馬金蘭 楊征 朱曉潔

【摘? 要】為了解決5G網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)提供問(wèn)題，通過(guò)層層深入分析的方法，介紹了5G網(wǎng)絡(luò)幾種部署場(chǎng)景，研究了5G語(yǔ)音回落4G總體解決方案，分析了關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的具體實(shí)現(xiàn)方法及對(duì)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的改造要求。

【關(guān)鍵詞】5G語(yǔ)音;演進(jìn)分組系統(tǒng);IP多媒體子系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TN919.8

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1006-1010（2019）04-0037-06

[Abstract]?In order to deal with the provision of voice service in 5G networks， several 5G network deployment scenarios are introduced based extensive analysis. The overall solution to evolved packet system fallback is investigated， as well as the detailed implementation method and the transformation requirements of existing networks of key technical problems are addressed.

[Key words]5G Voice; evolved packet system; IP multimedia subsystem

1? ?引言

國(guó)家“十三五”規(guī)劃綱要提出積極推進(jìn)第五代移動(dòng)通信（5G）及啟動(dòng)5G商用的要求。為了貫徹十三五規(guī)劃，工信部提出“十三五”時(shí)期要支持5G標(biāo)準(zhǔn)研究及技術(shù)試驗(yàn)，啟動(dòng)5G商用服務(wù)。目前國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的試驗(yàn)正在如火如荼地進(jìn)行中，針對(duì)5G用戶增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、海量大連接、低時(shí)延低可靠的三大應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行探索。但是，5G網(wǎng)絡(luò)的部署仍然需要考慮5G用戶的傳統(tǒng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)需求，因此，很有必要對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的解決方案進(jìn)行探討。

對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)解決方案，可以考慮基于5G NR的語(yǔ)音解決方案VoNR。但是在5G網(wǎng)絡(luò)初步部署階段，采用熱點(diǎn)部署方式，在5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋很薄的情況下采用VoNR解決方案很容易造成掉話，用戶感知比較差。而且現(xiàn)階段5G NR尚不支持VoNR，如果現(xiàn)階段就考慮5G網(wǎng)絡(luò)的部署，就必須采用回落到4G為5G用戶提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)的解決方案。

2? ?EPS Fallback總體技術(shù)方案

2.1? 5G網(wǎng)絡(luò)部署場(chǎng)景

3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義了兩類部署模式，包括LTE與5G NR獨(dú)立部署的獨(dú)立組網(wǎng)（SA）和LTE與5G NR雙連接部署的非獨(dú)立組網(wǎng)（NSA）。同時(shí)，3GPP標(biāo)準(zhǔn)按這兩種模式，根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)不同階段可能存在的部署場(chǎng)景，細(xì)化了8種option，其中option1、option2、option5和option6屬于SA架構(gòu)，option3、option4、option7和option8屬于NSA架構(gòu)。目前國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商中NSA主要考慮option3，SA主要考慮option2。option3的部署架構(gòu)如圖1所示。采用option3部署時(shí)，由于信令連接仍在LTE網(wǎng)絡(luò)上，因此，直接采用VoLTE網(wǎng)絡(luò)為5G用戶提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)就可以了。

2.2? EPS Fallback總體解決方案

EPS Fallback指的是5G NR不提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，當(dāng)EPS Fallback終端發(fā)起呼叫或者接受呼叫需在NR上建立音視頻承載時(shí)，觸發(fā)終端的重定向或切換流程，回落至LTE網(wǎng)絡(luò)，由VoLTE網(wǎng)絡(luò)為終端提供音視頻業(yè)務(wù)。

EPS Fallback的用戶終端駐留5G NR，在5G網(wǎng)絡(luò)完成注冊(cè)后將通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)到IMS網(wǎng)絡(luò)，IMS信令將承載在5G網(wǎng)絡(luò)上。當(dāng)用戶發(fā)起呼叫或者收到終呼請(qǐng)求，建立語(yǔ)音或者視頻專用承載時(shí)，用戶回落至4G網(wǎng)絡(luò)。由于引入了額外的回落過(guò)程，接續(xù)時(shí)間也比VoNR長(zhǎng)1 s～2 s。EPS Fallback的部署要求是LTE和NR重疊覆蓋。EPS Fallback的好處在于NR只需支持IMS信令通道，而無(wú)需支持IMS話音通道，而且VoNR往往需要NR持續(xù)做網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，以達(dá)到語(yǔ)音質(zhì)量好和UE功耗低的要求。因此，可在5G NR初期聚焦發(fā)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，待NR網(wǎng)絡(luò)覆蓋和優(yōu)化后再演進(jìn)到VoNR。

3? ?EPS Fallback關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題解決方案

3.1? 5G VoPS的支持

EPS Fallback終端在向5GC注冊(cè)時(shí)，需要將UEs usage setting設(shè)置為"voice centric"，向AMF上報(bào)終端具備"voice services include IMS voice"能力。AMF向UDM發(fā)送的注冊(cè)消息攜帶IMS-VoPS-3GPP指示所有TA均支持IMS-VoPS-3GPP。同時(shí)，AMF對(duì)EPS Fallback終端的響應(yīng)消息registration accept中攜帶5GS network feature support，該信元的IMS-VoPS-3GPP指示為1（IMS voice over PS session supported over 3GPP access），向終端指示網(wǎng)絡(luò)支持IMS-VoPS-3GPP。

3.2? P-CSCF地址發(fā)現(xiàn)

與VoLTE P-CSCF地址發(fā)現(xiàn)類似，在5G網(wǎng)絡(luò)建立承載的流程中，EPS Fallback終端需在發(fā)往AMF的PDU Session Establishment Request中攜帶Extended protocol configuration options信元，該信元包含要求獲取P-CSCF IP地址信息的指示。SMF向AMF發(fā)送Namf_Communication_N1N2Message_transfer消息，消息中包含N1Message Container（PDU Session Establishment Accept消息）信元，PDU Session Establishment Accept消息中攜帶的Extended protocol configuration options包含P-CSCF的IP地址信息。AMF向RAN發(fā)送N2 PDU Session Request，在PDU Session Establishment Accept中攜帶的Extended protocol configuration options包含P-CSCF的IP地址信息。EPS Fallback終端收到網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的PDU Session Establishment Accept，在Extended protocol configuration options中獲取P-CSCF地址信息的信元并存儲(chǔ)在終端中。

3.3? QoS映射

與VoLTE QCI的映射類似，IMS默認(rèn)承載對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)類型是IMS Signalling，在呼叫建立過(guò)程中P-CSCF/BAC會(huì)通過(guò)Rx接口下發(fā)media type為Audio或者Video，PCF將會(huì)根據(jù)業(yè)務(wù)類型按表1匹配到對(duì)應(yīng)的5QI并映射到相應(yīng)的QoS特性。比如，IMS Signalling對(duì)應(yīng)的5QI值是5，Audio對(duì)應(yīng)的5QI值是1，Video對(duì)應(yīng)的5QI值是2。

3.4? 5G位置信息獲取與傳遞

P-CSCF/BAC在收到用戶注冊(cè)請(qǐng)求Register、主叫用戶INVITE請(qǐng)求或者被叫用戶對(duì)INVITE消息的響應(yīng)時(shí)啟動(dòng)5G位置信息流程，通過(guò)與PCF/PCRF之間的Rx接口進(jìn)行位置獲取。Rx接口相關(guān)流程與VoLTE位置信息獲取流程一致，但是接口消息攜帶的參數(shù)有所變化。首先是在AAA響應(yīng)消息中RAT-TYPE新增5G接入類型"NG-RAN"（1006），IP-CAN-TYPE新增5G接入類型"3GPP-5GS"（8）。其次是在RAR請(qǐng)求中3GPP-User-Location-Info新增5G接入位置信息"NCGI"（135）和"TAI and NCGI"（136）。同時(shí)，P-CSCF/BAC將從Rx接口獲取到的位置信息通過(guò)在SIP消息中加插PANI進(jìn)行傳遞，PANI新增5G相關(guān)接入信息，EPS Fallback語(yǔ)音中的PANI新增了access-type="3GPP-NR-FDD"和"3GPP-NR-TDD"。

3.5? PCF會(huì)話綁定

在VoLTE網(wǎng)絡(luò)中，存在多PCRF時(shí)，DRA需要做會(huì)話綁定，如圖4所示。在VoLTE終端完成附著后建立IMS默認(rèn)承載，DRA記錄IP地址和PCRF的對(duì)應(yīng)關(guān)系，PCRF記錄用戶所在的PGW。在VoLTE終端進(jìn)行呼叫創(chuàng)建IMS專業(yè)承載時(shí)，DRA需要根據(jù)IP地址及上述對(duì)應(yīng)關(guān)系找到IMS默認(rèn)承接建立時(shí)的PCRF，PCRF將專用承接建立請(qǐng)求發(fā)送至前述記錄的PGW，從而保證IMS專用承載和默認(rèn)承載在同一PGW。

在EPS Fallback中，存在多BSF時(shí)，BSF同樣需要做會(huì)話綁定。在EPS Fallback終端完成附著后建立IMS默認(rèn)承載，BSF需要記錄IP地址和PCF的對(duì)應(yīng)關(guān)系，PCF記錄用戶所在的SMF。但是，在EPS Fallback終端進(jìn)行呼叫創(chuàng)建IMS專業(yè)承載時(shí)，P-CSCF只支持Rx接口，不支持服務(wù)化接口，無(wú)法和BSF交互，因此，無(wú)法直接利用BSF進(jìn)行綁定。目前，可考慮以下的綁定方案：

（1）方案1：DRA和BSF分設(shè)方案

4? ? 現(xiàn)網(wǎng)改造需求分析

為了在現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)通過(guò)回落4G為5G用戶提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)的解決方案，需要對(duì)現(xiàn)行EPC網(wǎng)絡(luò)及VoLTE IMS網(wǎng)元進(jìn)行相應(yīng)的功能改造。主要改造功能點(diǎn)包括：

（1）EPC網(wǎng)元改造功能點(diǎn)

5? ?結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)5G語(yǔ)音回落4G解決方案進(jìn)行探討，提出總體解決方案及關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的具體實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)提出改造要求，為5G語(yǔ)音業(yè)務(wù)的解決提供過(guò)渡方案，運(yùn)營(yíng)商可以結(jié)合自己的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)和部署需求選擇合適的解決方案。

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