VoLTE国际漫游架构新标准：S8HR

李岳梦，赵绍刚(1 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080；2 中国移动通信集团公司，北京 100035)



VoLTE国际漫游架构新标准：S8HR

李岳梦，赵绍刚
(1 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080；2 中国移动通信集团公司，北京 100035)

摘 要GSMA最近提出了一种新的VoLTE国际漫游架构，即S8HR方案，该方案与早期的RAVEL方案一起均作为未来VoLTE国际漫游架构的一种候选方案。与前期提出的RAVEL方案不同，S8HR方案不需要在VPLMN中部署IMS网络，只需要HPLMN部署IMS网络并且VPLMN支持LTE国际漫游即可。该方案对于缩短VoLTE国际漫游实现时间，扩大业务提供范围都非常有利。本文将对S8HR方案的技术特征、基本呼叫控制、方案对比测试结果进行详细介绍。

关键词VoLTE；国际漫游；S8HR；GSMA

1　引言

在3G时代，运营商通过电路域来提供语音和SMS业务。但是LTE网络并不能提供该业务，所以对于LTE运营商而言，必须通过IMS域来提供语音和SMS业务，这在3GPP规范中进行了定义。为了遵循3G语音模型，3GPP和GSMA之前提出了基于本地业务疏通（LBO，Local Breakout）的VoLTE国际漫游架构（RAVEL，Roaming Architecture for Voice over IMS with Local Breakout）方案。但是随着VoLTE国际漫游需求的不断发展，很多运营商提出VoLTE国际漫游方案应该具有更低的CAPEX/OPEX，应该可以尽快的实现商用部署，这样才能与OTT方式的VoIP业务进行有力的竞争。于是针对前期提出的RAVEL方案，GSMA进行了重新的讨论，并为此提出了另一种新的VoLTE国际漫游方案（S8HR，S8 Home Routing）。这样GSMA就把RAVEL 和S8HR均作为未来VoLTE国际漫游架构的候选方案。

2　S8HR架构的技术特征

图1给出了S8HR方案架构。其中IBCF/TrGW 和BGCF/MGCF用于实现VoLTE业务的互通。在S8HR方案下，VoLTE漫游业务是用户通过VoLTE终端基于LTE数据漫游架构来实现的，在GSMA PRD IR92中进行了规范。该架构具有以下技术特征：

（1）IMS业务的承载是基于S8参考点来建立的，与LTE数据漫游一致；

（2） 所有IMS节点均位于归属公共陆地移动网络（HPLMN，Home Public Land Mobile Network），对于VoLTE漫游业务而言，所有信令和媒体业务都需要通过HPLMN；

（3） IMS业务直接在终端和HPLMN中的P-CSCF之间进行的。因此拜访公共陆地移动网络（VPLMN，Visited Public Land Mobile Network）和互联网络（IPX，IP Exchanger）对IMS层面是无感知的。业务仅仅是通过APN或者QoS等级来进行区分。

所以这3个技术特征可以保证所有VoLTE的IMS业务均有HPLMN来提供，这样对VPLMN的功能要求最小。基于上述描述可以看到S8HR方案可以大大缩短VoLTE国际漫游商用部署时间，因为它不要求拜访网络也必须部署VoLTE网络，只要求拜访网络与归属网络实现了LTE国际漫游即可。

图1　VoLTE国际漫游S8HR架构

3　S8HR架构的基本呼叫控制

图2　S8HR架构下的附着过程

3.1附着过程

图2给出了S8HR架构下VoLTE漫游场景下的附着过程。从第1步到第3步，与LTE数据国际漫游附着流程完全相同。在第4步中，HSS向MME发送更新位置应答消息。为了使MME可以选择HPLMN的PGW（步骤5），MME必须将包含在用户签约数据中的信息元“VPLMN dynamic address”的值从“Allowed”修改为“Not Allowed”。在第6步中，拜访网络SGW与归属网络PGW之间为SIP信令创新承载，其中QCI=5。MME向终端发送附着接受消息，携带“IMS Voice over PS Session Support”指示信息，即向终端指示网络支持VoLTE业务。该信息元的设置基于拜访网络MME的内部配置，即拜访网络是否支持基于S8HR方案的VoLTE国际漫游。如果两个运营商之间没有签署基于S8HR的VoLTE国际漫游协议，那么MME中该信息不需要设置。

3.2IMS呼叫控制

在完成附着过程后，VoLTE终端将执行IMS注册过程。该过程对于漫游以及非漫游过程是完全相同的。在漫游情况下，后续所有IMS业务过程，例如语音呼叫、视频呼叫、SMS以及其他IMS业务都与非漫游情况完全相同。

3.3紧急呼叫

根据3GPP规范，紧急呼叫必须连接到本地紧急业务。这就意味着对于紧急呼叫而言，其呼叫路由必须在VPLMN内完成。为了实现该要求，S8HR必须支持以下方法之一：

（1）CSFB，即CS域回落；

（2）基于LTE接入的IMS紧急呼叫。

具体使用哪种方法取决于VPLMN能力，在终端附着过程中，VPLMN的MME会在附着接受消息中将该能力通知给终端。如果附着接受消息中携带紧急业务支持指示（图2的第7步），那么终端将选择通过LTE接入的IMS紧急呼叫，否则终端将选择CSFB方式由传统2G/3G网络提供紧急呼叫业务。当然前提是终端需要在VPLMN中执行联合位置更新过程。

当选择IMS紧急呼叫时，终端首选需要执行紧急注册过程，如图3所示。在该过程中，IMS层是在VPLMN 的P-CSCF和HPLMN的S-CSCF之间建立的，从而用于交互用户相关鉴权信息。但是，如果紧急注册失败，终端可以继续执行后续流程，即向VPLMN的P-CSCF发送Invite请求消息，此时信息元设置为匿名“Anonymous”，这意味着S-CSCF不对用户进行鉴权。VPLMN的P-CSCF接收到INVITE请求后，根据SoS业务属性以及呼叫的URI将紧急呼叫路由至VPLMN的E-CSCF，E-CSCF根据用户的位置等信息将呼叫最终路由至本地相应的紧急呼叫中心（PSAP，Public Safety Access Point）。

图3　S8HR紧急呼叫过程

4　外场测试结果分析

正如前面所述，S8HR方案下，IMS信令和媒体都需要路由回HPLMN。为了验证S8HR方案对VoLTE国际漫游业务在延时和语音质量上的影响，在GSMA协助下，中国移动与荷兰KPN和日本Docomo分别进行了RAVEL方案和R8HR方案的性能测试对比。测试结果如表1和表2所示。

表1　中国移动与荷兰KPN RAVEL方案测试性能

表2　中国移动与日本Docomo S8HR方案测试性能

从测试结果可以明显看出S8HR方案性能与RAVEL方案性能无明显差异，也就是说从用户业务体验角度而言，二者性能基本一致。

但是从商用部署角度来看，两种方案还是有一定的差异，具体如下：

（1） 业务开通速度：RAVEL的VoLTE国际漫游架构相对复杂，且设备成熟度相对较低，例如P-CSCF、I/S-CSCF需要支持TRF功能，IBCF/TrGW需要支持OMR功能等，所以尽管很多运营商已部署了VoLTE网络，但是距离RAVEL架构的国际漫游商用尚需时日。但是S8HR就不存在该问题，只要归属网络支持VoLTE，且与拜访网络签署了LTE国际漫游协议，那么就可以支持VoLTE国际漫游业务。

（2）业务连续性：基于RAVEL架构的VoLTE国际漫游架构可以通过SRVCC或eSRVCC来保证VoLTE业务的连续性，从而保证用户业务体验。但是对于S8HR而言，目前暂无业务连续性保证方案。

（3） 计费结算：RAVEL架构的结算遵循已有的2G/3G语音国际漫游结算体系，无需改动现有国际漫游结算体系。而S8HR方案目前只能按照LTE国际漫游数据业务方式来进行计费结算，如需按照语音时长计费结算，就必须对现有的国际计费结算体系进行修改。

5　小结

本文介绍了GSMA最新提出的基于S8HR方案的VoLTE国际漫游架构。该架构对于实现VoLTE国际漫游业务的快速部署非常有优势。GSMA将S8HR和RAVEL均作为VoLTE国际漫游的候选方案，对于部分急于开通VoLTE国际漫游业务的运营商而言，倾向于选择S8HR方案，例如日本Docomo、美国Verizon等，但是为了遵循与2G/3G CS国际漫游相同的结算体制，部分运营商倾向于RAVEL方案，例如意大利电信等。

参考文献

[1] GSMA PRD IR65 V10.0： IMS roaming and interworking guidelines.

[2] 3GPP TR 23.850, V11.0: Study on roaming architecture for voice over IMS with local breakout.

[3] 3GPP TR 36.816, Evolved Study on Management of Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) and Evolved Packet Core (EPC).

[4] GSMA PRD IR92, IMS Profile for Voice and SMS, Apr, 2015.,

[5] 3GPP TS23.167, IP Multimedia Subsystem (IMS) emergency sessions, Jun, 2014.

[6] 李岳梦. VoLTE国际漫游与互联标准技术. 电信网技术，2014(05).

New standardization of VoLTE roaming architecture: S8HR

LI Yue-meng1, ZHAO Shao-gang2
(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China; 2 China Mobile Group Co., Ltd., Beijing 100032, China)

AbstractGSMA recently have proposed a new VoLTE roaming architecture, S8HR, as second candidate for VoLTE roaming besides RAVEL. Unlike previous architecture, S8HR does not require the deployment of an IMS network in VPLMN. It is only need IMS network deployment in HPLMN and bilateral LTE roaming agreement. S8HR is advantageous because it shortens time-to-market and provides service universally without having to depend on the capability of VPLMN. In this article, S8HR technical characteristics, basic call controls, technology fi eld trials and performance comparison are discussed in detailed.

Keywords VoLTE(Voice over LTE); International roaming; S8HR (S8 Home routed); GSMA

收稿日期：2015-07-20

中图分类号TN929.5

文献标识码A

文章编号1008-5599（2016）01-0036-04