朱曉潔

（中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院，廣東 廣州 510630）

VoLTE用戶緊急呼叫的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究

朱曉潔

（中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院，廣東 廣州 510630）

基于現(xiàn)役IMS網(wǎng)絡(luò)緊急呼叫實(shí)現(xiàn)技術(shù)及存在問(wèn)題的分析，研究滿足VoLTE用戶要求的緊急呼叫系統(tǒng)架構(gòu)及呼叫實(shí)現(xiàn)流程。通過(guò)對(duì)IMS固定用戶和移動(dòng)VoLTE用戶的緊急呼叫實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行比較，提出VoLTE用戶緊急呼叫業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)存在的問(wèn)題，建議運(yùn)營(yíng)商盡快結(jié)合本地管制政策明確緊急呼叫的需求，從而促進(jìn)設(shè)備廠商和終端廠商的產(chǎn)品研發(fā)及應(yīng)用部署。

IMS VoLTE 緊急呼叫 實(shí)現(xiàn)技術(shù)

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.03.031

1 引言

緊急呼叫是指用戶在緊急情況下，通過(guò)手機(jī)或固定電話等通信終端撥打報(bào)警或求救號(hào)碼而發(fā)起的呼叫請(qǐng)求，通信網(wǎng)絡(luò)則根據(jù)用戶所在的位置信息把呼叫連接到就近的緊急特服中心。目前中國(guó)大陸使用的緊急特服號(hào)碼包括110（報(bào)警）、119（火警）和120（救護(hù)）等。

傳統(tǒng)固定電話網(wǎng)絡(luò)根據(jù)用戶撥打的緊急特服號(hào)碼直接從本地匯接局路由到就近的緊急特服中心，現(xiàn)役移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)則根據(jù)用戶接入的基站信息判斷用戶地理位置，再由網(wǎng)絡(luò)接續(xù)到就近的緊急特服中心。在LTE環(huán)境下，緊急呼叫可以有電路域回落方案（如回落到GSM、CDMA 1X等）和VoLTE方案這2種實(shí)現(xiàn)方式。其中，電路域回落方案是LTE語(yǔ)音終端檢測(cè)到緊急呼叫號(hào)碼則由電路域發(fā)起呼叫，沿用現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)模式，可以作為L(zhǎng)TE覆蓋不完善時(shí)提供緊急呼叫服務(wù)的一種過(guò)渡方案；VoLTE系統(tǒng)方案則由終端、EPC和IMS配合實(shí)現(xiàn)緊急呼叫服務(wù)，是VoLTE環(huán)境下緊急呼叫的目標(biāo)方案。

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的部署，移動(dòng)用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)逐漸遷移到4G網(wǎng)絡(luò)，基于IMS的LTE話音業(yè)務(wù)（VoLTE）成為業(yè)界公認(rèn)的LTE環(huán)境下話音業(yè)務(wù)目標(biāo)解決方案。由于電路域逐步退網(wǎng)，因此回落電路域的緊急呼叫方案僅適用于過(guò)渡階段，而VoLTE系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)緊急呼叫的方案成為L(zhǎng)TE環(huán)境下緊急呼叫的目標(biāo)方案，由終端、EPC與IMS相配合，根據(jù)發(fā)起呼叫的用戶位置信息把緊急呼叫接續(xù)到就近的緊急特服中心。

緊急呼叫的連接與用戶位置信息的獲取密切相關(guān)，因此必須準(zhǔn)確判斷用戶位置信息才能為用戶提供精準(zhǔn)的服務(wù)。在VoLTE環(huán)境下，由于用戶漫游后仍存在連接到漫游前所附著網(wǎng)絡(luò)的可能性，導(dǎo)致用戶實(shí)際位置與其所連接的網(wǎng)絡(luò)位置信息不匹配，必須要通過(guò)特殊機(jī)制重新把用戶連接到就近的網(wǎng)絡(luò)，才能通過(guò)就近網(wǎng)絡(luò)連接到就近的緊急特服中心，完成緊急呼叫接續(xù)服務(wù)。本文通過(guò)分析VoLTE環(huán)境下緊急呼叫存在的問(wèn)題，研究VoLTE用戶緊急呼叫的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。

2 現(xiàn)役IMS網(wǎng)絡(luò)緊急呼叫實(shí)現(xiàn)技術(shù)及問(wèn)題

當(dāng)前IMS網(wǎng)絡(luò)的部署重點(diǎn)解決FTTx用戶接入及傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)的替代問(wèn)題，用戶使用傳統(tǒng)POTS終端或SIP軟/硬終端，采用固定接入的方式，用戶位置與網(wǎng)絡(luò)位置信息相匹配，不存在用戶漫游發(fā)生位置變化的問(wèn)題，無(wú)需動(dòng)態(tài)獲取用戶的位置信息。

現(xiàn)役IMS網(wǎng)絡(luò)用戶的接入主要存在AGCF與可信任H.248 AG結(jié)合接入傳統(tǒng)POTS終端、可信任SIP AG接入傳統(tǒng)POTS終端、SBC接入SIP軟/硬終端或不可信任SIP AG/IAD帶POTS終端等方式。如圖1所示。

方式一：AGCF與H.248 AG接入POTS終端，用于解決傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)替代，為用戶提供傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)話音服務(wù)。H.248 AG作為網(wǎng)絡(luò)的可信任設(shè)備提供用戶接入服務(wù)。

方式二：SIP AG接入POTS終端，用于解決傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)替代，為用戶提供傳統(tǒng)話音服務(wù)。SIP AG作為網(wǎng)絡(luò)的可信任設(shè)備直接連接到IMS網(wǎng)絡(luò)或作為不可信任設(shè)備通過(guò)會(huì)話邊緣控制器（SBC）接入到IMS網(wǎng)絡(luò)。

方式三：SIP軟/硬終端和SIP IAD通過(guò)SBC接入，終端通過(guò)FTTx等寬帶接入模式接入IMS網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供音視頻多媒體通信服務(wù)。SIP軟/硬終端和SIP IAD作為不可信任終端需要通過(guò)SBC實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)之間的安全隔離。

圖1 現(xiàn)役IMS網(wǎng)絡(luò)的緊急呼叫實(shí)現(xiàn)架構(gòu)

在用戶位置信息的獲取上，由于POTS終端和SIP軟/硬終端均無(wú)法準(zhǔn)確提供用戶的位置信息，因此現(xiàn)役IMS網(wǎng)絡(luò)中用戶的位置信息采用網(wǎng)絡(luò)提供的模式。對(duì)于可信任設(shè)備/終端接入方式，由AGCF或SIP AG提供用戶的位置信息；對(duì)于不可信任設(shè)備/終端接入方式，則由SBC完成用戶位置信息的提供，用戶開(kāi)戶時(shí)即通過(guò)靜態(tài)配置方式設(shè)置好位置信息（如H.248 AG標(biāo)識(shí)、SIP AG標(biāo)識(shí)、虛擬SBC標(biāo)識(shí)等用戶所連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備標(biāo)識(shí)）。

用戶發(fā)起緊急呼叫時(shí)，根據(jù)用戶的接入方式，由AGCF、SIP AG或SBC甄別緊急呼叫并在呼叫請(qǐng)求中加插用戶的位置信息，然后把呼叫路由到緊急呼叫的會(huì)話處理和路由設(shè)備E-CSCF，E-CSCF再根據(jù)用戶位置信息把呼叫路由到就近的緊急呼叫特服中心，從而實(shí)現(xiàn)緊急呼叫的就近接入。

在現(xiàn)行的緊急呼叫實(shí)現(xiàn)機(jī)制中，由于用戶位置信息采用靜態(tài)配置的方式，因此無(wú)法滿足用戶漫游及位置動(dòng)態(tài)更新的要求。為了解決此問(wèn)題，在VoLTE用戶接入IMS系統(tǒng)時(shí)，需要引入新的機(jī)制實(shí)現(xiàn)用戶位置信息的動(dòng)態(tài)更新。

此外，由于各國(guó)采用的緊急呼叫號(hào)碼差異較大，而用戶漫游地點(diǎn)的不確定性，要求網(wǎng)絡(luò)及終端能夠支持不同國(guó)家和地區(qū)的緊急呼叫號(hào)碼識(shí)別。

3 VoLTE緊急呼叫系統(tǒng)架構(gòu)

第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）對(duì)VoLTE用戶接入IMS的緊急呼叫系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示：

緊急呼叫業(yè)務(wù)需要終端、EPC和IMS配合實(shí)現(xiàn)，IMS核心主要由位置資源功能（LRF）和緊急呼叫會(huì)話控制設(shè)備（E-CSCF）等網(wǎng)元配合完成相關(guān)處理。網(wǎng)絡(luò)和終端的主要功能如下：

（1）IMS核心網(wǎng)

P-CSCF：代理會(huì)話控制網(wǎng)元，是用戶接入IMS網(wǎng)絡(luò)的入口點(diǎn)，提供緊急會(huì)話和緊急注冊(cè)的接入功能，能識(shí)別并標(biāo)記緊急會(huì)話，且提供QoS控制。

S-CSCF：服務(wù)會(huì)話控制網(wǎng)元，負(fù)責(zé)處理用戶的正常注冊(cè)和緊急注冊(cè)管理以及正常呼叫的SIP會(huì)話控制。

E-CSCF：緊急呼叫會(huì)話控制網(wǎng)元，負(fù)責(zé)處理緊急呼叫會(huì)話控制，將緊急呼叫會(huì)話路由到正確的緊急呼叫特服中心。

LRF：提供緊急呼叫用戶的位置信息，目前多與E-CSCF采用合設(shè)方式。

BGCF/MGCF：IMS與軟交換/PSTN網(wǎng)絡(luò)的互通網(wǎng)元，當(dāng)緊急呼叫特服中心部署在軟交換/PSTN網(wǎng)絡(luò)時(shí)，負(fù)責(zé)把緊急呼叫路由到軟交換/PSTN網(wǎng)絡(luò)。

IBCF：IMS與其他IP網(wǎng)絡(luò)的互通網(wǎng)元，負(fù)責(zé)把緊急呼叫連接到部署在其他IP網(wǎng)絡(luò)的緊急呼叫特服中心。

EATF：負(fù)責(zé)緊急呼叫的會(huì)話連續(xù)性業(yè)務(wù)處理，提供會(huì)話錨定、分組域會(huì)話到電路域會(huì)話切換的功能。

（2）EPC核心網(wǎng)：負(fù)責(zé)用戶簽約數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、移動(dòng)性管理和數(shù)據(jù)交換。用戶正常附著或跟蹤區(qū)更新時(shí)，EPC處理相關(guān)請(qǐng)求并在結(jié)果中返回預(yù)配置的當(dāng)?shù)鼐o急呼叫號(hào)碼，且處理用戶發(fā)起的緊急附著請(qǐng)求。

圖2 3GPP定義IMS緊急呼叫系統(tǒng)架構(gòu)

（3）UE：VoLTE手機(jī)終端，存儲(chǔ)用戶附著網(wǎng)絡(luò)的緊急呼叫號(hào)碼信息，并根據(jù)存儲(chǔ)號(hào)碼甄別緊急呼叫，發(fā)起緊急注冊(cè)和緊急呼叫請(qǐng)求。

4 VoLTE用戶緊急呼叫的實(shí)現(xiàn)流程

根據(jù)現(xiàn)行的LTE用戶附著流程，用戶附著并通過(guò)附著地的EPC建立了IMS默認(rèn)PDN承載后，漫游到新的拜訪地時(shí)，在用戶關(guān)開(kāi)機(jī)前并不更新PDN連接，因此用戶漫游后仍通過(guò)原有IMS默認(rèn)承載接入IMS網(wǎng)絡(luò)。例如，用戶在廣州附著連接到IMS后坐火車(chē)抵達(dá)北京，在北京漫游的過(guò)程中仍使用原有的廣州IMS連接（假定全過(guò)程手機(jī)終端沒(méi)有開(kāi)機(jī)重啟），因此若用戶在北京發(fā)起110等緊急呼叫時(shí)，網(wǎng)絡(luò)仍通過(guò)廣州的EPC和P-CSCF完成接續(xù)，無(wú)法快速準(zhǔn)確地把呼叫接續(xù)到北京的緊急特服中心。此外，各國(guó)使用緊急呼叫號(hào)碼有差異，需要解決漫游時(shí)終端所存儲(chǔ)的緊急號(hào)碼有效性問(wèn)題。

針對(duì)上述問(wèn)題，3GPP引入終端存儲(chǔ)當(dāng)?shù)鼐o急號(hào)碼和針對(duì)緊急呼叫重新發(fā)起IMS注冊(cè)機(jī)制來(lái)保障緊急呼叫的就近接入以及緊急號(hào)碼準(zhǔn)確性。VoLTE用戶緊急呼叫的總體實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示：

圖3 VoLTE用戶緊急呼叫實(shí)現(xiàn)流程

（1）終端存儲(chǔ)緊急號(hào)碼

◆當(dāng)終端發(fā)起附著請(qǐng)求或跟蹤區(qū)更新請(qǐng)求時(shí)，EPC通過(guò)附著成功消息或跟蹤區(qū)更新成功消息將配置的本地緊急呼叫號(hào)碼列表發(fā)送給終端。

◆終端保存該緊急呼叫號(hào)碼列表用于緊急呼叫的準(zhǔn)確甄別，通過(guò)這種動(dòng)態(tài)下發(fā)的方式來(lái)解決不同國(guó)家和地區(qū)的緊急通信號(hào)碼不同的問(wèn)題。

（2）終端甄別緊急呼叫

用戶撥打緊急號(hào)碼，終端根據(jù)所存儲(chǔ)的緊急號(hào)碼列表甄別出該呼叫為緊急呼叫。

（3）建立緊急呼叫的專(zhuān)有承載

終端甄別出緊急呼叫后，根據(jù)用戶的VoLTE業(yè)務(wù)狀態(tài)不同采取相應(yīng)處理機(jī)制，具體如下：

◆若用戶為普通用戶，則終端請(qǐng)求創(chuàng)建PDN專(zhuān)有承載，指示請(qǐng)求類(lèi)型為緊急會(huì)話，信元Request Type取值為“Emergency”，表示為緊急呼叫建立PDN連接，EPC根據(jù)請(qǐng)求選擇就近的PGW完成緊急呼叫專(zhuān)有承載的建立。

◆若用戶為受限用戶（如欠費(fèi)或USIM卡無(wú)法鑒權(quán)的用戶等），則向EPC發(fā)起緊急附著和建立緊急呼叫的專(zhuān)有承載連接請(qǐng)求，其中信元Attach Type和Request Type取值為“Emergency”，表示為緊急附著，EPC根據(jù)請(qǐng)求完成緊急附著以及緊急承載的建立。

（4）UE發(fā)起緊急注冊(cè)

終端創(chuàng)建緊急呼叫專(zhuān)用承載過(guò)程成功后，使用緊急呼叫專(zhuān)用承載的IP地址和端口向本地PGW提供的本地P-CSCF發(fā)起緊急注冊(cè)，建立用戶到本地P-CSCF的連接。

（5）UE發(fā)起緊急會(huì)話請(qǐng)求，IMS把呼叫連接到就近的緊急呼叫中心

LTE終端發(fā)起緊急呼叫的會(huì)話請(qǐng)求，攜帶位置信息。如果UE有用戶號(hào)碼信息，則UE使用用戶的IMPU；如果UE無(wú)用戶號(hào)碼信息，則UE應(yīng)該使用用戶的設(shè)備標(biāo)識(shí)（IMEI）。

5 VoLTE和固定用戶的緊急呼叫實(shí)現(xiàn)技術(shù)比較及建議

基于緊急呼叫需要根據(jù)用戶位置信息接入就近緊急呼叫特服中心的要求，由于移動(dòng)用戶漫游但未發(fā)起重新注冊(cè)時(shí)用戶連接的P-CSCF不變，因此需要引入緊急注冊(cè)機(jī)制保障用戶從就近的P-CSCF連接到漫游地的緊急特服中心，導(dǎo)致VoLTE緊急呼叫實(shí)現(xiàn)流程要比IMS網(wǎng)絡(luò)固定用戶的緊急呼叫流程復(fù)雜。固定IMS用戶和VoLTE用戶的緊急呼叫實(shí)現(xiàn)技術(shù)比較如表1所示。

從表1可見(jiàn)，VoLTE的緊急呼叫技術(shù)實(shí)現(xiàn)涉及終端、EPC和IMS網(wǎng)絡(luò)的相互配合，需要從終端和網(wǎng)絡(luò)層面推進(jìn)相關(guān)功能的研發(fā)，才具備在網(wǎng)絡(luò)中部署應(yīng)用的條件。當(dāng)前IMS支持緊急注冊(cè)、EPC支持緊急號(hào)碼下發(fā)和終端支持緊急號(hào)碼存儲(chǔ)甄別等功能尚在研發(fā)之中，而各國(guó)有差異的本地化需求更有待運(yùn)營(yíng)商明確。針對(duì)目前LTE部署加快的局面，建議運(yùn)營(yíng)商根據(jù)政府管制情況盡快明確緊急呼叫相關(guān)需求，推動(dòng)終端和設(shè)備廠商完善相關(guān)功能，以便在將來(lái)VoLTE正式商用部署時(shí)具備緊急呼叫的能力。

表1 固定IMS用戶和VoLTE用戶的緊急呼叫實(shí)現(xiàn)技術(shù)比較

6 結(jié)束語(yǔ)

基于IMS的LTE話音業(yè)務(wù)（VoLTE）被業(yè)界認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)話音業(yè)務(wù)的發(fā)展方向，隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的部署，VoLTE的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，緊急呼叫業(yè)務(wù)作為基礎(chǔ)語(yǔ)音服務(wù)的一部分，必定要在VoLTE業(yè)務(wù)中得以保障。盡管3GPP在標(biāo)準(zhǔn)中提出了緊急呼叫實(shí)現(xiàn)的技術(shù)框架，但是由于各國(guó)對(duì)緊急呼叫的管制政策不同，需要運(yùn)營(yíng)商根據(jù)本國(guó)的管制特點(diǎn)制定詳細(xì)的技術(shù)方案，推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商和終端廠商的產(chǎn)品研發(fā)，以便于在VoLTE商用部署中順利實(shí)現(xiàn)緊急呼叫業(yè)務(wù)的繼承。

[1] YD/T 1406-2005. 公用電信網(wǎng)間緊急特種業(yè)務(wù)呼叫的路由和技術(shù)實(shí)現(xiàn)要求[S]. 2005.

[2] YD/T 2541-2013. 基于統(tǒng)一IMS的緊急呼叫業(yè)務(wù)技術(shù)要求（第一階段）[S]. 2013.

[3] 3GPP TS 23.167 V11.6.0. IP Multimedia Subsystem (IMS)Emergency Sessions[S]. 2012.

[4] ETSI ES 282 004 V3.3.0. Network Attachment Sub-System (NASS)[S]. 2008.

[5] 3GPP2 X.S0060 Version 1.0. HRPD Support for Emergency Service[S]. 2008.

[6] 3GPP TS 24.301 V11.2.0. General Packet Radio Service(GPRS) Enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) Access[S]. 2013.

[7] 3GPP TS 23.271 V12.0.0. Functional Stage 2 Description of LCS[S]. 2013.

Research on the Implementation of Emergency Call for VoLTE Users

ZHU Xiao-jie

(Guangzhou Research Institute of China Telecom Co., Ltd., Guangzhou 510630, China)

According to the analysis on the troubles in the technical implementation of emergency call in existing IMS network, the system architecture and implementation flow of emergency call for VoLTE users are re searched in this paper. By comparing the technical implementations of both fixed IMS and mobile VoLTE users, the problems in the implementation of emergency call for VoLTE users are presented. It is suggested that operators should specify the requirements for emergency call in the light of local regulatory policy to promote the product research, development,application and deployment for equipment and terminal enterprises.

IMS VoLTE emergency call technical implementation

TN915.43

B

1006-1010(2015)03-0143-05

朱曉潔. VoLTE用戶緊急呼叫的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究[J]. 移動(dòng)通信, 2015,39(3/4): 143-147.

2014-10-09

袁婷 yuanting@mbcom.cn

朱曉潔：高級(jí)工程師，學(xué)士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)通信工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)任職于中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院，長(zhǎng)期從事電信網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展戰(zhàn)略研究工作。