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        VoLTE信令和媒體流路徑優(yōu)化方法研究

        2015-07-03 09:43:20蔡家鵬計寧王遜
        關(guān)鍵詞:現(xiàn)網(wǎng)錨定核心網(wǎng)

        蔡家鵬,計寧,王遜

        (中國移動通信集團(tuán)四川有限公司,成都 610066)

        中國移動TD-LTE話音解決方案以VoLTE為主,同時兼顧C(jī)SFB。中國移動VoLTE網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)中國移動用戶通過TD-LTE網(wǎng)絡(luò)使用話音業(yè)務(wù)的相關(guān)網(wǎng)元的集合。

        當(dāng)VoLTE用戶位于TD-LTE無線覆蓋下,通過TD-LTE無線網(wǎng)和EPC核心網(wǎng)接入IMS核心網(wǎng)和IMS業(yè)務(wù)平臺,由IMS核心網(wǎng)完成VoLTE路由和呼叫控制,由IMS業(yè)務(wù)平臺實現(xiàn)VoLTE業(yè)務(wù)處理。當(dāng)VoLTE用戶位于無TD-LTE無線覆蓋而有2G/TD-SCDMA無線覆蓋下,通過2G或TD-SCDMA無線網(wǎng)接入核心網(wǎng)電路域,由2G/3G核心網(wǎng)電路域為用戶提供話音業(yè)務(wù)。

        為保證VoLTE用戶和現(xiàn)網(wǎng)2G/3G用戶的話音互通,網(wǎng)絡(luò)上采用了域選和錨定等技術(shù)實現(xiàn),本文主要針對2G/3G用戶或VoLTE用戶位于2G/3G時呼叫位于CS的VoLTE用戶進(jìn)行詳細(xì)的分析。

        1 主叫CS,被叫VoLTE用戶(在2G/3G)的信令流程

        1.1 域選

        由于支持VoLTE的終端可以有多種模式,在不同的信號強(qiáng)度覆蓋下可以附著在不同的網(wǎng)絡(luò),如有時附著在2G/3G網(wǎng)絡(luò),有時附著在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。因此,支持VoLTE的終端在呼叫時就要選擇接入其中一個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行話音通話,選擇接入網(wǎng)絡(luò)的過程就稱為域選。

        用戶作為主叫時,由終端根據(jù)保存的注冊網(wǎng)絡(luò)信息完成域選擇。

        作為被叫時,由網(wǎng)絡(luò)側(cè)SCC-AS查詢?nèi)诤螲LR/HSS獲取注冊網(wǎng)絡(luò)信息完成域選擇。

        詳細(xì)過程如下:

        SCC AS進(jìn)行T-ADS,向三合一HSS查詢T-ADS信息;

        圖1 VoLTE域選流程圖

        HSS分別向MME、SGSN查詢用戶在不同網(wǎng)絡(luò)的注冊時間戳,通過比對時間戳向SCC AS返回用戶當(dāng)前所在網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)VoLTE用戶位于CS時,SCC-AS將繼續(xù)向MSC獲取用戶漫游號碼CSRN,并返回給被叫S-CSCF進(jìn)行后續(xù)處理。流程如圖1所示。

        1.2 錨定

        錨定(Anchoring)是指將呼叫從CS網(wǎng)絡(luò)路由到IMS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行業(yè)務(wù)處理的過程。中國移動采用“單錨定”方案:將VoLTE用戶的所有被叫業(yè)務(wù)首先接至IMS(無論被叫位于CS或IMS),并在IMS進(jìn)行“被叫域選擇”。

        在以下兩種場景中與TD-LTE用戶相關(guān)的呼叫請求需要通過錨定功能路由到IMS網(wǎng)絡(luò)。

        (1) 主叫為從CS域接入的VoLTE用戶,呼叫VoLTE用戶時,通過Anchor AS智能改號,將呼叫路由到IMS域觸發(fā)被叫業(yè)務(wù)。

        (2) 主叫用戶為CS網(wǎng)絡(luò)用戶,呼叫VoLTE用戶時,通過Anchor AS智能改號,將呼叫路由到IMS域觸發(fā)被叫業(yè)務(wù)。

        具體錨定方案如圖2步驟1!3所示:

        (1) 主叫端局查詢被叫三合一HSS,三合一HSS返回錨定SCP/VoLTE AS的T-CSI。

        (2) 主叫端局觸發(fā)至錨定SCP/VoLTE AS,錨定SCP在被叫號碼前插入路由碼。

        (3) 電路域進(jìn)行數(shù)據(jù)配置,根據(jù)錨定碼將呼叫路由至被叫歸屬地GMSC,GMSC直接將呼叫路由至本地MGCF,進(jìn)入IMS域進(jìn)行后續(xù)信令流程。

        1.3 被叫IMS域信令流程

        被叫IMS域信令流程如圖2步驟4!7所示。

        (1) MGCF根據(jù)默認(rèn)路由將消息發(fā)往本域I-CSCF,I-CSCF查詢被叫歸屬地HSS。

        (2) I-CSCF將呼 叫路由至S-CSCF,S-CSCF觸發(fā)VoLTE AS上的業(yè)務(wù),業(yè)務(wù)完成后SCC執(zhí)行T-ADS流程,向三合一HSS獲取相關(guān)信息。

        圖2 CS呼叫VoLTE用戶(位于CS)流程圖

        (3) 域選結(jié)果為CS接續(xù),VoLTE AS向HSS獲取被叫CSRN。

        (4) 呼叫在被叫歸屬地MGCF進(jìn)入電路域,并路由至被叫端局。

        1.4 現(xiàn)網(wǎng)存在問題

        上文詳細(xì)介紹了VoLTE做被叫的信令流程。由于存在n個MGCF冗余,因此S-CSCF在選擇出局的MGCF時,有(n-1)/n的概率選擇的MGCF與入局的MGCF不同,造成信令流需跨越2個MGCF,相應(yīng)的媒體流需跨越2個IMS-MGW,不僅造成信令流和媒體流的迂回,增加了端到端的呼叫時延,同時對投訴處理和故障定位帶來嚴(yán)重問題。媒體流如圖3所示。

        圖3 媒體流迂回

        2 利用S-CSCF的增強(qiáng)功能實現(xiàn)信令流和媒體流優(yōu)化

        2.1 S-CSCF的增強(qiáng)功能

        S-CSCF的增強(qiáng)功能就是S-CSCF在收到I-CSCF轉(zhuǎn)發(fā)的Invite消息時,記錄via頭域里面的MGCF信息。

        現(xiàn)網(wǎng)Via頭域如下:

        Via:SIP/2.0/TCP GZ.MGCF07.GD.CHINAMOBILE.COM:5060

        當(dāng)域選結(jié)果為被叫處于CS,并且SCC-AS返回CSRN后,S-CSCF(與BGCF合設(shè))在選擇出局的MGCF中,優(yōu)先選擇入局時的MGCF,若入局時MGCF不在候選列表中,則隨機(jī)挑選一個。對于MGCF,若連接多個IMS-MGW,優(yōu)先選擇入局時挑選的IMS-MGW(通過SDP的媒體面IP進(jìn)行挑選)。流程圖如圖4所示。

        圖4 S-CSCF增強(qiáng)功能流程圖

        2.2 效果

        對于主叫是CS用戶或VoLTE用戶在CS下,呼叫位于CS的VoLTE用戶,利用S-CSCF增強(qiáng)功能,通過記錄入局時的MGCF,并在出局時優(yōu)先選用同一MGCF,保證了信令流和媒體流的最佳路徑,整個呼叫過程中僅有1個MGCF參與,避免了2個MGCF間的信令交互,優(yōu)化后媒體流如圖5所示。

        目前四川移動現(xiàn)網(wǎng)通過測試對比驗證,得出如下結(jié)論:

        (1) 減少不必要的信令流程,整個流程僅1個MGCF參與,提高了排障和投訴處理的速度。

        (2) 端到端呼叫時延減少了10!20 ms。

        (3) 減少2個MGCF之間的信令交互,減輕核心設(shè)備負(fù)荷。

        圖5 優(yōu)化后媒體流示意圖

        (4) 有效降低了2個MGCF之間的IP承載網(wǎng)鏈路負(fù)荷。

        3 總結(jié)

        VoLTE是中國移動在4G目標(biāo)話音方案,對其優(yōu)化具有重要作用。本文針對主叫為CS用戶,被叫為處于CS的VoLTE用戶的信令流程進(jìn)行了深入分析,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)存在的媒體流冗余現(xiàn)象,提出了一種利用S-CSCF的增強(qiáng)解析功能來實現(xiàn)減少冗余的方法,經(jīng)過現(xiàn)網(wǎng)驗證測試,該方法很好地解決了信令迂回問題,效果顯著,實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)性能和用戶感知的雙提升。

        [1]3GPP TS 23.292 IP Multimedia Subsystem (IMS) Centralized Services[S].

        [2]3GPP TS 23.237 IP Multimedia Subsystem (IMS) Service Continuity[S].

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