LTE语音三步走 CSFB技术凸显便捷性

2013-10-09 09:16:44来源: 互联网

由于目前VoIP业务的性能指标未能达到现有电路域语音业务的质量,而且需要全网布署IMS,因此在现有网络基础上,形成了三种不同的LTE语音解决方案:基于双待机终端方案、CSFB和VoLTE。CSFB和VoLTE均为3GPP定义的LTE语音解决方案,两个方案在3GPP规范中均有明确定义。VoLTE需要终端、无线和核心网的全面支持和优化,从目前来看实现复杂度较大。CSFB是在产业界未实现VoLTE时提出的一种相对较为简单的语音解决方案。

  双待机:技术实现简单

  双待机终端可以同时待机在LTE网络和3G/2G网络里,而且可以同时从LTE和3G/2G网络接收和发送信号,其语音解决方案的实质是使用传统3G/2G网络,与LTE无关。

  基于双待机终端的语音解决方案是一个相对比较简单的方案。终端芯片可以用两个芯片(1个3G/2G芯片和1个LTE芯片)或一个多模芯片来实现,LTE与3G/2G模式之间没有任何互操作,终端不需要实现异系统测量,技术实现简单。

  CSFB:逐步趋于完善

  CSFB方案的主要思想是在用户需要进行语音业务的时候,从LTE网络回落到3G/2G的电路域重新接入,并按照电路域的业务流程发起或接听语音业务。

  为实现CSFB,需要在MME和3G/2G网络的MSC设备之间建立SGs接口(图1中紫色线所示)。SGs关联在CSFB技术中起着桥梁作用,能够将两个不同的系统联系起来,实现用户在不同系统间的语音业务连续。所谓为用户建立了SGs关联,就是在VLR中保存了用户的MME的地址,而同时也在MME中保存了用户的VLR的地址。

  从图1可以看出来,CSFB技术会影响现有的3G/2G网络,原有网络的MSC需要新增与MME的SGs接口,SGSN新增与MME的S3接口。

  

  支持CSFB的终端必须具有多模能力,既能通过E-UTRAN接入到EPC,也能通过GERAN/UTRAN接入到CS域。具有CSFB能力的终端必须能够执行联合的RAU/LAU附着、位置更新和去附着程序。

  原有3G/2G网络中的MSC为支持CSFB功能,需要新增到MME的SGs接口,支持SGs协议栈,维护SGs关联;并且在SGs接口和Iu/A接口并行地寻呼用户,支持和MME的联合移动性管理等功能。

  对于原有3G/2G网络的无线子系统(基站、基站控制器),需要增加LTE的邻小区配置,为让终端在CSFB到3G/2G网络后的语音业务结束后,尽快回到LTE网络,原有网络的无线子系统需要支持Fast Return功能;为了优化终端从LTE回落到3G/2G的延迟,原有网络的无线子系统需要支持RIM功能等。

CSFB关键技术

  CSFB的思路是在用户需要进行语音业务的时候,从LTE网络回落到3G/2G的电路域。回落的方式是在释放LTE的无线链接,并且在释放消息中携带重定向字段,指出终端重新接入的制式和频点。这种回落方式,俗称为重定位。重定位方式的特点是实现简单,对原有网络的改造量小;缺点是延迟相对较大。

  为了优化重定位的性能,减少终端重新接入3G/2G网络的时间,3GPP提出带系统消息的重定位功能,在重定位字段中携带3G/2G网络的系统消息。3G/2G网络的系统消息是通过RIM流程从BSC/RNC、SGSN、MME传送到LTE的eNB。这种方式的特点是延迟较小,但对原有网络的改造量较大,需要对原有无线网络进行改造,支持RIM功能。

  为了尽可能减少对原有网络的改造量,但同时又为了减少重新接入的时延,3GPP规范提出了DMCR功能。DMCR(Deffered Measurement Control)功能是让UE回落到3G网络进行呼叫期间只读取部分系统消息,而不需要在呼叫建立前读完所有的系统消息,从而减少呼叫建立时间。但是该功能只能用于3G网络,2G网络不支持DMCR功能。

  用于支持终端从LTE回落到3G/2G网络的另一种方法是PS域切换。这种方案延迟较小,但支持难度较大,而且现有终端基本不支持这种方式。

  从目前技术支持、产业实现、性能等方面来看,“带系统消息的重定位方式”被业界广泛接受。

  CSFB呼叫流程

  处于LTE网络中的用户发起语音呼叫的大致过程是,主叫用户向E-UTRAN网络发送业务请求,并在EPS网络的帮助下切换到 2G/3G系统中的目的小区,用户在重新接入到CS域中后完成后续CS业务。具体呼叫流程参见图2。

  

  VoLTE:全IP条件下的端到端语音方案

  当LTE网络达到全覆盖时, VoLTE语音方案将成为运营商的终极解决方案。 VoLTE是GSMA定义的标准LTE语音解决方案,其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。通过IMS系统的控制,VoLTE解决方案可以提供和电路域性能相当的语音业务及其补充业务,包括号码显示、呼叫转移、呼叫等待、会议电话等。

  网络架构

  VoLTE解决方案中,实现VoIP语音业务时,除了由EPS系统提供承载,由IMS系统提供业务控制外,通常还要由PCC架构实现用户业务QoS控制以及计费策略的控制。VoLTE业务的系统架构如图3所示。

  图3中主要包括UE、eNodeB、MME、S-GW、P-GW、HSS、PCRF、IMS域(P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、AS)、MMTtel AS等网元。

  

  IMS域主要完成CSCF呼叫控制等功能。IMS系统和EPS网络配合,可以提供和电路域类似的语音业务及其补充业务,包括:号码显示、呼叫转移、呼叫等待、会议电话等。

  VoLTE 系统采用专门的IMS APN来提供语音业务,为信令和语音数据使用特定QCI的“承载”,从而保障给语音业务较高的QoS。通常,信令承载采用QCI=5的默认承载,语音承载采用QCI=1的专用承载。

  PCRF(策略和计费规则功能)主要完成策略控制决策和基于流进行计费控制的功能。

基于IMS核心的业务控制

  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(比如,是VoIP会话还是一次网页浏览或者是一条即时消息等),提供不同的资费标准。另外,IMS定义了为业务开发商使用的标准接口,通过这些接口使得运营商能够在多厂商环境下提供业务,避免绑定在单一厂商来获取新业务。

  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,MMTel AS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。

  终端域需要支持VoLTE相关特性 ,包括RoHC(鲁棒头压缩)、RLC UM(无线链路连接非确认模式)以及LTE DRX(非连续接收)等功能。

  无线域需要引入LTE的设备eNodeB(E-UTRAN)。

  业务流程

  从业务实现流程来看,一个EPS系统的用户,如果要实现端到端的VoIP业务,要经过EPS附着、IMS注册、主叫流程和被叫流程(包括专有承载和IMS层信令交互)等几个过程。典型的VOLTE呼叫流程如下。

  LTE网络附着:在LTE网络下附着,UE建立信令承载(UE中配置IMS APN )。

  IMS注册:UE根据PS附着流程中获取的P-CSCF地址向IMS网络注册;IMS网络对UE进行鉴权,UE完成注册,网络保存用户的联系地址,用于后续的来话寻址。

  MO流程:用户拨打被叫号码,触发UE通过认证后的连接向IMS发起主叫流程;P/S-CSCF将呼叫路由到MMTel AS(电信补充业务的AS)处理,业务处理结束后返回到S-CSCF。

  MT流程:主叫S-CSCF寻址到被叫S-CSCF;被叫S-CSCF根据签约情况触发被叫的服务MMTel AS,进行业务处理;完成后返回给S-CSCF,S-CSCF经由P-CSCF根据注册保存的UE contact地址找到被叫UE;UE完成呼叫接续。

  随着LTE网络技术的日益成熟,移动通信系统的网络架构将逐步向EPS演进,语音业务IP化也是语音业务必然的发展趋势。但是,真正实现VoLTE将是一个漫长的过程。因此,电路域语音业务将在很长一段时间内与分组域业务并存;基于双待机终端的语音解决方案和基于CSFB的语音解决方案将在网路演进过渡阶段发挥重要作用。最终,随着LTE和IMS网络的全面部署基于VoLTE的语音解决方案将是最终的解决方案。

  观点

  目前移动运营商准备推出LTE服务并不需要急于部署VoLTE,LTE整体服务以及产业链供应问题都还需要时间来完善。同时我们也应该看到,VoLTE不会在数据业务之外提供任何引人注目的服务或商业机会。虽然VoLTE将使网络效率提高并节约成本,但短期内运营商应该继续关注LTE数据服务。

  目前已经部署VoLTE服务的运营商可能出于几方面考虑:提高网络效率; VoLTE不再需要一个单独的语音网络,能进一步降低语音传输成本;整体LTE质量和效益;新服务的可能性,例如LTE高清语音,以及语音和数据的融合业务,同时丰富的通信套件(RCS)服务最经常被引用。

  不过其他运营商不急于发展VoLTE也是出于对现实问题的判断,包括服务资费问题、支持紧急呼叫与呼叫LTE和其他网络之间的灵活交替、终端设备的支持率不高等。

我们相信,有机会获得先发优势是运营商抵消VoLTE发展初期问题的初衷。但对上述实质性问题的正视,可以帮助运营商在采用新技术上获多的把

[1] [2]

关键字:LTE语音  三步走  CSFB

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/1009/article_19882.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
LTE语音
三步走
CSFB

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved