VoLTE 业务国际互联方案研究

［林俐 朱晓洁 刘展］

1 引言

VoLTE 是指通过LTE 网络作为业务接入、IMS 网络实现业务控制的4G 网络语音解决方案。根据GSA 统计数据，截至2020 年10 月，全球已经有120 个国家和地区的273 个运营商部署了VoLTE 网络，其中224 个VoLTE 网络已实现商用，如何通过运营商间VoLTE 系统互联，为VoLTE 用户提供全球范围的端到端高清语音和视频业务体验，是业界迫切需要解决的难题。

2 现有解决方案

当前运营商可以选择基于传统国际局或是基于新建边界控制网关（IBCF/TrGW）部署VoLTE 国际互联方案。

2.1 基于传统国际局的VoLTE 国际互联方案

如图1 所示，当前运营商可基于传统话音网络的国际局/国际信令转接点（ISC/ISTP）间接实现VoLTE 国际互联。由于传统国际局仅支持窄带语音业务，因此无法提供VoLTE 高清语音及视频业务的互联能力，即运营商A 的VoLTE 用户与图中其他运营商的VoLTE 用户之间无法建立高清语音及视频业务连接。

图1 基于传统国际局的VoLTE 国际互联方案

2.2 基于IBCF/TrGW 和分级ENUM 互访的VoLTE国际互联方案

VoLTE IMS 系统间通过部署边界控制网关（IBCF/TrGW）实现信令和媒体互通，采用ENUM 服务器完成被叫E.164 号码到被叫归属VoLTE IMS 域名地址的翻译。

为推进VoLTE 的全球化部署，GSMA 在PRD IR.65规定了基于IBCF/TrGW 的VoLTE 国际互联接口。为提升VoLTE 业务的路由效率，在PRD NG.105 定义了基于ENUM 的VoLTE 互联路由方案，其中ENUM 服务器分全球（Tier0）、国家（Tier1）和运营商（Tier2）三级，通过ENUM 分级组网实现全球VoLTE 号码翻译和路由。GSMA PRD IR.65 和NG.105 所支持的基于IBCF/TrGW 和分级ENUM 互访的VoLTE IMS 国际互联架构如图2 所示。本方案通过在IBCF 引入ENUM Proxy，解决运营商级ENUM 不开放外部查询及不支持NP 的问题。通过ENUM Proxy 间的接口，运营商级ENUM 可以针对指定合作运营商开放，而不是通过全球ENUM 和国家ENUM 的查询重定向向所有运营商开放，安全有较好保障。此外，ENUM Proxy 支持非ENUM 的NP 数据库查询，如MAP，与现网的携号转网服务器兼容。

图2 基于IBCF/TrGW 及分级ENUM 互访的VoLTE 国际互联架构

尽管本方案较好地解决了运营商级ENUM 服务器查询的安全问题以及移机不改号业务支持问题，但由于全球级和国家级ENUM 服务器部署困难导致本方案难以部署实施。因此，需要重新审视GSMA 的互联方案，提出优化和完善，或提出新的可选方案，才能有效推进VoLTE互联的部署实施。

3 基于IBCF/TrGW 和分布式ENUM 互访的VoLTE 互联方案

3.1 总体实现思路

针对GSMA 提出的基于IBCF/TrGW 和分级ENUM互访的VoLTE 互联方案部署困难的问题，ITU-T Q.3643提出一种基于IBCF/TrGW 和分布式ENUM 互访的VoLTE互联方案。

分布式ENUM 系统由多个跨域互联ENUM 服务器（I-ENUM Server/IES，Interconnection ENUM Server）构成。每个跨域互联ENUM 服务器中都存储有归属网络及签署互联协议的其他VoLTE IMS 网络（图3 简称IMS 网络）的ENUM 数据，支持运营商级ENUM 或IMS 网络的ENUM 查询，完成E.164 号码与SIP URI 的翻译与转换。分布式ENUM 系统组网架构如图3 所示，I-ENUM Server间基于IP 网络实现跨运营商IMS 网络间的ENUM 互连和查询。IES 物理上可以与运营商级ENUM 合设。

图3 分布式ENUM 系统组网架构图

3.2 分布式ENUM 系统功能架构

跨域互联ENUM 服务器支持跨运营商间的ENUM 查询与翻译，具体功能模块包括数据维护管理功能，数据库功能，数据查询功能、地址鉴权管理功能、操作维护管理等。

如图4 所示，跨域互联ENUM 服务器之间通过I1接口进行数据传递和同步。在ENUM 递归查询方式下，当运营商级ENUM 查询失败后，由运营商级ENUM 通过I2接口向IES 发起查询并将查询结果返回给IMS 网络；在ENUM 迭代查询方式下，当运营商级ENUM 查询失败后，由IMS 网络通过I3接口直接向IES 发起查询。运营商可以通过本地运营管理系统与IES 间的I4接口对IES 数据进行配置和管理。

图4 跨域互联ENUM 服务器功能架构图

（1）IES 功能要求

①数据管理功能

IES 可以管理本运营商跨域互联的ENUM 数据，把本运营商ENUM 数据信息更新包括增加、删除、修改等同步到有互联协议的运营商，并基于收到的更新请求对有互联协议运营商的跨域互联ENUM 数据进行更新。

② ENUM 数据存储功能

IES 可以存储归属运营商的ENUM 数据记录和有互联协议运营商的ENUM 数据记录。IES 归属运营商的ENUM 互联数据信息可包括归属运营商标识、IES 的 IP地址、ENUM 数据记录和互联运营商标识。有互联协议的互联运营商的ENUM 数据信息可包括互联运营商标识、IES 的IP 地址和互联运营商的ENUM 数据记录。ENUM数据记录中至少包含E.164 号码、IMS 网络域名、NAPTR记录、入口服务器名及IP 地址等信息。

③ENUM 查询功能

IES 支持运营商级ENUM 或IMS SIP 代理服务器发起的ENUM 查询，包括ENUM 递归查询和迭代查询，实现跨IMS 域间的E.164 号码翻译，完成呼叫接续。

④ 地址和鉴权管理

IES 支持运营商网络标识与IES 的 IP 地址绑定。当收到广播数据请求时，IES 应检查消息发端IP 地址与消息内的运营商网络标识是否对应，如果与记录不一致则认为鉴权不通过。如果消息发端的IP 地址在IES 数据库中没有记录，则IES 拒绝此消息请求。

IP 地址管理模块对每一个互联的IES 都支持主备地址，当主用地址不可达时可自动切换到备用地址进行通信。

⑤ 操作维护功能

IES 提供基于Web 方式的操作维护界面，通过此维护界面可实现所有对IES 的数据管理及其他维护操作。此外，IES 还支持分级告警、系统监控、日志管理、过载保护、心跳功能、时间同步等维护管理及辅助功能。

（2）接口要求

分布式ENUM 系统主要包括4 个接口，其中I1接口位于两个I-ENUM Server 节点之间，传送I-ENUM Server之间的ENUM 翻译数据信息和ENUM 翻译数据管理信息；I2接口位于I-ENUM Server 节点与运营商级ENUM 服务器之间，传送迭代查询模式下的ENUM 查询请求和响应；I3接口位于I-ENUM Server 节点和IMS 网络之间，传送递归查询模式下的ENUM 查询请求和响应，如S-CSCF 可以通过I3接口向IES 发起ENUM 查询；I4接口位于I-ENUM Server 节点和运营管理系统之间，传送管理系统与IES 之间的ENUM 翻译数据的增删改等管理请求及维护操作请求等。

3.3 基于分布式ENUM 服务器的VoLTE 互联方案应用情况

ITU-T 在2020 年7 月发布了分布式ENUM 服务器组网架构及接口信令协议要求标准，即ITU-T Q.3643 和ITU-T Q.3645。尽管该方案具有有效满足VoLTE 互联业务需求、简化组网架构、易于部署实施等优势，但当前厂商还缺乏支持相关标准的ENUM 产品路标，后续有待基于相关产品做进一步的技术验证和部署应用。

4 VoLTE 国际互联方案部署建议

由于基于现有国际局的VoLTE 国际互联方案无法满足高清语音等业务需求，基于IBCF/TrGW 和分级ENUM互访的VoLTE 国际互联方案中全球级（Tier0）和国家级（Tier1）两级ENUM 服务器的商用部署尚未有时间表，而基于分布式ENUM 互访的VoLTE 互联方案又尚未有可商用的分布式ENUM 服务器产品，建议近期采用基于IBCF/TrGW 且ENUM 不互访的VoLTE 互联方案，如图5 所示。

图5 VoLTE 国际互联过渡方案架构

过渡方案中，主叫网络根据被叫号码的号首匹配被叫网络IBCF 入口，不能确认被叫用户的身份信息，需要通过在被叫网络需再次查询ENUM 确认被叫的身份信息。尽管两次查询ENUM 会降低路由效率，但本方案对运营商间无ENUM 互联要求，基于IBCG/TrGW 互联可支持端到端高清语音和视频业务。

基于过渡方案，将来可根据分布式ENUM 服务器的产品商用进展逐步向基于分布式ENUM 服务器的VoLTE互联目标方案演进。

5 结束语

为解决基于传统国际局的VoLTE 业务国际互联方案无法支持端到端高清语音和视频、基于IBCF/TrGW 和分级ENUM 互访的VoLTE 国际互联方案难以部署应用等问题，ITU-T 提出基于IBCF/TrGW 和分布式ENUM 互访实现VoLTE 业务国际互联的建议，该方案通过在运营商级ENUM 引入互联功能，可简化ENUM 路由组织架构，有效支持移机不改号业务，有力支撑VoLTE 高清语音和视频业务的端到端实现。此外，基于分布式ENUM 同样可实现5G 语音和RCS 消息的IMS 业务的国际互联，有利于推进5G 语音和RCS 消息业务的国际互联及提升端到端业务体验。近期需尽快推进分布式ENUM 产品的研发，以便运营商VoLTE 网络互联可以从当前部署的ENUM 不互访的过渡方案向基于分布式ENUM 互访的VoLTE 互联目标方案演进。