VoLTE与CDMA1x自动重选方案研究

［肖海 桂烜 王笃炎 刘兆元 何平 付皓］

1 VoLTE与CDMA 1x之间的关系

1.1 VoLTE是CDMA 1x的替代

VoLTE是Voice Over LTE的简写，是一种利用4G LTE网络承载的全IP语音解决方案，相对于传统的2G/3G电路域语音，VoLTE具有高话质、低时延、低成本等优势，长远来看VoLTE是电路域语音的替代方案。

1.2 VoLTE与CDMA 1x的重选和切换

长远看，VoLTE是电路域语音的替代，但在VoLTE商用初期，如果VoLTE覆盖不足，则需要考虑语音如何回落的问题。

回落主要有两个场景，首先是通话中的回落（切换），另一个是待机状态下的回落（重选）。通话中的回落涉及多系统网元的修改和配合，而CDMA与VoLTE分属3GPP2和3GPP两大阵营，业界没有标准也没有案例可鉴（不同于CDMA系统，GSM、WCDMA、LTE同属3GPP体系，其支持VoLTE与电路域通话中切换的SRVCC/eSRVCC[1]方案，以保证语音的连续性），所以暂不考虑；而待机状态下的回落，相对简单一些，可以网络和终端协同实现，也可以由终端单独实现。

HVoLTE是Hybrid VoLTE的缩写，是美国CDMA运营商Verizon最先提出的方案，Hybrid意为VoLTE和CDMA的混合，HVoLTE只定义了待机状态下的自动重选，即VoLTE终端处于VoLTE网络时优先在VoLTE下待机，在无VoLTE网络时待机到CDMA。

对于部署了CDMA网络的运营商而言，在LTE网络覆盖不足（如地下车库、地铁隧道），VoLTE未成熟期间，需考虑LTE网络覆盖边缘区域的切换，即如何实现VoLTE和CDMA之间待机状态下的自动切换。

终端在VoLTE网络和CDMA网络之间切换将面临两个主要问题：

（1）问题一：双域注册，即终端注册到IMS或CDMA网络，但网络侧IMS域和CDMA域同时都有终端注册信息。终端会在如下场景出现双域注册：

①终端从LTE覆盖区域移动到无LTE覆盖区域

在LTE覆盖区域，VoLTE终端正常注册到IMS网络，移动到无LTE覆盖有CDMA覆盖区域时切换到CDMA，发起CDMA注册，并注册成功，此时网络侧IMS域和CDMA域都有终端注册信息，而终端实际已经切换到CDMA网络。

②终端从无LTE覆盖区域移动到LTE覆盖区域

在无LTE覆盖区域，终端正常注册到CDMA网络，移动到LTE覆盖区域，附着到LTE网络发起IMS注册，并注册成功，此时网络侧IMS域和CDMA域都有终端注册信息，而终端实际已经切换到IMS网络。

双域注册期间将导致终端处于CDMA状态下不能及时收到来电和短信延迟现象。

（2）问题二：乒乓效应，即终端在LTE网络和CDMA网络间频繁切换。

当终端在LTE网络和CDMA网络边缘间来回切换时将出现乒乓效应，引起此问题的典型场景有乘坐地铁，连续穿越隧道等。频繁切换期间可能导致终端无法收到来电和短信。

2 VoLTE与CDMA 1x自动重选方案分析

2.1 VoLTE终端状态切换

支持CDMA的LTE终端根据待通情况可分为SRLTE（Single Radio LTE，单待）终端和SVLTE（Simultaneous Voice and LTE，双待）终端，因SVLTE终端成本高、耗电高，目前市场上绝大部分是SRLTE终端，本文主要针对SRLTE终端从终端角度进行方案介绍。

VoLTE终端可根据网络覆盖及注册情况分为3种状态：VoLTE状态、SRLTE状态和CDMA状态，如表1所示。

VoLTE终端3种状态之间切换的条件如图1所示。

表1 VoLTE终端3种状态

图1 VoLTE终端3种状态切换条件

VoLTE终端在LTE网络覆盖边缘移动时会在3种状态之间相互切换，各种切换场景如表2所示。

2.2 双域注册问题

终端从LTE覆盖区域移动到无LTE覆盖区域，终端将从VoLTE状态切换到SRLTE状态或CDMA状态，切换期间会出现双域注册情况，为避免此情况，终端可在离开LTE网络前主动发送IMS去注册消息。终端可设置一个LTE信号门限值，如图2，当LTE信号低于门限值时，终端触发IMS去注册，信号门限设置可综合考虑RSRP和RSRQ。终端发起IMS去注册只适合正常移动的场景，终端可以获知LTE信号变弱，触发流程。某些特殊场景依然无法覆盖，如进入电梯LTE信号突然消失，终端来不及触发IMS去注册，双注册依然会出现。终端对于此种场景无法避免。

终端从无LTE覆盖区域移动到LTE覆盖区域，终端将从CDMA状态切换到SRLTE状态再切换到VoLTE状态，切换到VoLTE状态后将出现双域注册情况，因有LTE覆盖区域基本都有CDMA网络覆盖，为避免此场景下到的双域注册，终端可在IMS注册成功后再主动发起1X去注册。终端流程如图3所示。

表2 VoLTE终端3种状态间互相切换场景

图2 LTE覆盖移动到无LTE覆盖区域门限设置

2.3 乒乓效应问题

图3 终端从无LTE覆盖区域移动到LTE覆盖区域流程

当VoLTE终端在LTE覆盖区域和CDMA覆盖区域来回切换时，将出现乒乓效应，终端一直处于VoLTE状态和SRLTE状态、CDMA状态之间的频繁切换，频繁切换期间将导致终端无法收到来电和短信。为避免频繁地切换和乒乓效应，终端可通过设置双门限方式处理，如图4所示，综合考虑LTE信号的RSRP值和RSRQ值设置门限1和门限2，门限1和门限2之间为保护门限，可避免终端频繁切换。终端移动过程LTE信号处于门限值时，其行为表现为：

（1）终端处于VoLTE状态且LTE信号低于门限2时，终端主动发起IMS去注册，切换为SRLTE状态；

（2）终端处于SRLTE状态且LTE信号低于门限1时，终端不发起IMS注册，保持SRLTE状态；

（3）终端处于VoLTE状态且LTE信号低于门限1时，终端发起主叫语音时，可提前回落到CDMA发起语音业务，以减少VoLTE下语音业务不连续风险。

图4 LTE信号双门限设置

3 结束语

VoLTE与cdma 1x的待机自动重选是一种CDMA运营商解决初期VoLTE覆盖不足的折衷方案，方案可基本只依赖终端实现，具备成本低、见效快的优势。

但是自动重选方案仍面临域选不正确（双域注册）和乒乓效应等问题，并可能引起终端丢失或延时收到部分来电和短信的后果。针对域选不正确和乒乓效应问题，终端可通过要求发起CDMA去注册、IMS去注册和设置双门限来一定程度规避，其中双门限LTE信号RSRP和RSRQ的值还需在实网验证中，采集一定量样本数据分析后才能确定。

VoLTE与cdma 1x的待机自动重选方案是否商用，更多地取决于VoLTE覆盖的好坏，做好VoLTE覆盖，实现VoLTE对cdma 1x的完全替代是最终的目标。