周 晶，師 瑜

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院 北京 100032）

1 引言

據(jù)全球移動供應(yīng)商協(xié)會 （GSA）統(tǒng)計顯示，截至2014年 9月在全球112個城市商用部署了331張LTE網(wǎng)絡(luò)，較2013年底增長了168張商用LTE網(wǎng)絡(luò)。在LTE用戶發(fā)展上，截至2014年9月全球的LTE用戶數(shù)達到3.73億戶，較2013年增長了2.1億用戶。可以看出2014年是LTE迅猛發(fā)展的一年，全球LTE網(wǎng)絡(luò)和用戶數(shù)都呈現(xiàn)出爆炸式的增加。

從全球的LTE部署情況來看，在LTE商用部署初期，由于網(wǎng)絡(luò)覆蓋和終端能力的限制，大部分運營商選擇LTE來承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而語音業(yè)務(wù)仍然承載在原有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)上，同時由于2G/3G網(wǎng)絡(luò)制式的多樣化，衍生出多種過渡時期的語音解決方案，如SV-LTE（simultaneous voice and LTE）、SR-LTE （single radio LTE）和 CSFB （CS fallback）/1xCSFB（cdma2000 1x CS fallback）。隨著LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋越來越完善，為了進一步提高語音質(zhì)量、頻譜利用率及更加豐富的業(yè)務(wù)體驗，全球大部分運營商都會陸續(xù)向基于LTE的語音解決方案（VoLTE）演進。

近日，美國兩大電信運營商AT&T和Verizon共同宣布，將于2015年實現(xiàn)VoLTE的跨網(wǎng)兼容與互通，屆時兩家運營商所轄客戶將實現(xiàn)VoLTE端到VoLTE端的通信。在國內(nèi)，中國移動正積極推進VoLTE商用服務(wù)，并于2014年12月宣布了VoLTE在部分城市的試商用。

2 現(xiàn)有LTE終端語音解決方案

運營商在選擇LTE語音解決方案時會充分考慮2G/3G網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)制式、終端產(chǎn)業(yè)鏈成熟度、網(wǎng)絡(luò)改造成本及用戶體驗等多方面的因素，目前運營商已商用的LTE語音解決方案見表1。

從表1可以看出，運營商在LTE網(wǎng)絡(luò)部署初期會充分考慮其網(wǎng)絡(luò)改造成本等方面的因素，從而選擇適合自身的語音解決方案，并且不管在過渡時期選擇何種語音方案，最終均會向基于全IP“端到端”的解決方案（VoLTE）演進。下面將詳細(xì)介紹現(xiàn)有的各種語音解決方案，并深入分析運營商采用該語音方案的背景及該方案的優(yōu)劣性。

2.1 SV-LTE解決方案

SV-LTE是單卡雙待機方案中的一種，它采用兩套射頻，終端可以同時待機在LTE和2G/3G網(wǎng)絡(luò)上，使用LTE提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，使用CDMA提供語音業(yè)務(wù)或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從而實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的并發(fā)。此方案無需進行網(wǎng)絡(luò)改造，旨在通過終端實現(xiàn)方案來解決LTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和CDMA語音雙通問題。

采用此方案的運營商基本都是2G/3G網(wǎng)絡(luò)為CDMA的運營商。從網(wǎng)絡(luò)演進趨勢看，CDMA網(wǎng)絡(luò)不太可能同LTE網(wǎng)絡(luò)長期共存，運營商也不愿意再對CDMA網(wǎng)絡(luò)進行大規(guī)模的改造，因此這些運營商更愿意采用實現(xiàn)成本更小、用戶體驗更好的終端實現(xiàn)方案。SV-LTE終端實現(xiàn)方案如圖1所示。

2.2 SG-LTE解決方案

SG-LTE是由中國移動提出的單卡雙待機方案，它和SV-LTE的實現(xiàn)方式完全一樣，唯一的區(qū)別在于雙待機采用的模式是LTE和GSM/TD-SCDMA，而不是CDMA。

2.3 SR-LTE解決方案

圖1 SV-LTE終端實現(xiàn)方案

SR-LTE是另一種單卡雙待機方案，不同于SV-LTE的是，SR-LTE只采用一套射頻，終端可以同時待機在LTE和2G/3G網(wǎng)絡(luò)上，但是無法實現(xiàn)LTE數(shù)據(jù)與2G/3G語音的并發(fā)。當(dāng)SR-LTE終端正在進行2G/3G語音通話時，無法使用LTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；當(dāng)SR-LTE終端正在進行LTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時，需要定期監(jiān)聽 2G/3G CS（circuit switched，電路交換）域的尋呼消息，這樣有可能會漏聽尋呼。

此方案不需要對網(wǎng)絡(luò)進行硬件改造，但是需要軟件升級 ，要求 LTE/EPC（evolved packet core）網(wǎng)絡(luò)支持ESR，承載掛起/恢復(fù)功能。SR-LTE終端實現(xiàn)方案如圖2所示。

圖2 SR-LTE終端實現(xiàn)方案

表1 運營商已商用的LTE語音解決方案

2.4 CSFB解決方案

CSFB是3GPP提出的LTE多模單待終端語音解決方案，此類終端只有一套射頻芯片，同一時間只能待機在一個網(wǎng)絡(luò)上。CSFB終端應(yīng)同時注冊LTE網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)CS域網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)用戶發(fā)起語音業(yè)務(wù)或有被叫語音業(yè)務(wù)時，由LTE網(wǎng)絡(luò)指示用戶回落到目標(biāo)CS域網(wǎng)絡(luò)，然后在目標(biāo)CS域網(wǎng)絡(luò)發(fā)起或接收語音呼叫，在語音回落的同時需要對LTE網(wǎng)絡(luò)中正在進行的PS（packet switch，分組交換）業(yè)務(wù)做正確處理。CSFB已經(jīng)被業(yè)內(nèi)的主流LTE運營商作為LTE過渡時期語音方案，同時被業(yè)界公認(rèn)為跨網(wǎng)漫游或者為國際漫游用戶提供語音業(yè)務(wù)的首選方案。

采用CSFB的語音解決方案，LTE網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)電路域網(wǎng)絡(luò)間需要增加互通接口，通過LTE網(wǎng)絡(luò)隧道傳遞CS域網(wǎng)絡(luò)的消息，使得終端技術(shù)駐留在LTE網(wǎng)絡(luò)時仍可以收到CS域網(wǎng)絡(luò)的消息，進行CS域的語音主/被叫業(yè)務(wù)以及短信業(yè)務(wù)。

2.5 1xCSFB解決方案

1xCSFB與CSFB相同，也是LTE多模單待終端語音解決方案，不同的是CSFB主要針對2G/3G網(wǎng)絡(luò)為GSM（global system for mobile communication，全球移動通信系統(tǒng)）或 UMTS（universal mobile telecommunications system，通用移動通信系統(tǒng)）的情況，而1xCSFB主要針對2G/3G網(wǎng)絡(luò)為CDMA的情況。此方案同樣涉及2G/3G的網(wǎng)絡(luò)改造。

2.6 VoLTE with SRVCC解決方案

VoLTE也是3GPP提出的LTE多模單待終端語音解決方案，此類終端在同一時刻只能待機在一種網(wǎng)絡(luò)模式上，在支持VoLTE的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)，數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)均承載在LTE網(wǎng)絡(luò)上，在通話過程中離開LTE覆蓋區(qū)進入2G/3G網(wǎng)絡(luò)，由SRVCC保證其語音業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

2.7 現(xiàn)有過渡方案的比較

現(xiàn)有過渡方案的綜合比較見表2。VoLTE不僅在技術(shù)上較其語音方案有較大的優(yōu)勢，在業(yè)務(wù)的提供上VoLTE也給傳統(tǒng)電信運營商提供了新思路。后續(xù)將詳細(xì)介紹VoLTE終端技術(shù)特點及其業(yè)務(wù)實現(xiàn)，并剖析未來VoLTE終端在運營中的技術(shù)難點。

3 VoLTE終端技術(shù)特點及業(yè)務(wù)實現(xiàn)

VoLTE語音解決方案的核心思想是采用IMS（IP multimedia subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)）作為業(yè)務(wù)控制層系統(tǒng)，LTE的無線側(cè)和核心網(wǎng)僅作為承載層，借助IMS不僅能夠?qū)崿F(xiàn)語音呼叫控制等功能，還能夠合理、靈活地對多媒體會話進行計費。從全球范圍來講，VoLTE技術(shù)的推廣對于運營商來說有3個核心驅(qū)動力：LTE的高頻譜利用率可以降低運營成本；以高質(zhì)量的語音/視頻業(yè)務(wù)和豐富的業(yè)務(wù)體驗吸引用戶；加速IMS網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，從而促進固移融合，加強運營商的掌控能力。

3.1 技術(shù)特點

在VoLTE部署之前，OTT VoIP技術(shù)是一種成本低、方便快捷的語音方案。從某種程度而言，VoLTE和OTT VoIP由于語音都是通過IP分組來傳輸，因此原理都是使用VoIP技術(shù)。但是從控制層面來說，VoLTE基于IMS的業(yè)務(wù)控制使運營商能夠提供高級別的控制和管理，而不像OTT VoIP只是把語音IP分組以一種“盡力而為”的態(tài)度從源端點高效地傳送到某個目的端點，而端到端的可靠性、低時延和時延抖動、低分組丟失率等QoS參數(shù)則不能保障。與其他無線接入技術(shù)相比，LTE的高頻譜利用率和無線層增強技術(shù)對VoIP數(shù)據(jù)分組的優(yōu)化也是運營商選擇部署VoLTE的天然優(yōu)勢。因此，不論是和OTT VoIP語音方案還是和2G/3G系統(tǒng)的CS域語音方案相比，VoLTE都將成為運營商在LTE網(wǎng)絡(luò)部署的最終語音方案。圖3為IMS終端與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu)，本文將從協(xié)議的角度分析VoLTE終端的技術(shù)特點。

表2 現(xiàn)有過渡方案的綜合比較

圖3 IMS終端、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu)

3.1.1 無線資源的高效利用

VoLTE技術(shù)中對VoIP的優(yōu)化主要體現(xiàn)在無線側(cè)的優(yōu)化技術(shù)。LTE無線協(xié)議棧包括用戶面和控制面兩部分。其中，用戶面完成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流在空中接口的收發(fā)處理，協(xié)議棧包括 PDCP（packet data convergence protocol，分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議）、RLC（radio link control，無線鏈路控制）層、MAC（media access control，介質(zhì)訪問控制）層和 PHY（物理）層，主要完成IP頭壓縮、加密和完整性保護、分割重組、隨機接入、無線資源分配調(diào)度、混合冗余重傳、信道編碼、調(diào)制解調(diào)、MIMO（multiple-input multiple-output，多輸入多輸出）處理、功率控制等功能。LTE系統(tǒng)和2G/3G網(wǎng)絡(luò)相比，采用了不同于以往的空中接口技術(shù)，專門針對VoIP數(shù)據(jù)分組尺寸小、發(fā)送頻繁、周期固定這些特點，采用了半持續(xù)調(diào)度（semi-persistent scheduling，SPS）、傳輸時間間隔集束（TTI bundling)、不連續(xù)接收（DRX）、頑健性頭壓縮（RoHC）這幾種無線層增強技術(shù)來保證VoIP數(shù)據(jù)分組的高效傳輸和無線資源的充分利用。

3.1.2 端到端的QoS保障

為了滿足運營商對不同用戶、不同應(yīng)用和不同服務(wù)質(zhì)量的要求，LTE系統(tǒng)引入了PCC（policy control and charging,策略控制和計費）架構(gòu)，使運營商可以根據(jù)運營需要，基于用戶、業(yè)務(wù)、流量等條件制定策略，進行數(shù)據(jù)流量控制及差異化服務(wù)，這是LTE在設(shè)計之初就考慮的“運營商級”的QoS處理機制。同時，由于語音/視頻等實時性較強的業(yè)務(wù)對QoS指標(biāo)非常敏感，又引入了IMS，目的是對多媒體業(yè)務(wù)提供高層次的管控，如媒體類型、業(yè)務(wù)流方向、比特率、分組大小、帶寬自適應(yīng)等決定QoS的關(guān)鍵參數(shù)。從VoLTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中不難看出，要得到端到端的QoS保障，就要使終端、LTE系統(tǒng)（EPS）、IMS 3部分之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)玫絈oS的管控，因此VoLTE的QoS保障是由EPS和IMS共同完成的。

EPS是采取端到端服務(wù)且以承載的形式進行數(shù)據(jù)和信令傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，EPS中QoS控制的基本粒度是EPS承載，這就意味著相同承載上的所有數(shù)據(jù)流將獲得相同的QoS保障（如調(diào)度策略、緩沖隊列管理等），不同的EPS承載可以提供不同的QoS保障。傳輸流模板 （traffic flow template,TFT）及其中的分組過濾器將上層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流映射到相應(yīng)的EPS承載上，最終實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的QoS區(qū)分保障。QCI是根據(jù)資源類型、時延、誤碼率、業(yè)務(wù)分成的9個等級的集合，見表3。VoLTE終端采用QCI=1的專用承載作為VoLTE語音承載；將QCI=2的專用承載作為VoLTE視頻承載；將QCI=8/9的承載作為連接到IP網(wǎng)絡(luò)的默認(rèn)承載。其中，QCI=1和QCI=2的承載是GBR （guranteed bit rate）承載，意味著無論網(wǎng)絡(luò)資源如何緊張也能保證一定的比特率，從而使VoLTE語音和視頻業(yè)務(wù)高質(zhì)量地進行。該承載隨著VoLTE業(yè)務(wù)的建立而建立、釋放而釋放。一般OTT VoIP業(yè)務(wù)采用的是QCI=8/9的non-GBR承載，意味著業(yè)務(wù)的傳輸速率可能隨著網(wǎng)絡(luò)資源的擁塞而降低甚至釋放，語音質(zhì)量遠(yuǎn)不如VoLTE，掉話率也較高。同時，VoLTE采用了寬帶自適應(yīng)多速率編碼（AMR-WB），語音帶寬范圍和抽樣速率優(yōu)于傳統(tǒng)2G/3G系統(tǒng)中使用的EFR（enhanced full rate speed encoding，增強型全速率編碼）和窄帶自適應(yīng)多速率編碼（AMR-NB）。采用了23.65 kbit/s的AMR-WB編碼方式的VoLTE業(yè)務(wù)能使 MOS（mean opinion score，平均意見值）達到3.9，而采用了AMR-NB和NB EFR編碼方式的電路域語音業(yè)務(wù)的MOS只能達到2.9和2.7，因此AMR-WB編碼方式也是增強VoLTE業(yè)務(wù)QoS保障的重要因素。

表3 不同QCI的參數(shù)設(shè)置

IMS的QoS保障是由LTE系統(tǒng)的PCC架構(gòu)，根據(jù)PCRF（policy charging and rules function，策略和計費規(guī)則功能）、PCEF（policy and charging enforcement function，策略及計費執(zhí)行功能）等策略控制網(wǎng)元下發(fā)用戶、業(yè)務(wù)優(yōu)先級和專用承載通道，確保EPS能夠根據(jù)IMS上的VoLTE業(yè)務(wù)進行資源分配和合理調(diào)度，從而實現(xiàn)VoLTE業(yè)務(wù)端到端的QoS保障。IMS和EPS之間的QoS保障可以通過建立IP專網(wǎng)承載而實現(xiàn)。同時，在VoLTE業(yè)務(wù)建立時，VoLTE終端通過IMS協(xié)議棧的SDP（session description protocol，會話描述協(xié)議）和 SIP（session initiation protocol，會話初始協(xié)議）為語音業(yè)務(wù)請求相應(yīng)的編碼方案、媒體類型和帶寬等媒體參數(shù)。為了使用戶得到滿意的QoS，會在SIP消息中帶有precondition頭域，以保證通話雙方的資源預(yù)留，即只有在完成雙方的資源預(yù)留后通話才可以成功建立。這個機制保證了通話建立的可靠性，尤其是在網(wǎng)絡(luò)資源負(fù)荷重的情況下對資源進行預(yù)約，并且得到EPS的資源調(diào)度預(yù)留，使用戶得到可靠的QoS保障。

3.1.3 語音業(yè)務(wù)的連續(xù)性

考慮到現(xiàn)階段LTE和IMS網(wǎng)絡(luò)覆蓋率都較低，而2G/3G網(wǎng)絡(luò)的CS域網(wǎng)絡(luò)潛力仍可挖掘，3GPP在R8版本中提出了一種保證語音業(yè)務(wù)連續(xù)性的方案——SRVCC（single radio voice call continuity）。SRVCC旨在解決單射頻終端在LTE網(wǎng)絡(luò)和2G/3G網(wǎng)絡(luò)之間移動時，由IMS控制的VoIP語音如何向CS域語音平滑、無縫切換的問題。目前，隨著3GPP標(biāo)準(zhǔn)的演進，已經(jīng)出現(xiàn)了 mid-SRVCC、eSRVCC、aSRVCC、rSRVCC、vSRVCC等多種針對不同場景的確保語音業(yè)務(wù)連續(xù)性的方案，3GPP對SRVCC的演進路線如圖4所示。其中，mid-SRVCC、aSRVCC、vSRVCC是針對特殊場景和特殊業(yè)務(wù)的保證語音連續(xù)的切換機制，在mid-call、alerting狀態(tài)和video業(yè)務(wù)都可以保證業(yè)務(wù)的平滑切換；rSRVCC是SRVCC的反向切換方案，是從3G的CS域語音無縫切換到由IMS控制的VoLTE業(yè)務(wù)的解決方案；而eSRVCC是針對SRVCC的一種增強型方案，其最大的意義是能將SRVCC帶來的時延減少為300 ms之內(nèi)，優(yōu)化了用戶體驗。

目前，中國部署的VoLTE方案都將基于eSRVCC的切換方案。因為R8版本的SRVCC在達到切換條件時，由MME（mobility management entity，移動管理實體）和 2G/3G CS域的eMSC交互觸發(fā)切換，空口切換的語音時延無法避免，約200 ms，如圖5中語音中斷時長T1所示，而之后的語音媒體和遠(yuǎn)端IMS終端更新過程中的語音中斷時長T2較大，約800 ms，因此SRVCC的切換至少能帶來1 s左右的時延。而eSRVCC在本端增加了ATCF/ATGW（access transfer control function/acess transfer gate way）實體作為語音和信令的錨定點，相比于SRVCC，媒體切換點ATGW改為更靠近本端的設(shè)備，無論是切換前還是切換后的會話消息都要經(jīng)過ATCF/ATGW轉(zhuǎn)發(fā)，如圖6所示。后續(xù)發(fā)生eSRVCC切換時，只需要創(chuàng)建用戶終端與ATGW之間的承載通道，遠(yuǎn)端設(shè)備與ATGW之間的媒體還是通過原承載通道傳輸。ATGW的錨定使終端在2G/3G的CS域到本端IMS之間的時延不超過100 ms，再加上空口時延一共為300 ms，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于SRVCC的時延，這樣創(chuàng)建新承載通道的消息交互路徑明顯短于SRVCC方案，有效減少了切換時長，提高了客戶體驗。

因為語音業(yè)務(wù)的連續(xù)性 （voice call continuity，VCC）不僅僅是CS域和IMS域之間的語音切換，還指可以在CS域或者IMS域發(fā)起或接收呼叫，即域選擇功能。VoLTE部署初期，運營商根據(jù)模式、頻段、待機方式、卡的組合不同，對VoLTE終端進行多樣化的定制，主要區(qū)別是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況選取單待機或者雙待機模式。因為支持VoLTE功能多模單待模式的終端需要支持CSFB，以保證純2G/3G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下語音業(yè)務(wù)的使用，和支持SRVCC以保證LTE到2G/3G切換的語音連續(xù)性，而多模雙待終端意味著VoLTE業(yè)務(wù)可以和CS域語音業(yè)務(wù)同時存在。多模雙待終端在發(fā)起呼叫時優(yōu)先VoLTE，無VoLTE條件時采用CS域語音；當(dāng)被叫域選擇時收到CS域?qū)ず魟t使用CS域語音，收到IMS域消息則使用VoLTE語音，這種終端功耗較大、成本較高，然而減少了網(wǎng)絡(luò)對CSFB、SRVCC的投資，適用于不能平滑演進到LTE的無線制式，如CDMA。

圖4 3GPP對SRVCC的演進路線

圖5 SRVCC的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖6 eSRVCC的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖7 VoLTE對各層的功能要求

3.2 業(yè)務(wù)實現(xiàn)

VoLTE的基本業(yè)務(wù)包括高清語音業(yè)務(wù)、高清視頻業(yè)務(wù)、短信業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)和緊急呼叫。VoLTE對各層的功能要求如圖7所示。對于高清語音/視頻業(yè)務(wù)，VoLTE終端應(yīng)在無線層支持 SPS、RoHC、eSRVCC、DRX、TTI bundling等技術(shù)，在應(yīng)用層支持SIP、IMS基本功能和編解碼要求等保證；對于短信業(yè)務(wù)，終端需支持基于SIP的IMS短信能力；對于補充業(yè)務(wù)，終端應(yīng)支持XCAP（XML configuration access protocol，XML配置訪問協(xié)議），并支持通過Ut接口進行補充業(yè)務(wù)配置；對于緊急呼叫，終端需在NAS（non-access stratum，非接入層）支持多個 PDN（public data network，公用數(shù)據(jù)網(wǎng)）連接，其中包括緊急呼叫PDN連接。

IMS作為下一代移動網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)解決方案，具有開放的業(yè)務(wù)接口和面向承載網(wǎng)絡(luò)的特有融合能力，是實現(xiàn)融合通信的最佳選擇。VoLTE基本業(yè)務(wù)對于運營商來說略顯單薄，為了更加有效地?fù)屨纪ㄓ嶄浫肟?，?yīng)對移動互聯(lián)網(wǎng)時代用戶需求的不斷豐富、多種網(wǎng)絡(luò)的共存和演進、終端的智能化、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的競爭，RCS（rich communication suite，富通信套件）和VoLTE的融合通信將是一個非常好的切入點。

RCS是電信運營商提供整套基于通訊錄的呈現(xiàn)，即即時通信、群聊、文件傳輸、圖片共享等在線通信應(yīng)用，也是基于IMS架構(gòu)的融合通信套件，能夠天然地與手機內(nèi)置通訊錄綁定，確保不同運營商服務(wù)的互通。根據(jù)RCS的演進發(fā)展，RCS 5將支持基于VoLTE的高清語音/視頻業(yè)務(wù)，直接引用IR.92和IR.94中VoLTE的能力集合，實現(xiàn)RCS與VoLTE多媒體業(yè)務(wù)的融合通信。VoLTE高清語音、視頻、短信和eSRVCC都是獨立的業(yè)務(wù)能力，而RCS是一個包括多種能力集合的產(chǎn)品套件，這些能力可以不由RCS提供，但是RCS結(jié)合能力會實現(xiàn)得更好。并且，RCS可以利用傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)PS域和Wi-Fi，使用戶無感知網(wǎng)絡(luò)切換地使用多個社交型通信業(yè)務(wù)。

圖8 API方案和B2BAU+proxy方案

VoLTE和RCS結(jié)合的關(guān)鍵問題是APN配置和芯片架構(gòu)。VoLTE的IMS協(xié)議棧宜置于VoLTE終端的調(diào)制解調(diào)器中，因為智能手機架構(gòu)中的調(diào)制解調(diào)器負(fù)責(zé)處理蜂窩無線、承載管理和CS電話業(yè)務(wù)，VoLTE功能實現(xiàn)在底層芯片的功耗將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實現(xiàn)在應(yīng)用處理器上的功耗，而RCS的IMS協(xié)議棧宜置于應(yīng)用處理器上是考慮到RCS發(fā)展的靈活應(yīng)變性和未來的擴展性，因此處于不同位置的IMS協(xié)議棧意味著RCS和VoLTE需要不同的注冊、鑒權(quán)、計費方式，這樣同時維持兩條注冊和SIP信令帶來的功耗也會較高。其他方案如果使用統(tǒng)一API調(diào)用同一IMS協(xié)議?；蛘呤褂猛籗IP B2BUA+proxy接入IMS接入網(wǎng)，因為各方面技術(shù)條件不成熟無法達成一致，也不適用于現(xiàn)階段部署。API方案和B2BAU+proxy方案如圖8所示。

隨著RCS和VoLTE融合通信的發(fā)展，運營商積極推進將RCS和VoLTE內(nèi)嵌至終端原生撥號界面，共享通訊錄并使用相同簽約數(shù)據(jù)的方案。在RCS中，當(dāng)VoLTE業(yè)務(wù)可用時優(yōu)先使用VoLTE，不可用時基于CS域的語音業(yè)務(wù)和基于Wi-Fi的RCS-VoIP可作為補充。雖然IMS的單注冊方案是最終的演進方向，但是目前多數(shù)終端廠商仍使用獨立的IMS棧，因此需要整個產(chǎn)業(yè)鏈推進標(biāo)準(zhǔn)化工作，統(tǒng)一IMS協(xié)議棧的標(biāo)準(zhǔn)API，盡快制定解決RCS、VoLTE的計費方案，使VoLTE終端和RCS的融合方案達成一致。

4 VoLTE終端技術(shù)難點

盡管VoLTE的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及業(yè)務(wù)流程非常清晰，但在實際VoLTE終端設(shè)計和業(yè)務(wù)部署中仍然存在很多困難和挑戰(zhàn)。VoLTE技術(shù)需要終端、芯片、LTE無線側(cè)、核心網(wǎng)和IMS的全面支持和優(yōu)化，目前全球的VoLTE處于初步部署階段，各方面實現(xiàn)復(fù)雜度較大。

首先，LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期覆蓋不足，2G/3G網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)將在較長時期內(nèi)共存。雖然現(xiàn)在有SVLTE、CSFB等過渡性的語音解決方案，然而終端和網(wǎng)絡(luò)的改造量都較大，語音業(yè)務(wù)質(zhì)量也不能和VoLTE技術(shù)相比?？紤]到和2G/3G系統(tǒng)的互通和兼容，VoLTE終端在設(shè)計時必須考慮SRVCC和多模多頻等問題，當(dāng)LTE網(wǎng)絡(luò)廣泛覆蓋時，隨著模式的減少，終端成本才可以降低。同時，VoLTE的漫游方案、計費方案、緊急呼叫方案等也需要在VoLTE終端設(shè)計之初就統(tǒng)一確立，然而這些問題根據(jù)國家、運營商的不同呈現(xiàn)出多樣化的需求，需要盡快建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來促進VoLTE終端的發(fā)展。

其次，VoLTE終端中芯片層面的IMS協(xié)議棧開發(fā)較復(fù)雜。若非深度集成而采用APP方式，則實現(xiàn)VoLTE到2G/3G網(wǎng)絡(luò)的切換代價較大、信令處理效率低、高清音視頻體驗差，因此VoLTE的IMS協(xié)議棧必須在終端的調(diào)制解調(diào)器處實現(xiàn)。然而，考慮到運營商力推的RCS和VoLTE融合通信的需求，其解決方案較為復(fù)雜。目前RCS的IMS協(xié)議棧都在終端的應(yīng)用處理器上實現(xiàn)，而VoLTE的IMS協(xié)議棧在調(diào)制解調(diào)器上實現(xiàn)。如果通過不同的APN分別注冊在IMS上，需要不同的注冊、鑒權(quán)方式，對用戶卡的要求將改變，而且同時維持兩條SIP信令的傳輸，在功耗、計費方面也有較大問題。而其他解決方案由于技術(shù)不成熟而不適宜在初期部署。因此，VoLTE相關(guān)協(xié)議棧的開發(fā)、測試和優(yōu)化需要產(chǎn)業(yè)鏈上的芯片、終端、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和運營商多方面共同推動標(biāo)準(zhǔn)化工作。

最后，VoLTE終端的發(fā)展依賴于IMS網(wǎng)絡(luò)部署情況。IMS作為一個無差別接入的多媒體業(yè)務(wù)解決方案，不僅要考慮針對VoLTE功能的支持和集成，還要考慮固網(wǎng)和移動網(wǎng)絡(luò)的融合以及企業(yè)和個人的增值業(yè)務(wù)實現(xiàn)。不同的運營商對IMS網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)有不同的需求，部分現(xiàn)有的IMS網(wǎng)絡(luò)主要為固移融合服務(wù)，如果加入VoLTE架構(gòu)，需要考慮IMS網(wǎng)絡(luò)是否具有通過升級就可支持?jǐn)?shù)量遠(yuǎn)大于現(xiàn)有固網(wǎng)用戶的移動用戶的能力，同時還需考慮IMS對新型服務(wù)和業(yè)務(wù)的可擴展性（如對WebRTC的支持能力）和在全球IMS建設(shè)過程中各個運營商之間VoLTE業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通問題。

5 結(jié)束語

VoLTE是電信運營商充分利用LTE網(wǎng)絡(luò)在語音業(yè)務(wù)上演進的最終方案，它不但擁有LTE高效的無線資源利用率和端到端的電信級QoS保障，還能和新興的RCS業(yè)務(wù)融合發(fā)展，提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)質(zhì)量和客戶體驗。目前，VoLTE終端的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍在發(fā)展和完善中，在IMS協(xié)議棧、RCS融合、運營商互通等關(guān)鍵問題上，需要芯片、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、操作系統(tǒng)、運營商等整個產(chǎn)業(yè)鏈來共同推進發(fā)展，完善VoLTE生態(tài)系統(tǒng)，加快VoLTE終端的商業(yè)化演進。

1 GSMA IR.92.V7.0.IMS Profile for Voice and SMS,2013

2 GSMA IR.94.V6.0.IMS Profile for Video Service,2013

3 中國移動通信集團公司.VoLTE技術(shù)原理.http://www.docin.com/p-727675288.html,2013

China Mobile.Technical principles of VoLTE.http://www.docin.com/p-727675288.html,2013

4 3GPP TS 23.207.End-to-End Quality of Service(QoS)Concept and Architecture,2012

5 3GPP TS 23.228.IP Multimedia Subsystem(IMS)Stage2,2013

6 3GPP TS 23.216.Technical Specification Group Service and System Aspects;Single Radio Voice Call Continuity(SRVCC);Stage 2,2013

7 3GPP TS 24.173.IMS MultimediaTelephonyServiceand Supplementary Services;Stage 3,2013

8 3GPP TS 24.229.IP Multimedia Call Control Protocol Based on Session Initiation Protocol(SIP)and Session Description Protocol(SDP);Stage 3,2012

9 謝斌.終端VoLTE和RCS的共存研究.電信技術(shù),2013(9):71～74

Xie B.Study on coexistence of VoLTE and RCS.Telecommunications Technology,2013(9):71～74

10 李文苡.LTE語音，運營商的難題.廣東通信技術(shù),2013(9):2～6

Li W Y.Voice solution for LTE，the problem for operators.Guangdong Communication Technology,2013(9):2～6