作者：刘松伦，王超
来源：《中国新通信》 2017年第19期
刘松伦 王超 辽宁邮电规划设计院有限公司
【摘要】 随着通信网络的不断发展进步，LTE 语音解决方案的不断演进，VoLTE( 移动语音技术 ) 作为 LTE 语音解决方案的终极目标逐渐进入人们的视野，开启了向移动宽带语音的演进之路。本文主要针对 VoLTE 的发展历程及基础理论知识进行阐述和分析。
隐私保护通话 【关键词】 VoLTE IMS eSRVCC
一、引言
VoLTE(Voice over Long Term Evolution) 狭义上来讲就是VoIP，与普通的 VoIP 相比：网络的承载由互联网变成了LTE；同时对 VoLTE 使用的 DRB 承载定义更高的优先级和速率保障等，来确保语音业务的服务质量。由于 VoLTE 不需要 2G、3G 网络，所有部业务承载于 LTE 网络上，所以VoLTE 可以实现在同一网络中的数据与语音业务的统一。换言之，4G 网络下不仅提供高速率的数据业务，同时也提供高 品质的音频和视频通话，这便需要 VoLTE 技术实现。
二、VoLTE 基本概念
VoLTE 的 3GPP 标 准 定 义 是 基 于 IMS 网 络（IPMultimedia Subsystem，IP 多媒体子系统）的 LTE 语音解决方案，即在 LTE 覆盖区域内提供基于 IP 的高清晰语音业务。因此，广义上讲，基于 LTE 承载的 IMS 的多媒体业务均可以称之为 VoLTE。由于 VoLTE 的空口 IP 化，由分组域提供承载，通过 IMS 进行会话控制，使其真正实现了端到端全IP 语音。VoLTE 难点在于与 2G、3G 切换是核心网电路域和 IMS 之间的切换，切换流程相对复杂，涉及 IMS、电路域和 LTE 核心网之间的互操作，即 eSRVCC（enhanced Single Radio Voice Call Continuity，无线语音呼叫连续性）
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三、VoLTE 的发展历程
UCN-11 LTE 语音方案的部署通过初期 SvLTE 进行热点覆盖，过渡期 CSFB 的规模覆盖，中期 SRVCC 的连续覆盖到最终VoLTE 的完全覆盖。
SvLTE(Simultaneous Voice and LTE), 即双待手机方式。手机在提供数据业务的 LTE 网络和提供语音业务的 CS 域中同时工作。是纯粹基于手机的方案。对网络没有特殊要求，无需部署 IMS，因此该方式主要依赖于手机，便造成了手机成本高、耗电高成为其主要缺点。目前，在 IMS 部署之前，一些
CDMA 运营商通过采用 CDMA1x 和 LTE 的双待手机作为过渡方案，而 GSM/UMTS 和 LTE 的双待手机尚未推出。
CSFB(Circuit Switched Fall Back), 是一种终端只能工作在单个网络下的单卡单待的方案，LTE 只提供数据业务，当发起或者接受语音呼叫时，语音业务将回落到 2G、3G 网络。运营商为快速为用户提供语音业务，只需要升级 MSC，而不需要部署 IMS，但这种方案的缺点是呼叫时延较长。在 IMS部署之前 CSFB 也可以作为语音业务的过渡方案，此外 LTE手机漫游通话问题也可以通过 CSFB 来解决，CSFB 可以为在拜访地网络没有部署 IMS 或者 IMS 漫游协议尚未应用的 LTE用户提供语音业务。
SRVCC(Single Radio Voice Call Continuity), 解决语音控制和移动到 CS 网络切换时的语音连续性问题。对于基于 IMS的 VOIP 呼叫解决方案，IMS 核心网络用于提供 LTE VoIP 语音业务的路由、控制和业务触发，并为 LTE 切换到 2G/3G 时提供的语音连续性保驾护航。SRVCC 的实现过程实质上就是一个切换过程，在 LTE 网络中 终端是通过 IMS 来实现语音功能的，当终端离开 LTE 网络后，则通过 MSC server(MobileSwitching Center server) 切换到 2G/3G 网络中从而实现 z 在2G/3G 网络中的语音功能。
VoLTE 的发展，最终实现了通过在 LTE 网络中为用户提供高清晰度的语音服务，这种高清晰度的
语音服务便是通过 IMS 域来实现，而 IMS 之所以成为全 IP 时代的核心网标准架构便是由于支持多种接入和丰富的多媒体业务。经历了过去几年的过渡发展演进成熟，IMS 历经坎坷，跨越瓶颈，逐渐成为固话领域 VoBB、PSTN 网改的主流选择，与此同时IMS 也被 3GPP、GSMA 确定为移动语音的标准架构。
四、VoLTE 业务特征
由于 LTE 没有电路域，因此要想 LTE 网络提供 IP 语音业务便需要基于分组域来完成，即 VoLTE，VoLTE 即支持高清语音、高清视频等通信服务，也可以实现与现有网络2G、3G 的语音互通。
特征 1：VoLTE 的通过 EPC 路由至 IMS 网络，由 IMS提供会话控制和业务逻辑；
特征 2：VoLTE 高质量的语音通话由 EPC 提供，EPC 作为 IMS 的接入网，通过专用 APN 及独立承载为用户提供区别于普通数据业务的通话质量保障；
特征 3：VoLTE 终端在通话过程中漫游至无 LTE 覆盖的区域时，VoLTE 的呼叫连续性通过 eSRVCC 来保障，由eSRVCC 将当前呼叫切换到 2G、3G 网络，此时由 2G、3G网络作为 IMS 的接入网。
由于 VoLTE 采用高分辨率编解码技术，VoLTE 语音通话质量可以比 2G、3G 语音通话质量提高 40
% 左右。VoLTE的接入时延大约在 2 秒左右，比 3G 的接入时延低 50%，比2G的接入时延低70%。 此外， 相比2G、 3G网络下的高掉线率，VoLTE 的掉线率趋近于零。对于语音业务，LTE 的频谱利用效率 GSM 的频谱利用效率高达 4 倍以上，相比传统制式优势明显。此外，VoLTE 与 RCS 的无缝集成可以带来丰富的业务。采摘网
五、VoLTE 网络结构
从整体上看，VOLTE 网络分为终端、接入网、承载网、核心网、业务平台。（图 1）
其中，较为复杂的是核心网，主要分为分组域 ( 接入核心网 )、策略控制单元、信令网、 IMS 域、CS 域、用户域 。
1）策略控制单元（PCC，Policy and Charging Control 策略与计费控制）: 提供策略控制、计费控制功能、业务数据流的事件报告等功能。包括 : PCEF（Policy and ChargingEnforcement Function 策略和计费执行功能）和 PCRF（Policyand Charging Rule Function 策略和计费规则功能）: PCEF 主要包含业务数据流的检测、策略执行和基于流的计费功能。PCRF 主要包含策略控制决策和基于流计费控制的功能，PCRF 接受来自 PCEF、SPR 和 AF 的输入，向 PCEF 提供关于业务数据流检测、门控、基于 QoS 和基于流计费的网络控制功能。PCC 决策便是通过结合 PCRF 的自定义信息做出。
2） 信令网(DRA， DRA （Diameter Routing Agent 路由代理） :下一代信令网，可以真正实现未来核心网逐步的扩展，简化网络，实现快速部署、高效维护及增强网络安全。部署 DRA的好处 : 当移动用户漫游到其他网络时，用户的鉴权、认证、位置登记、计费策略等信息在漫游网络与归属网络之间的传递将由 DRA 来得到有效解决。
3）IMS 域：
a) SBC（Session Border Control 会话边界控制器）: IMS 网络中一个重要的网络节点，位于 IMS 网络的边界上，在终端用户接入到 IMS 核心网的的过程中起重要作用。它的主要功能包括接入许可控制，网络拓扑隐藏，NAT 及 NAT 穿越，QoS 及带宽策略以及网络安全机制等。
b) S-CSCF（Serving Call Session Control Function 服务会话控制功能）: 是 IMS 的核心所在，它
位于归属网络，为 UE进行会话控制和注册请求，但当 UE 处于会话中时，S-CSCF处理网络中的会话状态。在同一个运营商的网络中，可以有多个 S-CSCF。
c) P-CSCF（Proxy Call Session Control Function 代理会话控制功能） : 作为 IMS 中用户的第一个联系点 （在信令平面） ，从 SIP 的角度来看，它是一个出站 / 入站的 SIP 代理服务器，无论是来自用户设备 UE，还是发送给 UE 的，P-CSCF 是所有的 SIP 信令的必经之路。如想获得 P-CSCF 的地址需要 UE使用本地 CSCF 发现机制。P-CSCF 负责验证请求，将它转发到指定的目标，同时处理和转发响应。
d) I-CSCF（Interrogating Call Session Control Function 协商会话控制功能）: I-CSCF 作为一个运营商网络内部的接触点， 所有与这个网络运营商的用户连接都要经过这个接触点。多个 I-CSCF 可以存在在同一个运营商网络中。
e) MGCF（Multimedia Gateway Control Function 多媒体网关控制功能）: 它是在 IP 多媒体子系统 (IMS) 中的一个组成部分，与 CSCF 通信和控制媒体信道在一个 IMS-MGW 中的连接。它在 ISDN 部分 (ISUP) 和 IMS 呼机控制协议之间执行协议转换。
f) IM-MGW（IP Multimedia Gateway IP 多媒体网关）: IMS 与 PSTN/CS 域之间的媒体流互通由 IM-MGW 负责，同时 IM-MGW 负责提供CS CN网络和IMS之间的用户面链路，支持 PSTN/ 电路域 T
DM 承载和 IMS 用户 IP承载的转换。IM-MGW 的主要功能包括两方面分别是承载和媒体处理。当 IMS 终端不支持 CS 端编码时，编解码的转换工作由 IM-MGW 完成。在 MGCF 的控制下 IM-MGW 也可以完成呼叫的连续。
