侯愛霞，高 博

?

TD-LTE語音解決方案的研究

侯愛霞1，高 博2

（1.重慶科創(chuàng)職業(yè)學院，重慶 永川 402160；2.上海貝爾股份有限公司陜西分公司，陜西 西安 710075）

TD-LTE語音解決方案主要有雙待機、CSFB、VoLTE等。雙待機的原理為在手機內(nèi)置兩個多模收/發(fā)模塊，使手機同時駐留在2G/3G和TD-LTE網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)業(yè)務優(yōu)先通過TD-LTE網(wǎng)絡提供，若無 LTE 覆蓋，則由2G/3G網(wǎng)絡提供，語音業(yè)務則通過2G/3G網(wǎng)絡提供。CSFB的原理為終端在 LTE 網(wǎng)絡駐留，使用 CS 語音回退技術(shù)將 TD-LTE 網(wǎng)絡語音服務轉(zhuǎn)移至傳統(tǒng)的 2G/3G網(wǎng)絡，通話結(jié)束后再返回到TD-LTE網(wǎng)絡。VoLTE作為TD-LTE的最終語音解決方案，以VoIP的方式通過LTE的分組域來傳輸語音業(yè)務相關(guān)數(shù)據(jù)包，直接使用TD-LTE網(wǎng)絡來承載語音業(yè)務。

TD-LTE；語音解決方案；CSFB；VoLTE

一、TD-LTE語音業(yè)務解決方案研究

LTE網(wǎng)絡現(xiàn)已在全球迅猛發(fā)展，LTE的語音解決方案也是 LTE網(wǎng)絡及終端發(fā)展中業(yè)界重點關(guān)注的一個問題。TD-LTE網(wǎng)絡是完全基于統(tǒng)一分組域架構(gòu)的，無法提供像 3G和2G那樣基于電路域的語音通話，而要實現(xiàn)全網(wǎng) VoLTE 的語音解決方案，需要全網(wǎng)部署IMS網(wǎng)絡，這在網(wǎng)絡部署前期無法實現(xiàn)[1]。因此，3GPP提出了適用于過渡時期的解決方案。

二、單卡雙待機解決方案

雙待機終端的語音解決方案的原理為手機內(nèi)置兩個多模收/發(fā)模塊，使手機可以同時駐留2G/3G和LTE網(wǎng)絡。主被叫語音業(yè)務由2G/3G網(wǎng)絡負責，而數(shù)據(jù)業(yè)務則優(yōu)先通過LTE網(wǎng)絡提供，若無 LTE 覆蓋，再由3G或者2G網(wǎng)絡提供。這表明數(shù)據(jù)和語音業(yè)務不會相互干擾可同時進行。用戶不但能使用到2G/3G時代優(yōu)秀的語音通話，而且能獲得高速的4G數(shù)據(jù)體驗。

在網(wǎng)絡建設方面，這種方案無需任何網(wǎng)絡改造，完全依賴手機終端，2G/3G網(wǎng)絡在初期并不需要升級，LTE建網(wǎng)成本在初期也會較低，這樣便可以快速進行LTE網(wǎng)絡的覆蓋。在終端開發(fā)方面，可以用一個多模芯片或1個2G/3G芯片和1個LTE芯片來實現(xiàn)。除此之外，由于雙待機的兩個模式之間沒有任何互操作，技術(shù)實現(xiàn)也很簡單。因此單卡雙待機終端語音解決方案是一個相對簡單的方案。

雖然單卡雙待機終端語音解決方案實現(xiàn)比較簡單，但是由于終端使用部件增多，影響手機尺寸，同時也增加了生產(chǎn)成本。

另外，在實際應用中需要注意終端不要執(zhí)行聯(lián)合位置更新，因為LTE 模式執(zhí)行聯(lián)合位置更新會導致 HLR 中保存的 MSC 信息發(fā)生乒乓效應，并且要求終端不執(zhí)行 LTE 與 2G/3G 同時在分組域進行，因為SAE HSS/HLR 中保存的分組域信息將在MME、SGSN的地址之間發(fā)生乒乓效應。

三、CSFB解決方案

CSFB 語音解決方案又分為基于切換（Handover）的CSFB 和基于重定向（Redirection）的CSFB 兩種?；谇袚Q的CSFB方案在語音回落前，手機要先測量信號強度，接著網(wǎng)絡把選中小區(qū)信息告知終端，最后終端完成切換?；谥囟ㄏ虻腃SFB方案在語音回落前，只需將目標頻點告知終端，終端在目標頻點任何小區(qū)選擇回落。當手機選定回落小區(qū)后就發(fā)起呼叫建立流程，而終端不需測量信號強度。因此，基于切換的CSFB方案比基于重定向的CSFB方案找到回落小區(qū)更慢。

為了實現(xiàn)CSFB語音解決方案，終端駐留LTE網(wǎng)絡時必須能夠和CS域保持聯(lián)系，接收來自電路域的語音通知和短信業(yè)務，這就需要在 MME 網(wǎng)絡和 2G/3G 網(wǎng)絡的 MSC 設備間建立一個 SGs接口，其主要用來實現(xiàn) EPS 和 CS 域間的語音/ SMS 業(yè)務的尋呼過程。現(xiàn)有的2G/3G網(wǎng)絡將會被 CSFB 技術(shù)影響，現(xiàn)有網(wǎng)絡 MSC 和 MME 之間需要添加 SGs 接口，SGSN 和 MME 新的 S3 接口也需要新增在 SGSN 與 MME 之間。原2G/3G網(wǎng)絡（基站，中央基站控制器）的無線子系統(tǒng)，LTE 鄰小區(qū)配置需要被增加。為了用戶終端語音回落至 3G/2G 網(wǎng)絡后的語音服務結(jié)束后，很快恢復到 LTE網(wǎng)絡，原有無線網(wǎng)絡需要支持 Fast Return（快速返回功能）。SGs 接口是CSFB技術(shù)中最重要的接口，是 MME 和 MSC 之間的邏輯接口。主要被用來實現(xiàn) EPS 和 CS 域之間的移動性管理和尋呼流程，擴充實現(xiàn)這些流程是在現(xiàn)有網(wǎng)絡的Gs接口的基礎(chǔ)之上完成的。MO和MT之間的SM也可以用SGs接口來傳送[2]。SGs 接口如圖1所示。

圖1 SGs接口

圖2 VoLTE工作原理

從CSFB解決方案的實現(xiàn)原理和網(wǎng)絡改造來看，這種方案的優(yōu)點是網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單，改造相對容易，并且能保護現(xiàn)網(wǎng)投資；其缺點是電路域回退過程中將發(fā)生 inter-RAT 小區(qū)之間交換或選擇，所以帶來了大量的呼叫建立時延，并且電路域回退要求2G網(wǎng)絡和 E-UTRAN 網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域重疊，因此沒有傳統(tǒng)的2G網(wǎng)絡的新運營商不能使用該解決方案。因此，CSFB只能作為LTE語音過渡方案。

四、VoLTE解決方案

VoLTE解決方案可以提供包括號碼顯示、呼叫等待、呼叫轉(zhuǎn)移、視頻電話等語音業(yè)務和其他補充業(yè)務，其性能與電路域差不多。與傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡比較，VoLTE能提供端到端的IP數(shù)據(jù)和語音服務，是全IP條件下端到端語音解決方案，旨在替代電路域話音。因此，VoLTE被認為是LTE的終極語音解決方案。

VoLTE的IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）網(wǎng)絡是其核心業(yè)務控制網(wǎng)絡，通過IMS網(wǎng)絡與LTE和EPC網(wǎng)絡相互配合，可實現(xiàn)語音和視頻等端到端的基于PS（分組）域的業(yè)務。IMS就是IP多媒體系統(tǒng)，它是一種新興的多媒體業(yè)務系統(tǒng)，不僅能支持多種接入，還能支持豐富的多媒體業(yè)務，能夠滿足如今手機客戶各種各樣的多媒體業(yè)務需求。IMS網(wǎng)絡是LTE實現(xiàn)語音與多媒體數(shù)據(jù)融合的必備網(wǎng)絡協(xié)議，被3GPP、GSMA確定為移動語音的標準架構(gòu)[3]。

VoLTE的工作原理如圖2所示。在VoLTE中EPC作為IMS的接入網(wǎng)，VoLTE通過EPC將信令和媒體傳輸至IMS網(wǎng)絡，由IMS提供會話控制和業(yè)務邏輯。如果在沒有覆蓋LTE網(wǎng)絡的區(qū)域，則需要通過SRVCC（單待無線語音呼叫連續(xù)性）技術(shù)將當前呼叫切換至2G/3G電路域，此時2G/3G網(wǎng)絡作為IMS的接入網(wǎng)。

目前3GPP 提出的TS23.216 R9 版本中選定的SRVCC 方案中，SRVCC 的切換處理需要MSC Server 和MME 之間Sv 接口來支持，語音的SRVCC 切換和非語音的PS 切換需要MME來處理，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖3所示。

要實現(xiàn)VoLTE的大規(guī)模商用，必須具備三個條件：一是大規(guī)模的覆蓋LTE網(wǎng)絡，避免過多空洞帶來頻繁切換；二是需要在核心網(wǎng)中部署IMS網(wǎng)元設備，用來控制語音業(yè)務的發(fā)起和呼叫，同時還需要完成VoLTE設備的升級和改造；三是需要批量生產(chǎn)能夠支持VoLTE的終端產(chǎn)品。

圖3 SRVCC網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

五、小結(jié)

通過對三種解決方案對比可以看出，雙待機方案對網(wǎng)絡改造量最少；CSFB方案的網(wǎng)絡改造代價與選取的具體方案有關(guān)，前期主要在 LTE 覆蓋區(qū)進行改造；VoLTE方案初期改造較大，但后期改造量增加不大，僅MSC少量升級。

隨著LTE建網(wǎng)的進度推進，移動通信網(wǎng)絡的架構(gòu)將會逐漸成熟，語音服務業(yè)會逐步實行IP化。VoLTE是直接在LTE網(wǎng)絡上承載語音業(yè)務，因此能夠充分利用LTE無線網(wǎng)絡抗衰落性好、頻譜利用率高、帶寬和容量大等優(yōu)點[4]。從長遠發(fā)展來看，VoLTE才是最終的語音解決方案。不過考慮到產(chǎn)業(yè)支持和網(wǎng)絡覆蓋要求，以及國際運營商部署 VoLTE 的節(jié)奏不同，過渡期間仍然需要借助 CSFB 支持國際漫游，但可以部署 IMS 提供 LTE 高清視頻類增值業(yè)務等。

參考文獻：

[1]李波. LTE語音業(yè)務相關(guān)技術(shù)和建議[J].郵電設計技術(shù)，2012（1）.

[2]周晶，葉丹.運營商LTE語音解決方案研究[J].集成技術(shù)，2013（3）.

[3]許慕鴻.LTE語音目標解決方案-VoLTE技術(shù)[J].現(xiàn)代電信科技，2013（11）.

[4]曾召華.LTE基礎(chǔ)原理與關(guān)鍵技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學，2010.

（責任編輯 李建武）

Research on TD-LTE Voice Solutions

HOU Ai-xia1，GAO Bo2

（1.Chongqing Creation Vocational College, Yongchuan, Chongqing 402160, China;2. Alcatel-lucent Shanghai Bell Co., Ltd. Xi’an, Shaanxi 710075, China）

Now TD-LTE voice solution includes double standby terminal, CSFB and VoLTE. The principle of double standby terminal is to set two multi-modemodules to let the phone standby in 2G/3G and TD-LTE network at the same time. The voice service is provided by 2G/3G network, and the data service is provided by TD-LTE network. If there is no TD-LTE network, the data service is provided by 2G/3G network. The principle of CSFB is that terminals standby in TD-LTE network, and use CS fallback technology to transfer the voice service from LTE network to 2G/3G network, then return back to TD-LTE network after the communication is over. To be the ultimate voice solution, VoLTE provides the voice service by TD-LTE network. It uses VoIP mode to transmit the data package of voice service through LTE PS domain.

TD-LTE; Voice Solution; CSFB; VoLTE

TN929.5

A

1008—6129（2015）05—0078—03

2015—08—21

侯愛霞（1981—），女，湖北襄陽人，重慶科創(chuàng)職業(yè)學院，講師。