VoLTE业务继承方案研究

孔亚青 中国电信股份有限公司浙江分公司高级工程师

陶伟宜 华信咨询设计研究院有限公司高级工程师

钱科能 华信咨询设计研究院有限公司高级工程师

景建新 华信咨询设计研究院有限公司高级工程师

1 引言

2013年12月4日，国内三大电信运营商同步获得4GTD-LTE牌照，催生了整个电信业及移动互联网行业的新一轮竞争。而中国移动利用TD-LTE牌照与其移动网络制式的优势，领先抢占了LTE市场先机。2014年6月27日，工业和信息化部批准中国电信和中国联通在16座城市开展LTEFDD和TD-LTE混合组网试验；2015年2月27日，中国电信和中国联通正式取得4GFDD牌照。值此契机，运营商建设可规模商用的LTE精品网络，合理规划定位VoLTE和RCS基础通信服务，成为当务之急。

随着移动互联网的快速发展，以VoLTE为核心的融合通信将不可避免地成为运营商加快转型、应对互联网公司跨界竞争的重要业务形态。在激烈的市场竞争形势下，预计运营商在LTE无线覆盖达到一定程度后，将规模化建设VoLTE网络。本文主要研究IMS升级支持VoLTE业务的过程中，现有基本语音业务、紧急呼叫业务、短消息业务、补充业务及增值业务的承接方案。提前进行相关方案的研究，为保障今后运营商VoLTE相关网络建设的快速开展、VoLTE业务的高效部署及市场竞争赢得时机。

考虑到LTE全覆盖是一个长期的过程，本文基于以下假设条件来进行研究：在LTE广覆盖但未达到全覆盖的过渡阶段，LTE语音业务采用SVLTE+VoLTE的解决方案；在LTE广覆盖的目标阶段，LTE语音业务采用VoLTE的解决方案。

2 基本语音业务承接方案

2.1 业务实现

（1）近期

当LTE网络未完全覆盖时，采用SVLTE+VoLTE的解决方案，即由IMS和传统的电路域共同提供语音业务，手机终端在CDMA 1x和LTE中双待，LTE和CDMA1x共号。当用户移出LTE覆盖范围时，终端主动在CS域注册，并向VCCAS发送短消息通知IMS网络其已移出LTE覆盖范围；当终端感知到LTE网络信号重新变强时，则重新发起IMS注册。图1为SVLTE+VoLTE语音解决方案架构示意图。

（2）远期

待LTE网络覆盖完善后，LTE语音业务为VoLTE/IMS解决方案，即由IMS提供高清语音业务，手机终端在LTE中单待。图2为VoLTE语音解决方案架构示意图。

2.2 域选择

LTE网络全覆盖需要一段较长的时间，VoLTE业务部署初期由于LTE网络未实现连续覆盖，所以电路域语音业务将与VoLTE业务并存一段时间。在并存期间，存在接入域选择的问题。接入域选择有主叫域选择及被叫域选择两种。

图1 SVLTE+VoLTE语音解决方案架构图

图2 VoLTE语音解决方案架构图

（1）主叫域（ADS）选择

在LTE未全覆盖阶段，语音采用SVLTE作为过渡方案，即LTE终端为1x及LTE双收双发双模终端。如终端处于网络覆盖范围内，将在CS域及IMS域中双注册。

主叫域选择有两种思路，一种是建立呼叫前由主叫终端首先判断被叫终端能力，只有被叫终端支持VoLTE语音，并处于LTE覆盖区域时，主叫选择VoLTE呼出，其他情况均发起CS呼叫；另一种是主叫终端只要处于LTE覆盖区域就采用VoLTE语音呼出，不考虑被叫终端的能力。

在呼叫前查询被叫终端能力，可采用SIP协议中的OPITION消息通过IMS网络查询被叫终端能力及覆盖情况，告知主叫终端；或由IMS网络通过Sh接口查询VCCAS服务器，获取被叫能力，并最终实现主叫域选择。

（2）被叫域（T-ADS）选择

3GPP2在X.S0042中定义了DOMAIN AVAILABILITYNOTIFICATION，即终端在感知到LTE网络信号较差时，主动在CS域注册，并向VCCAS发送短消息，通知IMS网络已经移动出LTE覆盖范围，后续被叫接续，均接入CS网络。该机制可以实现被叫侧域选择功能。

2.3 VoLTE基本呼叫

（1）锚定方案

●主叫CS

主叫端局触发至锚定SCP，锚定SCP在被叫号码前插入路由码，路由至被叫归属地GMSC，再将呼叫路由至本地MGCF并送至IMS网络触发VoLTEAS上的业务，业务完成后SCC执行T-ADS流程，向HSS获取域选结果。如果被叫在IMS域接续，则被叫S-CSCF将呼叫路由至被叫SBC；如果被叫在CS域接续，则呼叫在被叫归属地MGCF进入电路域，并路由至被叫端局。

●主叫VoLTE

主叫按照标准IMS流程进行主叫发起和主叫业务触发，并按标准IMS流程将呼叫路由至被叫IMS域，被叫IMS业务触发T-ADS流程，向HSS获取域选结果。如果被叫在IMS域接续，则被叫S-CSCF将呼叫路由至被叫SBC；如果被叫在CS域接续，则呼叫在被叫归属地MGCF进入电路域，并路由至被叫端局。

（2）双触发方案

●主叫流程

当VoLTE用户为主叫时，依据策略可发起被叫VoLTE能力指示查询，或者直接采用VoLTE呼出。无论哪种情况，当采用VoLTE呼出时，遵循运营商IMS网络SIP协议总体技术要求，此呼叫为普通的IMS呼叫；当采用CS域呼出时，此呼叫为普通的CS域呼叫。

●被叫流程

当VoLTE用户作为被叫时，IMS网络需进行被叫域选择。在不引入ICS时，所有呼叫至IMS网络的呼叫，其主叫同样为VoLTE用户。IMS核心网处理呼叫时，如被叫是VoLTE签约用户，需首先执行被叫域选择过程。被叫域选择的依据为UE注册时携带的接入网信息以及UE是否发T-ADS短信通知TAS，已经漫游出LTE覆盖区域。IMS通过Sh接口向TAS咨询被叫用户是否可进行VoLTE接续，如被叫用户注册了IMS网络，并且在LTE覆盖区域，具有VoLTE能力，则IMS网络处理呼叫，继续呼叫接续，呼叫流程遵循运营商IMS网络SIP协议总体技术要求；如果被叫用户不具备接收VoLTE呼叫的条件，则IMS网络将呼叫路由至MGCF并与CS域进行互通，实现被叫用户接续。

基于上述两个方案的分析，在锚定方案场景下，当主叫用户在CS域发起语音呼叫时，将会存在话务迂回的情况，本文不建议采取此种方案。

3 紧急呼叫承接方案

随着LTE网络的部署，移动用户的数据业务逐渐迁移到4G网络，基于IMS的VoLTE业务是LTE环境下话音业务目标解决方案，而VoLTE系统实现紧急呼叫的方案也是LTE环境下紧急呼叫的目标方案，是由终端、EPC与IMS相配合，根据发起呼叫的用户位置信息把紧急呼叫接续到就近的紧急特服中心。

3GPP对VoLTE用户接入IMS的紧急呼叫系统架构如图3所示，紧急呼叫业务需要终端、EPC和IMS配合实现，IMS核心主要由位置资源功能（LRF）和紧急呼叫会话控制设备（E-CSCF）等网元配合完成相关处理。

3GPP针对VoLTE场景，引入了终端存储当地紧急号码和针对紧急呼叫重新发起IMS注册机制来保障紧急呼叫的就近接入以及紧急号码准确性。VoLTE用户紧急呼叫的总体实现流程为：

（1）终端存储紧急号码

●当终端发起附着请求或跟踪区更新请求时，EPC通过附着成功消息或跟踪区更新成功消息将配置的本地紧急呼叫号码列表发送给终端。

●终端保存该紧急呼叫号码列表用于紧急呼叫的准确甄别，通过这种动态下发的方式来解决不同国家和地区的紧急通信号码不同的问题。

图3 3GPP定义IMS紧急呼叫架构

（2）终端甄别紧急呼叫

用户拨打紧急号码，终端根据所存储的紧急号码列表甄别出该呼叫为紧急呼叫。

（3）建立紧急呼叫的专有承载

终端甄别出紧急呼叫后，根据用户的VoLTE业务状态不同采取相应处理机制，具体如下：

●若用户为普通用户，则终端请求创建PDN专有承载，EPC根据请求选择就近的PGW完成紧急呼叫专有承载的建立。

●若用户为受限用户（如欠费或USIM卡无法鉴权的用户等），则向EPC发起紧急附着和建立紧急呼叫的专有承载连接请求，EPC根据请求完成紧急附着以及紧急承载的建立。

（4）UE发起紧急注册

终端创建紧急呼叫专用承载过程成功后，使用紧急呼叫专用承载的IP地址和端口向本地PGW提供的本地P-CSCF发起紧急注册，建立用户到本地P-CSCF的连接。

（5）UE发起紧急会话请求，IMS把呼叫连接到就近的紧急呼叫中心

LTE终端发起紧急呼叫的会话请求，携带位置信息。如果UE有用户号码信息，则UE使用用户的IMPU；如果UE无用户号码信息，则UE应该使用用户的设备标识（IMEI）。

在VoLTE下部署紧急呼叫，其中最主要的两个关键问题为：

（1）紧急呼叫识别

紧急呼叫要求终端进行特殊操作，因此需要终端识别当前呼叫为紧急呼叫。紧急呼叫识别有两种方式：UE-aware和UE-unaware，两种方式在网络中可能并存，具体参见图4。

（2）位置信息Cell-ID的获取

方式一：终端发起呼叫时在SIP消息中的P-Access-Network-Info携带CellID。

方式二：通过PCC获取CellID，能保证CellID信息的准确性。

考虑到LTE网络覆盖是个逐渐完善的过程，VoLTE用户来到没有LTE覆盖区域时，VoLTE用户的紧急呼叫自动回落到CDMA1x域下实现，与目前C网下的紧急呼叫实现机制相同。

4 短消息业务承接方案

对于短消息业务，基于目前的短消息平台有SMSC融合IPSMGW和独立IPSMGW两种方案（见表1）。

目前，运营商的短信中心基本都已完成云化部署，根据调研，主流短信中心设备厂家基本都具备升级改造的能力：升级现网信令处理设备V3～V4设备以支持Diameter信令，并根据业务需求新增相应的虚拟机和存储设备。

5 补充业务承接方案

图4 紧急呼叫识别方式

表1 短消息业务承接方案

VoLTE场景下，由VoLTE AS负责向用户提供VoLTE补充业务，实现与C网相同的业务体验，同时还可实现VoLTE特有新功能（如视频通话等）。

VoLTE下的基本及补充业务参见表2。

对于补充业务的设置，VoLTE不再采用CDMA网那种拨号方式，而是采用通过Ut接口方式，由用户在终端上直接设置补充业务的形式，对于用户体验来说，更加直观一些。图5为两种终端业务配置的对比情况。

VoLTE补充业务签约数据是在VoLTEAS存储，而C网电路域补充业务签约数据则是放在HLR中。从目前来看，运营商不会考虑改造HLR和VoLTEAS之间的同步接口。

考虑到LTE网络覆盖是个逐渐完善的过程，VoLTE用户来到没有LTE覆盖区域时，用户的补充业务由CDMA电路域提供，与目前C网下的补充业务实现机制相同。但是，由于C网HLR与VoLTEAS的补充业务用户数据不同步，在VoLTE环境下设置的补充业务，将无法在CDMA电路域下实现，用户只能在CDMA电路域下重新设置。同样，在CDMA电路域下设置的补充业务也无法在VoLTE环境下使用。

3GPP对CS和IMS域业务数据同步问题进行了研究，但并未对解决方案规范化，仅仅提出“数据同步关注的是MMTel业务中和CS的补充业务对应的部分”的观点。业界也对此进行了相应的研究，提出了模拟智能网方案，即通过VoLTEAS模拟电路域的SCF实现VoLTE补充业务数据的同步，这个方案部署相对简单且适用性强。但目前更多的还是倾向于按符合通信系统用户数据融合的方案，即CS和IMS网络共享CS/IMS公共SS数据，也即HLR/IMSHSS的公共SS数据要共享（MMTelAS的SS数据以透明数据的形式存储在IMSHSS中）。

6 语音增值业务继承研究

6.1 智能网业务

如图6所示，VoLTE下继承现有智能业务有4种主要方式：

表2 VoLTE下的基本及补充业务

图5 两种终端业务配置的对比情况

图6 VoLTE下继承现有智能业务方式

（1）SSP路由方式

若现网智能业务平台不可升级，也不可与IMS网络直接对接，则前插接入码，由MGCF路由到现网SSP进行业务触发。

（2）IM-SSF与现网SCP对接方式

若现网智能业务平台不可升级，但可与IMS网络实现直接对接：引入IM-SSF网元，实现传统SCP与IMS核心网对接。

（3）现网业务平台升级方式

若现网智能业务平台可升级，支持IMS的SIP协议，可与IMS核心网直接对接。

（4）IMS域新建SIPAS方式

实现基本/补充业务、局内Centrex业务及其增值IMS业务。

根据评估，建议采用方式3升级现网业务平台的方式来实现业务集成，即智能业务（SCPAS）由现网SCP升级，同时支持SIP与INAP协议，为VoLTE用户和电路域用户提供业务。图7为SCP升级方案架构示意图。

●SCPAS与VoLTEAS：互相独立，VoLTEAS提供基础补充业务；SCPAS提供智能增值业务。

●SCPAS与HSS：使用DIAMETER协议的Sh接口与HSS交互，获取用户位置信息。

●SCPAS与MRF：使用SIP协议的ISC接口，通过MRF为VoLTE用户提供放音功能。

在IMS架构中，AS是提供和执行服务的实体，AS与CSCF之间的接口叫做ISC（IMS服务控制接口），采用SIP协议进行通信。根据方式3，采用现网业务平台升级的方式，即升级现网iVPN平台、智能平台支持ISC接口的方式，S-CSCF直接通过ISC接口触发业务平台。

6.2 彩铃业务

VoLTE下彩铃平台的实现方式与智能网业务类似，采用升级现网彩铃平台支持ISC接口的方式，S-CSCF直接通过ISC接口触发彩铃业务平台，同时为了支持AMR-WB高清编解码，还需对彩铃平台的编解

7 结束语

随着LTE网络部署的日益完善，用户的移动上网业务体验也更好。根据目前对于移动互联网应用的统计，日均用户覆盖人数较大的有QQ、微信、UC手机浏览器、小米锁屏、QQ手机浏览器、支付宝、360等，这些业务对传统电信运营商的增值业务都有直接的影响和正面的冲击。从历史数据看，从2011年开始，运营商短信业务收入已开始全面下滑。因此，在VoLTE时期的各类增值业务也必将面临来自各类OTT业务的巨大冲击。

图7 SCP升级方案架构图

1 朱晓洁.VoLTE用户紧急呼叫的实现技术研究.移动通信.2015,3

2 王志松,刘冬梅,张林林.VoLTE中的业务域部署方案.移动通信.2014,3

3 李中科,梁斌,廖芳芳.VoLTE和CS语音补充业务一致性方案研究.邮电设计技术.2014,2

4 陶伟宜.CDMA与LTE组网互操作解决方案研究.邮电设计技术.2013,11码方式进行相应的升级。