移动通信网络VoLTE技术的发展现状和优势

林淼鸿

摘 要：在2014年，进入LTE网络商用元年，4G时代正式来临，目前国内运行商TD-LTE网络主要还是承载数据业务，经过3GPP制定VoLTE网络技术方案，通过R8到R10的标准化工作，和IMS网络相关的技术标准已经基本成熟，现VoLTE技术逐渐成熟，对比CSFB有较明显技术优势，VoLTE将是LTE语音发展的必然趋势。该文先是总体简述了近30年来，整个移动通信网络从80年代初期的第一代模拟移动通信技术到现在第四代TD-LTE移动通信网络的演进发展，然后介绍VoLTE作为一种IP数据传输技术的特点优势，对比现行CSFB技术实现语音方案的区别，接着介绍VoLTE技术发展的主要3个阶段的发展历程，最后结合VoLTE技术带给我们的网络优势，论述VoLTE将是LTE语音发展的必然趋势。

关键词：第四代移动通信 VoLTE CSFB 通信网络 技术 小型地下停车场调频广播信号覆盖方案

中图分类号：TN915.05 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（b）-0031-02

1 移动通信网络的演进之路

移动通信第一代模拟移动通信技术于80年代初开始投入商用，经过30多年的发展演进，平均以每10年作为一个更新换代周期，从80年代初的第一代模拟移动通信技术到90年代初的第二代数字移动通信技术，再发展至新世纪之初的以支持移动多媒体业务为特征的第三代移动通信技术。在2014年，进入LTE网络商用元年，以高带宽、高速率、低时延、全IP等移动流媒体技术为特点的第四代移动通信开始商用，此时LTE网络还并无法直接承载移动语音，而是需要CSFB（电路域回落）技术回落至2/3G网络，经过3GPP制定VoLTE网络技术方案，通过R8到R10的标准化工作，和IMS网络相关的技术标准已经基本成熟，VoLTE技术日益成熟，能够满足业界部署需求，2014年，中国移动已经在国内5个城市（杭州、广州、南京、福州、长沙）开始试点VoLTE，试用VoLTE技术实现使用4G网络进行语音通话。在整个移动通信网络的演进历程中，移动语音经历了从TDM到IP、从传统交换机到软交换的发展后，未来将走向基于IP化和大宽带的移动语音。

2 什么是VoLTE技术

语音通话是4G网络带来的另一大优势，4G时代的语音通话不同于2G/3G时代，4G网络并不能直接承载语音通话业务，而是需要将语音作为IP数据传输，承载于LTE网络上。也就是说，想要在4G环境中实现语音通信，需要依靠其他技术来实现——VoLTE。VoLTE的英文全称是Voice over LTE，它是一种IP数据传输技术，可以将数据与语音业务独立承载于LTE网络上，VoLTE是基于IMS的语音业务（IMS由于支持多种接入和丰富的多媒体业务，成为全IP时代的核心网标准架构）。VoLTE是架构在LTE网络上全IP条件下的端到端语音方案，VoLTE的语音作为IP数据传输，可实现数据与语音业务在同一网络下的统一。

3 使用VoLTE技术与现行SVLTE技术、CSFB技术实现语音方案区别

SVLTE（终端双待方案）和CFSB（电路域回落）作为4G时代初期的语音业务方案都正在终端或网络上进行部署。这两种方案各有所长，但共同的特点就是均是利用现有的2G/3G网络来提供语音业务，不能直接将语音业务承载在LTE上（图1）。

（1）对于CSFB（电路域回落）技术方案简介：①终端空闲状态下驻留在LTE网络上；②发起/收起呼叫时，回落到2/3G网络；③呼叫结束后，再返回到LTE网络；④网络结构简单，不需要部署IMS。

（2）SVLTE（终端双待方案）技术方案简介：①双待终端同时驻留2G/3G和LTE网络；②话音业务通过2G/3G提供，数据业务通过LTE或2G/3G提供；③语音和数据业务可以并发。④双待终端存在耗电和干扰问题。

（3）对于VoLTE技术方案简介：①终端空闲状态下驻留在LTE网络上；②在发起/收起呼叫时，直接使用LTE网络，只有在非LTE覆盖区，才会由2/3G网络为其服务，并支持LTE到2/3G切换（3GPP为此定义SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）技术）。VoLTE技术对比CSFB（电路域回落）技术和SVLTE（终端双待方案）技术的最大区别在于VoLTE技术能让数据和语音业务都承载在LTE网络上。

4 VoLTE技术发展

（1）技术起步-热点覆盖阶段：出现pre-VoLTE应用LTE初期，主要以实现LTE热点和城区覆盖为主，使用对象主要是基于面向移动宽带数据应用的类似移动数据卡和平板电脑等，国内当前正在使用的支持CSFB和SVLTE的早期LTE手机，如苹果的iphone系列为支持CSFB方案，华为的MATE2和P7等就是采用支持SVLTE这种方案。

（2）商用试点-LTE区域连续覆盖阶段：目前我们正在逐步进入该阶段，经过运营商提前一年多时间着手准备VoLTE技术方案，开展大量必要的测试和试验，开展IMS的部署、集成，对现网一些设备如MSC_SERVER、HSS、IT系统相应的改造或升级，VoLTE技术的发展历程在这一阶段运营商扩大了LTE的网络覆盖，逐渐具备可以运营VoLTE语音业务的条件，并在部分城市开始试点使用；同时，现阶段各种支持VoLTE技术的手机芯片和手机终端开始发布，推动了VoLTE技术的快速发展。运营商将逐渐在这一阶段商用基于IMS的VoLTE业务。同时，这一阶段的LTE覆盖还是有局限的，运营商需要利用传统CS覆盖的广度和深度来提供无缝的语音业务，即LTE与CS的互操作。

（3）大规模商用-LTE全覆盖阶段：相信在未来几年，VoLTE技术方案的不断成熟和运营商不断大力部署，最终实现对城镇和乡村的LTE网络全覆盖，VoLTE将成为主流应用，传统CS将会被逐渐取代，移动宽带语音应用成为时代主流，这将是我们最终希望看到的一个成熟完善的LTE网络。

5 VoLTE的网络优势

（1）更良好的用户体验：VoLTE具有高带宽、高速率、低时延等特点，能够为用户带来更好的使用感受和更佳的用户体验，对时延敏感而带宽要求较低的语音业务制定了相应的QoS控制机制、高清语音和视频编解码的引入将大幅度提升语音通话质量，VoLTE凭借高分辨率编码技术，能够让用户的通话质量提高40%左右，语音掉话率也几乎降低为零，VoLTE提供的语音通话质量已大幅超越了CS语音。

（2）更快速的呼叫接续能力：VoLTE的呼叫直接基于IMS（IP 多媒体子系统），不需要像现使用CSFB技术方案一样将语音回落到2/3G网络进行呼叫接续，因为VoLTE没有网络的重新附着过程，所以整个语音呼叫的接续时长大幅缩短，在实验城市的测试数据对比中，VoLTE平均接续时间在3秒内，比CSFB的平均接续时间要缩短7秒左右。

（3）更灵活的业务使用：针对CSFB技术方案，网络给人们的通话体验是只要打电话就不能干别的，如果打电话前正在使用数据流量的话，在通话中，数据流量也将切断。由于VoLTE是纯IP化的语音解决方案，这让通话不再走传统的CS域，而是与数据一样呆在IP上。语音将不再影响用户进行数据业务使用。这将让语音过程不再那样枯燥，用户可以通过VoLTE进行高清视频通话、边打电话边在线浏览网页、查看邮件等，从而让用户能更灵活的使用业务。

（4）更强大的业务能力：VoLTE方便和其他业务集成，比如RCS、IMS多媒体通信业务，能将高清语音业务与其他多媒体业务（如融合消息、会议、视频共享等）以及互联网业务进行有机融合，扩展出更为丰富的业务特性。

（5）更优秀的频谱利用效率：VoLTE基于LTE承载语音，能够充分利用LTE无线技术高频谱利用率、具有频谱利用率高、系统容量大的特点。对于语音业务，LTE的频谱利用效率远远优于传统制式，达到GSM的4倍以上。

（6）更低廉的网络成本：双待机和CSFB仍然依赖于电路域提供语音，需要多网长期共存，网络和运营成本较高。VoLTE为全IP架构，网络架构简单且成本低，以软交换的经验，成本可降低70%左右。同时VoLTE也因大幅减少了对网络资源的消耗，从而为用户延长设备电池的使用时间。

（7）更好的网络覆盖规模：VoLTE技术方案的实现，对正在运营2/3G的运营商而言，运营商将可以同时使用2/3/4G三张网络同时承载语音业务，由于4G网络使用的频谱对比2/3G要高，这意味着运营商在4G站点的建设密度需远大于2G和3G站点，这将大幅度提升网络的覆盖密度，从而提升网络的健壮性，在2/3/4G中任何一个站点出现故障时，其余两张网均可无缝接续语音呼叫，使得用户通话不受影响。

在当今互联网快速发展的背景下，微信等社交工具正快速改变人们的沟通方式，单纯的语音通话正在被富媒体式的立体化交流所逐渐取代。随着VoLTE网络技术的日益成熟和其具备的众多优势，将在移动通信网络的演进之路中扮演的角色更加重要，随着其应用价值的不断体现，高清话音（HD Voice）伴随着VoLTE的普及，运营商商用VoLTE技术能够为其提供更具竞争力的服务，并能进一步给运营商在“体验为王”的互联网时代带来全新的机遇。VoLTE将是LTE语音发展的必然趋势。

参考文献

[1] 张克平著.LTE/LTE-Advanced—B3G/4G/B4G移动通信系统无线技术[M].北京：电子工业出版社，2013.

[2] 宋杰等编著.赢在4G-移动互联网时代的产业变革与历史机遇[M].北京：人民邮电出版社，2014.