叫为其它运营商用户或被叫位于2/3G网,则IMS核心网将呼叫接续至电路域关口局。在用户媒体面连接建立之前,IMS核心网会通知PCRF,在LTE/EPC网内为VoLTE用户建立IMSAPN专用承载的IP通道,保障用户的语音业务质量。

VoLTE的基本实现方案

  IMS具有“与接入无关”的特性,即:用户可以通过无线网、有线网接入IMS,且与无线网和有线网的类型也无关,可以是移动蜂窝网、WLAN、有线光网络、铜线网络等;IMS又是“与接入密切有关”的,即:无论是何种接入方式,但必须是以IP的方式接入IMS网络。

  VoLTE则是利用LTE无线网+EPC核心网的移动网提供的IP通道接入IMS网,由IMS网负责为VoLTE用户提供基础电信服务。因此可以说,VoLTE用户也是IMS用户,必须遵从IMS的用户标识。

  IMS标识用户包括IP地址和用户IMS号码。IP地址由接入网负责分配,对于VoLTE用户,则是由LTE/EPC在为用户建立IMSAPN默认承载时为用户分配的IP地址。用户IMS号码包括IMPI和IMPU,其中:IMPI是用户的身份标识,用于IMS网内的用户鉴权;IMPU是用户的通信号码,类似于移动手机号码。用户的一个IMPI可以对应多个IMPU。IMPI的编码格式为“usename@reaml”,对于VoLTE用户通常:usename=用户IMSI号码;reaml为用户归属IMS域名;IMPU包括Tel号码和SIP号码,对于VoLTE用户通常:Tel号码为“Tel:MSISDN”,SIP号码为“Sip:MSISDN@reaml”,reaml也为用户归属IMS域名;在主叫拨打被叫号码时,通常会拨打用户的Tel号码,但IMS核心网必须首先把Tel号码转为SIP号码后才能在网络中进行呼叫路由处理。

  作为IMS用户,VoLTE用户必须首先在IMS域内完成注册,然后IMS域才能处理VoLTE用户发起的语音业务。以下通过对VoLTE用户的IMS注册流程和呼叫流程的介绍,说明VoLTE的语音业务实现方案。

VoLTE与OTT语音的差别

  OTT的全称为“OverTheTop”,是指第三方业务提供商通过互联网向电信运营商(包括移动运营商)用户提供的各种互联网应用服务。目前,典型的OTT业务包括腾讯公司提供的微信和QQ服务等。

  OTT语音是指利用OTT技术提供的数据话音业务,典型的OTT语音业务包括“微信电话本”业务等。

  (1)OTT语音:图中的普通LTE终端利用LTE/EPC提供的互联网业务APN默认承载的IP通道接入OTT平台,访问OTT用户地址簿,点击OTT在线用户即可进行OTT语音通话。LTE/EPC网络仍将OTT语音IP包视为普通的IP数据包,不对OTT语音IP包提供任何额外的Qos保障。

  (2)VoLTE:图中的VoLTE终端利用LTE/EPC网络为VoLTE用户额外建立IMSAPN默认承载IP通道在IMS域完成注册(图中蓝色虚线通道);VoLTE终端发起呼叫,IMS域进行呼叫处理,在用户发起呼叫时(Precondition方式)或主被叫接通之前(非Precondition方式),IMS域SBC/P-CSCF通知PCRF启动PCC流程(图中红色虚线),在LTE/EPC建立IMSAPN专用承载,VoLTE用户利用

  IMSAPN专用承载(图中红色实线)传送媒体面语音IP包;在LTE无线网和EPC核心网内部,网络为IMSAPN专用承载提供相应等级的Qos保障,以使VoLTE用户获得更好的语音业务体验。

  VoLTE与OTT语音的主要差别总结如下表所示

VoLTEOTT语音
主被叫用户主叫:VoLTE用户
被叫:任意电话用户
(1)主被叫均为OTT在线用户;
(2)被叫非OTT在线,则转为运营商电话呼叫
音视频语音支持音视频语音业务支持音视频语音业务
语音编码
视频编码
VoLTE终端支持的编码、运营商网络支持的编码——通常为电信业的通用标准编码,如:AMR2、AMR-WB、VGA等OTT语音APP软件支持的编码,可采用电信业的通用标准编码,也可采用OTT自己开发的私有编码
基本通话时延(IP打包+传输)电信级,通用的语音编码通常采用20ms的打包周期取决于APP软件,通常采用“录音+分段打包”,“分段打包”的周期取决于APP软件实现
LTE/EPC网络提供的IP通道IMSAPN专用承载互联网业务APN默认承载
LTE/EPC网络内段的IP通道QosLTE无线网和EPC核心网提供音视频语音业务媒体承载所需等级的Qos保障;
在LTE无线网及EPC核心网资源紧张的情况下,为语音业务提供资源保障。
LTE无线网和EPC核心网不区分OTT语音包和数据业务包,按用户等级提供Qos保障;
OTT语音质量和通话时延取决于当前LTE/EPC网络资源忙闲度以及APP语音编码的抗丢包和抗时延的能力。
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