LTE语音业务解决方案及发展策略研究

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LTE语音业务解决方案及发展策略研究
莫冲王保银
（广东南方电信规划咨询设计院有限公司，广东惠州516003）
工信部在2013年年底正式向中国移动、中国电信和中国联通发布
了4G牌照，目前三家运营商都已经获了得TD-LTE牌照，而近日工
信部已经同意向联通和电信发放LTE-FDD试验网牌照，并允许他们
在内地16个重点城市开展LTE-FDD与TD-LTE的融合组网试验并
提供相应的4G服务。
而中国移动在2014年LTE基站将超过50万个，基本实现城市及
县城城区、重点乡镇的连续覆盖。
4G从牌照发放到网络基本成型的建设效率要远超2G/3G网络的
建设。
随着4G网络覆盖的提升，随着运营商4G携号转网的推广，放号
进展越来越快，如何匹配网络开展LTE语音业务需要进行深入的研究。
语音业务作为2G/3G的主营业务，可以预见在4G时代仍然会保
持较高的业务比重。为了良好的用户习惯继承，4G手机需要能够为用
户提供不低于2G/3G语音业务服务。
1 LTE语音理论解决方案
从4G终端的角度可以分为两类解决方案：1）多模单待终端，2）
多模双待终端。
对于多模单待手机的语音策略又可以分为三种解决方案：CSFallback
、VOLTE/SRVCC及VolGA方案。
1.1 多模双待终端解决方案
多模双待终端具备双待能力，即终端在同一时刻同时待机于LTE
网络和2G/3G网络，在进行2G/3G语音业务通话的同时保持数据业务
在LTE网络开展[1]。
终端同时待机在2G/3G网络和LTE的网络中，2G/3G网络负责
拨打和收听电话，而LTE网络则负责数据业务。这样意味着能够做到
单卡双待，同时处在LTE和2G/3G网络中，数据和语音可以同时并
发，并不会相互干扰，这就不会出现在2G/3G网络打电话的时候不能
利用LTE网络上网的情况。
图1 多模双待终端原机制示意图
1.2 CS Fallback解决方案
CSFB是LTE终端通过电路域使用语音业务的一种方案，在无语
音业务需求是，手机待机在LTE网络上，可以发起LTE数据业务请求
与服务；在需要进行语音呼叫或者语音被叫时，手机将到2G/3G电路
域发起或者接受语音业务，在语音业务结束以后再返回LTE。
1.2.1网络架构
CSFB的语音业务会根据网络的覆盖能力在不同系统上发生，为了
保持语音业务的连续性，需要在网络架构上为LTE网络的MME和
2G/3G网络的MSC设备之间建立SGs接口。
图2 CSFallback网络结构图
1.2.2CSFB语音解决方案
1）基于切换的语音解决方案。
基于切换的CSFB，终端需要在语音回落前，对IRAT的信号强队
进行测量，同时获取了目标小区的相关信息后，才能成功的完成切换[2]。
2）基于重定向的语音解决方案。
基于重定向的CSFB，网络只需将目标制式和频点告诉终端即可，
终端可以选择指定频点上的任何小区进行回落。一旦终端选定回落的小
区，终端就会发起呼叫建立流程。
重定向的语音解决方案主要包括三种：
3GPPRel-8的重定向-基本型；
3GPPRel-8的重定向-忽略部分SIB信息；
3GPPRel-9增强型重定向-SItunneling。
三种解决方案将影响语音业务的建立时长。
3）Cellchangeorder-适用于回落到GERAN。
1.3 VOLTE/SRVCC解决方案
VoLTE的核心业务控制网络是IMS（IP多媒体子系统）网络，配
合LTE和EPC网络实现端到端的基于分组域的语音、视频通信业务。
这种方案需要在LTE/EPC网络基础上叠加IMS网络来提供呼叫控制和
业务功能[3]。
1.3.1网络架构
VoLTE方案的网络架构如图：
图3 VOLTE网络架构
其中，PCRF（policycontrol rulefunction）实现业务策略控制功
能，P/I/S-CSCF（callsessioncontrol function）实现IMS呼叫会话
控制功能，P-CSCF负责接收请求并向后传递，I-CSCF负责接收来
自网络内部的任何指向寄存器的连接，S-CSCF负责处理注册、路由、
维持承载、向HSS下载用户信息和服务配置。
1.3.2关键技术
VoLTE语音解决方案的核心思想是采用IMS作为业务控制层系
统，EPC仅作为承载层。
借助IMS系统，不仅能够实现语音呼叫控制等功能，还能够合理、
灵活地对多媒体会话进行计费。运营商可以基于用户的QoS，针对用
户业务的不同内容，提供不同的资费标准。
VoLTE是全IP条件下端到端语音解决方案，涉及终端、无线、
PS、IMS、CS各技术域，旨在替代电路域话音。采用VoLTE语音解
决方案，对终端域、无线域和核心网有如下要求：
核心网需要全面部署IMS系统，IMS域需要提供CSCF等呼叫控
制以及HSS，MMTelAS和IP-SM-GW、MGCF/IBCF/TrGW等互
通功能；需要引入LTE的设备S/P-GW、MME和为VoLTE提供承载
通道和QoS控制能力。
1.4 VolGA方案解决方案
VoLGA架构利用现有的CS网络实现对LTE语音的控制，类似
WiFi的UMA解决方案。
需要部署GANC网元，模拟BSC/RNC的A/Iu接口。
VoLGA架构由于引入了GANC网元，对于现网不再需要部署
IMS，也无需改造CS网络。
然而，VoLGA仅仅作为一项产业方案，未得到3GPP的标准化，
缺少实际商用。
2 网络与方案的融合
上述四种方案，除了VolGA解决方案未标准化，其余三种方案：
多模双待终端，CSFB，VOLTE是随着LTE产业发展，随着LTE网络
覆盖完善逐步发展和应用的。
2.1 多模双待终端
在LTE网络建设初期，基站零星分布于各个热点地域，未能形成
连续大面积覆盖，适宜采用定制多模双待终端，为有需求的高端用户提
供语音与数据可以并发的服务。
2.2 CS Fallback
在LTE网络建设中期，网络初具规模，但是仍然是区域型连片和
零星热点相组合的结构，业务具备向大众推广的能力，适宜采用CS
Fallback，但不能为用户提供并发的语音和数据业务。
CSFallback在对现网2G/3G改造需求上包括：改造全网的MSC
和HLR，使其能够支持RoamingRetry 功能；改造LTE覆盖区的
MSC，使其能够支持SGs接口，改造LTE覆盖区的SGSN和BSC，
使其能够支持RIM功能。另外，终端应采用支持CSFallback方案的
多模多频芯片。
2.3 SRVCC
在LTE网络成熟期，具备了大规模的连续覆盖网络，适宜采用
SRVCC的语音解决方案，为用户提供语音和数据可以并发的业务服务。
SRVCC方案在对对现网2G/3G改造升级的要求包括：改造升级
部分MSC，使其能够支持与LTE的切换；改造升级全网的MME，使
其能够支持Sv接口；改造升级全网HLR，使其能够支持融合的
HLR/SAEHSS/IMSHSS；改造升级CM-IMS并且部署SCCAS。另
外终端应采用支持SRVCC方案的多模多频芯片。
3 中国移动LTE语音业务发展策略
在“2014中国LTE产业发展峰会”上，中国移动副总裁李正茂
表示，截止到2014年6月份，中国移动TD-LTE基站数量已经超过
40万，网络覆盖超过300个城市，目前，TD-LTE终端出货量已经达
到1890万，款式也超过了300款。
随着中国移动近两年LTE的大规模建设，预计在2014年底中国
移动的LTE网络已经具备了大范围连续覆盖能力，而终端产业的完善
也为语音业务的的发展提供支撑，增加了灵活的选择余地。
通过上述研究，对于中国移动的LTE网络，在已经实现连续覆盖的
主要城区和县城区城区，建议直接使用SRVCC的语音业务发展策略，
对于县镇交接，镇乡区域使用CSFB的语音解决方案，同时根据区域的
不同以及未来网络的发展趋势，有效引导不同客户选择合适的终端。
作者简介：莫冲，1982年生，女，广西人，广东南方电信规划咨
询设计院有限公司工程师，硕士，研究方向为3G、LTE无线网，
LTE/EPC核心网；王保银，1981年生，男，湖北人，广东南方电信规
划咨询设计院有限公司工程师，硕士，研究方向为LTE无线网、EPC
核心网。
[参考文献]
[1] 杨丽著.3GPP LTE 移动通信技术原理及应用研究.天津大学,2010.
[2] 李波著.LTE 语音业务相关技术和建议.邮电设计技术,2012.
[3] 刘荷莉著.基于环境感知的LTE 语音业务切换方案研究.北京邮电大学,
2013.