LTE语音模式选择及建设方案

冯爱玲+梁琨

摘要：由于LTEY只能提供分组业务，而对语音、短信业务还存在长期的需求。文章针对在LTEN络下语音/短信业务实现的几种方式进行深入的研究和分析，尤其关注CSFB和IMS语音共存下对EPC核心网的改造要求，其中重点阐述了CSFB实现流程、VOLTE-IMS语音实现和eSRVCC切换技术等。

关键词：CSFB；SRVCC/eSRVCC；PCCQOS；VoWifi

随着全球4G-LTE的规模使用，如何在LTE的全IP架构下承载语音业务呼叫，国际上存在3种解决方案。但多数运营商又同时经营2G/3G/4G网络，终端在多张网络间的漫游/切换，导致语音解决方案复杂，并对语音呼叫连续性提出较高要求。

1 4G-LTE/EPC主要语音方案

当前业界基于终端功能、无线/网络侧设备情况，对LTE网络下的语音通话有下列几种方式：

（1）SGLTE/SvLTE双待机（DR）。

（2）CSFB回落。

（3）IMS/eSRVCC（包#overLTE/overWifi）。

2SGLTE/SvLTE（DR）语音方案

双待机语音分为：SGLTE和SvLTE这2种方式，都是在终端插入_张卡，可同时驻留在LTE网络和2/3G网络下，PS业务使用LTE网络，CS业务用2/3G网，互不影响。

3CSFB语音方案

CSFB（CS fallback）方案的核心是用户拨打/接听语音电话时，终端从LTE网络回落到2G/3G，按电路域的流程发起/接听话音业务。该方案是在4G-EPC-MME和2G/3G网络的MSC间建立SGs联合位置更新接口，实现CS/PS联动。CSFB因增加了回落流程，导致呼叫时延增大到8～10s（GSM为4～6s），用户感知较差，但对系统改造小，属于过渡方案，具体如图1所示。

3.1主要业务

（1）UE在LTET发起EPS/IMSI联合附着请求，MME通过SGs口向MSCS发起联合位置更新要求并完成后，UE获取到MSCS分配的TMSI/VLR NUM/LAI等参数。

（2）UE做主/被叫时，给MME收到CSFB语音请求，MME触发eNodeB/UE回落到2/3G无线及其MSCS，UE在CS域发起/接收新呼叫，完成主/被叫业务。

（3）UE短消息（MO/MT）：MME收到UE或MSCS发起的短消息业务请求，MME根据通过SGs口转发给MSCS（MO），或下发给UE（MT）。

3.2CSFB对现网MSCS POOL改造影响

当前MSCS均己组POOL，以中国移动/联通为例，一般1个POOL中包含4～8个MSCS，考虑到CSFB语音呼叫结束，UE将迅速FR到4G网络，为避免投资浪费和工程复杂，目前解决方案为：

（1）在1个POOL中只选择2个MSCS升级支持SGs功能，主备工作，MME到主用SGs口出故障后，MME能迅速切换到备用SGs口，以维持CSFB功能正常。

（2）当UE在实施初次联合位置更新时，由支持SGs-MSCS分配TMSI并记录在UE中，后续回落时，BSC/RNC通过TMSI再次回落到SGs-MSCS中，确保CSFB呼叫正常。

（3）在CSFB被叫时，若通过IMSI寻呼，BSC/RNC根据IMSI按一定规则轮选POOL中MSCS，只有1/N（N=POOL中MSCS数）会成功，要求SGs-MSCS必须通过TMSI寻呼。

4 IMS语音方案

由于CSFB和DR语音存在的缺点，3GPP在LTE引入IMS，作为主要解决方案，其中LTE/Wifi作为接入，IMS作为语音控制、接续，即VOLTE-IMS方案，该方案呼叫时延短，语音质量高，通话连续性好，己作为主要解决方案。

按照接入不同，分为LTE接入、Wifi接入和APP接入3种模式。

4.1IMS/LTE接入方案

IMS/LTE利用4G完善的QOS机制，并辅助若干新技术确保了语音通话的可靠性、连续性等。

（1）采用全球统一的独立IMS APN，语音通话由PCRF指派GBR承载，确保IP通话的带宽保证，国际漫游APN一致。

（2）引入eMSC，ATCF/ATGW网元，MME和eMSC开通SV接口。通话切换到2/3G区域时，在eSRVCC-AS控制下，话路可快速切换，确保语音连续性。

（3）支持VOLTE-IMs终端既可以在CS域拨打语音（CSFB），也可以在PS域发起语音，用户可选择性多。

4.2 VOLTE-IMS关键技术

VOLTE-IMS引入很多关键技术，其中eSRVCC解决了呼叫连续性，为使用IMS语音提供了保障，目前中国移动采用切换到GSM方式，中国联通切换到WCDMA。

4.2.1 eSRVCC注册流程

（1）UE在发起IMS注册流程中，ATCF产生STR-SN号码并通知SCC AS，SCC AS通过HSS下插到MME中，以支持后续eSRVCC的切换。其中MME响应消息携带UE是否支持eSRVCC能力。

STN-SR：eMSC和TCF之间切换关键号码。

（2）SCC AS产生ATU-STI号码+HSS返回的C-MSISDN号码给ATCF进行绑定。

ATU-STh切换后ATCF到SCC AS更新信令路由。

C-MSISDN：切换后ATCF实现eMSC到ATCF新建会话和原有会话的绑定。

4.2.2 eSRVCC切换流程

（1）UE1和UE2发起正常VOLTE通话。

（2）UEl需要切换到2G/3G网络，MME通过SV发起切换请求到eMSC/IWF，携带STR-SN号码。

（3）eMSC/IWF使用STR-SN号码发起到ATCF接续。

（4）当UE1切换到GSM下，媒体切换到MGW下，通过MGW到ATGW。被叫侧媒体承载不改变。

5VOLTE-IMS部署方案

VOLTE网络引入IMS，为支持VOIP，需要对现网无线、CS、PS、HSS、业务平台、BOSS、网管等进行全面改造，方能支持语音业务，简述如下。

5.1三融合HSS/HLR改造

现网2/3/4G-HSS/HLR需要100%升级支持VOLTE-IMS用户的数据存储，并支持sh接口和VOLTE-AS进行透明数据传递。业务受理采用SOAP模式。

5.2EPC融合核心网

（1）建议按大区制升级/新建1对MSC支持eMSC，实现eSRVCC切换；eMSC建议和VOLTE SBC靠近，减少跨承载网路由。

（2）全面改造MME/SAE-GW支持eSRVCC，P-CSCF发现、IPv6，IMS紧急呼叫等VoLTE相关功能。

5.3 PCC/DRA网络

目前VOLTE-PCRF使用拜访地原则，需要改造PCC支持专用承载建立、Rx接口、获取用户位置信息，DRA改造支持Gx/Rx会话绑定。

5.4 IMS核心网平台

5.4.1I/S/E-CSCF/BGCF

xCSCF作为IMS核心控制网元，建议采用大区制同厂家组POOL组网，便于维护和故障定位。

5.4.2 VoLTE SBC/P-CSCF

SBC承载VOLTE语立/视频、ATCF/ATGW功能，作用显著，建议按POOL组网，和SAE-GW靠近，减少媒体跨承载网占用。

5.4.3 VoLTE AS

需要支持MMTEL、SCC功能合一，建议按POOL模式组网。

5.4.4 ut网关和IP-SM-GW

Ut/IP-SM-GW网关：分别作为补充业务修改接口和短信接口，初期全国集中成对建设。后续待省份业务量大后，可省份自建。

6结语

随着IMS网络的部署和LTE网络的大规模建设，VOLTE成为主流时，一方面需要考虑bSRVCC（振铃前发生切换）、rSRVCC（CS域切回LTE），以提高VOLTE接通率和掉话率。另一方面，需要和现网EPC/HSS/PCRF/无线进度深度网格优化，以达到VOLTE语音感知最大化。