孔亞青 中國電信股份有限公司浙江分公司高級工程師

陶偉宜 華信咨詢設(shè)計研究院有限公司高級工程師

錢科能 華信咨詢設(shè)計研究院有限公司高級工程師

景建新 華信咨詢設(shè)計研究院有限公司高級工程師

1 引言

2013年12月4日，國內(nèi)三大電信運營商同步獲得4GTD-LTE牌照，催生了整個電信業(yè)及移動互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的新一輪競爭。而中國移動利用TD-LTE牌照與其移動網(wǎng)絡制式的優(yōu)勢，領(lǐng)先搶占了LTE市場先機。2014年6月27日，工業(yè)和信息化部批準中國電信和中國聯(lián)通在16座城市開展LTEFDD和TD-LTE混合組網(wǎng)試驗；2015年2月27日，中國電信和中國聯(lián)通正式取得4GFDD牌照。值此契機，運營商建設(shè)可規(guī)模商用的LTE精品網(wǎng)絡，合理規(guī)劃定位VoLTE和RCS基礎(chǔ)通信服務，成為當務之急。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，以VoLTE為核心的融合通信將不可避免地成為運營商加快轉(zhuǎn)型、應對互聯(lián)網(wǎng)公司跨界競爭的重要業(yè)務形態(tài)。在激烈的市場競爭形勢下，預計運營商在LTE無線覆蓋達到一定程度后，將規(guī)模化建設(shè)VoLTE網(wǎng)絡。本文主要研究IMS升級支持VoLTE業(yè)務的過程中，現(xiàn)有基本語音業(yè)務、緊急呼叫業(yè)務、短消息業(yè)務、補充業(yè)務及增值業(yè)務的承接方案。提前進行相關(guān)方案的研究，為保障今后運營商VoLTE相關(guān)網(wǎng)絡建設(shè)的快速開展、VoLTE業(yè)務的高效部署及市場競爭贏得時機。

考慮到LTE全覆蓋是一個長期的過程，本文基于以下假設(shè)條件來進行研究：在LTE廣覆蓋但未達到全覆蓋的過渡階段，LTE語音業(yè)務采用SVLTE+VoLTE的解決方案；在LTE廣覆蓋的目標階段，LTE語音業(yè)務采用VoLTE的解決方案。

2 基本語音業(yè)務承接方案

2.1 業(yè)務實現(xiàn)

（1）近期

當LTE網(wǎng)絡未完全覆蓋時，采用SVLTE+VoLTE的解決方案，即由IMS和傳統(tǒng)的電路域共同提供語音業(yè)務，手機終端在CDMA 1x和LTE中雙待，LTE和CDMA1x共號。當用戶移出LTE覆蓋范圍時，終端主動在CS域注冊，并向VCCAS發(fā)送短消息通知IMS網(wǎng)絡其已移出LTE覆蓋范圍；當終端感知到LTE網(wǎng)絡信號重新變強時，則重新發(fā)起IMS注冊。圖1為SVLTE+VoLTE語音解決方案架構(gòu)示意圖。

（2）遠期

待LTE網(wǎng)絡覆蓋完善后，LTE語音業(yè)務為VoLTE/IMS解決方案，即由IMS提供高清語音業(yè)務，手機終端在LTE中單待。圖2為VoLTE語音解決方案架構(gòu)示意圖。

2.2 域選擇

LTE網(wǎng)絡全覆蓋需要一段較長的時間，VoLTE業(yè)務部署初期由于LTE網(wǎng)絡未實現(xiàn)連續(xù)覆蓋，所以電路域語音業(yè)務將與VoLTE業(yè)務并存一段時間。在并存期間，存在接入域選擇的問題。接入域選擇有主叫域選擇及被叫域選擇兩種。

圖1 SVLTE+VoLTE語音解決方案架構(gòu)圖

圖2 VoLTE語音解決方案架構(gòu)圖

（1）主叫域（ADS）選擇

在LTE未全覆蓋階段，語音采用SVLTE作為過渡方案，即LTE終端為1x及LTE雙收雙發(fā)雙模終端。如終端處于網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)，將在CS域及IMS域中雙注冊。

主叫域選擇有兩種思路，一種是建立呼叫前由主叫終端首先判斷被叫終端能力，只有被叫終端支持VoLTE語音，并處于LTE覆蓋區(qū)域時，主叫選擇VoLTE呼出，其他情況均發(fā)起CS呼叫；另一種是主叫終端只要處于LTE覆蓋區(qū)域就采用VoLTE語音呼出，不考慮被叫終端的能力。

在呼叫前查詢被叫終端能力，可采用SIP協(xié)議中的OPITION消息通過IMS網(wǎng)絡查詢被叫終端能力及覆蓋情況，告知主叫終端；或由IMS網(wǎng)絡通過Sh接口查詢VCCAS服務器，獲取被叫能力，并最終實現(xiàn)主叫域選擇。

（2）被叫域（T-ADS）選擇

3GPP2在X.S0042中定義了DOMAIN AVAILABILITYNOTIFICATION，即終端在感知到LTE網(wǎng)絡信號較差時，主動在CS域注冊，并向VCCAS發(fā)送短消息，通知IMS網(wǎng)絡已經(jīng)移動出LTE覆蓋范圍，后續(xù)被叫接續(xù)，均接入CS網(wǎng)絡。該機制可以實現(xiàn)被叫側(cè)域選擇功能。

2.3 VoLTE基本呼叫

（1）錨定方案

●主叫CS

主叫端局觸發(fā)至錨定SCP，錨定SCP在被叫號碼前插入路由碼，路由至被叫歸屬地GMSC，再將呼叫路由至本地MGCF并送至IMS網(wǎng)絡觸發(fā)VoLTEAS上的業(yè)務，業(yè)務完成后SCC執(zhí)行T-ADS流程，向HSS獲取域選結(jié)果。如果被叫在IMS域接續(xù)，則被叫S-CSCF將呼叫路由至被叫SBC；如果被叫在CS域接續(xù)，則呼叫在被叫歸屬地MGCF進入電路域，并路由至被叫端局。

●主叫VoLTE

主叫按照標準IMS流程進行主叫發(fā)起和主叫業(yè)務觸發(fā)，并按標準IMS流程將呼叫路由至被叫IMS域，被叫IMS業(yè)務觸發(fā)T-ADS流程，向HSS獲取域選結(jié)果。如果被叫在IMS域接續(xù)，則被叫S-CSCF將呼叫路由至被叫SBC；如果被叫在CS域接續(xù)，則呼叫在被叫歸屬地MGCF進入電路域，并路由至被叫端局。

（2）雙觸發(fā)方案

●主叫流程

當VoLTE用戶為主叫時，依據(jù)策略可發(fā)起被叫VoLTE能力指示查詢，或者直接采用VoLTE呼出。無論哪種情況，當采用VoLTE呼出時，遵循運營商IMS網(wǎng)絡SIP協(xié)議總體技術(shù)要求，此呼叫為普通的IMS呼叫；當采用CS域呼出時，此呼叫為普通的CS域呼叫。

●被叫流程

當VoLTE用戶作為被叫時，IMS網(wǎng)絡需進行被叫域選擇。在不引入ICS時，所有呼叫至IMS網(wǎng)絡的呼叫，其主叫同樣為VoLTE用戶。IMS核心網(wǎng)處理呼叫時，如被叫是VoLTE簽約用戶，需首先執(zhí)行被叫域選擇過程。被叫域選擇的依據(jù)為UE注冊時攜帶的接入網(wǎng)信息以及UE是否發(fā)T-ADS短信通知TAS，已經(jīng)漫游出LTE覆蓋區(qū)域。IMS通過Sh接口向TAS咨詢被叫用戶是否可進行VoLTE接續(xù)，如被叫用戶注冊了IMS網(wǎng)絡，并且在LTE覆蓋區(qū)域，具有VoLTE能力，則IMS網(wǎng)絡處理呼叫，繼續(xù)呼叫接續(xù)，呼叫流程遵循運營商IMS網(wǎng)絡SIP協(xié)議總體技術(shù)要求；如果被叫用戶不具備接收VoLTE呼叫的條件，則IMS網(wǎng)絡將呼叫路由至MGCF并與CS域進行互通，實現(xiàn)被叫用戶接續(xù)。

基于上述兩個方案的分析，在錨定方案場景下，當主叫用戶在CS域發(fā)起語音呼叫時，將會存在話務迂回的情況，本文不建議采取此種方案。

3 緊急呼叫承接方案

隨著LTE網(wǎng)絡的部署，移動用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務逐漸遷移到4G網(wǎng)絡，基于IMS的VoLTE業(yè)務是LTE環(huán)境下話音業(yè)務目標解決方案，而VoLTE系統(tǒng)實現(xiàn)緊急呼叫的方案也是LTE環(huán)境下緊急呼叫的目標方案，是由終端、EPC與IMS相配合，根據(jù)發(fā)起呼叫的用戶位置信息把緊急呼叫接續(xù)到就近的緊急特服中心。

3GPP對VoLTE用戶接入IMS的緊急呼叫系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示，緊急呼叫業(yè)務需要終端、EPC和IMS配合實現(xiàn)，IMS核心主要由位置資源功能（LRF）和緊急呼叫會話控制設(shè)備（E-CSCF）等網(wǎng)元配合完成相關(guān)處理。

3GPP針對VoLTE場景，引入了終端存儲當?shù)鼐o急號碼和針對緊急呼叫重新發(fā)起IMS注冊機制來保障緊急呼叫的就近接入以及緊急號碼準確性。VoLTE用戶緊急呼叫的總體實現(xiàn)流程為：

（1）終端存儲緊急號碼

●當終端發(fā)起附著請求或跟蹤區(qū)更新請求時，EPC通過附著成功消息或跟蹤區(qū)更新成功消息將配置的本地緊急呼叫號碼列表發(fā)送給終端。

●終端保存該緊急呼叫號碼列表用于緊急呼叫的準確甄別，通過這種動態(tài)下發(fā)的方式來解決不同國家和地區(qū)的緊急通信號碼不同的問題。

圖3 3GPP定義IMS緊急呼叫架構(gòu)

（2）終端甄別緊急呼叫

用戶撥打緊急號碼，終端根據(jù)所存儲的緊急號碼列表甄別出該呼叫為緊急呼叫。

（3）建立緊急呼叫的專有承載

終端甄別出緊急呼叫后，根據(jù)用戶的VoLTE業(yè)務狀態(tài)不同采取相應處理機制，具體如下：

●若用戶為普通用戶，則終端請求創(chuàng)建PDN專有承載，EPC根據(jù)請求選擇就近的PGW完成緊急呼叫專有承載的建立。

●若用戶為受限用戶（如欠費或USIM卡無法鑒權(quán)的用戶等），則向EPC發(fā)起緊急附著和建立緊急呼叫的專有承載連接請求，EPC根據(jù)請求完成緊急附著以及緊急承載的建立。

（4）UE發(fā)起緊急注冊

終端創(chuàng)建緊急呼叫專用承載過程成功后，使用緊急呼叫專用承載的IP地址和端口向本地PGW提供的本地P-CSCF發(fā)起緊急注冊，建立用戶到本地P-CSCF的連接。

（5）UE發(fā)起緊急會話請求，IMS把呼叫連接到就近的緊急呼叫中心

LTE終端發(fā)起緊急呼叫的會話請求，攜帶位置信息。如果UE有用戶號碼信息，則UE使用用戶的IMPU；如果UE無用戶號碼信息，則UE應該使用用戶的設(shè)備標識（IMEI）。

在VoLTE下部署緊急呼叫，其中最主要的兩個關(guān)鍵問題為：

（1）緊急呼叫識別

緊急呼叫要求終端進行特殊操作，因此需要終端識別當前呼叫為緊急呼叫。緊急呼叫識別有兩種方式：UE-aware和UE-unaware，兩種方式在網(wǎng)絡中可能并存，具體參見圖4。

（2）位置信息Cell-ID的獲取

方式一：終端發(fā)起呼叫時在SIP消息中的P-Access-Network-Info攜帶CellID。

方式二：通過PCC獲取CellID，能保證CellID信息的準確性。

考慮到LTE網(wǎng)絡覆蓋是個逐漸完善的過程，VoLTE用戶來到?jīng)]有LTE覆蓋區(qū)域時，VoLTE用戶的緊急呼叫自動回落到CDMA1x域下實現(xiàn)，與目前C網(wǎng)下的緊急呼叫實現(xiàn)機制相同。

4 短消息業(yè)務承接方案

對于短消息業(yè)務，基于目前的短消息平臺有SMSC融合IPSMGW和獨立IPSMGW兩種方案（見表1）。

目前，運營商的短信中心基本都已完成云化部署，根據(jù)調(diào)研，主流短信中心設(shè)備廠家基本都具備升級改造的能力：升級現(xiàn)網(wǎng)信令處理設(shè)備V3～V4設(shè)備以支持Diameter信令，并根據(jù)業(yè)務需求新增相應的虛擬機和存儲設(shè)備。

5 補充業(yè)務承接方案

圖4 緊急呼叫識別方式

表1 短消息業(yè)務承接方案

VoLTE場景下，由VoLTE AS負責向用戶提供VoLTE補充業(yè)務，實現(xiàn)與C網(wǎng)相同的業(yè)務體驗，同時還可實現(xiàn)VoLTE特有新功能（如視頻通話等）。

VoLTE下的基本及補充業(yè)務參見表2。

對于補充業(yè)務的設(shè)置，VoLTE不再采用CDMA網(wǎng)那種撥號方式，而是采用通過Ut接口方式，由用戶在終端上直接設(shè)置補充業(yè)務的形式，對于用戶體驗來說，更加直觀一些。圖5為兩種終端業(yè)務配置的對比情況。

VoLTE補充業(yè)務簽約數(shù)據(jù)是在VoLTEAS存儲，而C網(wǎng)電路域補充業(yè)務簽約數(shù)據(jù)則是放在HLR中。從目前來看，運營商不會考慮改造HLR和VoLTEAS之間的同步接口。

考慮到LTE網(wǎng)絡覆蓋是個逐漸完善的過程，VoLTE用戶來到?jīng)]有LTE覆蓋區(qū)域時，用戶的補充業(yè)務由CDMA電路域提供，與目前C網(wǎng)下的補充業(yè)務實現(xiàn)機制相同。但是，由于C網(wǎng)HLR與VoLTEAS的補充業(yè)務用戶數(shù)據(jù)不同步，在VoLTE環(huán)境下設(shè)置的補充業(yè)務，將無法在CDMA電路域下實現(xiàn)，用戶只能在CDMA電路域下重新設(shè)置。同樣，在CDMA電路域下設(shè)置的補充業(yè)務也無法在VoLTE環(huán)境下使用。

3GPP對CS和IMS域業(yè)務數(shù)據(jù)同步問題進行了研究，但并未對解決方案規(guī)范化，僅僅提出“數(shù)據(jù)同步關(guān)注的是MMTel業(yè)務中和CS的補充業(yè)務對應的部分”的觀點。業(yè)界也對此進行了相應的研究，提出了模擬智能網(wǎng)方案，即通過VoLTEAS模擬電路域的SCF實現(xiàn)VoLTE補充業(yè)務數(shù)據(jù)的同步，這個方案部署相對簡單且適用性強。但目前更多的還是傾向于按符合通信系統(tǒng)用戶數(shù)據(jù)融合的方案，即CS和IMS網(wǎng)絡共享CS/IMS公共SS數(shù)據(jù)，也即HLR/IMSHSS的公共SS數(shù)據(jù)要共享（MMTelAS的SS數(shù)據(jù)以透明數(shù)據(jù)的形式存儲在IMSHSS中）。

6 語音增值業(yè)務繼承研究

6.1 智能網(wǎng)業(yè)務

如圖6所示，VoLTE下繼承現(xiàn)有智能業(yè)務有4種主要方式：

表2 VoLTE下的基本及補充業(yè)務

圖5 兩種終端業(yè)務配置的對比情況

圖6 VoLTE下繼承現(xiàn)有智能業(yè)務方式

（1）SSP路由方式

若現(xiàn)網(wǎng)智能業(yè)務平臺不可升級，也不可與IMS網(wǎng)絡直接對接，則前插接入碼，由MGCF路由到現(xiàn)網(wǎng)SSP進行業(yè)務觸發(fā)。

（2）IM-SSF與現(xiàn)網(wǎng)SCP對接方式

若現(xiàn)網(wǎng)智能業(yè)務平臺不可升級，但可與IMS網(wǎng)絡實現(xiàn)直接對接：引入IM-SSF網(wǎng)元，實現(xiàn)傳統(tǒng)SCP與IMS核心網(wǎng)對接。

（3）現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務平臺升級方式

若現(xiàn)網(wǎng)智能業(yè)務平臺可升級，支持IMS的SIP協(xié)議，可與IMS核心網(wǎng)直接對接。

（4）IMS域新建SIPAS方式

實現(xiàn)基本/補充業(yè)務、局內(nèi)Centrex業(yè)務及其增值IMS業(yè)務。

根據(jù)評估，建議采用方式3升級現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務平臺的方式來實現(xiàn)業(yè)務集成，即智能業(yè)務（SCPAS）由現(xiàn)網(wǎng)SCP升級，同時支持SIP與INAP協(xié)議，為VoLTE用戶和電路域用戶提供業(yè)務。圖7為SCP升級方案架構(gòu)示意圖。

●SCPAS與VoLTEAS：互相獨立，VoLTEAS提供基礎(chǔ)補充業(yè)務；SCPAS提供智能增值業(yè)務。

●SCPAS與HSS：使用DIAMETER協(xié)議的Sh接口與HSS交互，獲取用戶位置信息。

●SCPAS與MRF：使用SIP協(xié)議的ISC接口，通過MRF為VoLTE用戶提供放音功能。

在IMS架構(gòu)中，AS是提供和執(zhí)行服務的實體，AS與CSCF之間的接口叫做ISC（IMS服務控制接口），采用SIP協(xié)議進行通信。根據(jù)方式3，采用現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務平臺升級的方式，即升級現(xiàn)網(wǎng)iVPN平臺、智能平臺支持ISC接口的方式，S-CSCF直接通過ISC接口觸發(fā)業(yè)務平臺。

6.2 彩鈴業(yè)務

VoLTE下彩鈴平臺的實現(xiàn)方式與智能網(wǎng)業(yè)務類似，采用升級現(xiàn)網(wǎng)彩鈴平臺支持ISC接口的方式，S-CSCF直接通過ISC接口觸發(fā)彩鈴業(yè)務平臺，同時為了支持AMR-WB高清編解碼，還需對彩鈴平臺的編解

7 結(jié)束語

隨著LTE網(wǎng)絡部署的日益完善，用戶的移動上網(wǎng)業(yè)務體驗也更好。根據(jù)目前對于移動互聯(lián)網(wǎng)應用的統(tǒng)計，日均用戶覆蓋人數(shù)較大的有QQ、微信、UC手機瀏覽器、小米鎖屏、QQ手機瀏覽器、支付寶、360等，這些業(yè)務對傳統(tǒng)電信運營商的增值業(yè)務都有直接的影響和正面的沖擊。從歷史數(shù)據(jù)看，從2011年開始，運營商短信業(yè)務收入已開始全面下滑。因此，在VoLTE時期的各類增值業(yè)務也必將面臨來自各類OTT業(yè)務的巨大沖擊。

圖7 SCP升級方案架構(gòu)圖

1 朱曉潔.VoLTE用戶緊急呼叫的實現(xiàn)技術(shù)研究.移動通信.2015,3

2 王志松,劉冬梅,張林林.VoLTE中的業(yè)務域部署方案.移動通信.2014,3

3 李中科,梁斌,廖芳芳.VoLTE和CS語音補充業(yè)務一致性方案研究.郵電設(shè)計技術(shù).2014,2

4 陶偉宜.CDMA與LTE組網(wǎng)互操作解決方案研究.郵電設(shè)計技術(shù).2013,11碼方式進行相應的升級。