基於eSRVCC的VoLTE語音解決方案

2021-03-16 07:21:28 字數 4356 閱讀 3742

csfb方案:終端開機駐留在lte網路,進行語音業務時回落到2/3g網路,待通話結束後再重選返回lte網路駐留。該方案通過在mme和msc建立sgs介面,處理lte域和cs域之間的移動性管理和尋呼流程。

缺點在於回落導致的切換時延過長(最多達15秒),而且終端在lte網路下的資料業務會中斷,影響使用者感知。

volte/esrvcc方案:終端在lte覆蓋範圍內通過lte域提供基於ims的語音業務;離開lte覆蓋區,通過esrvcc技術保證lte語音與2/3g語音之間的無縫切換。該方案通過在mme和msc之間建立基於ip的信令介面sv介面,在使用者從lte網路向2/3g網路漫遊時由終端觸發lte域到cs域的語音業務切換;並且通過atcf/atgw實現信令面和**面的錨定來降低切換的時延。

綜合網路技術、業務質量和演進方向等因素,volte/esrvcc具有以下優勢:(1)更短的呼叫建立時長和切換時延;(2)利用lte網路的高頻寬,採用amr-wb編譯碼,實現高畫質語音;(3)易於融合rcs富**通訊,為使用者提供多樣的業務體驗;(4)符合全ip的網路演進的要求。因此,volte/esrvcc方案成為4g語音的主要解決方案已經成為業界的共識。

3gpp主要制定volte網路技術方案,標準演進情況如圖1所示。r8制定了volte的架構和srvcc切換方案。2023年由中國移動牽頭提出esrvcc方案,縮小了切換時延,在r10中成為切換的首選方案。

通過r8到r11的標準化工作,volte和ims網路相關的技術標準已經成熟,能夠滿足業界部署需求。

圖1volte標準演進

lte網路在電信業領先市場的滲透率穩步提公升,據gsa(全球移動裝置**商協會)統計,截止2023年1月,全球90個國家已部署275個lte商用網路(含td-lte和fddlte網路),lte使用者數接近2億。目前,volte部署仍處於起步階段,南韓lgu+、sktele***、美國metropcs的fddlte網路已經商用volte;美國verizon、at&t、日本nttdo***o也明確了部署volte的時間表;中國移動提出2023年底商用基於td-lte網路的volte。

圖2volte網路架構

如圖2所示,根據3gppr10的標準,volte網路架構的核心控制部分主要包含ims域功能、epc域功能和cs域功能。

1.ims域主要實現lte使用者註冊、鑑權、會話控制、業務觸發、路由選擇、資源控制等功能。主要功能網元為p-cscf/voltesbc、atcf、i/s-cscf、volteas。

p-cscf:位於拜訪網路,是使用者接入ims網路的入口節點,負責使用者與歸屬網路之間sip信令的**。在volte架構下,p-cscf一般與voltesbc合設,voltesbc負責使用者接入ims域,處理使用者間**流。

atcf:位於拜訪網路,作為esrvcc切換時ims網路的錨定點。當使用者發生esrvcc切換時,2/3g目標網路的msc向ims網路atcf傳送invite請求,來完成4g到2g語音的無縫切換。

相比於3gppr9,(一般atcf與p-cscf/sbc合設),從而極大地縮短了切換的時間

i-cscf是歸屬網路的入口點,為主被叫使用者查詢s-cscf。

s-cscf位於歸屬網路,是ims網路信令路由控制的核心節點,負責ims使用者的註冊、鑑權、會話,路由和業務觸發。

volteas負責向使用者提供volte多****基本業務、補充業務、智慧型業務觸發閘道器(im-ssf)、業務配置**(ap)、**資源處理等功能;提供業務連續性,即sccas(),關注切換操作與使用者接入域資訊,與atcf/atgw配合,在ims域中負責完成esrvcc切換流程,更新遠端ue的**資訊。通常volteas是由一組實現不同功能的as組成的,根據使用者的不同業務實現不同as的觸發。

2.epc域主要實現lte使用者的接入,支援對lte使用者的移動性管理等功能。作為volte語音業務重要的信令和語音承載通道,epc網路能夠提供端到端的qos保障,保證語音業務切換到2/3g網路的使用者體驗。

主要功能網元為mme、s/p-gw、pcrf。

mme:提供控制面的移動性管理,包括使用者上下文,分配使用者臨時身份標識,下發網路側的volte能力,根據apn配置和網路拓撲選擇s-gw/p-gw,並通過sv介面向msc傳送esrvcc切換請求

s-gw:3gpp內不同接入網路間的使用者面錨點,是終結e-utran的介面,提供分組路由和**功能。

p-gw:3gpp接入網路和非3gpp接入網路之間的使用者面錨點,提供承載管理及pcc策略執行,包括建立ims信令承載,分配p-cscf位址,分配ueip位址,向pcrf發起ip-can流程,獲取動態qos等。

pcrf:epc網路qos核心控制節點,是連線ims網路和epc網路的橋梁。在使用者進行語音呼叫時,通過rx介面接受ims網路af下發的資源申請,在epc下通過gx介面下發相關控制策略到p-gw為語音、**通話建立專用承載。

3.cs域主要實現實現lte使用者在2g/3g網路下的移動性管理和語音業務,包括切換,cs語音回落等功能。

1.網路註冊

在volte網路中,lte使用者開機後根據實際的訊號強度覆蓋,自主選擇附著到cs網路或lte網路。註冊lte網路,首先進行epc附著。對於volte使用者epc網路會為使用者分配兩個apn:

乙個資料vpn(如cm***)用於使用者上網等資料業務使用,乙個imsapn用於ims信令互動。資料apnqci為9,imsapnqci為5。在imsapn建立預設承載時,p-gw還會動態分配使用者p-cscf位址,終端使用這個位址向ims網路發起註冊鑑權。

2.volte基本呼叫

在全lte網路環境下,volte使用者通過ims控制完成呼叫,基本流程如圖3所示:

(1)主叫通過qci=5的imsapn在lte網路發起呼叫,信令路由至被叫側s-cscf。

(2)被叫側s-cscf觸發volteas進行被叫域選擇,向hss查詢並返回使用者當前所在網路。

(3)信令路由至被叫終端。

(4)被叫終端收到呼叫請求後後返回183sessionprogress或200ok響應,被叫sbc根據183sessionprogress或200ok中的sdp資訊向pcrf申請資源,如果是語音通話pcrf通知epc預留qci=1的專用語音承載資源,如果是**通話pcrf通知epc預留qci=2的專用**承載資源。

(5)資源預留成功後,被叫sbc向主叫sbc**200ok響應。

(6)主叫sbc收到200ok響應後根據invite中的sdp資訊向pcrf申請資源,pcrf通知epc預留資源。

(7)資源預留成功後,主叫sbc向主叫終端**200ok響應。

(8)**鏈結建立。

圖3volte基本呼叫流程

3.esrvcc切換

volte使用者呼叫過程中,如果離開lte覆蓋區,為了保證語音通話的連續性,就會觸發切換流程,將語音切換到cs域。esrvcc方案,通過在拜訪網路增加錨定節點atcf/atgw,縮短**更新路徑,信令面在使用者所在本地網路錨定,**面切換也在本地進行,不需要通知遠端切換**面,通常不超過100ms,加上空口切換帶來的200ms語音中斷,切換所造成的語音時長縮短為300ms,極大的提公升了業務體驗。

典型場景下,esrvcc切換流程如圖4所示:

(1)volte使用者發起呼叫,終端通過ims控制與遠端ims終端建立語音呼叫,**鏈結成功。此時,信令點錨定在atcf、**面錨定在atgw。

(2)volte終端離開lte區域,源enb發起esrvcc流程。

(3)mme按照切換目標la和配置,選擇目標emsc(具有esrvcc能力),通過sv介面通知emsc為esrvcc使用者預留網路及空口資源。

(4)cs網路預留資源後,通過sv介面通知mme,mme向volte終端下發切換命令。

(5)volte終端切換到2/3g無線網路,cs網路發起本端**更新,而遠端**因為atgw錨定,無需進行**面的更新,esrvcc切換完成。

圖4esrvcc切換流程

1.atcf/atgw錨定:

當volte使用者通過cs網路接入,並且簽約了ims網路業務或者volte使用者通過lte網路接入,而主叫為cs網路使用者,需要通過錨定(anchoring)功能指將呼叫從cs網路路由到ims網路進行業務處理。

volte/esrvcc設定了sip信令錨定點atcf和**錨定點atgw,與volteas配合,實現esrvcc功能。esrvcc切換主要是由atcf上的stn-sr(stn-sr(sessiontransfernumbersingle-radio)引數控制的。使用者在註冊時,register訊息通過atcf時,atcf會把這個引數放到register訊息中。

當s-cscf向volteas發起三方註冊時,這個stn-sr就會被帶到as中,as將stn-sr寫到hss的使用者資料中,hss再將stn-sr通過insertsubscriberdata訊息傳送到mme中。當使用者發生esrvcc切換時,mme就將stn-sr發給msc,msc將stn-sr作為invite的request-uri送給ims網路,invite訊息攜帶mgw的ip位址,atcf根據這個位址完成**切換。因此atcf在註冊和會話發起階段均處於sip信令路徑中,當發生esrvcc切換時,atcf通過stn-sr控制atgw將**面切換到mgw上,其餘**面保持不變。

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