鐘瑋+葉衛(wèi)明+趙旭凇

【摘 要】首先分析了4G LTE的話音解決方案，然后闡述了VoLTE核心網(wǎng)的原理及組網(wǎng)架構(gòu)，最后研究了某通信運營商VoLTE的試驗網(wǎng)實際組網(wǎng)測試及其VPN互通策略，以期為VoLTE的商用部署提供積極的決策參考。

【關(guān)鍵詞】VoLTE LTE核心網(wǎng) VPN互通

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2014）-20-0042-06

Research on VoLTE Core Networking and VPN Interworking

ZHONG Wei， YE Wei-ming， ZHAO Xu-song

（China Mobile Group Design Institute Co.， Ltd.， Zhejiang Branch， Hangzhou 310012， China）

[Abstract]

Based on the analysis of voice solutions of 4G LTE networks， the principle and networking architecture of VoLTE core network are illustrated. And then the networking test and VPN interworking strategy of VoLTE trial network of a communication operator are studied. This research can be a positive reference for VoLTE commercial deployment.

[Key words]VoLTE LTE core network VPN interworking

1 VoLTE核心網(wǎng)基本原理

1.1 LTE話音方案概述

2014年是4G LTE商用部署的元年，LTE核心網(wǎng)EPC沒有移動電路域，其話音方案不同于以往的任何移動通信系統(tǒng)。而話音目前是電信運營商的首要業(yè)務(wù)，且在未來相當長的時期內(nèi)仍將是電信運營商最重要的業(yè)務(wù)之一，如何為客戶提供便捷的基于LTE終端的話音業(yè)務(wù)是LTE要解決的首要問題之一。

目前為LTE提供話音業(yè)務(wù)的方案主要有Voice over LTE和Voice over 2G/3G。其中，Voice over 2G/3G是指通過網(wǎng)絡(luò)控制實現(xiàn)話音業(yè)務(wù)由2G/3G的電路域提供，主要包括CSFB（CS Fallback，電路交換域回落）和多模雙通終端這2種方案；Voice over LTE是指話音由LTE的空中接口承載的方案，主要是IMS Voice over LTE（VoLTE）。VoLTE是3GPP標準定義的基于IMS網(wǎng)絡(luò)的LTE語音解決方案，通過TD-LTE網(wǎng)絡(luò)作為業(yè)務(wù)接入，IMS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)業(yè)務(wù)控制的語音解決方案。VoLTE支持高清話音和高清視頻等通信業(yè)務(wù)，能夠繼承現(xiàn)有各種主要增值業(yè)務(wù)，并可通過IMS控制快速實現(xiàn)各類業(yè)務(wù)部署，同時通過eSRVCC技術(shù)實現(xiàn)4G與2G/3G覆蓋區(qū)域之間的語音業(yè)務(wù)連續(xù)性。

對電信運營商的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)而言，幾種LTE話音技術(shù)的主要區(qū)別如表1所示。

從技術(shù)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)演進的趨勢來看，隨著LTE的規(guī)模應(yīng)用，LTE的部署將越來越完善。VoLTE作為真正直接由LTE實現(xiàn)話音的技術(shù)，由于其完全符合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演進的規(guī)律，將逐漸成熟并成為LTE話音的最主要的應(yīng)用技術(shù)。

VoLTE技術(shù)可無縫繼承原有CS域網(wǎng)絡(luò)提供的所有業(yè)務(wù)，包括緊急呼叫、監(jiān)聽等通用服務(wù)和管制類業(yè)務(wù)，實現(xiàn)端到端的QoS控制，保證語音通話質(zhì)量。由于話音承載在IP上，可通過IMS為用戶提供更多的富媒體業(yè)務(wù)，能夠和OTT競爭，且充分保留用戶的標識（如MSISDN等），利用運營商最大的號碼資源繼續(xù)挖掘業(yè)務(wù)盈利。IMS架構(gòu)也是業(yè)界公認的下一代核心網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)有成熟的3GPP標準規(guī)范支持，充分地保證了用戶的漫游和網(wǎng)間的互聯(lián)互通。

當前國際上已有韓國SKT和美國Verizon等運營商部署了VoLTE，但主要采用的是LTE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的話音實現(xiàn)方案，eSRVCC等技術(shù)尚未得到全面驗證。中國移動于2013年6月發(fā)布了VoLTE技術(shù)白皮書，表達了中國移動對VoLTE的積極態(tài)度，并于8月開始搭建中韓VoLTE演示網(wǎng)，11月順利進行了中韓之間VoLTE高清話音和高清視頻的演示。同年12月開始小規(guī)模試點建設(shè)VoLTE試驗網(wǎng)，初步驗證了基于試驗網(wǎng)環(huán)境的VoLTE網(wǎng)絡(luò)端到端整體組網(wǎng)的成熟度，并檢驗了eSRVCC技術(shù)在解決4G與2G/3G切換的成熟度。這不僅為規(guī)模試點做了豐富的技術(shù)準備，而且為VoLTE規(guī)模商用提供了積極的參考。

1.2 VoLTE組網(wǎng)基本原理

如圖1所示，VoLTE基本原理是利用LTE的EPC作為透明傳送的IP通道，將LTE終端接入IMS網(wǎng)絡(luò)，由IMS網(wǎng)絡(luò)為其提供話音業(yè)務(wù)，PCC架構(gòu)提供端到端的QoS保障。

（1）IMS終端發(fā)送IMS APN請求，LTE/EPC為終端建立IMS承載，傳送IMS信令（承載建立過程中由PCRF控制）。

（2）P-CSCF發(fā)現(xiàn)：P-GW提供給IMS終端P-CSCF地址。

（3）IMS終端發(fā)起至IMS域的“注冊”（從USIM卡中導(dǎo)出IMPI）。

（4）P-CSCF根據(jù)IMPI的realm尋址用戶歸屬域的I-CSCF，I-CSCF直接（或經(jīng)SLF）尋址用戶歸屬HSS，I-CSCF根據(jù)“能力集”選擇S-CSCF。

（5）S-CSCF從用戶歸屬HSS獲取“五元組鑒權(quán)”數(shù)據(jù)，對用戶鑒權(quán)。

（6）終端返回“鑒權(quán)向量”，S-CSCF對用戶“鑒權(quán)”。endprint

（7）S-CSCF根據(jù)IMPU（終端從USIM卡中導(dǎo)出的“臨時IMPU”）從HSS下載用戶簽約數(shù)據(jù)，并根據(jù)iFC觸發(fā)至相應(yīng)的AS的“注冊”，并告知終端。

為了解決初期LTE覆蓋不足的問題，在非LTE覆蓋區(qū)域保持話音業(yè)務(wù)的連續(xù)性，引入了SRVCC技術(shù)方案。SRVCC的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案如圖2所示：

圖2 SRVCC的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案

終端先在IMS域發(fā)起注冊，通過ATCF（ATCF可與SBC合設(shè)）經(jīng)CSCF→SCC AS（業(yè)務(wù)集中和連續(xù)性應(yīng)用服務(wù)器）→HSS→MME路徑，SCC AS記錄用戶媒體信息，并將用戶路由號碼（ATCF或SCC AS）發(fā)送給MME，當用戶發(fā)生SRVCC時用于會話傳送。

SRVCC通話過程中移動到?jīng)]有LTE覆蓋的地方時，將語音切換到CS域，本質(zhì)是一個切換過程。媒體的切換點是對端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如對端UE），本端接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變更后，需要將變更后的本端承載設(shè)備地址等信息發(fā)送給對端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，進行承載地址的更新，重新建立端到端的信令和承載。IMS更新遠端媒體，理論上會話短時中斷幾百毫秒。VoLTE/SRVCC需解決被叫用戶域選擇、QoS保障等重點問題。

為了在漫游或者運營商互通等任意場景下減少SRVCC的切換中斷時延，引入了eSRVCC技術(shù)。eSRVCC主要增強了遠端會話更新流程，媒體切換點改為更靠近本端的設(shè)備，以減少變更消息傳輸時長。通過在ATCF/ATGW錨定信令面和媒體面的方法，來避免IMS Session Transfer流程。發(fā)生eSRVCC切換時，只需要創(chuàng)建UE與ATGW之間的承載通道，對端設(shè)備與ATGW之間的媒體流還是通過原承載通道傳輸。eSRVCC的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案如圖3所示：

圖3 eSRVCC的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案

2 VoLTE核心網(wǎng)組網(wǎng)研究

2.1 某電信運營商VoLTE核心網(wǎng)第一階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)

某電信運營商于2013年8月開始搭建VoLTE試驗網(wǎng)，11月與韓國SKT進行了VoLTE高清話音和高清視頻的互通演示，向產(chǎn)業(yè)界釋放積極信號。

該VoLTE一階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)原則：主要是快速搭建測試環(huán)境，充分利用現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，不新增硬件，采用新增部分網(wǎng)元之間接口的方式實現(xiàn)組網(wǎng)。不部署SRVCC和eSRVCC，采用LTE覆蓋區(qū)定點測試的方式打通VoLTE高清話音和高清視頻。

本階段測試主要目的是為了盡快部署VoLTE演示網(wǎng)，采用盡量簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，部分接口采用專線連接的方式。本期工程通過傳輸專線連接省內(nèi)SAE-GW與SBC，通過國際專線打通了與韓國SKT的是VoLTE演示網(wǎng)的路由。

從VoLTE演示網(wǎng)定點測試的初步結(jié)果來看，定點演示高清視頻流暢、高清話音逼真，話音接通時間基本在2s以內(nèi)，初步驗證了VoLTE基于全IP縮短呼叫接通時間的原理。

2.2 VoLTE核心網(wǎng)第二階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)

在第一階段VoLTE試驗網(wǎng)成功演示之后，該運營商著手部署第二階段測試環(huán)境，VoLTE二階段測試將是驗證VoLTE商用能力的重要階段。測試區(qū)域全網(wǎng)具備eSRVCC能力，重點驗證端到端的組網(wǎng)環(huán)境及廠家設(shè)備的成熟度。

從初步測試結(jié)果來看，主被叫均在LTE網(wǎng)絡(luò)下，話音接通時間基本在2s以內(nèi)；主被叫一方在2G/3G網(wǎng)絡(luò)或者兩方都在2G/3G網(wǎng)絡(luò)時，話音接通時間為5～8s，改善不明顯。在VoLTE用戶主被叫通話時進行2G/3G/4G切換，可通過eSRVCC技術(shù)基本保持話音連續(xù)，不影響用戶感知。

3 VoLTE組網(wǎng)中的VPN互通研究

3.1 VoLTE核心網(wǎng)第一階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)中的VPN互

通方案

VoLTE測試環(huán)境對現(xiàn)有核心網(wǎng)側(cè)的PS域、CS域、IMS域等均有較高要求，需打通PS域、CS域以及IMS域等各大系統(tǒng)，核心網(wǎng)的高效連接組網(wǎng)將極大影響VoLTE的網(wǎng)絡(luò)運行效率及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。當前IMS、軟交換、PS域、CMNET等均有獨立的VPN隔離。VoLTE第一階段測試基于對現(xiàn)網(wǎng)盡量少的改動且盡快完成改造的原則，主要新增了SBC與SAE-GW之間的SGi接口，目前采用專線連接的方式實現(xiàn)。VoLTE試驗第一階段VPN組網(wǎng)如圖4所示。

各大系統(tǒng)之間的VPN如表2所示。

3.2 VoLTE核心網(wǎng)第二階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)中的VPN互

通方案

該電信運營商第二階段VoLTE測試要求測試區(qū)域全網(wǎng)具備eSRVCC能力，涉及的網(wǎng)元及接口如表3所示。

對應(yīng)的VPN組網(wǎng)如圖5所示。

由于各個VPN當前基本隔離，為了保證網(wǎng)絡(luò)的安全性并較好地實現(xiàn)VoLTE組網(wǎng)，可采取網(wǎng)元網(wǎng)口雙跨來有效解決多承載網(wǎng)間互通的問題。

4 結(jié)束語

中國移動在2011年率先啟動TD-LTE擴大規(guī)模試驗網(wǎng)建設(shè)，隨著LTE各個產(chǎn)業(yè)鏈的不斷成熟，LTE的大規(guī)模商用部署勢在必行。如何進行LTE核心網(wǎng)EPC的建設(shè)和部署，如何高效地實現(xiàn)LTE話音業(yè)務(wù)并研究其發(fā)展演進的規(guī)律，這都迫切需要進行更詳細的研究和分析。

本文通過簡要分析LTE的話音實現(xiàn)方案，對VoLTE的技術(shù)原理進行研究，其中重點研究了某電信運營商VoLTE第一階段和第二階段試驗網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)及演示效果，并對VoLTE核心網(wǎng)中各主要網(wǎng)元的VPN互通進行詳細分析，以期為VoLTE的商用部署提供積極的決策參考。

參考文獻：

[1] 姜怡華，許慕鴻，習建德，等. 3GPP系統(tǒng)架構(gòu)演進（SAE）原理與設(shè)計[M]. 2版. 北京： 人民郵電出版社， 2013.

[2] 徐德平，程日濤，張新程. VoLTE關(guān)鍵技術(shù)及部署策略研究[J]. 電信工程技術(shù)與標準化， 2014（2）： 75-79.

[3] 周峰，許正鋒，羅俊. VoLTE業(yè)務(wù)與技術(shù)實現(xiàn)方案的研究與分析[J]. 電信科學， 2013（2）： 31-35.

[4] 張長青. TD-LTE終極語音技術(shù)VoLTE應(yīng)用分析[J]. 移動通信， 2014（3）： 52-56.

[5] 朱斌，文濤，符剛，等. VoLTE部署關(guān)鍵問題研究[J]. 郵電設(shè)計技術(shù)， 2014（2）： 1-5.

作者簡介

鐘瑋：高級工程師，現(xiàn)任中國移動通信集團設(shè)計院有限公司浙江分公司總經(jīng)理，長期從事移動通信核心建筑結(jié)構(gòu)、通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和研究工作，在各類一級專業(yè)刊物上發(fā)表論文多篇。

葉衛(wèi)明：高級工程師，工學碩士畢業(yè)于南京郵電學院，現(xiàn)任中國移動通信集團設(shè)計院有限公司浙江分公司項目經(jīng)理，長期從事移動通信核心網(wǎng)的規(guī)劃和研究工作，目前主要從事4G及VoLTE的規(guī)劃研究和測試工作。

趙旭?。航淌诩壐呒壒こ處?，工學碩士畢業(yè)于北京郵電大學，現(xiàn)任中國移動通信集團設(shè)計院有限公司浙江分公司副總經(jīng)理，長期研究跟蹤移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新技術(shù)和新方向，著有數(shù)本TD-LTE有關(guān)技術(shù)專著，并在各類一級通信刊物上發(fā)表論文多篇。endprint

（7）S-CSCF根據(jù)IMPU（終端從USIM卡中導(dǎo)出的“臨時IMPU”）從HSS下載用戶簽約數(shù)據(jù)，并根據(jù)iFC觸發(fā)至相應(yīng)的AS的“注冊”，并告知終端。

為了解決初期LTE覆蓋不足的問題，在非LTE覆蓋區(qū)域保持話音業(yè)務(wù)的連續(xù)性，引入了SRVCC技術(shù)方案。SRVCC的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案如圖2所示：

圖2 SRVCC的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案

終端先在IMS域發(fā)起注冊，通過ATCF（ATCF可與SBC合設(shè)）經(jīng)CSCF→SCC AS（業(yè)務(wù)集中和連續(xù)性應(yīng)用服務(wù)器）→HSS→MME路徑，SCC AS記錄用戶媒體信息，并將用戶路由號碼（ATCF或SCC AS）發(fā)送給MME，當用戶發(fā)生SRVCC時用于會話傳送。

SRVCC通話過程中移動到?jīng)]有LTE覆蓋的地方時，將語音切換到CS域，本質(zhì)是一個切換過程。媒體的切換點是對端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如對端UE），本端接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變更后，需要將變更后的本端承載設(shè)備地址等信息發(fā)送給對端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，進行承載地址的更新，重新建立端到端的信令和承載。IMS更新遠端媒體，理論上會話短時中斷幾百毫秒。VoLTE/SRVCC需解決被叫用戶域選擇、QoS保障等重點問題。

為了在漫游或者運營商互通等任意場景下減少SRVCC的切換中斷時延，引入了eSRVCC技術(shù)。eSRVCC主要增強了遠端會話更新流程，媒體切換點改為更靠近本端的設(shè)備，以減少變更消息傳輸時長。通過在ATCF/ATGW錨定信令面和媒體面的方法，來避免IMS Session Transfer流程。發(fā)生eSRVCC切換時，只需要創(chuàng)建UE與ATGW之間的承載通道，對端設(shè)備與ATGW之間的媒體流還是通過原承載通道傳輸。eSRVCC的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案如圖3所示：

圖3 eSRVCC的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案

2 VoLTE核心網(wǎng)組網(wǎng)研究

2.1 某電信運營商VoLTE核心網(wǎng)第一階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)

某電信運營商于2013年8月開始搭建VoLTE試驗網(wǎng)，11月與韓國SKT進行了VoLTE高清話音和高清視頻的互通演示，向產(chǎn)業(yè)界釋放積極信號。

該VoLTE一階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)原則：主要是快速搭建測試環(huán)境，充分利用現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，不新增硬件，采用新增部分網(wǎng)元之間接口的方式實現(xiàn)組網(wǎng)。不部署SRVCC和eSRVCC，采用LTE覆蓋區(qū)定點測試的方式打通VoLTE高清話音和高清視頻。

本階段測試主要目的是為了盡快部署VoLTE演示網(wǎng)，采用盡量簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，部分接口采用專線連接的方式。本期工程通過傳輸專線連接省內(nèi)SAE-GW與SBC，通過國際專線打通了與韓國SKT的是VoLTE演示網(wǎng)的路由。

從VoLTE演示網(wǎng)定點測試的初步結(jié)果來看，定點演示高清視頻流暢、高清話音逼真，話音接通時間基本在2s以內(nèi)，初步驗證了VoLTE基于全IP縮短呼叫接通時間的原理。

2.2 VoLTE核心網(wǎng)第二階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)

在第一階段VoLTE試驗網(wǎng)成功演示之后，該運營商著手部署第二階段測試環(huán)境，VoLTE二階段測試將是驗證VoLTE商用能力的重要階段。測試區(qū)域全網(wǎng)具備eSRVCC能力，重點驗證端到端的組網(wǎng)環(huán)境及廠家設(shè)備的成熟度。

從初步測試結(jié)果來看，主被叫均在LTE網(wǎng)絡(luò)下，話音接通時間基本在2s以內(nèi)；主被叫一方在2G/3G網(wǎng)絡(luò)或者兩方都在2G/3G網(wǎng)絡(luò)時，話音接通時間為5～8s，改善不明顯。在VoLTE用戶主被叫通話時進行2G/3G/4G切換，可通過eSRVCC技術(shù)基本保持話音連續(xù)，不影響用戶感知。

3 VoLTE組網(wǎng)中的VPN互通研究

3.1 VoLTE核心網(wǎng)第一階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)中的VPN互

通方案

VoLTE測試環(huán)境對現(xiàn)有核心網(wǎng)側(cè)的PS域、CS域、IMS域等均有較高要求，需打通PS域、CS域以及IMS域等各大系統(tǒng)，核心網(wǎng)的高效連接組網(wǎng)將極大影響VoLTE的網(wǎng)絡(luò)運行效率及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。當前IMS、軟交換、PS域、CMNET等均有獨立的VPN隔離。VoLTE第一階段測試基于對現(xiàn)網(wǎng)盡量少的改動且盡快完成改造的原則，主要新增了SBC與SAE-GW之間的SGi接口，目前采用專線連接的方式實現(xiàn)。VoLTE試驗第一階段VPN組網(wǎng)如圖4所示。

各大系統(tǒng)之間的VPN如表2所示。

3.2 VoLTE核心網(wǎng)第二階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)中的VPN互

通方案

該電信運營商第二階段VoLTE測試要求測試區(qū)域全網(wǎng)具備eSRVCC能力，涉及的網(wǎng)元及接口如表3所示。

對應(yīng)的VPN組網(wǎng)如圖5所示。

由于各個VPN當前基本隔離，為了保證網(wǎng)絡(luò)的安全性并較好地實現(xiàn)VoLTE組網(wǎng)，可采取網(wǎng)元網(wǎng)口雙跨來有效解決多承載網(wǎng)間互通的問題。

4 結(jié)束語

中國移動在2011年率先啟動TD-LTE擴大規(guī)模試驗網(wǎng)建設(shè)，隨著LTE各個產(chǎn)業(yè)鏈的不斷成熟，LTE的大規(guī)模商用部署勢在必行。如何進行LTE核心網(wǎng)EPC的建設(shè)和部署，如何高效地實現(xiàn)LTE話音業(yè)務(wù)并研究其發(fā)展演進的規(guī)律，這都迫切需要進行更詳細的研究和分析。

本文通過簡要分析LTE的話音實現(xiàn)方案，對VoLTE的技術(shù)原理進行研究，其中重點研究了某電信運營商VoLTE第一階段和第二階段試驗網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)及演示效果，并對VoLTE核心網(wǎng)中各主要網(wǎng)元的VPN互通進行詳細分析，以期為VoLTE的商用部署提供積極的決策參考。

參考文獻：

[1] 姜怡華，許慕鴻，習建德，等. 3GPP系統(tǒng)架構(gòu)演進（SAE）原理與設(shè)計[M]. 2版. 北京： 人民郵電出版社， 2013.

[2] 徐德平，程日濤，張新程. VoLTE關(guān)鍵技術(shù)及部署策略研究[J]. 電信工程技術(shù)與標準化， 2014（2）： 75-79.

[3] 周峰，許正鋒，羅俊. VoLTE業(yè)務(wù)與技術(shù)實現(xiàn)方案的研究與分析[J]. 電信科學， 2013（2）： 31-35.

[4] 張長青. TD-LTE終極語音技術(shù)VoLTE應(yīng)用分析[J]. 移動通信， 2014（3）： 52-56.

[5] 朱斌，文濤，符剛，等. VoLTE部署關(guān)鍵問題研究[J]. 郵電設(shè)計技術(shù)， 2014（2）： 1-5.

作者簡介

鐘瑋：高級工程師，現(xiàn)任中國移動通信集團設(shè)計院有限公司浙江分公司總經(jīng)理，長期從事移動通信核心建筑結(jié)構(gòu)、通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和研究工作，在各類一級專業(yè)刊物上發(fā)表論文多篇。

葉衛(wèi)明：高級工程師，工學碩士畢業(yè)于南京郵電學院，現(xiàn)任中國移動通信集團設(shè)計院有限公司浙江分公司項目經(jīng)理，長期從事移動通信核心網(wǎng)的規(guī)劃和研究工作，目前主要從事4G及VoLTE的規(guī)劃研究和測試工作。

趙旭?。航淌诩壐呒壒こ處煟W碩士畢業(yè)于北京郵電大學，現(xiàn)任中國移動通信集團設(shè)計院有限公司浙江分公司副總經(jīng)理，長期研究跟蹤移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新技術(shù)和新方向，著有數(shù)本TD-LTE有關(guān)技術(shù)專著，并在各類一級通信刊物上發(fā)表論文多篇。endprint

（7）S-CSCF根據(jù)IMPU（終端從USIM卡中導(dǎo)出的“臨時IMPU”）從HSS下載用戶簽約數(shù)據(jù)，并根據(jù)iFC觸發(fā)至相應(yīng)的AS的“注冊”，并告知終端。

為了解決初期LTE覆蓋不足的問題，在非LTE覆蓋區(qū)域保持話音業(yè)務(wù)的連續(xù)性，引入了SRVCC技術(shù)方案。SRVCC的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案如圖2所示：

圖2 SRVCC的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案

終端先在IMS域發(fā)起注冊，通過ATCF（ATCF可與SBC合設(shè)）經(jīng)CSCF→SCC AS（業(yè)務(wù)集中和連續(xù)性應(yīng)用服務(wù)器）→HSS→MME路徑，SCC AS記錄用戶媒體信息，并將用戶路由號碼（ATCF或SCC AS）發(fā)送給MME，當用戶發(fā)生SRVCC時用于會話傳送。

SRVCC通話過程中移動到?jīng)]有LTE覆蓋的地方時，將語音切換到CS域，本質(zhì)是一個切換過程。媒體的切換點是對端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如對端UE），本端接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變更后，需要將變更后的本端承載設(shè)備地址等信息發(fā)送給對端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，進行承載地址的更新，重新建立端到端的信令和承載。IMS更新遠端媒體，理論上會話短時中斷幾百毫秒。VoLTE/SRVCC需解決被叫用戶域選擇、QoS保障等重點問題。

為了在漫游或者運營商互通等任意場景下減少SRVCC的切換中斷時延，引入了eSRVCC技術(shù)。eSRVCC主要增強了遠端會話更新流程，媒體切換點改為更靠近本端的設(shè)備，以減少變更消息傳輸時長。通過在ATCF/ATGW錨定信令面和媒體面的方法，來避免IMS Session Transfer流程。發(fā)生eSRVCC切換時，只需要創(chuàng)建UE與ATGW之間的承載通道，對端設(shè)備與ATGW之間的媒體流還是通過原承載通道傳輸。eSRVCC的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案如圖3所示：

圖3 eSRVCC的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案

2 VoLTE核心網(wǎng)組網(wǎng)研究

2.1 某電信運營商VoLTE核心網(wǎng)第一階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)

某電信運營商于2013年8月開始搭建VoLTE試驗網(wǎng)，11月與韓國SKT進行了VoLTE高清話音和高清視頻的互通演示，向產(chǎn)業(yè)界釋放積極信號。

該VoLTE一階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)原則：主要是快速搭建測試環(huán)境，充分利用現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，不新增硬件，采用新增部分網(wǎng)元之間接口的方式實現(xiàn)組網(wǎng)。不部署SRVCC和eSRVCC，采用LTE覆蓋區(qū)定點測試的方式打通VoLTE高清話音和高清視頻。

本階段測試主要目的是為了盡快部署VoLTE演示網(wǎng)，采用盡量簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，部分接口采用專線連接的方式。本期工程通過傳輸專線連接省內(nèi)SAE-GW與SBC，通過國際專線打通了與韓國SKT的是VoLTE演示網(wǎng)的路由。

從VoLTE演示網(wǎng)定點測試的初步結(jié)果來看，定點演示高清視頻流暢、高清話音逼真，話音接通時間基本在2s以內(nèi)，初步驗證了VoLTE基于全IP縮短呼叫接通時間的原理。

2.2 VoLTE核心網(wǎng)第二階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)

在第一階段VoLTE試驗網(wǎng)成功演示之后，該運營商著手部署第二階段測試環(huán)境，VoLTE二階段測試將是驗證VoLTE商用能力的重要階段。測試區(qū)域全網(wǎng)具備eSRVCC能力，重點驗證端到端的組網(wǎng)環(huán)境及廠家設(shè)備的成熟度。

從初步測試結(jié)果來看，主被叫均在LTE網(wǎng)絡(luò)下，話音接通時間基本在2s以內(nèi)；主被叫一方在2G/3G網(wǎng)絡(luò)或者兩方都在2G/3G網(wǎng)絡(luò)時，話音接通時間為5～8s，改善不明顯。在VoLTE用戶主被叫通話時進行2G/3G/4G切換，可通過eSRVCC技術(shù)基本保持話音連續(xù)，不影響用戶感知。

3 VoLTE組網(wǎng)中的VPN互通研究

3.1 VoLTE核心網(wǎng)第一階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)中的VPN互

通方案

VoLTE測試環(huán)境對現(xiàn)有核心網(wǎng)側(cè)的PS域、CS域、IMS域等均有較高要求，需打通PS域、CS域以及IMS域等各大系統(tǒng)，核心網(wǎng)的高效連接組網(wǎng)將極大影響VoLTE的網(wǎng)絡(luò)運行效率及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。當前IMS、軟交換、PS域、CMNET等均有獨立的VPN隔離。VoLTE第一階段測試基于對現(xiàn)網(wǎng)盡量少的改動且盡快完成改造的原則，主要新增了SBC與SAE-GW之間的SGi接口，目前采用專線連接的方式實現(xiàn)。VoLTE試驗第一階段VPN組網(wǎng)如圖4所示。

各大系統(tǒng)之間的VPN如表2所示。

3.2 VoLTE核心網(wǎng)第二階段試驗網(wǎng)組網(wǎng)中的VPN互

通方案

該電信運營商第二階段VoLTE測試要求測試區(qū)域全網(wǎng)具備eSRVCC能力，涉及的網(wǎng)元及接口如表3所示。

對應(yīng)的VPN組網(wǎng)如圖5所示。

由于各個VPN當前基本隔離，為了保證網(wǎng)絡(luò)的安全性并較好地實現(xiàn)VoLTE組網(wǎng)，可采取網(wǎng)元網(wǎng)口雙跨來有效解決多承載網(wǎng)間互通的問題。

4 結(jié)束語

中國移動在2011年率先啟動TD-LTE擴大規(guī)模試驗網(wǎng)建設(shè)，隨著LTE各個產(chǎn)業(yè)鏈的不斷成熟，LTE的大規(guī)模商用部署勢在必行。如何進行LTE核心網(wǎng)EPC的建設(shè)和部署，如何高效地實現(xiàn)LTE話音業(yè)務(wù)并研究其發(fā)展演進的規(guī)律，這都迫切需要進行更詳細的研究和分析。

本文通過簡要分析LTE的話音實現(xiàn)方案，對VoLTE的技術(shù)原理進行研究，其中重點研究了某電信運營商VoLTE第一階段和第二階段試驗網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)及演示效果，并對VoLTE核心網(wǎng)中各主要網(wǎng)元的VPN互通進行詳細分析，以期為VoLTE的商用部署提供積極的決策參考。

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作者簡介

鐘瑋：高級工程師，現(xiàn)任中國移動通信集團設(shè)計院有限公司浙江分公司總經(jīng)理，長期從事移動通信核心建筑結(jié)構(gòu)、通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和研究工作，在各類一級專業(yè)刊物上發(fā)表論文多篇。

葉衛(wèi)明：高級工程師，工學碩士畢業(yè)于南京郵電學院，現(xiàn)任中國移動通信集團設(shè)計院有限公司浙江分公司項目經(jīng)理，長期從事移動通信核心網(wǎng)的規(guī)劃和研究工作，目前主要從事4G及VoLTE的規(guī)劃研究和測試工作。

趙旭凇：教授級高級工程師，工學碩士畢業(yè)于北京郵電大學，現(xiàn)任中國移動通信集團設(shè)計院有限公司浙江分公司副總經(jīng)理，長期研究跟蹤移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新技術(shù)和新方向，著有數(shù)本TD-LTE有關(guān)技術(shù)專著，并在各類一級通信刊物上發(fā)表論文多篇。endprint