VoLTE话音解决方案部署探讨

冯传奋，姜良军，王少波，李爱娇

(1 中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，济南 250101；2 中国移动通信集团山东有限公司，济南 250001）

VoLTE话音解决方案部署探讨

冯传奋1，姜良军2，王少波1，李爱娇1

(1 中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，济南 250101；2 中国移动通信集团山东有限公司，济南 250001）

本文在对3GPP等标准规范研究的基础上，给出了VoLTE话音业务切换的流程。基于上述流程、相关功能要求及现有网络情况，给出了相关部署建议，包括电路域、分组域、IMS域及融合数据等方面。

VoLTE；业务流程；功能要求

1 VoLTE话音解决方案

在引入TD-LTE网络后，LTE网络将逐渐承载VoIP话音业务，原有电路域的话音业务将逐渐向TD-LTE网络迁移。中国移动已将VoLTE方案作为TD-LTE话音业务的目标方案，即通过IMS提供话音和多媒体融合业务，并提供IMS和CS域间的话音切换。当终端驻留在TD-LTE时由IMS网络提供TD-LTE话音业务；在呼叫进行过程中，终端离开TD-LTE覆盖进入2G/3G覆盖区时，通过eSRVCC将呼叫从TD-LTE切换到电路域，从而保持话音的连续性。图1给出了网络架构，包含电路域、分组域、IMS域及融合数据等。

（1）业务集中及连续性应用服务器（SCCAS，Service Centralization and Continuity Application Server）：在eSRVCC切换中主要是分配ATU-STI，传送 ATU-STI和C-MSISDN。此外，还需将ATCF/ATGW发起的接入承载切换所对应的对话与切换前的远端对话关联起来。

图1 网络架构

（2）接入切换控制功能/接入切换网关

（ATCF/ATGW，Access Transfer Control Function／Access Transfer Gateway）：分别是信令和媒体锚点，两者使得本端的切换终止于ATCF/ATGW。在切换前后，不改变远端用户与ATCF/ATGW之间的承载通路，优化远端流程，有效地控制了切换时间。

图2给出了通过eSRVCC将呼叫从TDLTE切换到电路域的流程。具体如下。

（1）基于UE测量报告，源E-UTRAN决定触发至GERAN的切换。源E-UTRAN发送切换请求消息至源MME。

（2）基于话音承载相关的QCI，源MME将话音承载从非话音承载中分离出来，同时通过发送前转重定位消息请求（STN-SR、MSISDN等）来发起话音承载的PS切换流程并发送给eMSS。

（3）eMSS通过向目标MSS发送准备切换请求消息来实现PS切换请求与CS域MSS之间的切换请求的互操作。

（4）～（5）目标MSS与目标BSS之间交换切换请求消息及响应消息，以执行资源分配。

（6） 目标MSS向eMSS返回一条准备切换响应消息。建立目标MSS与eMSS/MGW之间的电路域连接。

（7）eMSS发起切换消息（通过使用STN-SR、C-MSISDN，eMSS触发会话迁移流程）。

（8）ATCF收到切换消息，并使用C-MSISDN关联进行切换的会话。然后ATCF向ATGW发送配置ATGW消息，用新的CS接入分支媒体路径信息替代现有的PS接入分支媒体路径信息来对ATGW进行更新。ATGW向ATCF返回配置ATGW响应消息。

同时ATCF向MSC Server发送切换响应消息。当收到SDP信息时，ATGW将媒体路径转换到CS。

图2 TD-LTE覆盖范围外切换流程

（9）收到切换消息之后，ATCF重新和SCC AS进行通信，并通过向SCC AS发送一条接入转换更新消息使用存储的ATU-STI通知SCC AS已经发生了转换。接入转换更新消息在ATCF和SCC AS之间建立了一个新的会话。此外，SCC AS将这个新的对话与远端对话关联起来。这个新会话将会替代PS接入侧和注册时建立的旧的会话，并完成SCC AS中的接入转换。由于在会话过程中没有进行媒体信息更新，SCC AS将不发送远端更新。

（10）SCC AS向ATCF发送确认回复。

（11）～（13）ATCF通知终端切换。

（14）～（16）终端切换完成，无线发送切换完成报告至eMSS。

（17）eMSS向源MME发送切换完成。

（18）eMSS向HLR发起隐式位置更新。

2 方案部署要求及建议

基于上述网络架构及切换流程可以看出，VoLTE话音解决方案涉及到电路域、分组域、IMS域及用户数据等各方面。下面就基于VoLTE话音解决方案在上述几方面中的功能要求，给出具体部署建议。

2.1 电路域

2.1.1 功能要求

在eSRVCC过程中，MSC与MME及ATCF/ ATGW需要实现接口互通，以便在电路域与分组域、IMS域间交互信令消息。因此，为支持eSRVCC，电路域应具备eMSC功能，支持Sv（与分组域互通）、Mw或I2（与IMS域互通）接口。

2.1.2 部署方案建议

2.1.2.1 改造范围

为了满足上述功能要求，主要有两种方案。

方案1：升级现网所有MSC支持上述功能。

方案2：升级现网部分MSC支持上述功能。

下面分别从改造工程量、对现网影响、网络组织清晰度、路由迂回及投资等角度对上述两种方案进行了对比，具体如表1所示。

从表1可以看出，方案1的优点是网络组织清晰，无路由迂回；缺点是投资大，对现网影响大。方案2正好相反。

一方面，考虑到老旧MSC难以直接支持eMSC功能；另一方面，尽量减少对现网的改造影响。建议在充分考虑业务需求的情况下，采用方案2，选择现网版本新、容量富裕的MSC改造支持eMSC。eMSC与现网其它MSC通过E接口实现互通。

2.1.2.2 改造网元选择

图3以山东为例，给出了选择现网MSC改造支持eMSC的两种方案。方案1是改造区域中心的MSC支持eMSC；方案2是改造区域中心以外的MSC支持eMSC。从图3中可以看出：

表1 MSC改造方案对比

当普通地市（例如泰安）的用户发生eSRVCC时，对于方案1来说，路由是泰安-济南；对于方案2来说，路由是泰安-淄博（假定方案2改造区域中心以外的淄博的MSC支持eMSC）-济南。也就是说方案2相比方案1来说，需要迂回到淄博。

类似的，对于区域中心地市（例如济南）的用户发生eSRVCC时，方案2相比方案1来说，路由由本地变成长途。

对于方案2改造地市（例如淄博）的用户发生eSRVCC时，方案2与方案1的路由基本无区别。具体对比如表2所示。

图3 改造网元选择

表2 改造网元选择方案对比

基于上述分析，建议在初期业务量较小时，尽量选择区域中心的MSC进行改造支持eMSC，后续随着业务量的不断增大，再考虑以地市或Pool为单位进行改造。

2.2 分组域

2.2.1 功能要求

（1）为了实现电路域与分组域互通，MME应支持Sv接口， 与MSS实现互通。

（2）为支持EPC接入IMS实现VoLTE，P-GW应支持P-CSCF发现功能，支持为VoLTE用户分配IMS入口点P-CSCF地址。

（3）由于VoLTE用户通过分组域承载话音业务，因此，为了保障话音业务的QoS，PCRF需实现通过Rx接口与IMS及业务平台互通，通过端到端QoS机制实现对VoLTE等业务的质量保障。

（4）在从TD-LTE切换到电路域时，基于话音承载相关的QCI，源MME需将话音承载从非话音承载中分离出来。因此，SAE-GW应支持QCI=1的专用承载建立。

2.2.2 部署方案建议

由于分组域采用融合方式建设，VoLTE无专用MME、P-GW及SAE-GW等网元设备，故建议现网所有MME、P-GW及SAE-GW均需支持上述功能需求。PCRF需新增Rx接口与P-CSCF/SBC互通，实现对VoLTE的质量保障。

2.3 IMS域

2.3.1 功能要求

（1）为了优化远端流程，有效地控制切换时间，在切换前后，需尽量不改变与远端用户之间的承载，在会话过程中避免进行媒体信息更新。为此，需支持ATCF/ATGW功能，提供媒体面锚定及切换功能。

（2）为了保障话音业务的QoS，应支持通过Rx接口与EPC网络互通，通过PCC架构提供端到端QoS控制实现对VoLTE的质量保障。

2.3.2 部署方案建议

为了不增加新的故障点，降低切换时延，保持注册和会话路径清晰简单，建议通过P-CSCF/SBC支持ATCF/ATGW功能。由于现网P-CSCF、SBC型号较多，支持ATCF/ATGW能力不足，因此，建议通过新建P-CSCF/SBC支持ATCF/ATGW。

由于VoLTE用户通过PS域接入IMS域，为了减少路由迂回，建议新建P-CSCF/SBC与SAE-GW就近设置。图4给出了新建P-CSCF/SBC与SAE-GW设置地不同的路由对比。其中，左半边为新建P-CSCF/ SBC与SAE-GW放置在不同地市，右半边为新建P-CSCF/SBC与SAE-GW放置在相同地市。红色实线路由代表分别归属不同P-CSCF/SBC的2个用户互通，蓝色虚线路由代表归属同一P-CSCF/SBC（或地市）的2个用户互通。从图4可以看出，当新建P-CSCF/ SBC与SAE-GW设置在同一地市时，P-CSCF/SBC与SAE-GW间的路由为本地路由；当新建P-CSCF/ SBC与SAE-GW设置在不同地市时，P-CSCF/SBC与SAE-GW间的路由为长途路由。

此外，可以通过新建的P-CSCF/SBC支持与PCRF之间的Rx接口，通过PCC架构提供端到端QoS控制实现对VoLTE的质量保障。

图4 新建P-CSCF/SBC与SAE-GW设置地对比

2.4 融合数据

2.4.1 功能要求

目前中国移动发展TD-LTE用户的策略是“不换号”，即2G/3G用户可以通过不换号变为4G用户。因此，如果当用户做被叫时，无法通过号码来决定将呼叫路由到电路域还是IMS域。

为了支持被叫域选择功能，HLR/HSS应具备HLR/EPS-HSS/IMS-HSS融合功能，支持VoLTE相关用户数据管理及查询。

2.4.2 部署方案建议

为了满足上述功能要求，主要有两种方案。

方案1：现网HLR/HSS升级支持IMS-HSS。

方案2：新建IMS-HSS，与现网HLR/HSS实现接口互通。

下面分别从改造难度、网络清晰度、异厂家互通性及后续演进等角度对上述两种方案进行对比，具体如表3所示。

为了支持被叫域选择功能，HLR/HSS的目标方案是具备HLR/EPS-HSS/IMS-HSS融合功能。对于目前现网无法升级具备HLR/EPS-HSS/IMS-HSS融合功能的HLR/HSS，建议通过替换解决，新建的HLR/HSS具备支持HLR/EPS-HSS/IMS-HSS融合的功能。

表3 支持HLR/EPS-HSS/IMS-HSS融合功能方案对比

3 小结

本文首先对VoLTE+SRVCC架构及切换流程进行了介绍，然后基于切换流程给出了对网络的功能需求，进而结合现有网络情况给出了相关部署建议。

对于电路域及分组域主要是根据业务需求，升级现有网元支持相关接口及功能。对于IMS域，由于现网网元支持ATCF/ATGW能力不足，建议通过新建P-CSCF/SBC支持ATCF/ATGW。为了减少路由迂回，建议新建P-CSCF/SBC与SAE-GW就近设置。对于融合数据方面，建议通过现网升级的方式具备HLR/EPS-HSS/IMS-HSS融合功能。

当然，本文只是重点对核心网层面进行了探讨。由于VoLTE话音解决方案涉及到网络的各层面，需要端到端的网络支持。例如对于无线层面，eNode B应支持话音、视频业务的承载组合、支持eSRVCC等无线优化方案。对于承载网层面，需保证VoLTE话音业务的质量等。

News

2014 LTE网络创新研讨会8月21日在京盛大召开

8月21日，由工业和信息化部通信发展司指导、TD产业联盟和《移动通信》杂志社主办、中国移动通信集团设计院有限公司和中国移动通信集团公司研究院协办的“2014 LTE网络创新研讨会”在北京南粤苑宾馆隆重召开。工信部通信发展司、电子信息司、科技司、电信研究院，中国移动、中国电信、中国联通的集团公司和各地分公司，全国各通信规划设计院所，LTE的设备厂商和测试机构，日本软银等其他国家和地区的LTE运营商和研究机构，通信类专业高校等单位齐聚一堂，共同探讨LTE产业发展所面临的机遇与挑战。会议吸引了众多业内人士，近280人参加了此次大会。

开幕式由TD产业联盟秘书长杨骅主持，工信部通信发展司司长闻库致辞，电子信息司副司长刁石京、科技司副巡视员代晓慧、电信研究院副院长于生多等嘉宾出席会议。中国电科集团第七研究所副所长彭革新、中国电信技术部副总经理沈少艾、中国移动技术部副总经理魏晨光、中国联通网络技术研究院无线技术首席专家马红兵、中国移动通信集团设计院有限公司党委书记周建明、中国移动集团公司研究院副院长黄宇红等发表致辞或作主题演讲。中国移动通信集团设计院副总工程师张玉胜主持了会议的主题研讨部分。

在会议的主题研讨部分，来自工信部电信研究院、三大运营商、华为公司、大唐移动、京信通信等单位的专家学者围绕LTE产业发展趋势、4G市场与业务创新、运营商建网规划与目标、网络融合的发展步骤等话题进行广泛探讨，并就LTE的室内深度覆盖、语音解决方案优化、楼宇与高铁等特殊场景覆盖方案、负载均衡与智能天线等技术进展进行了分享。来自日本的专家则重点分享了国外及其他地区LTE网络的覆盖和商用经验。

Research on the deployment of VoLTE solution

FENG Chuan-fen1, JIANG Liang-jun2, WANG Shao-bo1, LI Ai-jiao1
(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Shandong Branch, Jinan 250101, China; 2 China Mobile Group Shandong Co., Ltd., Jinan 250001, China)

In this paper, VoLTE voice service flows are proposed by investigating 3GPP standards. Based on the above service f ows, the function demands and the existing network, the suggestion of VoLTE solution deployment, including circuit switched domain, packet switched domain, IMS domain and converged data and so on, are given.

VoLTE; service f ow; function requirement

TN929.5

A

1008-5599（2014）09-0016-06

2014-07-08