VoLTE技术解决方案探讨

付仕明 刘芬

【摘要】 本文从LTE模式下的三种话音解决方案出发，分别是双待机方案、CSFB和VoLTE。基于VoLTE方案，从功耗、软件健壮度、话音数字信号处理等多个角度出发，基于目前的VoLTE方案实现上的优劣，提出了一种新的VoLTE实现架构，能够最优化的实现VoLTE功能。

【关键词】 VoLTE CSFB 功耗

一、技术简介

在LTE产业化过程中，语音业务存在三种解决方案，分别是双待机方案，CSFB（CS Fallback）方案以及VoLTE（Voice over LTE）。双待机方式则终端同时驻留在PS和CS两个域中，话音方式则采用传统的2G/3G CS 域来实现，此方案不需要涉及网络升级，终端实现容易，但存在终端成本高，功耗大的缺点；CSFB方式是3GPP中推荐的语音解决方案，其核心思想是驻留在LTE模式的终端，在发起话音时，采用CSFB方式回落到2G/3G网络，通过2G/3G网络的CS域来实现话音业务，VoLTE则是基于LTE网络纯IP的话音解决方案，是LTE及未来宽带无线网络的话音解决方案。

二、VoLTE解决方案

在介绍VoLTE解决方案之前，首先总结一下目前运营商对于VoLTE的主要要求，具体如下表1：

根据VoLTE需求，对终端能力提出了更高需求，需要终端支持表2的功能，在原来非VoLTE智能终端基础上，需要在应用层增加VoLTE的应用软件、基带需要增加实现多PDN、SRVCC、RoHC、SPS、TTI Bounding等，以满足VoLTE的性能需求。

在VoLTE终端整体架构设计过程中，主要存在以下三个关键问题：首先是功耗问题，在智能终端的通话过程中，应用平台以及屏幕将处于休眠省电模式，功耗主要来自基带，但是VoLTE系统中，如果通话过程中，应用平台不能进入睡眠模式，那么功耗不可避免增加100～200mA。其次，终端话音设计问题，移动终端对话音有很高要求，需要完整的ANR、AEC、AES、AGC等话音数字处理过程，在2G/3G时代，话音是8K采样的窄带话音，而VoLTE模式下，话音是16K采样的宽带话音，所以整个话音编解码和话音数字处理过程都需要修改。

根据上面的分析，目前VoLTE存在三种解决方案，三种方案都有各自优缺点。（如图1）

第一种VoLTE解决方案，也是一种临时的LTE话音解决方案，如图1所示，其核心思想是所有的VoLTE功能在应用平台实现，应用平台具有完整的IMS软件架构，采用软件处理或是外接话音处理器方式，具有独立的语音数字处理能力，其优点是便于集成第三方IMS（VoLTE）软件，对原有智能终端方案改动少，适合短期内推出产品。但缺点是，在VoLTE通话过程中，应用平台不能进入睡眠模式，所有话音数据必须通过应用平台处理。

针对第一种解决方案存在的问题，提出了第二种以基带平台为主的VoLTE解决方案，如图2所示。其核心思想是将VoLTE的IMS/SIP控制部分和话音部分，从应用平台移植到基带平台，同时在基带部分需要集成TCP/IP协议栈。其中需要应用平台参与的UI操作，则通过应用平台中RIL模块实现。其优点是VoLTE话音数字处理和传统CS话音处理共享一套处理，在进行VoLTE业务期间，可以将应用处理器进入省电模式。同时，在TCP/IP协议栈，也仅仅集成在基带平台，可视电话部分的通路则借用基带平台的TCP/IP，生成一个TCP/IP Socket完成通信，应用处理器仅仅需要处理视频编解码。缺点是对基带改动非常大，并且在基带平台开发IMS/SIP协议栈，存在一定困难，所以该方案稳定周期长。

基于以上分析，在第一和第二种VoLTE解决方案基础上，提出了第三种解决方案，如图3所示，其核心思想是由应用处理器处理VoLTE的控制和视频编解码，将TCP/IP协议栈以及话音处理部分移到基带平台处理。其优点是VoLTE话音处理模块和传统电路域话音处理模块共享，VoLTE话音链路建立之后，应用处理即可进入睡眠省电模式，功耗可以达到与2G/3G电路域话音功耗相当的水平；其次，应用处理器负责VoLTE的主要性能控制，对基带修改比较小，关键部分可以由应用APP来实现，在支持功能上有更多灵活性。

上面给出了三种VoLTE解决方案，仅仅给出了参考建议方案，在具体的实现上，例如2G/3G话音处理模块对外接口、基带平台和应用平台之间通信接口和通信机制，需要根据各智能终端平台修改才能支持。

三、总结

上面给出了三种典型的VoLTE解决方案，下面对他们之间优劣进行比较，具体如表3所示。表3 三种VoLTE优劣比较

通过从对基带影响程度、VoLTE实现功能、以及功耗角度分析，在VoLTE解决方案中，推荐采用第三种方案。

此外，为了提高VoLTE性能，在基带中还需要实现半持续调度（SPS），非连续接收和发射（DTX和DRX）、记忆TTI Bunding等功能，为了解决LTE网络没有完全覆盖的情况下的话音连续性问题，还需要完整支持3GPP中的 eSRVCC和aSRVCC特性，由于终端中引入了VoLTE功能，特别是AMR-WB HD Vocie/Super HD Voice，对现有智能终端的话音解决方案提出了更好的要求。

参考文献

[1] GSMA IR.92 IMS Profile for Voice and SMS v7.0

[2] GSMA IR.94 IMS Profile for Conversational Video Service v5.0

[3] 3GPP TS 23.216 Single Radio Voice Call Continuity（SRVCC）；Stage 2

[4] 3GPP TS 23.228 IP Media Subsystem（IMS）；Stage 2

[5] 3GPP TS 23.237 IP Media Subsystem（IMS） Service Continuity；Stage 2