1前言

VoLTE+eSRVCC是4G网络承载话音业务的目标方案。VoLTE能显著缩短接续时延、提供高清的音频和视频通话，极大提升用户体验，2013年6月，GTI亚洲大会，中国移动发布VoLTE技术白皮书，并积极推进网络测试与改造工作，力争尽快实现VoLTE商用。VoLTE的部署几乎涉及所有核心网网元，VoLTE后核心网的重心逐步转向IMS网络，但仍需要电路域提供话音及短信能力，以满足话音连续性要求及短信业务要求，这就对电路域提出升级改造要求，以提供eSRVCC能力及短信能力。

 

2VoLTE特性

LTE没有电路域，需要分组域提供IP语音业务，即VoLTE，VoLTE支持高清语音、高清视频等通信业务，同时可实现与现网2G/3G的语音互通。

特征1：VoLTE由IMS提供呼叫控制和业务逻辑

VoLTE的信令和媒体经EPC路由至IMS网络，由IMS提供会话控制和业务逻辑。

特征2：VoLTE由EPC提供高质量的分组域承载

在VoLTE中EPC作为IMS的接入网，通过全球统一的专用APN及独立承载为用户提供区别于普通数据业务的QoS保障。

特征3：连续覆盖前VoLTE可通过eSRVCC保障呼叫连续性

VoLTE终端在通话过程中漫游至无LTE覆盖的区域时，通过eSRVCC将当前呼叫切换至2G/3G电路域。

 

3核心网概述

核心网构架在传送网及IP承载网之上，并承载业务网。参考中国移动核心网，核心网由电路域、分组域和CM-IMS域三部分组成。电路域为2/3G移动用户提供语音和短信等会话业务，分组域分为2/3G分组域和LTE/EPC分组域，其中2/3G分组域为移动用户提供速数据业务，LTE/EPC分组域为移动用户提供高带宽、低时延发互联网类高速数据业务。

电路域和2/3G分组域已实现2G/3G融合组网，分组域已实现2/3G/EPC融合组网，后续将承担起对接CM-IMS承载VoLTE语音的功能。目前CM-IMS域面向固定类用户接入，提供多媒体及融合类业务，与电路域网络共存并互通，后续将全面支持VoLTE高清语音。

7号信令网作为核心网电路域和分组域的支撑网络，负责核心网网元间信令的传送，逐步进行着IP化演进。

HLR/HSS作为所有业务的基础支撑网元，负责全网2/3/4G用户的签约数据和位置信息的存储。

核心网发展目标：构筑宽带、融合、开放、智能、可运营可管理的核心控制网络。

 

4 VoLTE部署对核心网要求

VoLTE解决方案相关的标准已成熟。3GPPR8定义了LTE/EPC，并针对VoLTE的场景定义了SRVCC、SPS等优化机制，对于移动话音的演进定义了ICS架构。 3GPPR9、R10和R11定义了VoLTE的进一步增强。

VoLTE解决方案主要涉及核心网和终端，在现网核心网三大域基础上， VoLTE网络融合改造是一个复杂的系统工程，整体改造量巨大，VoLTE网络架构如下：

图4-1 VoLTE核心网网络架构

VoLTE涉及网元改造及功能如下：

5 VoLTE核心网网络融合方案

VoLTE核心网网络融合方案主要包括：用户数据融合方案、IMS域融合建设方案、电路域融合建设方案、分组域融合建设方案、4G PCC网络升级改造方案、Diameter信令网建设方案。

 

5.1用户数据融合方案

一、用户数据融合目的

1、保证LTE用户“不换卡、不换号”使用VoLTE业务。

2、 IMSHSS与HLR融合确保IMS与CS补充业务、鉴权数据一致，确保用户在CS和VoLTE网络中获得一致语音业务体验。

二、用户数据现状

中国移动目前设置有HLR和EPS-HSS设备，还有CM-IMS网络的HSS设备，4G CSFB时HLR和EPS-HSS已融合。

三、用户数据融合方案

考虑在现有融合HLR/EPS-HSS升级，支持IMS-HSS功能。原有CM-IMS建议保留铁通号段，独立用于固网IMS网络。

图5-1 VoLTE用户数据融合方案

 

5.2IMS域融合建设方案

一、IMS网络建设目标

满足VOLTE接入控制、呼叫路由、业务处理、话音连续性、漫游能力需求。

二、IMS网络现状

中国移动CM-IMS是一个完整的核心网，核心网元分省部署，为中小企业用户和家庭用户提供固网业务，由各省公司运营管理。

三、VoLTE IMS网络建设方案

VoLTE IMS与各省现网IMS均考虑分省部署，核心控制层的功能一致，具备融合条件， VoLTE IMS与现网IMS共用原则：

独立网元：VoLTE SBC、VoLTE AS 、3合1 HSS。

共用网元：CSCF、MGCF/MGW、ENUM/DNS。融合改造后IMS网络结构如下：

图5-2 VoLTE IMS网络网络结构

 

5.3 电路域融合建设方案

一、电路域融合建设目标

满足eSRVCC和Sv接口需求，实现LTE与2G/3G的互操作。

二、电路域现状

中国移动电路域承载最基本的语音和短信业务，规模大、设备提供厂商多。目前已升级支持CSFB方案。

三、VoLTE 电路域融合改造方案

需升级改造电路域软交换设备MSC为eMSC，初期可考虑单个MSC POOL内升级一套MSC，后续MGCF+IM_MGW考虑与电路域GMSC融合，以简化网络结构。

 

5.4分组域融合建设方案

一、分组域融合建设目标：

满足VoLTE与eSRVCC需求，为VoLTE提供业务承载、质量控制、用户定位等能力。

二、分组域现状

中国移动分组域已实现2/3G/EPC融合组网。

三、VoLTE 分组域融合改造方案

需升级改造MME/SGSN和SAE-GW/GGSN设备，VoLTE对EPC网元功能要求：

MME设备：应支持Sv接口及SRVCC空口切换控制，支持VoLTEPCC，为IMS APN/VoLTE业务建立满足Qos需求承载。

SAE-GW设备：支持P-CSCF发现功能，支持为VoLTE用户分配IMS入口点P-CSCF地址，支持VoLTEPCC，为IMS APN/VoLTE业务建立满足Qos需求承载。

建议所有MME/SGSN和SAE-GW/GGSN均升级支持VoLTE。

 

5.54G PCC网络升级改造

一、PCC网络升级目标

1、满足VoLTE音视频承载质量要求，为VoLTE提供业务策略、计费策略，支持VoLTE专用承载建立。

2、提供IMS与PS计费关联、位置上报功能。

3、满足eSRVCC功能要求。

二、PCC网络现状

PCC系统是3GPPR7提出，作用于分组网络的端到端策略控制架构，可根据运营需要，基于用户、业务、流量、位置、时间等条件拟定策略，进行数据流量控制及差异化服务，目前中国移动已部署PCC，各省都部署有PCRF和PCEF。

三、VoLTE PCC升级改造方案

在VoLTE中，PCC网络作为应用控制网络IMS和接入控制网络EPC间桥梁，实现业务需求到网络资源控制的映射，同时将接入网络相关信息反馈给IMS侧，供业务使用。VoLTE借助PCC架构为话音、视频等业务按需建立专用承载通道，提供高优先级和带宽保障，确保无线和网络侧都能按照VoLTE质量要求进行资源分配和调度。

建议所有PCRF和PCEF升级改实现VoLTE功能。

图5-5 VoLTE VoLTE PCC升级改造方案

 

5.6Diameter信令网建设方案

VoLTE架构下Diameter信令转接需求：

LTE用户移动性管理信令：S6a接口。（基于事务，采用用户码号、主机名寻址）

数据业务PCC信令：含2/3/4G用户Gx接口。（基于会话，采用APN+用户码号、主机名寻址）

VoLTE IMS信令：Cx、Sh、Zh接口。（基于事务，采用用户码号、主机名寻址）

VoLTE PCC信令： Gx、Rx接口。（基于会话，Gx：APN+用户码号、Rx：IP地址寻址）

其他：SLh、SLg接口信令（基于事务，SLh：用户码号、SLh：主机名寻址）

一、Diameter信令网建设目标

1、满足VoLTE会话管理及语音省间漫游需求。

2、满足PCC会话绑定及动态数据同步需求。

二、Diameter信令网建设方案

Diameter信令网采用分级、分区组网架构，由信令转接点DRA分区汇接Diameter信令节点的信令消息。建议优先采用三级组网。

考虑安全可靠、架构清晰、长期稳定原则，信令汇接区根据信令业务量划分。

•省内、省际层面信令汇接区的划分、DRA的部署及组网方式应考虑各网络层面的不同信令转接需求。

•省际层面：按大区或省划分信令汇接区，一个省不能划分为两个信令汇接区。每个省际汇接区内成对部署HDRA，分平面网状相连。

•省内层面：按容量部署LDRA，如一对LDRA不能满足全省需求，可划分多个信令汇接区，每个汇接区内成对部署LDRA，不同区间LDRA网状相连。Diameter信令节点接入所属汇接区成对LDRA。（核心网元分区接入所属的一对LDRA；业务平台就近接入一对LDRA。

图5-6 Diameter信令网网络结构

 

6 结束语

VoLTE时代已经到来，核心网的全面融合时代也已经到来。随着LTE实现全面覆盖， IMS将成为融合网络的统一业务控制层，核心网形成EPC+IMS的目标架构。移动语音、数据和多媒体业务都将统一承载在该目标架构上。移动语音业务将全部从传统CS域转向EPC+IMS进行接入与控制，CS域走向消亡。

 

参考文献：

［1］ 赵训威，林辉，张明等．3GPP长期演进（LTE）系统架构与技术规范．北京：人民邮电出版社，2010

［2］ 姜怡华，许慕鸿，习建德等．3GPP系统架构演进（SAE）原理及设计［M］．北京：人民邮电出版社，2010.

［3］ VoLTE技术白皮书（2013版）中国移动，2013.6

［4］ 傅俊峰，张伟强．EPC技术特点及网络部署策略浅析[J].邮电设计技术，2012，（9）．

［5］ 3GPPTS 23.228 V9.4.0.IP Multimedia Subsystem（IMS）；Stage2（Release9），2010