VoLTE核心网建设方案

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文：叶心诗 （江苏省邮电规划设计院有限责任公司）

摘 要：随着VoLTE终端的逐渐成熟，基于IMS的VoLTE话音业务成为电信运营商应对OTT话音业务、发展RCS业务的关键所在，同时IMS网络的建设又存在升级改造固网IMS网络、单独新建IMS网络两种建设方案，本文分析了两种方案下VoLTE核心网CSCF、HSS、SBC、MMTEL、ENUM/DNS、MGCF、DRA、MME、PCRF、PGW、eNode  B等主要网元的建设方案，同时也对电信运营商采用何种IMS网络建设方案承接VoLTE话音业务给出了相关建设意见。

随着 VoLTE 终端的逐渐成熟，国际上已有12 家电信运营商正式商用 VoLTE 业务，90 家电信运营商确认部署计划 ；国际上大部分 CDMA 电信运营商均选择由双待机话音方案过渡到 IMS VoLTE 话音方案，而大部分 GSM&WCDMA 电信运营商则选择由 CSFB 话音方案过渡到 IMS VoLTE+SRVCC 话音方案，最终实现IMS VoLTE 话音方案。
相比基于互联网的 OTT 话音方案，IMS VoLTE话音方案基于 PCRF 控制具有更好的 QoS 质量保障，基于电信级网络安全防护能提供更加安全的隐私保护方案，基于 IMS 互联互通标准区别于 OTT 私有协议能提供全球范围内电信级互通能力，基于 RCS（Rich Communication Service，融合通信）标准能实现与RCS 业务的无缝融合，同时推动终端产业链使所有手机终端均具备 RCS 业务能力 ；因此电信运营商应充分利用自身优势，利用 IMS VoLTE话音方案相比OTT话音方案的优势，发展自身 IMS VoLTE话音业务，在与OTT话音业务的竞争中取得先发优势。
经过国际各电信运营商不懈的努力，对于IMS VoLTE话音业务提供方案中各种关键技术如IMS域选择、用户认证方案、用户漫游归属、紧急呼叫业务、短信互通、容灾备份机制、补充电信业务实现、业务 QoS保障、DRA（Diameter Routing Agent，路由代理节点）信令网要求、IP承载网要求、LTE无线网络要求、IT 支撑接入等均有了成熟的解决方案，IMS VoLTE话音业务已非常成熟并已成为国际电信运营商未来发展重点。
现阶段国内三大电信运营商基本已完成自身的固网IMS网络建设，而为4G移动用户提供完善的VoLTE业务成为国内三大电信运营商 4G 网络建设以及IMS网络建设的一个重要内容 ；而在承接VoLTE业务时，电信运营商如何顺应电信网络发展趋势、参照自身网络具体情况、采用适合电信运营商自身特点的IMS网络建设方案是电信运营商建设IMS网络承接VoLTE业务的关键所在，同时也是电信运营商IMS网络能否成为电信运营商下一代固移融合核心网络，能否促进电信运营商固
移网络融合发展，能否促进电信运营商固移融合业务发展的关键所在。

1 VoLTE网络建设内容
IMS VoLTE话音方案在核心网中的主要建设内容包括以下主要内容。
（1）IMS核心网网元包括 CSCF（Call Session Control Function， 呼叫会话控制功能 ）、MMTEL（Multi Media Telephone，多媒体电话）、SBC（Session Border Controller，会话边界控制器）功能建设，其主要建设目标是满足新增 VoLTE话音用户的接入控制、路由选择、漫游控制等。
（2）IMS核心网HSS（Home Subscriber Server，归属签约用户服务器）数据库融合改造，其主要建设目标是支持不换号发展VoLTE业务，完成 SAE HSS网 元与 IMS HSS网元的融合发展， 支 持SAE HSS与 IMS HSS的 二为一， 迁移SLF（Subscription Locator Function，签约位置功能）网元功能至DRA网元。
（3）IMS信令网DRA网元功能建设，其主要建设目标是满足VoLTE话音会话功能业务绑定以及用户省际漫游需求，DRA网元实现内置SLF功能简化组网结构。
（4）IMS核心网PCRF（Policy and Charging Rules Function，策略与计费规则功能）网元功能建设，其主要建设目标是支持满足VoLTE话音业务质量要求的相关专用承载建立。
（5）IMS核心网网络互通功能升级改造，其主要建设目标是 MGCF/IM-MGW网元支持VoLTE话音业务与 2G/3G/4G等其它网络的业务互通。
（6）现有业务平台及原有智能网的升级改造，其主要建设目标是继承现网主要业务平台及智能网业务，一般通过升级现网业务平台和智能网，支持标准SIP接口，完成业务对接实现业务继承。
除核心网相关建设内容外，其它主要建设内容为4G无线网的升级改造以及业务支撑及网管设备的能力建设。
国内三大电信运营商在部署IMS网络对接SAE系统承接VoLTE话音业务时，其IMS网络部署存在两种不同的建设方案。
建设方案1 ：升级改造固网IMS网络，承接VoLTE业务的IMS网络与电信运营商现有固网IMS网络合设，即不单独新建 IMS 网络而利用现有固网 IMS 网络承接VoLTE业务。
建设方案2 ：单独新建IMS网络两种建设方案 ：单独新建一张独立的IMS网络承接VoLTE业务，新建的独立IMS网络与电信运营商现有固网IMS网络之间是互通的关系。
在具体实现VoLTE业务时，这两种方案对于核心网网元的建设要求如表1所示。

2 方案介绍
2.1 建设方案 1
升级改造固网IMS网络方案具体建设内容如下所示。
（1）原有固网IMS网络CSCF网元升级改造支持固定用户与移动用户的FMC融合组网，支持同时接入固网用户和VoLTE用户。
（2）原有固网IMS网络MMTEL网元升级改造支持固定用户与移动用户的多媒体电话业务，支持同时处理固话业务与VoLTE业务，网元只需部署MMTEL逻辑功能，不需具备Anchor AS、IM-SSF（IP Multimedia Service Switch Function，业务交换功能实体）等功能。
（3）原有固网IMS网络MGCF网元升级改造支持固定用户与移动用户的网络互通，支持同时处理固网用户和VoLTE用户的网络互通，MGCF网元一般工作在负荷分担方式。
（4）原有固网IMS网络HSS网元升级改造为同时支持IMS用户、SAE用户成为融合HSS，工作在主备方式，原有移动网SAE网络HSS网元同样升级改造为同时支持IMS用户、SAE用户成为融合HSS，也工作在主备方式。
（5）原有固网IMS网络PCRF网元升级改造支持固定用户与移动用户的QoS控制，支持同时下发固网用户和VoLTE用户的网络QoS策略，PDRF网元一般工作在主备方式。
（6）新建成对的SBC设备工作在负荷分担方式并仅用于VoLTE用户接入，VoLTE用户的SBC设备与固网用户的SBC设备分开单独部署，SBC设备一般与PGW设备同机房放置。
（7）新建1对DRA网元作为本省LDRA设备，支持省内Cx/Sh/Zh/Rx/Gx接口的Diameter信令互联互通，漫游Cx/S6a/Zh/Gx 接口通过所在省的LDRA设备送至所属省际层面 H/LDRA（High/Local Diameter Routing Agent，高级/本地路由代理节点）路由。
建设方案1如图1所示。

按照建设方案1的具体建设内容，其在工程建设中的主要建设流程及关键建设步骤如下所示。
（1）充分利用现网已有IMS网络资源，主要是I-CSCF、S-CSCF、MGCF/MGW、ENUM/DNS、MMTEL、HSS 等网元，对其进行容量扩容以及功能改造，由于网络改造涉及现网用户存在一定网络割接风险。
（2）新建VoLTE SBC，SBC设备与PGW设备同机房设置，此外建议SBC设备可与P-CSCF设备合设。
（3）部署IP短信网关，提供IMS网络IP短信互通能力。
（4）新建DRA网元实现漫游信令的互通。
（5）利旧现网已有IMS网络互联互通路由资源，大幅缩短省际互联互通调测工作，使VoLTE业务快速上线。
（6）建设方案1在实际工程建设中能大幅重用现网设备，缩短建设周期，可以大幅节省工程投资。
（7）后期维护只需一个维护班组维护同一套IMS核心网设备，业务包含固定业务以及移动业务。
（8）固定、移动用户由同一核心网负责，便于实现业务融合，提供融合业务较为方便。
（9）可以利用原有营账、计费、网管等系统接入通道，业务开通流程较为简单。

2.2 建设方案2
建设方案2单独新建IMS网络方案具体建设内容与建设方案1基本类似这里不再赘述，建设方案2如图2所示。

按照建设方案2的具体建设内容，其在工程建设中的主要建设流程及关键建设步骤如下。
（1）现网已有IMS核心网设备保持现状，继续负责固定用户的接入。
（2）新建一套IMS核心网设备负责移动VoLTE用户的接入以及业务触发，固网、移动两套IMS网络为不同域互不影响，由于网络新建不涉及现网用户不存在网络割接风险。
（3）部署IP短信网关，提供IMS网络IP短信互通能力。
（4）新建DRA网元实现漫游信令的互通。
（5）无法利用已有IMS网络互联互通路由资源，省际互联互通调测工作难度较大，VoLTE业务上线耗时较长。
（6）建设方案2在实际工程建设中无法重用现网设备，建设周期较长，工程投资相对较大。
（7）后期维护需两个维护班组维护不同的两套IMS核心网设备。
（8）固定、移动用户由不同核心网负责，难以实现业务融合，提供融合业务较为困难。

（9） 营账、计费、网管等系统均需要重新建设及接入，并需要重新调试开通，业务开通流程较为复杂。

3 方案对比分析
通过上一节对建设方案 1、2的具体分析，我们可以对这两个方案进行如表2的总结对比。

4 结论及未来工作
随着电信技术的飞速发展，电信网络愈发呈现出IP化、融合化发展的态势，而核心网中的固定网、移动网也呈现出相应的发展态势 ；顺应电信网络的发展趋势，建议电信运营商采用建设方案1升级改造固网IMS网络，平滑支持VoLTE业务发展，同时也便于自身网络、业务的融合发展。
通过上一节的对比分析，我们可以看到除了在维护便捷、网络割接、业务继承这3个方面建设方案2相比建设方案1有一定优势外，在其它各方面建设方案1相比建设方案2均有压倒性优势 ；因此建议电信运营商在实际网络建设中可采用建设方案1部署IMS网络实现VoLTE业务。
维护便捷方面，建设方案1中由于IMS网络中存在固定、移动等多种用户，在信令跟踪以及故障处理方面存在一定不便之处，而对此比较好的解决办法是在 IMS网络中建设功能强大的全程信令监测系统，提供全程信令监测、信令分析以及故障处理功能，同时基于信令监测系统还能提供各种增值业务。
网络割接方面，建设方案1中由于IMS网络中已有大量固网用户在网运行，因此在移动用户割接入网方面存在一定网络割接风险，而对此比较好的解决办法是在网络割接时制订完备的割接计划、选择合适的割接时间并提前与网络用户做好沟通避免产生网络风险以及用户投诉。
业务继承方面，建设方案1中由于IMS网络中需要由同一套 IMS 核心网按照用户的不同属性分别触发固定类业务AS或者移动类业务AS，因此其触发流程比较复杂并须分类进行；但我们可以看到随着网络、用户、业务的逐步演进，未来IMS网络将不再严格区分固定网或者移动网，用户将不再严格区分固定用户或者移动用户，业务也将逐步统一为融合业务，因此从长远看业务继承问题会随着网络、用户、业务的演进而逐渐淡化。
以上方案建议更适合侧重固网业务与移动业务协调发展的综合型电信运营商，比较适合此类电信运营商实现固定网与移动网的融合发展，也适合此类电信运营商提供固移融合类业务。

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