李树磊，杜剑波
（陕西天元通信规划设计咨询有限公司陕西西安710000）
【摘要】LTE/EPC系统是一个纯分组网络，不支持语音业务，本文介绍了三种LTE语音解决方案及其特点，并结合国内的运营商探讨下一步的语音解决策略。
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关键词 LTE；EPC；CSFB；SR-VCC；VOLTE
DiscussionLTEvoicesolutions
LiShu-lei,DuJian-bo
(ShaanxiTianyuanCommunicationPlanningandDesignConsultingCo.,LtdXi´anShanxi710000)
【Abstract】LTE/EPCsystemisapurepacketnetworkdoesnotsupportvoiceservices,thispaperintroducesthreeLTEvoicesolutionsanditscharacteristics,combinedwithdomesticcarrierstoexplorethenextvoicesolutionsstrategy.
【Keywords】LTE;EPC;CSFB;SR-VCC;VOLTE
1.引言
LTE被公认为是国际主流的新一代宽带无线移动通信技术，其具有高速性、高容量等优点，同时LTE采用统一的分组域架构，不再区分电路域和分组域，无法提供传统的电路域语音通话和短消息业务，而语音业务作为基础业务，目前其收入仍然是运营商收入的重点，因此LTE网络如何实现对语音业务的承载，提供不亚于2G/3G的语音服务，是一个需要重点研究的课题。
2.LTE语音解决方案及分析
关于LTE语音承载技术，3GPP、GSMA、CCSA等都在进行研究，目前业界认同的LTE语音承载技术方案主要有三种：多模双待终端方案、CSFB(CircuitSwitchedFallback)和VoLTE/SRVCC。
2.1多模双待终端方案。
（1）多模双待终端可以同时待机在2G/3G和LTE网络，可以实现数据和语音业务的并发，对于语音和短消息业务使用2G/3G网络，对于数据业务优先选用LTE网络，如图1所示。
（2）多模双待终端需采用两个独立的芯片，一个芯片支持LTE，另一个芯片支持2G/3G。此方案中LTE与2G/3G网络之间没有任何互操作，无网络改造需求，充分利用2G/3G网络；无语音回落时延，延续用户体验。
（3）但此方案中对终端要求较高，终端成本高、功耗大，终端的通用性差，不是国际标准的语音解决方案，无法实现国际漫游，因此此方案运营商一般考虑为过渡方案或临时方案，适合建网初期运营商快速发布LTE智能手机占领市场。
2.2CSFB（circuitswitchfallback）方案。
2.2.1CSFB是LTE终端通过电路域使用语音业务的一种方案，在无语音业务需求时，终端待机在LTE网络上，可以发起LTE数据业务请求及服务；在需要进行语音业务时，终端将回落到2G/3G电路域发起语音业务，在语音业务结束以后再返回LTE，其网络结构如图2所示。
2.2.2CSFB方案采用SGs接口连接MME和MSC，并通过该接口完成在EPC和CS的联合附着、位置更新/去附着、寻呼终端等。其流程如下：
2.2.2.1双注册。
支持CSFB方案的终端需在LTE和2G/3G网络双注册，当支持CSFB的终端在LTE网络中注册时，MME将根据该用户所在的TAI按照在MME中预先配置的映射表为终端分配一个对应的LAI，同时通过SGs接口，完成该用户在LAI所对应的MSC/VLR上的注册，如图3所示。
2.2.2.2呼叫流程。
（1）当完成双注册的用户需要进行语音业务时，MME收到语音业务请求之后会告知终端进行网络重选，终端从LTE重选到2G/3G网络，进行语音业务，若此时有数据业务发生，则一同回落到到2G/3G网络。
（2）主叫呼叫流程：终端向MME发送CSFB指示，MME根据该指示要求eNodeB把UE切换到GERAN/UTRAN的CS域。
（3）被叫呼叫流程：MSC/VLR收到呼叫消息后，通过SGs接口向MME发送消息，MME向被叫UE发送寻呼消息，该消息中可以携带主叫号码等信息。UE收到寻呼消息后，向MME发送CSFB指示。
2.2.3CSFB是3GPP标准化语音解决方案，此方案无需部署IMS系统，完全利用现网实现CS业务承载，对OSS、计费等支撑系统没有影响，MME和MSC需改造支持SGs接口及联合位置更新、系统消息重定位功能等，LTE与2G/3G小区的覆盖及邻区配置需进行优化，终端需支持CSFB对应的协议，另外由于切换重选时延过长，导致用户感知不佳。
2.2.4在LTE早期建设阶段，CSFB可以满足不同网络基础的运营商向LTE平滑过渡，得到了国际上诸多运营商及厂商的支持，被AT&T、NTTDocomo等国际主流运营商采纳，成为过渡期的主要LTE语音解决方案之一。
2.3VoLTE/SRVCC方案。
2.3.1VoLTE是一种LTE网络覆盖达到一定连续性甚至全覆盖时基于IMS网络的全IP解决方案，是LTE语音的目标方案，LTE能在IMS的配合下实现端到端的基于分组域的语音、视频通信业务。
2.3.2VoLTE语音解决方案的核心思想是采用IMS作为业务控制层系统，EPC仅作为承载层，借助IMS系统，不仅能够实现语音呼叫控制等功能，还能够合理、灵活地对多媒体会话进行计费。运营商可以基于用户的QoS，针对用户业务的不同内容，提供不同的资费标准。
2.3.3LTE/SAE作为IP网络，SAE网络主要通过Rx接口和IMS网络联合实现语音业务。在IMS网络协商主叫和被叫均支持的QoS参数后，IMS网络的P-CSCF网元会将这些参数发送给PCRF。PCRF收到语音的QoS参数后，触发承载，建立流程。其中PCRF（policycontrolrulefunction）实现业务策略控制功能，P-CSCF作为IMS的接入点网元，实现IMS呼叫会话控制功能。如图4所示。
2.3.4从业务实现流程来看，一个用户要实现端到端的VoLTE业务，要经过EPS附着、IMS注册、业务发起和会话控制、资源释放过程等几个阶段。目前3GPP没有对VoLTE业务的实现给出详细流程和具体要求，为了保证互联互通，GSMA制定了一系列与VoLTE业务相关的标准文件，如：GSMAIR.92（IMS要求）、GMSAIR.94（视频呼叫）、GMSAIR.88（LTE漫游）等。
2.3.5SRVCC在3GPPR8阶段完成了定义和流程描述，R9和R10对SRVCC的性能进行优化。在LTE未达到连续覆盖，但运营商已部署了较为完善的IMS网络时，SRVCC可在IMS的控制下，由2G/3G的电路域来承载用于语音，SRVCC切换理论测试中断时间约为300ms，不影响用户感知。
2.3.6SRVCC网络架构包括EPC、2G/3G以及IMS三大部分，系统架构如图5所示，部分网元需升级改造以支持相关流程：
（1）3GPP2G/3G的MSC需要升级为增强的eMSC，与MME之间新增Sv接口，3GPP22G/3GMSC与MME新增IWS网元，新增S102接口，以便支持从LTE与2G/3G切换时的鉴权信息，执行切换发起与确认等流程；
（2）EPC中的MME需升级支持Sv（或S102）接口，并能执行VoIP和非VoIP媒体分离功能及协调PS切换与SRVCC切换；HSS新增用于SRVCC的各种参数。
2.3.7SRVCC方案对EPC网络覆盖进行了业务层面的扩展，重用了IMS网络，一定程度上降低了网络建设成本，是介于VoLTE和CSFB之间的一种语音业务承载解决方案，是在LTE演进路线上不可缺少的重要环节。
2.3.8VoLTE方案能够充分利用LTE高频谱率、抗衰落性、高带宽、大容量等优点，带来更佳的用户体验，真正实现了“端到端”IP语音业务，符合网络演进方向，韩国的LGU+，SKT以及北美的MetroPCS已开始商用VoLTE。但是，总体来看，VoLTE技术还处于早期阶段，有很多问题需要进一步总结和细化，比如SRVCC的成熟度、IMS协议的一致性、互联互通以及持续的网络覆盖优化等。
3.运营商语音解决方案
（1）VoIMS+SRVCC方案是LTE网络提供语音业务的目标方案，运营商在选择语音解决方案时除了考虑技术本身外，还受到终端及芯片成熟度、投入成本、现网投资保护以及未来LTE网络的演进等多方面因素的影响，LTE网络部署初期可考虑多模双待方式或较易实现的CSFB方案，后续根据IMS网络建设情况以及VoIMS+SRVCC方案的成熟，适时引入该方案。
（2）中国移动近两年LTE的大规模建设，网络覆盖能力已经初具规模，目前中国移动采用的是多模双待和CSFB方案，随着网络的发展，建议在已经实现连续覆盖的市区和县城区域试点采用VoLTE+SRVCC语音方案。
（3）中国电信作为3GPP2阵营的运营商，在网络的平滑演进方面和CSFB方案的标准完善性方面落后与3GPP阵营的中国联通和中国移动，因此建议中国电信初期选择多模双待方案，但由于多模双待方案在全球漫游等方面的局限性，需要快速部署VoLTE语音方案，目前CDMA运营verizon采用的也是该方案。
（4）中国联通作为WCDMA的运营商，出于保护2G/3G电路域投资，以及实现LTE国际漫游互通的需求，在LTE网络部署初期选用通用性更好的CSFB语音解决方案，在LTE网络及业务发展中期，适时的推出VoLTE/SRVCC语音方案，目前AT&T、EU以及SKT等采用的也是这种策略。
4.结语
目前我国的LTE网络正在如火如荼的建设中，LTE为用户带来了极速的数据业务体验，但同时也应注意到传统语音业务对用户感知的重要性，我国各运营商在这场变革中需要结合自身特点，选择各自的语音业务解决方案，使自己的网络性能走在时代的前沿，在日益残酷的市场和技术竞争中抢占先机。
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参考文献
［1］3GPPTS23.272V11.5.0.CircuitSwitched(CS)fallbackinEvolvedPacketSystem(EPS)(Release11)［S］,2013.
［2］郑薇.LTE时代语音解决方案探讨.信息通信.2014.第一期239～240.
［3］张艳.LTE核心网EPC语音解决方案探析.数据通信.2013.0326～34.
［文章编号］1006-7619（2014）09-09-535