VOLTE
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VoLTE的全稱為“Voice over LTE”,是指語音業務由LTE無線網和EPC核心網提供的IP通道承載,是為LTE手機終端提供的一種語音業務解決方案。2/3G手機終端、LTE雙待手機終端是使用2/3G無線網和核心網電路域提供的語音業務;CS FallBackLTE手機終端的話音業務是從LTE/EPC網路回落到2/3G無線網和核心網電路域,仍舊是使用2/3G無線網和核心網電路域提供的語音業務;VoLTE手機終端則是利用LTE無線網和EPC核心網提供的IP承載通道接入IMS核心網,由IMS相關業務平臺提供話音業務呼叫處理。
基本的VoLTE系統由LTE無線網、EPC核心網(含PCC)、IMS核心網、IMS業務平臺(簡稱IMSAS)組成。LTE無線網和EPC核心網負責為VoLTE用戶提供接入IMS核心網的IP通道,並負責為用戶建立滿足Qos要求的媒體承載IP通道;IMS核心網和IMS業務平臺負責用戶呼叫接續和業務控制。
IMS全稱為“IP Multimedia Subsystem”,即:IP多媒體子系統,包括IMS核心網和IMSAS。3GPP在R5階段引入了IMS域,併在後續的R6、R7、R8等階段不斷完善,目前已經更新到R12版本;由於在3G網路中仍舊保留了電路域,且電路域提供的音視頻語音業務較好地滿足了2/3G用戶的基本語音業務需求,而在IMS域並未提出“殺手級”的業務,因此,在2/3G網路中尚未被運營商廣泛應用。當網路演進到LTE/EPC階段,VoLTE必須引入IMS域來提供語音業務服務。VoLTE系統引用了3GPP的IMS相關標準。
移動用戶使用VoLTE終端通過LTE無線網接入EPC核心網,EPC核心網根據EPCHSS中的用戶4G業務簽約數據,為用戶建立預設承載,接入internet,使用戶能夠正常使用互聯網業務(alwaysonline)。在VoLTE終端接入LTE/EPC網路的過程中,網路告知終端“網路支持VoLTE業務”,VoLTE終端發起IMSAPN承載建立請求,LTE/EPC為用戶建立IMSAPN預設承載(承載建立過程中需開啟PCC流程),VoLTE終端LTE/EPC網路提供的IMSAPNIP通道接入IMS核心網進行註冊,鑒權通過後,IMS核心網根據用戶的IMS簽約信息完成用戶在相應IMSAS的註冊。後續,VoLTE用戶發起呼叫,呼叫請求通過LTE/EPC網路提供的IMSAPNIP通道送至IMS核心網及用戶註冊的IMSAS,IMSAS負責用戶呼叫的處理;
IMS核心網負責根據呼叫請求中的被叫號碼進行路由,接續被叫,若被叫位於IMS網內,則在IMS網內接續被叫,若被叫為其它運營商用戶或被叫位於2/3G網,則IMS核心網將呼叫接續至電路域關口局。在用戶媒體面連接建立之前,IMS核心網會通知PCRF,在LTE/EPC網內為VoLTE用戶建立IMSAPN專用承載的IP通道,保障用戶的語音業務質量。
IMS具有“與接入無關”的特性,即:用戶可以通過無線網、有線網接入IMS,且與無線網和有線網的類型也無關,可以是移動蜂窩網、WLAN、有線光網路、銅線網路等;IMS又是“與接入密切有關”的,即:無論是何種接入方式,但必須是以IP的方式接入IMS網路。
VoLTE則是利用LTE無線網+EPC核心網的移動網提供的IP通道接入IMS網,由IMS網負責為VoLTE用戶提供基礎電信服務。因此可以說,VoLTE用戶也是IMS用戶,必須遵從IMS的用戶標識。
IMS標識用戶包括IP地址和用戶IMS號碼。IP地址由接入網負責分配,對於VoLTE用戶,則是由LTE/EPC在為用戶建立IMSAPN預設承載時為用戶分配的IP地址。用戶IMS號碼包括IMPI和IMPU,其中:IMPI是用戶的身份標識,用於IMS網內的用戶鑒權;IMPU是用戶的通信號碼,類似於移動手機號碼。用戶的一個IMPI可以對應多個IMPU。IMPI的編碼格式為“usename@reaml”,對於VoLTE用戶通常:usename=用戶IMSI號碼;reaml為用戶歸屬IMS功能變數名稱;IMPU包括Tel號碼和SIP號碼,對於VoLTE用戶通常:Tel號碼為“Tel:MSISDN”,SIP號碼為“Sip:MSISDN@reaml”,reaml也為用戶歸屬IMS功能變數名稱;在主叫撥打被叫號碼時,通常會撥打用戶的Tel號碼,但IMS核心網必須首先把Tel號碼轉為SIP號碼後才能在網路中進行呼叫路由處理。
作為IMS用戶,VoLTE用戶必須首先在IMS域內完成註冊,然後IMS域才能處理VoLTE用戶發起的語音業務。以下通過對VoLTE用戶的IMS註冊流程和呼叫流程的介紹,說明VoLTE的語音業務實現方案。
OTT的全稱為“OverTheTop”,是指第三方業務提供商通過互聯網向電信運營商(包括移動運營商)用戶提供的各種互聯網應用服務。目前,典型的OTT業務包括騰訊公司提供的微信和QQ服務等。
OTT語音是指利用OTT技術提供的數據話音業務,典型的OTT語音業務包括“微信電話本”業務等。
(1)OTT語音:圖中的普通LTE終端利用LTE/EPC提供的互聯網業務APN預設承載的IP通道接入OTT平臺,訪問OTT用戶地址簿,點擊OTT線上用戶即可進行OTT語音通話。LTE/EPC網路仍將OTT語音IP包視為普通的IP數據包,不對OTT語音IP包提供任何額外的Qos保障。
(2)VoLTE:圖中的VoLTE終端利用LTE/EPC網路為VoLTE用戶額外建立IMSAPN預設承載IP通道在IMS域完成註冊(圖中藍色虛線通道);VoLTE終端發起呼叫,IMS域進行呼叫處理,在用戶發起呼叫時(Precondition方式)或主被叫接通之前(非Precondition方式),IMS域SBC/P-CSCF通知PCRF啟動PCC流程(圖中紅色虛線),在LTE/EPC建立IMSAPN專用承載,VoLTE用戶利用
IMSAPN專用承載(圖中紅色實線)傳送媒體面語音IP包;在LTE無線網和EPC核心網內部,網路為IMSAPN專用承載提供相應等級的Qos保障,以使VoLTE用戶獲得更好的語音業務體驗。
VoLTE與OTT語音的主要差別總結如下表所示:
VoLTE | OTT語音 | |
---|---|---|
主被叫用戶 | 主叫:VoLTE用戶被叫:任意電話用戶 | (1)主被叫均為OTT線上用戶;(2)被叫非OTT線上,則轉為運營商電話呼叫 |
音視頻語音 | 支持音視頻語音業務 | 支持音視頻語音業務 |
語音編碼視頻編碼 | VoLTE終端支持的編碼、運營商網路支持的編碼——通常為電信業的通用標準編碼,如:AMR2、AMR-WB、VGA等 | OTT語音APP軟體支持的編碼,可採用電信業的通用標準編碼,也可採用OTT自己開發的私有編碼 |
基本通話時延(IP打包+傳輸) | 電信級,通用的語音編碼通常採用20ms的打包周期 | 取決於APP軟體,通常採用“錄音+分段打包”,“分段打包”的周期取決於APP軟體實現 |
LTE/EPC網路提供的IP通道 | IMSAPN專用承載 | 互聯網業務APN預設承載 |
LTE/EPC網路內段的IP通道Qos | LTE無線網和EPC核心網提供音視頻語音業務媒體承載所需等級的Qos保障;在LTE無線網及EPC核心網資源緊張的情況下,為語音業務提供資源保障。 | LTE無線網和EPC核心網不區分OTT語音包和數據業務包,按用戶等級提供Qos保障;OTT語音質量和通話時延取決於當前LTE/EPC網路資源忙閑度以及APP語音編碼的抗丟包和抗時延的能力。 |