［安冬萍 陳仲標(biāo) 何淵文］

1 引言

VoLTE（Voice over Long-Term Evolution）是一種基于IMS（IP Multimedia Subsystem）的語音業(yè)務(wù)，在LTE 上使用為控制層面（Control plane）和語音服務(wù)的媒體層面（Media plane）特制的配置文件，這使語音服務(wù)（控制和媒體層面）作為數(shù)據(jù)流在LTE 數(shù)據(jù)承載網(wǎng)絡(luò)中傳輸，而不再需維護(hù)和依賴傳統(tǒng)的電路交換語音網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)真正的數(shù)據(jù)與語音業(yè)務(wù)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)下的統(tǒng)一。VoLTE 相對于2G語音可提供更優(yōu)質(zhì)的語音服務(wù)，如接續(xù)時(shí)延更短、語音更自然、可視頻通話等等，所以VoLTE 替換2G 語音成為運(yùn)營商語音網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)之路。

2G 語音產(chǎn)品種類多樣，其中語音國際漫游是主流產(chǎn)品，VoLTE 也將繼承語音國際漫游這個(gè)產(chǎn)品。VoLTE 是基于4G 數(shù)據(jù)承載的，在開通VoLTE 時(shí)須開通4G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，由于國際漫游業(yè)務(wù)一直以來語音和數(shù)據(jù)漫游業(yè)務(wù)可以獨(dú)立受理，為靈活的滿足2/3G 純語音用戶需求，保證用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自由組合銷售，推進(jìn)VoLTE 國際漫游業(yè)務(wù)規(guī)模商用，本文著重探索中國電信VoLTE 國漫與4G 數(shù)據(jù)國漫解耦的解決方案。

2 VoLTE 國漫與4G 數(shù)據(jù)國漫解耦方案探索

2.1 VoLTE 國漫的現(xiàn)狀

早在2015 年就有研究人員對VoLTE 國漫的實(shí)現(xiàn)[2]進(jìn)行探索，提出IMS 域的解決方案，所以目前VoLTE 的國際漫游已經(jīng)在現(xiàn)網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)。

VoLTE 語音業(yè)務(wù)流程分4 大步驟，以中國電信網(wǎng)絡(luò)為例，用戶使用VoLT 業(yè)務(wù)的第一步是建立CTNET 數(shù)據(jù)默認(rèn)承載，第二步建立IMS 語音默認(rèn)承載，第三步終端完成IMS 域的會(huì)話注冊等流程，第四步終端發(fā)起呼叫或視頻通話。

第一步，建立CTNET 數(shù)據(jù)默認(rèn)承載，如圖1 所示：

圖1 數(shù)據(jù)默認(rèn)承載建立流程圖

①UE 發(fā)起網(wǎng)絡(luò)附著；

②MME 通過S6a 接口向HSS 獲取用戶鑒權(quán)信息，網(wǎng)絡(luò)和終端完成雙向鑒權(quán)；

③MME 通過S6a 接口向HSS 獲取用戶簽約信息；

④MME 發(fā)起APN（CTNET）承載建立請求；

⑤PGW 向PCRF 獲取UE 的策略控制規(guī)則；

⑥PGW 響應(yīng)CTNET 數(shù)據(jù)承載建立請求并攜帶為終端分配的數(shù)據(jù)IP；

⑦M(jìn)ME 回復(fù)終端的附著請求，并攜帶UE IP。

第二步，建立IMS 語音默認(rèn)承載，如圖2 所示：

圖2 IMS 默認(rèn)承載建立流程圖

①UE IMS 的PDN 連接建立；

②MME 發(fā)起APN（IMS）承載建立請求；

③PGW 向PCRF 獲取UE 的策略控制規(guī)則；

④PGW 響應(yīng)IMS 承載建立請求并攜帶為終端分配的IPv6 IP；

⑤MME 回復(fù)終端的PDN 連接建立請求，并攜帶UE IP 及PSBC 地址。

第三步，終端完成IMS 域的會(huì)話注冊，在第二步，UE 獲取到IMS 業(yè)務(wù)所需的IP 后，UE 可直接與PSBC 互通，故UE 直接將IMS 的注冊請求直接發(fā)送至PSBC。UE分兩次發(fā)送注冊請求，第一次獲取到鑒權(quán)相關(guān)數(shù)據(jù)，第二次完成相互鑒權(quán)并注冊成功，如圖3、圖4 所示。

圖3 IMS 域會(huì)話注冊流程圖

圖4 IMS 域會(huì)話注冊流程圖

第四步，終端發(fā)起呼叫或視頻通話，如圖5、6 所示，主叫UE 先觸發(fā)IMS 專用承載建立（IMS 專用承載建立過程如圖7 所示），然后通過IMS 域?qū)⒑艚型ㄖ奖唤蠵SBC，被叫PSBC 也觸發(fā)IMS 專用承載建立，被叫UE響應(yīng)后，再完成IMS 專用承載更新（專用承載更新過程如圖8 所示），VoLTE 通話建立后，則UE 間可語音通話或視頻通話。

圖5 UE 會(huì)話建立流程圖

圖6 UE 會(huì)話建立流程圖

圖7 專用承載建立流程圖

圖8 專用承載更新流程圖

由上述VoLTE 的業(yè)務(wù)流程可知，VoLTE 的業(yè)務(wù)使用第一步就是建立4G 數(shù)據(jù)承載，這是基礎(chǔ)。所以在境外，按目前網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)流程，用戶使用VoLTE 業(yè)務(wù)，必須開通數(shù)據(jù)國漫權(quán)限，網(wǎng)絡(luò)允許UE 在境外建立數(shù)據(jù)默認(rèn)承載后，UE 才可以繼續(xù)后續(xù)的業(yè)務(wù)流程。

如圖9 中國電信網(wǎng)絡(luò)示意圖所示，用戶在HSS(Home Subscriber Server)上簽約數(shù)據(jù)漫游權(quán)限，當(dāng)用戶漫游到境外時(shí)（判斷PLMN(Public Land Mobile Network)非460XX），HSS 下發(fā)用戶的簽約模板（下發(fā)CTNET、IMS等APN），終端上報(bào)APN CTNET，境外MME（Mobility Management Entity）根據(jù)HSS 下發(fā)的APN 進(jìn)行驗(yàn)證，上報(bào)APN 在簽約內(nèi)，則使用CTNET APN 建立數(shù)據(jù)默認(rèn)承載（數(shù)據(jù)上網(wǎng)），后續(xù)創(chuàng)建IMS 承載并發(fā)起VoLTE-IMS注冊，實(shí)現(xiàn)用戶國際漫出時(shí)，可以撥打VoLTE 電話，也可數(shù)據(jù)上網(wǎng)。

圖9 中國電信VoLTE 國際漫游數(shù)據(jù)承載建立的網(wǎng)絡(luò)示意圖

2.2 VoLTE 國漫與4G 數(shù)據(jù)國漫解耦的探索

由目前VoLTE 國漫的現(xiàn)狀看，實(shí)現(xiàn)VoLTE 國際漫游與數(shù)據(jù)漫游解耦的解決方案可以分3 步走：①VoLTE 用戶開通語音國際漫游，關(guān)閉數(shù)據(jù)漫游，網(wǎng)絡(luò)允許用戶在境外建立數(shù)據(jù)承載。②對于沒有開通數(shù)據(jù)漫游權(quán)限的用戶在境外建立的數(shù)據(jù)承載不能上網(wǎng)。③用戶在國內(nèi)的數(shù)據(jù)上網(wǎng)及VoLTE 語音不受影響。

將上述三步驟，分解為網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)需求：①網(wǎng)絡(luò)需實(shí)現(xiàn)當(dāng)用戶只簽約語音國漫權(quán)限時(shí)，用戶號碼在境外可正常附著4G 網(wǎng)絡(luò)，建立數(shù)據(jù)承載（特殊APN 承載）；②特殊的APN 承載與開通數(shù)據(jù)國漫權(quán)限用戶的承載區(qū)分開，單獨(dú)針對特殊的APN 承載限制訪問Internet 的權(quán)限。③用戶在國內(nèi)使用的業(yè)務(wù)不受影響。

結(jié)合中國電信現(xiàn)有的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)邏輯，實(shí)現(xiàn)方案可參照數(shù)據(jù)停機(jī)語音未停的實(shí)現(xiàn)方法[3]，數(shù)據(jù)停機(jī)時(shí)只為號碼下發(fā)BLANK APN，BLANK APN 建立的數(shù)據(jù)承載無Internet的訪問權(quán)限。故經(jīng)過對網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)設(shè)備配置的研究，提出解耦方案為：只簽約語音國漫的VoLTE 號碼在HSS 上簽約特殊的漫游模板（僅漫游時(shí)生效，不影響國內(nèi)使用），當(dāng)用戶漫游境外時(shí)，HSS 判斷接入MME 的PLMN 非46011，HSS 替換下發(fā)用戶的簽約APN（只下發(fā)BLANK和IMS），境外MME 進(jìn)行糾錯(cuò)，則網(wǎng)絡(luò)可為用戶號碼建立APN 為BLANK 數(shù)據(jù)默認(rèn)承載（不能上網(wǎng)），后續(xù)創(chuàng)建IMS 承載、IMS 注冊，實(shí)現(xiàn)用戶國際漫出時(shí)，可以撥打volte 電話，不能數(shù)據(jù)上網(wǎng)，如圖10 所示。

圖10 VoLTE 國際漫游與數(shù)據(jù)國漫解耦的承載建立流程圖

①用戶發(fā)起網(wǎng)絡(luò)附著。

②MME 通過S6a 接口向HSS 獲取用戶簽約信息。

③HSS 判斷MME 的PLMN 為非46011，根據(jù)號碼簽約下發(fā)BLANK APN+IMS APN 簽約信息。

④MME 將終端上報(bào)的數(shù)據(jù)APN（CTNET）糾錯(cuò)為BLANK APN，并向IDNS 查詢該APN 的解析記錄；IDNS 返回IPGW IP。

⑤MME 指示境外SGW 與IPGW 建立BLANK APN默認(rèn)承載，該承載不能訪問互聯(lián)網(wǎng)。

⑥終端發(fā)起IMS PDN 連接請求，MME 判斷IMS APN 有簽約后指示境外SGW 與IPGW 建立IMS 默認(rèn)承載。IMS 默認(rèn)承載建立后，終端發(fā)起IMS 注冊，注冊成功后，用戶即可發(fā)起VoLTE 呼叫或可被叫。

當(dāng)用戶回到國內(nèi)時(shí)，HSS 判斷接入MME 的PLMN 為46011，HSS 下發(fā)用戶的簽約APN（含CTNET 和IMS），則用戶使用的業(yè)務(wù)流程則與2.1 章節(jié)提到的VoLTE 業(yè)務(wù)流程一致。

3 VoLTE 國漫與4G 數(shù)據(jù)國漫解耦方案實(shí)踐

為驗(yàn)證VoLTE 國漫與4G數(shù)據(jù)國漫解耦方案的有效性，本文作者聯(lián)合澳門電信在現(xiàn)網(wǎng)中進(jìn)行實(shí)踐測試。測試以廣東電信的EPC（Evolved Package Core）核心網(wǎng)（華為域）為實(shí)踐環(huán)境，測試號碼歸屬廣東，測試地為澳門。

首先，在廣東電信HSS 創(chuàng)建測試的用戶漫游模板，該漫游模板關(guān)聯(lián)BLANK 及IMS APN，并設(shè)置該漫游模板在漫出時(shí)（PLMN 非460XX）生效，同時(shí)為測試號碼簽約該模板。

其次，按方案國際IPGW 及IDNS 需要進(jìn)行BLANK APN 的相關(guān)配置，由于這2 個(gè)設(shè)備本文作者無配置權(quán)限，則改為澳門電信MME 做測試數(shù)據(jù)，將BLANK指向廣東電信PGW（配置BLANK APN 無數(shù)據(jù)訪問權(quán)限）。

如圖11 所示，澳門MME 配置本地解析（替換IDNS 的角色），廣東PGW 配置BLANK APN，同時(shí)設(shè)置該APN 無數(shù)據(jù)訪問權(quán)限。

圖11 中國電信VoLTE 國際漫游與數(shù)據(jù)國漫解耦方案實(shí)踐的網(wǎng)絡(luò)示意圖

①用戶在澳門發(fā)起網(wǎng)絡(luò)附著。

②澳門MME 通過S6a 接口向廣東HSS 獲取用戶簽約信息。

③HSS 判斷MME 的PLMN 為非46011，根據(jù)號碼簽約下發(fā)BLANK APN+IMS APN 簽約信息。

④MME 將終端上報(bào)的數(shù)據(jù)APN（CTNET）糾錯(cuò)為BLANK APN。

⑤MME 指示澳門SGW 與廣東PGW 建立BLANK APN 默認(rèn)承載，該承載不能訪問互聯(lián)網(wǎng)。

⑥終端發(fā)起IMS PDN 連接請求，MME 判斷IMS APN 有簽約后指示澳門SGW 與IPGW 建立IMS 默認(rèn)承載。IMS 默認(rèn)承載建立后，終端發(fā)起IMS 注冊，并可發(fā)起VoLTE 呼叫或可被叫。

實(shí)踐測試很成功，BLANK 和IMS 的承載都能建立，VoLTE 注冊成功，主被叫正常。BLANK 接入方式，澳門電信SGW+廣東電信PGW；IMS 接入方式，澳門SGW+國際IPGW，符合S8HR[4]方式。

4 結(jié)束語

本文提出依托于EPC 網(wǎng)絡(luò)，通過HSS 判斷接入漫游地MME 的PLMN，當(dāng)用戶漫游到境外時(shí)，HSS 針對開通國漫VoLTE 沒開通國漫數(shù)據(jù)的用戶替換下發(fā)數(shù)據(jù)的簽約模板（只下發(fā)BLANK 和IMS），境外MME 進(jìn)行糾錯(cuò)，建立APN 為BLANK 數(shù)據(jù)默認(rèn)承載（不能上網(wǎng)），后續(xù)創(chuàng)建VoLTE IMS 專有承載。實(shí)現(xiàn)用戶國際漫出時(shí)，可以撥打VoLTE 電話，不能數(shù)據(jù)上網(wǎng)。

本文探索的方案與實(shí)踐，成功解決了VoLTE 國漫語音對LTE 國漫數(shù)據(jù)功能的依賴問題，實(shí)現(xiàn)VoLTE 國漫語音與國漫數(shù)據(jù)產(chǎn)品自由組合，靈活滿足用戶需求，可推進(jìn)VoLTE 國際漫游業(yè)務(wù)規(guī)模商用。