曹 磊，王 波，邵 震，沈 驍，李一明

（1.中國(guó)電信集團(tuán)公司 北京 100033；2.中國(guó)電信股份有限公司上海研究院 上海 200122）

1 引言

很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，電信運(yùn)營(yíng)商始終專(zhuān)注于網(wǎng)絡(luò)功能的增強(qiáng)和性能的升級(jí)，以應(yīng)對(duì)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而對(duì)于語(yǔ)音業(yè)務(wù)則甚少關(guān)注，但隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模發(fā)展，VoLTE技術(shù)已經(jīng)成為移動(dòng)通信業(yè)的熱點(diǎn)。

2014年蘋(píng)果推出iOS 8.0操作系統(tǒng)中的Wi-Fi calling（Wi-Fi呼叫）技術(shù)，支持基于3GPP S2b方案[1]的VoWi-Fi，T-Mobile、EE等多家運(yùn)營(yíng)商同步提供了相應(yīng)的VoWi-Fi商用產(chǎn)品，同時(shí)對(duì)Wi-Fi calling技術(shù)在終端產(chǎn)業(yè)鏈上的支持力度也得到了大幅提升，更多的如三星、HTC等Andriod終端也陸續(xù)開(kāi)始支持3GPP S2b方案。

對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商而言，VoWi-Fi技術(shù)可以利用近幾年已在室內(nèi)大量建設(shè)的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，彌補(bǔ)蜂窩網(wǎng)室外基站對(duì)室內(nèi)的覆蓋不夠而使得用戶接收信號(hào)較差的不足，在提高資源利用率的同時(shí)有效提升語(yǔ)音業(yè)務(wù)的用戶滿意度。對(duì)用戶而言，使用VoWi-Fi業(yè)務(wù)可以在基本不改變業(yè)務(wù)使用習(xí)慣的基礎(chǔ)上，在更多的區(qū)域內(nèi)使用語(yǔ)音業(yè)務(wù)，從而降低國(guó)際漫游費(fèi)用的支出。

本文將主要介紹基于3GPP S2b方案的VoWi-Fi技術(shù)的實(shí)現(xiàn)及關(guān)鍵問(wèn)題的分析，并簡(jiǎn)單介紹了其他VoWi-Fi實(shí)現(xiàn)方案，最后提出了對(duì)電信級(jí)VoWi-Fi運(yùn)營(yíng)的建議。

2 基于3GPP S2b方案的VoWi-Fi組網(wǎng)架構(gòu)

圖1是基于3GPP S2b方案的VoWi-Fi與VoLTE組網(wǎng)架構(gòu)，其中虛線部分為VoWi-Fi涉及的接口，實(shí)線部分為VoLTE涉及的接口，PGW作為跨網(wǎng)絡(luò)切換的錨點(diǎn)。

3GPP在引入演進(jìn)的分組核心網(wǎng)（EPC）之初就將非3GPP網(wǎng)絡(luò)接入作為目標(biāo)架構(gòu)的一部分，Wi-Fi接入3GPP EPC架構(gòu)可以分為S2a、S2b和S2c 3種場(chǎng)景[1]。

·S2a方案是基于授信Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)與EPC互通，采用GTP/PMIP的S2a接口（授信非3GPP網(wǎng)絡(luò)與PGW之間）。這種方案中Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)通過(guò)運(yùn)營(yíng)商城域網(wǎng)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的PGW相連，因此需要對(duì)城域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備BRAS進(jìn)行改造，以支持移動(dòng)性的要求。

·S2b方案是應(yīng)用于非授信Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)基于ePDG設(shè)備接入EPC網(wǎng)絡(luò)。S2b方案要求終端和ePDG之間建立IPSec隧道，因此需要終端支持IPSec。

·S2c方案是一種基于終端的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)與EPC互通解決方案，UE和PGW之間通過(guò)DSMIP隧道連接，這樣UE和EPC網(wǎng)絡(luò)交互的數(shù)據(jù)可以在固網(wǎng)與城域網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)透?jìng)鳎@種方案要求終端支持DSMIPv6。

在S2b方案中，網(wǎng)絡(luò)側(cè)通過(guò)新增ePDG網(wǎng)元來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)從Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)接入EPC，ePDG網(wǎng)元部署在公網(wǎng)上（也可以部署在內(nèi)網(wǎng)中）。終端和ePDG之間使用SWu接口，該接口通過(guò)IKEv2[2]消息傳遞用戶認(rèn)證信息，在認(rèn)證通過(guò)后在終端和ePDG間建立IPSec隧道[3]來(lái)承載用戶的Wi-Fi數(shù)據(jù)流；ePDG與3GPP AAA服務(wù)器間使用SWm接口，此接口通過(guò)Diameter消息傳遞用戶認(rèn)證信息；ePDG與PGW之間則使用S2b接口，此接口使用GTP/PMIP建立Wi-Fi UE與PGW的會(huì)話（session）。3GPP S2b方案中的語(yǔ)音流最終從EPC網(wǎng)絡(luò)通過(guò)PGW進(jìn)入IMS核心網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與運(yùn)營(yíng)商所提供的VoLTE業(yè)務(wù)相同的管控。

S2b方案支持Wi-Fi UE從其他運(yùn)營(yíng)商或私有的非授信Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)接入移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的EPC網(wǎng)絡(luò)中，因此要求終端支持建立IPSec隧道。由于IPSec的額外開(kāi)銷(xiāo)較大，對(duì)終端功耗有很大的影響，直至Wi-Fi calling的出現(xiàn)才使得此方案有了用武之地。目前在Wi-Fi calling技術(shù)中S2b方案僅承載Wi-Fi語(yǔ)音流，對(duì)數(shù)據(jù)流（上網(wǎng)業(yè)務(wù)等）不進(jìn)行統(tǒng)一控制，即IPSec隧道僅封裝語(yǔ)音流，這樣能降低對(duì)終端處理能力的要求，也能節(jié)省終端的功耗。

3 基于3GPP S2b的VoWi-Fi方案的關(guān)鍵問(wèn)題

3.1 用戶認(rèn)證

要使用VoWi-Fi業(yè)務(wù)，用戶需進(jìn)行3個(gè)步驟的認(rèn)證注冊(cè)過(guò)程。

第1步，在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)。用戶首先需要在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入認(rèn)證，確定能成功登入Internet，這一認(rèn)證方式及流程由該Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)自行決定。該Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)可以是用戶歸屬運(yùn)營(yíng)商的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，也可以是用戶家庭、商家或其他電信運(yùn)營(yíng)商的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。Wi-Fi的加密方式由該Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)自行定義，可以是不加密的，也可以是加密的。EPC網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)流程如圖2所示。

第2步，在EPC網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)。用戶在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)通過(guò)認(rèn)證登入Internet后，需要繼續(xù)在EPC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入認(rèn)證。該認(rèn)證過(guò)程由終端觸發(fā)，例如在蘋(píng)果iOS操作系統(tǒng)中，當(dāng)用戶打開(kāi)“Wi-Fi calling”使能開(kāi)關(guān)時(shí)，終端會(huì)使用DNS方式發(fā)現(xiàn)ePDG網(wǎng)元，并通過(guò)ePDG和3GPP AAA網(wǎng)元在EPC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行注冊(cè)。測(cè)試結(jié)果顯示，此步驟（從第一條IKE_SA_init消息到最后一條IKE auth answer消息）耗時(shí)在1 s左右。EPC網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)流程如圖2所示。

圖1 基于3GPP S2b方案的VoWi-Fi與VoLTE組網(wǎng)架構(gòu)

第3步，在IMS網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)。用戶在EPC網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)成功后，將繼續(xù)在IMS核心網(wǎng)進(jìn)行注冊(cè)。這一過(guò)程在EPC網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)成功后自動(dòng)觸發(fā)。只有在IMS注冊(cè)成功后，用戶才可以正常使用VoWi-Fi的主/被叫業(yè)務(wù)和發(fā)送/接收短信業(yè)務(wù)。

3個(gè)步驟的認(rèn)證過(guò)程如圖3所示。

上述3個(gè)認(rèn)證過(guò)程中，第2個(gè)步驟即用戶在EPC網(wǎng)絡(luò)的注冊(cè)是S2b方案的關(guān)鍵，3GPP定義在這一過(guò)程中使用基于USIM卡的EAP-AKA[4]認(rèn)證算法，在認(rèn)證過(guò)程中EAP-AKA認(rèn)證算法封裝在IKEv2消息中。

3.2 語(yǔ)音流的安全傳輸

由于S2b針對(duì)的是非授信的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，因此必須保障用戶語(yǔ)音業(yè)務(wù)的安全性。S2b方案在終端與ePDG間建立加密的IPSec隧道，ePDG與PGW間建立GTP/PMIP隧道，這樣用戶數(shù)據(jù)全程都封裝在隧道中，終端與ePDG間的IPSec隧道解決了ePDG網(wǎng)元以下段在非授信網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)安全性問(wèn)題，ePDG與PGW間則采用與EPC網(wǎng)絡(luò)相同的安全機(jī)制，這樣可以有效實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音流的端到端安全傳輸。語(yǔ)音流的傳輸示意如圖4所示。

3.3 VoWi-Fi與VoLTE的無(wú)縫切換

在S2b方案中，語(yǔ)音流通過(guò)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)接入PGW后，以PGW作為錨點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫切換，確保了跨網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的連續(xù)性。用戶語(yǔ)音數(shù)據(jù)的切換如圖5所示。

無(wú)論是從VoWi-Fi切換到VoLTE，還是從VoLTE切換到VoWi-Fi，都是先在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)建立新的連接，之后將業(yè)務(wù)承載到新的連接上，再拆除源網(wǎng)絡(luò)上的連接。在這一過(guò)程中，由于錨點(diǎn)PGW的存在，無(wú)論用戶在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)上附著還是在LTE網(wǎng)絡(luò)上附著，用戶的IP地址均由PGW分配，因此在切換過(guò)程中，用戶發(fā)起目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的連接建立請(qǐng)求時(shí)，只需在GTPv2消息（若采用S2b GTP）中攜帶在源網(wǎng)絡(luò)獲取的IP地址，PGW就可識(shí)別該連接建立請(qǐng)求是一個(gè)切換過(guò)程的連接建立而不是一個(gè)新建連接的建立，這樣PGW只需在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)上將原IP地址分配給終端，即可保證用戶的IP地址不變，從而實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)的連續(xù)性。當(dāng)從VoWi-Fi切換到VoLTE時(shí)，終端在LTE網(wǎng)絡(luò)下可以發(fā)送“Handover”指示，此時(shí)EPC網(wǎng)絡(luò)可依照跨eNode B切換流程進(jìn)行處理，但當(dāng)VoLTE切換到VoWi-Fi時(shí)，終端在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)下無(wú)法發(fā)送“Handover”指示（3GPP標(biāo)準(zhǔn)不作定義要求），此時(shí)則通過(guò)終端上報(bào)在LTE網(wǎng)絡(luò)獲取的IP地址，由ePDG發(fā)起“Handover”指示來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖6所示。

圖2 EPC網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)流程

圖3 基于S2b的VoWi-Fi的認(rèn)證注冊(cè)過(guò)程

圖4 VoWi-Fi語(yǔ)音流的傳輸示意

圖5 用戶語(yǔ)音數(shù)據(jù)切換示意

切換測(cè)試中分別定義了用戶面和信令面兩種切換時(shí)延（以VoLTE切換到VoWi-Fi為例）。

（1）用戶面

用戶面切換時(shí)延是監(jiān)測(cè)PGW的GTP接口，以在LTE側(cè)最后一個(gè)報(bào)文以及Wi-Fi側(cè)第一個(gè)報(bào)文之間的時(shí)間差。統(tǒng)計(jì)的抓取分組示意如圖7所示，虛線框內(nèi)為L(zhǎng)TE側(cè)的最后一個(gè)報(bào)文，實(shí)線框內(nèi)為Wi-Fi側(cè)的第一個(gè)報(bào)文，用戶面切換時(shí)延可以反映出用戶對(duì)業(yè)務(wù)發(fā)生切換的真實(shí)感受。

（2）信令面

信令面切換時(shí)延則是監(jiān)測(cè)ePDG側(cè)的信令，統(tǒng)計(jì)ePDG從初始切換的第一條IKE_SA消息到最后一條專(zhuān)有承載建立完成的create bearer response消息之間的時(shí)間差。如圖8所示，虛線框內(nèi)為IKE_SA_init消息，實(shí)線框內(nèi)為create bearer response消息，信令面切換時(shí)延是便于網(wǎng)絡(luò)側(cè)對(duì)網(wǎng)內(nèi)用戶的切換情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，由于在信令面的切換完成前，用戶的接入網(wǎng)并未切換，因此業(yè)務(wù)也不會(huì)中斷。

從目前實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果看，在無(wú)線環(huán)境良好的情況下，VoWi-Fi與VoLTE間的切換時(shí)延是百毫秒級(jí)的，用戶幾乎無(wú)感知。目前信令切換時(shí)延稍長(zhǎng)，但對(duì)切換時(shí)通話質(zhì)量無(wú)任何影響。在切換過(guò)程中，當(dāng)專(zhuān)用承載未能建立起來(lái)時(shí)，語(yǔ)音流可臨時(shí)走缺省承載，當(dāng)專(zhuān)用承載建立后，語(yǔ)音流再切換至專(zhuān)有承載。具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

3.4 VoWi-Fi的語(yǔ)音編碼

VoWi-Fi的語(yǔ)音編碼方案完全參照VoLTE，編碼格式和速率在UE與IMS平臺(tái)協(xié)商后確認(rèn)，在圖9中的測(cè)試編碼格式為AMR-WB，編碼速率為12.65 kbit/s。

4 其他的VoWi-Fi實(shí)現(xiàn)方案

除了基于3GPP S2b的VoWi-Fi方案外，目前業(yè)界還有其他幾種VoWi-Fi實(shí)現(xiàn)方式。

圖6 VoLTE無(wú)縫切換到VoWi-Fi的實(shí)現(xiàn)

圖7 抓取分組示意

圖8 抓取分組示意

表1 VoWi-Fi與VoLTE的無(wú)縫切換時(shí)延測(cè)試結(jié)果

圖9 VoWi-Fi的語(yǔ)音編碼協(xié)商

4.1 普通App的OTT方式

有代表性的包括微信電話、Skype等，其主要通過(guò)在終端上安裝App客戶端軟件的方式實(shí)現(xiàn)基本的VoIP，其存在的主要問(wèn)題有各種通話軟件與現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)以及通話軟件間均難以互通；實(shí)時(shí)被叫需要App客戶端軟件時(shí)刻開(kāi)啟，這樣也就難以保障語(yǔ)音的隨時(shí)可達(dá)；一般無(wú)法實(shí)現(xiàn)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)蜂窩網(wǎng)的切換等。雖然，類(lèi)似易信電話的應(yīng)用能通過(guò)在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中部署IP電話網(wǎng)關(guān)來(lái)增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)App客戶端到現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼的主叫能力，但始終無(wú)法實(shí)現(xiàn)App客戶端的被叫功能。OTT方式的VoWi-Fi實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)如圖10所示。

4.2 App+信令網(wǎng)關(guān)方式

有代表性的如Wi-Fi-phone等，這種方式是運(yùn)營(yíng)商定制的VoWi-Fi方案，其除了在終端上安裝客戶端軟件外，還需在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部署Wi-Fi-phone平臺(tái)，并利用信令網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與HLR互通，由此將Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)視為移動(dòng)蜂窩網(wǎng)中的一個(gè)普通基站，從而完成用戶在移動(dòng)核心網(wǎng)中的位置注冊(cè)、IMS的注冊(cè)及呼叫信令接續(xù)。與普通App的OTT方式相比，這種方式可以通過(guò)App語(yǔ)音平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)原有的運(yùn)營(yíng)商分配的號(hào)碼與App ID的綁定，從而完成用戶的主/被叫接續(xù)，但與3GPP S2b方案相比，其作為一種App的拓展，使用時(shí)仍然要求App客戶端軟件時(shí)刻開(kāi)啟，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)蜂窩網(wǎng)的切換，同時(shí)對(duì)移動(dòng)核心網(wǎng)有新增網(wǎng)元的改造要求。App+信令網(wǎng)關(guān)方式的VoWi-Fi實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)如圖11所示。

App+信令網(wǎng)關(guān)方式中的IMS網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)過(guò)程為：App客戶端通過(guò)Wi-Fi進(jìn)入Internet并連接到Wi-Fi-phone平臺(tái)，由Wi-Fi-phone平臺(tái)完成客戶端的鑒權(quán)后，向IMS發(fā)起標(biāo)準(zhǔn)注冊(cè)過(guò)程。

圖10 OTT方式的VoWi-Fi實(shí)現(xiàn)方案

圖11 App+信令網(wǎng)關(guān)方式的VoWi-Fi實(shí)現(xiàn)方案

主叫處理過(guò)程：由App客戶端發(fā)起的呼叫通過(guò)Wi-Fi與Internet發(fā)送到Wi-Fi-phone平臺(tái)中的信令網(wǎng)關(guān)，由信令網(wǎng)關(guān)解密后發(fā)送至IMS；呼叫到達(dá)IMS后由IMS負(fù)責(zé)處理將呼叫路由到MSC完成后續(xù)呼叫。

被叫處理過(guò)程：App客戶端在Wi-Fi-phone平臺(tái)完成鑒權(quán)后，平臺(tái)會(huì)通知HLR進(jìn)行用戶位置的注冊(cè)，當(dāng)前用戶的位置就是處于Wi-Fi-phone平臺(tái)覆蓋區(qū)域，平臺(tái)需分配被叫路由的TLDN（temporary local directory number，臨時(shí)本地號(hào)碼）號(hào)段。主叫MSC根據(jù)TLDN分析，選GWC（gateway controller，網(wǎng)關(guān)控制器）方向進(jìn)行路由；GWC基于TLDN的分析選定IMS方向，GWC與IMS間走信令鏈路途經(jīng)Wi-Fi-phone平臺(tái)，由平臺(tái)完成該TLDN與原手機(jī)號(hào)碼變換，IMS收到的被叫號(hào)已變?yōu)樵撟?cè)的手機(jī)號(hào)，最終由IMS完成呼叫接續(xù)。

4.2 Google推出的Project Fi業(yè)務(wù)

近期Goole推出了Project Fi業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)除實(shí)現(xiàn)VoWi-Fi外，還可通過(guò)與T-Mobile、Sprint合作，實(shí)現(xiàn)與這兩個(gè)運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)之間的語(yǔ)音切換，目前僅有一款終端（NeXus 6）支持該業(yè)務(wù)。目前Google尚未公布其具體的實(shí)現(xiàn)方案，據(jù)新聞報(bào)道中提及T-Mobile US CEO透露“Project Fi實(shí)現(xiàn)LTE與Wi-Fi的無(wú)縫切換不是使用Wi-Fi calling技術(shù)”[5]。由于現(xiàn)階段信息公開(kāi)的局限，后續(xù)將進(jìn)一步對(duì)Project Fi的實(shí)現(xiàn)機(jī)制進(jìn)行研究分析。

5 VoWi-Fi發(fā)展建議

近階段VoWi-Fi能成為業(yè)界聚焦的熱點(diǎn)，主要在于其能形成對(duì)VoLTE的有效補(bǔ)充，運(yùn)營(yíng)商可以利用數(shù)量龐大的Wi-Fi公共熱點(diǎn)和家庭Wi-Fi覆蓋的資源優(yōu)勢(shì)解決VoLTE業(yè)務(wù)覆蓋不連續(xù)性的問(wèn)題，VoWi-Fi將與VoLTE同步融合并一起作為基礎(chǔ)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)能力提供給用戶。因此，VoWi-Fi從提供業(yè)務(wù)的能力上來(lái)說(shuō)，需要繼承現(xiàn)有電路域語(yǔ)音業(yè)務(wù)的基本業(yè)務(wù)及補(bǔ)充業(yè)務(wù)能力；而從用戶使用習(xí)慣上來(lái)說(shuō)，也需要延續(xù)現(xiàn)有的操作體驗(yàn)，應(yīng)與VoLTE的操作體驗(yàn)保持統(tǒng)一性。

目前國(guó)內(nèi)通信市場(chǎng)仍處于LTE的牌照發(fā)放后的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，LTE網(wǎng)絡(luò)使用高頻段進(jìn)行部署，短期內(nèi)無(wú)法達(dá)到900 MHz GSM或者800 MHz CDMA網(wǎng)絡(luò)的覆蓋水平。加之運(yùn)營(yíng)商對(duì)于高層住宅樓宇中移動(dòng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的覆蓋與質(zhì)量問(wèn)題，始終沒(méi)有找到好的技術(shù)手段加以應(yīng)對(duì)，這也給VoWi-Fi帶來(lái)一個(gè)較好的發(fā)展時(shí)機(jī)，部署時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾方面的問(wèn)題。

（1）技術(shù)方案的選擇

基于3GPP S2b方案的VoWi-Fi技術(shù)方案與前文所述幾種技術(shù)方案相比，最大的區(qū)別在于將語(yǔ)音業(yè)務(wù)完整地接入運(yùn)營(yíng)商的EPC與IMS網(wǎng)絡(luò)中，從而可以在移動(dòng)分組域中實(shí)現(xiàn)對(duì)Wi-Fi語(yǔ)音業(yè)務(wù)的管理與控制。同時(shí)能實(shí)現(xiàn)與電信網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼的互通以及與LTE網(wǎng)絡(luò)間語(yǔ)音業(yè)務(wù)的無(wú)縫切換，Wi-Fi calling以此作為VoLTE業(yè)務(wù)的強(qiáng)力補(bǔ)充，能有效解決LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足所帶來(lái)的VoLTE業(yè)務(wù)不連續(xù)性的問(wèn)題。除此以外，Wi-Fi calling這項(xiàng)功能內(nèi)置于終端中，用戶無(wú)需下載安裝App，其撥打/接聽(tīng)電話和收發(fā)短信等操作也與現(xiàn)有電路域語(yǔ)音業(yè)務(wù)及運(yùn)營(yíng)商提供的VoLTE業(yè)務(wù)所要求的操作完全一致，這樣的使用方式保證了用戶的體驗(yàn)，更易于接受。

（2）對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的改造

由于基于3GPP S2b方案本身是針對(duì)非授信的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，因此對(duì)運(yùn)營(yíng)商的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)無(wú)特殊改造要求，而對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，需要在EPC中新增ePDG網(wǎng)元作為Wi-Fi側(cè)接入網(wǎng)關(guān)，新增或升級(jí)3GPP AAA網(wǎng)元支持對(duì)用戶的EAP-AKA認(rèn)證算法。

（3）對(duì)關(guān)鍵網(wǎng)元ePDG的功能和部署要求

ePDG設(shè)備作為S2b方案的關(guān)鍵網(wǎng)元，需要具備以下主要功能。

·支持將用戶側(cè)IKEv2認(rèn)證消息轉(zhuǎn)換為EPC要求的Diameter消息，發(fā)送到3GPP AAA服務(wù)器進(jìn)行用戶認(rèn)證。

·支持與用戶建立IPSec隧道，將用戶語(yǔ)音流封裝于其中。

·支持與PGW建立GTP/PMIP隧道，將用戶語(yǔ)音流封裝于其中，建議采用S2b GTP。

·由于ePDG網(wǎng)元暴露在公網(wǎng)上，需要考慮對(duì)網(wǎng)元實(shí)施安全性保護(hù)。

·有別于國(guó)外運(yùn)營(yíng)商的集中部署方式，在國(guó)內(nèi)分省部署時(shí)需要解決省際漫游的問(wèn)題。

·加快融合VoWi-Fi功能的VoLTE終端研制。

基于3GPP S2b方案的VoWi-Fi更依賴于終端的生態(tài)系統(tǒng)支持，目前在歐美地區(qū)獲得了蘋(píng)果的iOS終端和三星、HTC等Andriod終端的支持，終端產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)初具規(guī)模，因此需要制定相關(guān)行業(yè)或企業(yè)的終端規(guī)范來(lái)推進(jìn)國(guó)內(nèi)主流終端廠商迅速開(kāi)展融合VoWi-Fi功能的VoLTE終端的研制。同時(shí)，針對(duì)IPSec隧道的耗電性能、語(yǔ)音業(yè)務(wù)的LTE優(yōu)先功能等技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行探討與功能完善，提前做好商用終端的準(zhǔn)備。

（4）VoWi-Fi業(yè)務(wù)質(zhì)量

通常Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)是以承載數(shù)據(jù)上網(wǎng)業(yè)務(wù)為主，其QoS保障能力與LTE網(wǎng)絡(luò)存在一定差距。盡管關(guān)于Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布，但目前Wi-Fi設(shè)備對(duì)其支持率較低，因此用戶未來(lái)能否獲取與VoLTE一致的VoWi-Fi業(yè)務(wù)質(zhì)量體驗(yàn)有待進(jìn)一步評(píng)估。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文從組網(wǎng)、接入認(rèn)證、傳輸安全性與VoLTE的無(wú)縫切換、語(yǔ)音編碼以及部署建議等方面分析了基于S2b方案的VoWi-Fi技術(shù)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)對(duì)其他VoWi-Fi實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，將有助于運(yùn)營(yíng)商提前做好各方面的技術(shù)準(zhǔn)備，加快VoWi-Fi的商用進(jìn)程。

1 3GPP TS23.402.Architecture Enhancements for Non-3GPP Accesses,2011

2 IETF RFC5996.Internet Key Exchange Protocol Version 2(IKEv2),2010

3 IETF RFC4301.Security Architecture for the Internet Protocol,2005

4 IETF RFC4187.Extensible Authentication Protocol Method for 3rd Generation Authentication and Key Agreement(EAP-AKA),2006

5 Google不是想做運(yùn)營(yíng)商,是玩運(yùn)營(yíng)商,http://www.aiweibang.com/yuedu/23436242.html Google wants to do more than be an operator,http://www.aiweibang.com/yuedu/23436242.html