VoLTE市场发展和网络部署趋势

摘要

自2012年推出首批服务以来，VoLTE一直持续发展，但并不显眼。由于VoLTE在技术上具有挑战性，因此商业部署缓慢，一直面临网络问题以及可靠性、语音质量和互操作性等障碍，同时在如何最好地在不同运营商的VoLTE网络之间实现漫游方面存在不确定性。在以硬件为主的VoLTE平台和虚拟化或基于云的方法之间做出选择进一步阻碍了服务提供商取得的早期进展，因为随着网络发展，它们需要考虑哪种方法更好。尽管存在这些担忧，一些公司已经推进了服务部署，并在事后解决了问题，而其他一些公司则止步不前。现在厂商声称VoLTE的许多早期问题已得到解决，随着VoLTE设备的渗透率提高，服务似乎有望实现显著增长。本报告讨论了VoLTE现在是否可以说已经达到成熟水平，研究了最近和新兴的部署架构，并探讨了VoLTE扩展的角色对网络意味着什么。

VoLTE连接数预计会加速增加

尽管在大约6年前便已经首次推出，但截至2017年4季度全球仅部署了119个商用VoLTE网络，约占所有LTE网络的22%。

随着VoLTE网络平台成熟，技术挑战得到解决，设备普及率显著提升，有迹象表明新服务的采用速度将加快。VoLTE连接数预计将从2016年的3.24亿增加到2021年的33亿，复合年增长率（CAGR）为59%。

厂商相信VoLTE的初期技术问题正在被克服。华为表示，VoLTE正在提高频谱效率和语音质量，而根据爱立信的说法，尽管需要一些时间才能彻底解决各项问题，但一旦运营商开启VoLTE服务，很快就会看到非常高的采用率。运营商的经验证实了这一观点。荷兰Tele2表示，在2016年12月推出商用服务后的6个月里，有50%的客户使用VoLTE服务。VoLTE电话的收费标准与非VoLTE电话的收费标准相同，而且随着新用户增加，该运营商表示正在开展工作，以便为更多现有的客户设备类别启用VoLTE。

在由网络质量专业公司Systemics跨城市和农村环境以及多种LTE覆盖场景进行的VoLTE测试中，VoLTE to VoLTE的通话性能被认为是“优秀的”，总体成功率很高，语音质量良好并且能够很快建立呼叫。然而，Systemics表示，当涉及到在LTE与其它无线电技术（如CSFB或SRVCC模式）之间建立通话以及在不同LTE频段之间移动时，性能和质量KPI会降低。在UE和IMS方面都发现了影响呼叫建立和切换等方面的互连问题。

最终的测试结果是，良好的VoLTE性能取决于连续的LTE覆盖范围，可接受的LTE干扰水平，较低的IP分组丢失率以及合理的IP数据分组时延变化（抖动）。

更广泛地采用VoLTE

除了大众服务，VoLTE的增长预期还取决于其在多个关键市场领域的广泛应用，其中包括商业服务——运营商提供的VoLTE可以为产消者和SoHo/小型企业用户、大型企业和各垂直领域的企业提供替代OTT服务的备选方案。潜在的应用领域包括个人工作/生活管理、团队在线状态、协作和音频/视频会议服务，以及移动VPN和大型企业应用。

其它领域包括用户对机器和机器对机器类通信和物联网——VoLTE将在支持越来越多的联网物联网设备方面扮演不可或缺的角色；以及公共安全——关键任务一键通（MCPTT）等服务将发挥作用。在GSMA与Google合作以及向应用对个人(A2P)服务转变的推动下，运营商对富通信服务(RCS)的兴趣恢复，从而推动了这些趋势。

虚拟化以及向云原生迁移

大部分新的VoLTE部署都使用虚拟IMS（vIMS）方法，以提高灵活性并降低成本。因此，传统的、基于硬件的解决方案越来越局限于旧合同的扩展。然而，越来越多的运营商在VoLTE部署方面走得更远，选择采用云原生vIMS方法。与仅将vIMS软件移植到商用现成（COTS）硬件上的早期虚拟化解决方案不同，云原生平台从一开始专门针对云环境而构建。

率先在全国推出VoLTE服务的SK Telecom便采取了后面一种方法。SKT表示，其当前的vIMS平台未能充分发挥虚拟化的优势，缺乏灵活性和敏捷性，导致用户增长正在影响对网络的过载控制。在最近的一次演讲中，该运营商还提到需要解决连接到网络的越来越多的物联网设备和未使用SIM卡的用户设备问题，这是实施云原生VoLTE服务的原因所在。该运营商表示，云原生虚拟网络功能（VNF）解决方案可实现灵活的扩展和VM的快速创建，并可自动有效地处理多个服务器故障。

诺基亚表示，相比虚拟化的、基于网络的方法，对VoLTE采取云原生方法的优势在于可实现的可扩展性和可靠性水平——这些因素对于向5G过渡至关重要。该厂商表示，云原生部署可以更好地支持网络切片，因此也将更好地支持网络切片将支持的物联网用例。它通过采用无状态VNF和集中式数据库作为公共数据层（诺基亚称为共享数据层）的一部分来做到这一点。

在智能仪表部署的例子中，这意味着可以支持更多的设备，因为会话（状态）信息保存在公共数据层中，而不是存储在VNF内部。因此，如果仪表在给定的时间没有传输信息，那么资源将不再被锁定在该仪表中，并且“闲置”信息可以存储在公共数据层中。这使得EPC中的容量可以释放，以便为其它“活跃”设备提供服务。

中国联通正在部署诺基亚提供的AirGile核心网络，以支持中国的VoLTE和VoWiFi服务。该网络将部署在7个省份，将多设备一号通服务，并提供与其他厂商设备的互操作性。诺基亚还提供AirFrame数据中心和CloudBand NFV/MANO平台以及vIMS、会话边界控制器和系统集成服务。

也为VoLTE服务开发了云原生VNF平台的Metaswitch表示，下一阶段将开发适用于服务提供商网络的容器化VoLTE解决方案。该厂商表示，容器可以更有效地利用底层硬件，可从开发环境移植到生产网络，并且在不同的私有云和公共云环境之间具有高度的可移植性，同时还受益于相对成熟的编排环境。

VoLTE支持扩展到M2M和IoT

单凭商业和大众VoLTE连接不会推动预期的增长水平。我们预计VoLTE将在各种M2M和IoT网络应用中发挥越来越大的作用，并且作为3GPP第14版规范的一部分，对半双工Cat-M1设备的VoLTE覆盖将得到增强。

语音功能预计将集成到越来越多的应用中，而且语音将日渐充当用户界面，并作为与联网设备（如停车计时器、自动售货机、车载导航和应急系统、健康监测可穿戴设备和报警系统）进行双向语音通信的使能者。

从VoLTE过渡到VoNR

尽管最近有证据表明VoLTE服务的采用速度变快，但全面的端到端VoLTE支持的普及速度总的来说比较慢，同时当前许多呼叫仍然回退到3G甚至2G来维持语音服务，这些因素使得向VoNR（Voice over New Radio，相当于VoLTE的5G版本）过渡的早期举措变得不太现实。早期的5G商用网络采用非独立（NSA）配置，采取的是LTE与5G联合组网的方式，又或是采用独立模式，但在5G核心网中缺少IMS支持；它们的语音服务可能会回退到VoLTE。爱立信和诺基亚都认为，在第一个独立的5G网络被部署之前，VoNR不会出现；诺基亚称在NSA环境中不需要有VoNR（或这方面的目标）。

尽管如此，就像在网络的其它领域一样，厂商认为运营商应该开始发展他们的VoLTE服务能力，以便为5G做好准备。这意味着演进IMS以确保对VoNR的支持，将网络支持扩展到当今的语音和多媒体服务之外以涵盖垂直行业和物联网等新用例，同时从长远来看增强对VR和更具沉浸感的多媒体应用的支持。

顺利迁移到下一代IMS核心网很可能成为向基于SDN/NFV的、面向服务的网络架构迁移的一部分。对5G语音业务而言，这需要能够满足高水平的服务、高可靠性和高安全性等严格要求，并支持网络切片。中兴认为，目前标准的IMS架构太复杂，部署周期过长，无法灵活有效地满足各种用例的新型按需定制化通信需求。

华为列举了一些运营商现在可以开始实施的新服务，这些服务可以开始解决个人和垂直领域（包括企业、公共安全、交通和联网汽车）的实时通信需求。它们包括视频呼叫/共享、视频回铃音（RBT）、视频呼叫中心、增强型机器类通信（eMTC）的实时通信（针对可穿戴设备等应用）以及使用组播技术的MCPTT（针对公共安全等领域）。 ■