论文引用格式：梁雪梅，方晓农，陈曦.基于VoLTE的IMS网络建设策略浅析[J].现代电信科技,2016,46（6）：39-43. LIANG Xuemei,FANG Xiaonong,CHEN Xi.Discussion of Construction Strategy for IMS Network based on VoLTE[J].Modern Science&Technology of Telecommunications,2016,46（6）：39-43.
基于VoLTE的IMS网络建设策略浅析
梁雪梅，方晓农，陈曦
（江苏省邮电规划设计院有限责任公司，南京210019）
摘要：作为LTE网络的高清语音和高清视频通话业务的终极解决方案，VoLTE技术因其出的业务体验日益受到运营商的青睐。VoLTE网络的建设也正进入如火如荼的阶段。基于这一背景，首先分析了各种LTE语音业务解决方案及VoLTE的优势，而后对基于VoLTE的IMS网络建设策略进行了阐述分析。 关键词：VoLTE；CSFB；SRVCC；eSRVCC；IMS；建设策略
中图分类号：TN929.5文献标识码：A
Discussion of Construction Strategy for IMS Network
based on VoLTE
LIANG Xuemei,FANG Xiaonong,CHEN Xi
（Jiangsu Posts&Telecommunications Planning and Designing Institute Co.,Ltd,Nanjing210019,China）美臀坐垫
Abstract：As the ultimate solution for HD voice and HD video voice services on LTE,VoLTE technology has won the growing interest of operators because of its excellent experience.The construction of VoLTE network is also in full swing.Under this background,the various LTE voice solutions and the advantages of VoLTE are analyzed firstly,then the construction strategy for IMS Network based on VoLTE is discussed in this paper.
Keywords:VoLTE；CSFB；SRVCC；eSRVCC；IMS；construction strategy
1背景
基于LTE的语音（V oLTE）是指以LTE网络进行语音业务接入、通过IP多媒体子系统（IMS）网络实现业务控制的语音解决方案，是4G网络语音通话业务的终极解决方案。
根据GSMA的数据，截至2015年年底，全球已经部署了超过100个V oLTE网络，其中40个已实现商用，活跃的V oLTE用户已超过1亿。业内预计，到2018年全球V oLTE用户可望突破8亿。 中国电信计划2017年上半年具备支持V oLTE 业务的能力，前提条件是待天翼4G网络的覆盖达到与天翼3G网络同等水平。
中国移动2015年8月在杭州率先推出V oLTE 试商用，2016年6月已在全国超过200个城市商用V oLTE技术，并计划于2016年年底之前在全国260个城市发展3000万V oLTE用户。
中国联通也宣布在2016年全网试商用V oLTE，并提出了“V oLTE+V oWiFi”的新一代移动语音解决方案。V oLTE能够提供更优质的高清语音和高清视
频业务；V oWiFi作为辅助，解决室内LTE信号覆盖不足的问题。V oWiFi与V oLTE共用IMS网络，实现双向无缝切换，以提供更好的语音业务连续性体验。
2VoLTE简介
如前所述，V oLTE是指以LTE网络进行语音业务接入、通过IMS网络实现业务控制的端到端的全IP语音解决方案，实现了数据与语音业务统一承载在LTE网络上。LTE网络是全IP网络，没有CS域，语音业务和数据业务需要全部通过PS域。但是，PS 域并不支持语音和多媒体业务的呼叫控制功能，需要
在PS域之上建设IMS域实现业务控制功能。IMS域不仅支持传统的语音和短信业务，还可以提供丰富的多媒体应用。
下面介绍几种LTE语音的可选解决方案。
（1）双待机
双待机（SVLTE：Simultaneous V oice and LTE）终端同时驻留在LTE和2G/3G网络中。LTE网络的PS域支持数据业务，传统的CS域支持话音业务，话音业务和数据业务可以同时并发。
（2）CS域回落
CS域回落（CSFB：Circuit Switch Fallback）由3GPP R8标准提出，终端优选驻留在LTE网络中，LTE网络的PS域只提供数据业务。当用户发话或受话时，需要回落到传统CS域。
（3）单待机语音呼叫连续性
单待机语音呼叫连续性（SRVCC：Single Radio V oice Call Continuity），由3GPP R8标准提出，提供基于IMS的LTE话音业务。基本原理是在LTE覆盖区内采用V oIMS的方式来提供语音，在语音呼叫过程中终端如果离开LTE覆盖区，LTE的PS域同2G/3G网络中的移动交换中心（MSC）进行切换以保证当前语音通话的连续性。
（4）增强型SRVCC
增强型SRVCC（eSRVCC：enhanced SRVCC），针对SRVCC在部分场景切换中断时间会超过300 ms、严重影响通话质量的情况，3GPP在R10版本推出eSRVCC，优化切换过程，解决切换时长大于300 ms的问题，缩短远端更新导致的时延问题。
与SRVCC不同，eSRVCC架构设置了接入转移控制功能（ATCF：Access Transfer Control Function）和接入转移网关（ATGW：Access Transfer Gate-way），分别作为信令面和媒体面的锚定点。当发生切换时，增强型移动交换中心（eMSC）通知ATCF近端切换即可，远端无需更新，这样可以大大缩短时延，降低语音掉话率，提升用户满意度。
3VoLTE技术的优势
同2G/3G相比较，V oLTE具有六大优势。
·能给用户带来更为出的业务体验，更自然舒适，更有现场感；
·接续时间缩短，不到2G/3G的1/2，大幅降低呼叫接通等待时间，改善用户体验；
·语音采样频宽增大到2倍至2倍以上，视频分辨率增至10倍，高清语音和高清视频通话效果更逼真；
·大幅提升无线资源的频谱效率，达到2G/3G的3倍以上；
·端到端全IP网络架构，成本可降低2/3左右；
·可以提供丰富的多媒体应用。
因此，V oLTE是LTE语音的目标解决方案。
4VoLTE网络架构
V oLTE网络在核心网分组域EPC的基础上叠加了一个业务控制域IMS，从端到端的角度看，V oLTE网络架构从下到上包括：
·终端：采用支持USIM/ISIM卡及SIP协议栈的
V oLTE终端；
·无线网：提供LTE、2G/3G的无线接入；
·核心网：包括三个域和用户数据中心（HSS）：IMS域，为V oLTE终端提供呼叫控制和业务逻辑；CS域，当V oLTE终端从LTE覆盖区移动到LTE未覆盖的区域时，提供eSRVCC切换的语音接续和呼叫
控制；PS域，实现V oLTE终端的移动性管理、连接性管理和相关承载资源的分配和管理；HSS，存储和处理与用户数据相关的信息，为满足现网用户不换号使用V oLTE的需求，需设置三合一HSS。
·业务平台：实现V oLTE的业务，包括V oLTE应用服务器（AS）（含业务连续性AS、锚定AS）、SCP AS等。
以中国移动的V oLTE网络为例，架构示意如图1所示。
5VoLTE引入对现有网络的影响
V oLTE引入对现网会产生端到端的影响，是一项巨大的系统工程。
（1）IMS域
同现有固网IMS核心网相比，V oLTE的IMS核心网有LTE接入、呼叫控制、漫游能力需求，可采用与现有固网IMS核心网独立设置或融合组网两种方式。
（2）PS域
为满足V oLTE业务承载、互操作需求，以及支持IPv6等功能，需要升级现有MME、SAE-GW；同时为了支持SRVCC和eSRVCC，MME需要开通Sv 接口。
（3）CS域
为支持SRVCC和eSRVCC，需通过升级或新建方式设置eMSC，提供Sv接口。
（4）HLR/EPS-HSS
为保证现有用户“不换卡、不换号”使用V oLTE 业务，需升级现有设备HLR和EPS-HSS为HLR/ EPS-HSS/IMS-HSS三合一设备。
散热模组（5）PCC
为满足V oLTE端到端QoS质量要求，支持专用承载建立，需升级改造策略和计费规则功能（PCRF）、策略和计费执行功能（PCEF）等设备支持Rx、Gx接口以及Rx/Gx接口绑定功能。
（6）Diameter信令网
Diameter路由代理（DRA）设备除转接S6a和Gx接口的消息外，还需要转接
IMS核心网的Diameter消息（如Cx、Rx、
Sh等接口的消息），现有设备需要做相应
扩容。
（7）IP承载网络
核心网为全IP网络，承载网需升级支持IPv6，以满足V oLTE使用IPv6地址
以及V oLTE业务质量控制的需求。
（8）传统业务平台
为继承传统业务，需要升级改造现
有短信、彩铃、智能网等传统业务平台为
支持V oLTE的AS。
图1VoLTE网络架构示意
（9）无线网
·2G/3G无线网络：为确保用户在返回4G覆盖区后能尽快返回4G，需2G/3G网络支持2G/3G→4G 小区重选功能；
·4G无线网：eNode B需升级改造，支持eS-RVCC测量及切换流程，支持半持续调度（SPS）、IP 帧头压缩（RoHC）等无线增强功能。
（10）IT系统
为满足V oLTE用户的网管、计费和业务开通要求，现有网管、计费及业务支撑系统均需进行升级改造。
6中国三大运营商VoLTE网络建设策略比较
中国移动和中国联通2G/3G核心网均为3GPP 体制，在V oLTE网络建设中均采用IMS+eSRVCC方案，在无LTE网络覆盖场景下，V oLTE用户可以切换到2G/3G网络。
中国电信由于2G/3G核心网为3GPP2体制，在V oLTE网络建设中无法采用IMS+eSRVCC方案，在无LTE网络覆盖场景下，若V oLTE用户终端不支持2G/3G网络制式，将无法实现正常通话，因此要求LTE网络实现广覆盖。
中国移动和中国联通采用分省方式建设V oLTE IMS网络；中国电信采用大区集中方式建设V oLTE IMS网络。
中国移动和中国联通的语音解决方案以V oLTE （含SRVCC、eSRVCC）为主、CSFB为辅，同时少量双待机长期存在；而中国电信的语音解决方案则不包括CSFB、SRVCC、eSRVCC。
中国移动和中国联通的V oLTE HSS是三合一HSS（HLR/EPS-HSS/IMS-HSS）；中国电信的V oLTE HSS是二合一HSS（EPS-HSS/IMS-HSS），HLRe无法融合。7基于VoLTE的IMS网络建设策略
IMS核心网是V oLTE技术实现的核心。在V oLTE未引入之前，三大运营商均已建有固网IMS 核心网。如何基于现有固网IMS核心网建设固移融合的、面向未来网络演进的IMS核心网是各大运营商必须解决的关键问题。
（1）控制层
·查询/服务呼叫会话控制功能（I/S-CSCF）：由于IMS网络是与接入无关、固移融合的架构，且V oLTE业务与固网业务对I/S-CSCF的功能需求基本相同。I/S-CSCF可采用固移融合的组网方式，便于提高设备利用率、简化业务路由。
·媒体网关控制功能（MGCF）、IP多媒体网关（IM-MGW）：作为IMS域与CS域互通网元，V oLTE 业务与固网业务对MGCF、IM-MGW的功能需求基本相同。因此，对MGCF、IM-MGW建议采用固移融合的组网方式，可提高设备利用率、简化业务路由。
·ENUM/DNS：提供号码/域名解析功能，是IMS 域内信令路由的基础，ENUM/DNS可采用固移融合的组网方式。
（2）接入层
由于V oLTE的会话边缘控制（SBC）/代理呼叫会话控制功能（P-CSCF）与固网SBC功能差别较大，建议独立设置V oLTE专用SBC设备。同时为避免路由迂回、缩短时延，V oLTE SBC/P-CSCF应与下辖区域SAE-GW就近设置。
（3）业务层
V oLTE AS与固网IMS的AS在功能上有所不同，可基于现有固网多媒体电话应用服务器（MMTel AS）升级改造支持V oLTE AS融合组网，也可新建独立的V oLTE AS，运营商可以根据现有设备情况灵活选择组网方案。
（4）用户数据中心（HSS）耳塞棉
局部镀锡固网HSS主要支持固网IMS用户数据，而V oLTE网络的HSS需要支持CS/PS/IMS域用户数据。因此建议固网独立设置IMS-HSS，V oLTE网络设置三合一或二合一HSS。
8基于VoLTE的IMS网络演进的思考
鉴于核心网技术现状及未来发展趋势，基于V oLTE的IMS网络可以采用两种设备形态，即传统IMS设备和虚拟化IMS（vIMS）设备。同传统IMS 设备相比，vIMS设备建网目前存在一系列问题，比如标准不成熟、只有部分网元实现了虚拟化、异厂家之间互通兼容性不高、商用版本的发布时间较迟等。可见，vIMS并不十分成熟。因此，可采用传统IMS设备建设IMS网络以满足近期的业务需求，同时对vIMS设备进行测试验证，待成熟可商用后，在后续V oLTE扩容中再采用vIMS设备。目前，可采用传统IMS和vIMS共存的方式，最终过渡到纯vIMS，如图2所示。
9结语
防卫器V oLTE作为LTE语音的目标解决方案，不仅能给用户带来更为出的业务体验，还可以帮助运营商有效应对OTT语音业务的冲击，提升ARPU值，这在业界已经达成共识。运营商和设备厂家需要共同努力，共创V oLTE的美好明天。参考文献
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作者简介
斗拱模型梁雪梅：江苏省邮电规划设计院有限责任公司，通信信息技术研究院副院长，研究员级高级工程师，主要从事核心网技术研究、规划和设计工作。
方晓农：江苏省邮电规划设计院有限责任公司，通信信息技术研究院副总工，高级工程师，主要从事核心网技术研究、规划和设计工作。
陈曦：江苏省邮电规划设计院有限责任公司，工程师，主要从事核
心网技术研究、规划和设计工作。
图2IMS向vIMS过渡示意
