VoLTE核心網(wǎng)組網(wǎng)及其VPN互通研究

鐘瑋+葉衛(wèi)明+趙旭凇

【摘 要】首先分析了4G LTE的話音解決方案，然后闡述了VoLTE核心網(wǎng)的原理及組網(wǎng)架構(gòu)，最后研究了某通信運(yùn)營商VoLTE的試驗(yàn)網(wǎng)實(shí)際組網(wǎng)測(cè)試及其VPN互通策略，以期為VoLTE的商用部署提供積極的決策參考。

【關(guān)鍵詞】VoLTE LTE核心網(wǎng) VPN互通

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-1010（2014）-20-0042-06

Research on VoLTE Core Networking and VPN Interworking

ZHONG Wei， YE Wei-ming， ZHAO Xu-song

（China Mobile Group Design Institute Co.， Ltd.， Zhejiang Branch， Hangzhou 310012， China）

[Abstract]

Based on the analysis of voice solutions of 4G LTE networks， the principle and networking architecture of VoLTE core network are illustrated. And then the networking test and VPN interworking strategy of VoLTE trial network of a communication operator are studied. This research can be a positive reference for VoLTE commercial deployment.

[Key words]VoLTE LTE core network VPN interworking

1 VoLTE核心網(wǎng)基本原理

1.1 LTE話音方案概述

2014年是4G LTE商用部署的元年，LTE核心網(wǎng)EPC沒有移動(dòng)電路域，其話音方案不同于以往的任何移動(dòng)通信系統(tǒng)。而話音目前是電信運(yùn)營商的首要業(yè)務(wù)，且在未來相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)仍將是電信運(yùn)營商最重要的業(yè)務(wù)之一，如何為客戶提供便捷的基于LTE終端的話音業(yè)務(wù)是LTE要解決的首要問題之一。

目前為LTE提供話音業(yè)務(wù)的方案主要有Voice over LTE和Voice over 2G/3G。其中，Voice over 2G/3G是指通過網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)現(xiàn)話音業(yè)務(wù)由2G/3G的電路域提供，主要包括CSFB（CS Fallback，電路交換域回落）和多模雙通終端這2種方案；Voice over LTE是指話音由LTE的空中接口承載的方案，主要是IMS Voice over LTE（VoLTE）。VoLTE是3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義的基于IMS網(wǎng)絡(luò)的LTE語音解決方案，通過TD-LTE網(wǎng)絡(luò)作為業(yè)務(wù)接入，IMS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)控制的語音解決方案。VoLTE支持高清話音和高清視頻等通信業(yè)務(wù)，能夠繼承現(xiàn)有各種主要增值業(yè)務(wù)，并可通過IMS控制快速實(shí)現(xiàn)各類業(yè)務(wù)部署，同時(shí)通過eSRVCC技術(shù)實(shí)現(xiàn)4G與2G/3G覆蓋區(qū)域之間的語音業(yè)務(wù)連續(xù)性。

對(duì)電信運(yùn)營商的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)而言，幾種LTE話音技術(shù)的主要區(qū)別如表1所示。

從技術(shù)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的趨勢(shì)來看，隨著LTE的規(guī)模應(yīng)用，LTE的部署將越來越完善。VoLTE作為真正直接由LTE實(shí)現(xiàn)話音的技術(shù)，由于其完全符合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演進(jìn)的規(guī)律，將逐漸成熟并成為LTE話音的最主要的應(yīng)用技術(shù)。

VoLTE技術(shù)可無縫繼承原有CS域網(wǎng)絡(luò)提供的所有業(yè)務(wù)，包括緊急呼叫、監(jiān)聽等通用服務(wù)和管制類業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)端到端的QoS控制，保證語音通話質(zhì)量。由于話音承載在IP上，可通過IMS為用戶提供更多的富媒體業(yè)務(wù)，能夠和OTT競爭，且充分保留用戶的標(biāo)識(shí)（如MSISDN等），利用運(yùn)營商最大的號(hào)碼資源繼續(xù)挖掘業(yè)務(wù)盈利。IMS架構(gòu)也是業(yè)界公認(rèn)的下一代核心網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)有成熟的3GPP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范支持，充分地保證了用戶的漫游和網(wǎng)間的互聯(lián)互通。

當(dāng)前國際上已有韓國SKT和美國Verizon等運(yùn)營商部署了VoLTE，但主要采用的是LTE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的話音實(shí)現(xiàn)方案，eSRVCC等技術(shù)尚未得到全面驗(yàn)證。中國移動(dòng)于2013年6月發(fā)布了VoLTE技術(shù)白皮書，表達(dá)了中國移動(dòng)對(duì)VoLTE的積極態(tài)度，并于8月開始搭建中韓VoLTE演示網(wǎng)，11月順利進(jìn)行了中韓之間VoLTE高清話音和高清視頻的演示。同年12月開始小規(guī)模試點(diǎn)建設(shè)VoLTE試驗(yàn)網(wǎng)，初步驗(yàn)證了基于試驗(yàn)網(wǎng)環(huán)境的VoLTE網(wǎng)絡(luò)端到端整體組網(wǎng)的成熟度，并檢驗(yàn)了eSRVCC技術(shù)在解決4G與2G/3G切換的成熟度。這不僅為規(guī)模試點(diǎn)做了豐富的技術(shù)準(zhǔn)備，而且為VoLTE規(guī)模商用提供了積極的參考。

1.2 VoLTE組網(wǎng)基本原理

如圖1所示，VoLTE基本原理是利用LTE的EPC作為透明傳送的IP通道，將LTE終端接入IMS網(wǎng)絡(luò)，由IMS網(wǎng)絡(luò)為其提供話音業(yè)務(wù)，PCC架構(gòu)提供端到端的QoS保障。

（1）IMS終端發(fā)送IMS APN請(qǐng)求，LTE/EPC為終端建立IMS承載，傳送IMS信令（承載建立過程中由PCRF控制）。

（2）P-CSCF發(fā)現(xiàn)：P-GW提供給IMS終端P-CSCF地址。

（3）IMS終端發(fā)起至IMS域的“注冊(cè)”（從USIM卡中導(dǎo)出IMPI）。

（4）P-CSCF根據(jù)IMPI的realm尋址用戶歸屬域的I-CSCF，I-CSCF直接（或經(jīng)SLF）尋址用戶歸屬HSS，I-CSCF根據(jù)“能力集”選擇S-CSCF。

（5）S-CSCF從用戶歸屬HSS獲取“五元組鑒權(quán)”數(shù)據(jù)，對(duì)用戶鑒權(quán)。

（6）終端返回“鑒權(quán)向量”，S-CSCF對(duì)用戶“鑒權(quán)”。endprint

（7）S-CSCF根據(jù)IMPU（終端從USIM卡中導(dǎo)出的“臨時(shí)IMPU”）從HSS下載用戶簽約數(shù)據(jù)，并根據(jù)iFC觸發(fā)至相應(yīng)的AS的“注冊(cè)”，并告知終端。

為了解決初期LTE覆蓋不足的問題，在非LTE覆蓋區(qū)域保持話音業(yè)務(wù)的連續(xù)性，引入了SRVCC技術(shù)方案。SRVCC的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案如圖2所示：

圖2 SRVCC的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案

終端先在IMS域發(fā)起注冊(cè)，通過ATCF（ATCF可與SBC合設(shè)）經(jīng)CSCF→SCC AS（業(yè)務(wù)集中和連續(xù)性應(yīng)用服務(wù)器）→HSS→MME路徑，SCC AS記錄用戶媒體信息，并將用戶路由號(hào)碼（ATCF或SCC AS）發(fā)送給MME，當(dāng)用戶發(fā)生SRVCC時(shí)用于會(huì)話傳送。

SRVCC通話過程中移動(dòng)到?jīng)]有LTE覆蓋的地方時(shí)，將語音切換到CS域，本質(zhì)是一個(gè)切換過程。媒體的切換點(diǎn)是對(duì)端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如對(duì)端UE），本端接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變更后，需要將變更后的本端承載設(shè)備地址等信息發(fā)送給對(duì)端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，進(jìn)行承載地址的更新，重新建立端到端的信令和承載。IMS更新遠(yuǎn)端媒體，理論上會(huì)話短時(shí)中斷幾百毫秒。VoLTE/SRVCC需解決被叫用戶域選擇、QoS保障等重點(diǎn)問題。

為了在漫游或者運(yùn)營商互通等任意場(chǎng)景下減少SRVCC的切換中斷時(shí)延，引入了eSRVCC技術(shù)。eSRVCC主要增強(qiáng)了遠(yuǎn)端會(huì)話更新流程，媒體切換點(diǎn)改為更靠近本端的設(shè)備，以減少變更消息傳輸時(shí)長。通過在ATCF/ATGW錨定信令面和媒體面的方法，來避免IMS Session Transfer流程。發(fā)生eSRVCC切換時(shí)，只需要?jiǎng)?chuàng)建UE與ATGW之間的承載通道，對(duì)端設(shè)備與ATGW之間的媒體流還是通過原承載通道傳輸。eSRVCC的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案如圖3所示：

圖3 eSRVCC的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案

2 VoLTE核心網(wǎng)組網(wǎng)研究

2.1 某電信運(yùn)營商VoLTE核心網(wǎng)第一階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)

某電信運(yùn)營商于2013年8月開始搭建VoLTE試驗(yàn)網(wǎng)，11月與韓國SKT進(jìn)行了VoLTE高清話音和高清視頻的互通演示，向產(chǎn)業(yè)界釋放積極信號(hào)。

該VoLTE一階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)原則：主要是快速搭建測(cè)試環(huán)境，充分利用現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，不新增硬件，采用新增部分網(wǎng)元之間接口的方式實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)。不部署SRVCC和eSRVCC，采用LTE覆蓋區(qū)定點(diǎn)測(cè)試的方式打通VoLTE高清話音和高清視頻。

本階段測(cè)試主要目的是為了盡快部署VoLTE演示網(wǎng)，采用盡量簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，部分接口采用專線連接的方式。本期工程通過傳輸專線連接省內(nèi)SAE-GW與SBC，通過國際專線打通了與韓國SKT的是VoLTE演示網(wǎng)的路由。

從VoLTE演示網(wǎng)定點(diǎn)測(cè)試的初步結(jié)果來看，定點(diǎn)演示高清視頻流暢、高清話音逼真，話音接通時(shí)間基本在2s以內(nèi)，初步驗(yàn)證了VoLTE基于全I(xiàn)P縮短呼叫接通時(shí)間的原理。

2.2 VoLTE核心網(wǎng)第二階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)

在第一階段VoLTE試驗(yàn)網(wǎng)成功演示之后，該運(yùn)營商著手部署第二階段測(cè)試環(huán)境，VoLTE二階段測(cè)試將是驗(yàn)證VoLTE商用能力的重要階段。測(cè)試區(qū)域全網(wǎng)具備eSRVCC能力，重點(diǎn)驗(yàn)證端到端的組網(wǎng)環(huán)境及廠家設(shè)備的成熟度。

從初步測(cè)試結(jié)果來看，主被叫均在LTE網(wǎng)絡(luò)下，話音接通時(shí)間基本在2s以內(nèi)；主被叫一方在2G/3G網(wǎng)絡(luò)或者兩方都在2G/3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)，話音接通時(shí)間為5～8s，改善不明顯。在VoLTE用戶主被叫通話時(shí)進(jìn)行2G/3G/4G切換，可通過eSRVCC技術(shù)基本保持話音連續(xù)，不影響用戶感知。

3 VoLTE組網(wǎng)中的VPN互通研究

3.1 VoLTE核心網(wǎng)第一階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)中的VPN互

通方案

VoLTE測(cè)試環(huán)境對(duì)現(xiàn)有核心網(wǎng)側(cè)的PS域、CS域、IMS域等均有較高要求，需打通PS域、CS域以及IMS域等各大系統(tǒng)，核心網(wǎng)的高效連接組網(wǎng)將極大影響VoLTE的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。當(dāng)前IMS、軟交換、PS域、CMNET等均有獨(dú)立的VPN隔離。VoLTE第一階段測(cè)試基于對(duì)現(xiàn)網(wǎng)盡量少的改動(dòng)且盡快完成改造的原則，主要新增了SBC與SAE-GW之間的SGi接口，目前采用專線連接的方式實(shí)現(xiàn)。VoLTE試驗(yàn)第一階段VPN組網(wǎng)如圖4所示。

各大系統(tǒng)之間的VPN如表2所示。

3.2 VoLTE核心網(wǎng)第二階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)中的VPN互

通方案

該電信運(yùn)營商第二階段VoLTE測(cè)試要求測(cè)試區(qū)域全網(wǎng)具備eSRVCC能力，涉及的網(wǎng)元及接口如表3所示。

對(duì)應(yīng)的VPN組網(wǎng)如圖5所示。

由于各個(gè)VPN當(dāng)前基本隔離，為了保證網(wǎng)絡(luò)的安全性并較好地實(shí)現(xiàn)VoLTE組網(wǎng)，可采取網(wǎng)元網(wǎng)口雙跨來有效解決多承載網(wǎng)間互通的問題。

4 結(jié)束語

中國移動(dòng)在2011年率先啟動(dòng)TD-LTE擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)，隨著LTE各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的不斷成熟，LTE的大規(guī)模商用部署勢(shì)在必行。如何進(jìn)行LTE核心網(wǎng)EPC的建設(shè)和部署，如何高效地實(shí)現(xiàn)LTE話音業(yè)務(wù)并研究其發(fā)展演進(jìn)的規(guī)律，這都迫切需要進(jìn)行更詳細(xì)的研究和分析。

本文通過簡要分析LTE的話音實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)VoLTE的技術(shù)原理進(jìn)行研究，其中重點(diǎn)研究了某電信運(yùn)營商VoLTE第一階段和第二階段試驗(yàn)網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)及演示效果，并對(duì)VoLTE核心網(wǎng)中各主要網(wǎng)元的VPN互通進(jìn)行詳細(xì)分析，以期為VoLTE的商用部署提供積極的決策參考。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介

鐘瑋：高級(jí)工程師，現(xiàn)任中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司浙江分公司總經(jīng)理，長期從事移動(dòng)通信核心建筑結(jié)構(gòu)、通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和研究工作，在各類一級(jí)專業(yè)刊物上發(fā)表論文多篇。

葉衛(wèi)明：高級(jí)工程師，工學(xué)碩士畢業(yè)于南京郵電學(xué)院，現(xiàn)任中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司浙江分公司項(xiàng)目經(jīng)理，長期從事移動(dòng)通信核心網(wǎng)的規(guī)劃和研究工作，目前主要從事4G及VoLTE的規(guī)劃研究和測(cè)試工作。

趙旭凇：教授級(jí)高級(jí)工程師，工學(xué)碩士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，現(xiàn)任中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司浙江分公司副總經(jīng)理，長期研究跟蹤移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新技術(shù)和新方向，著有數(shù)本TD-LTE有關(guān)技術(shù)專著，并在各類一級(jí)通信刊物上發(fā)表論文多篇。endprint

（7）S-CSCF根據(jù)IMPU（終端從USIM卡中導(dǎo)出的“臨時(shí)IMPU”）從HSS下載用戶簽約數(shù)據(jù)，并根據(jù)iFC觸發(fā)至相應(yīng)的AS的“注冊(cè)”，并告知終端。

為了解決初期LTE覆蓋不足的問題，在非LTE覆蓋區(qū)域保持話音業(yè)務(wù)的連續(xù)性，引入了SRVCC技術(shù)方案。SRVCC的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案如圖2所示：

圖2 SRVCC的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案

終端先在IMS域發(fā)起注冊(cè)，通過ATCF（ATCF可與SBC合設(shè)）經(jīng)CSCF→SCC AS（業(yè)務(wù)集中和連續(xù)性應(yīng)用服務(wù)器）→HSS→MME路徑，SCC AS記錄用戶媒體信息，并將用戶路由號(hào)碼（ATCF或SCC AS）發(fā)送給MME，當(dāng)用戶發(fā)生SRVCC時(shí)用于會(huì)話傳送。

SRVCC通話過程中移動(dòng)到?jīng)]有LTE覆蓋的地方時(shí)，將語音切換到CS域，本質(zhì)是一個(gè)切換過程。媒體的切換點(diǎn)是對(duì)端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如對(duì)端UE），本端接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變更后，需要將變更后的本端承載設(shè)備地址等信息發(fā)送給對(duì)端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，進(jìn)行承載地址的更新，重新建立端到端的信令和承載。IMS更新遠(yuǎn)端媒體，理論上會(huì)話短時(shí)中斷幾百毫秒。VoLTE/SRVCC需解決被叫用戶域選擇、QoS保障等重點(diǎn)問題。

為了在漫游或者運(yùn)營商互通等任意場(chǎng)景下減少SRVCC的切換中斷時(shí)延，引入了eSRVCC技術(shù)。eSRVCC主要增強(qiáng)了遠(yuǎn)端會(huì)話更新流程，媒體切換點(diǎn)改為更靠近本端的設(shè)備，以減少變更消息傳輸時(shí)長。通過在ATCF/ATGW錨定信令面和媒體面的方法，來避免IMS Session Transfer流程。發(fā)生eSRVCC切換時(shí)，只需要?jiǎng)?chuàng)建UE與ATGW之間的承載通道，對(duì)端設(shè)備與ATGW之間的媒體流還是通過原承載通道傳輸。eSRVCC的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案如圖3所示：

圖3 eSRVCC的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案

2 VoLTE核心網(wǎng)組網(wǎng)研究

2.1 某電信運(yùn)營商VoLTE核心網(wǎng)第一階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)

某電信運(yùn)營商于2013年8月開始搭建VoLTE試驗(yàn)網(wǎng)，11月與韓國SKT進(jìn)行了VoLTE高清話音和高清視頻的互通演示，向產(chǎn)業(yè)界釋放積極信號(hào)。

該VoLTE一階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)原則：主要是快速搭建測(cè)試環(huán)境，充分利用現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，不新增硬件，采用新增部分網(wǎng)元之間接口的方式實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)。不部署SRVCC和eSRVCC，采用LTE覆蓋區(qū)定點(diǎn)測(cè)試的方式打通VoLTE高清話音和高清視頻。

本階段測(cè)試主要目的是為了盡快部署VoLTE演示網(wǎng)，采用盡量簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，部分接口采用專線連接的方式。本期工程通過傳輸專線連接省內(nèi)SAE-GW與SBC，通過國際專線打通了與韓國SKT的是VoLTE演示網(wǎng)的路由。

從VoLTE演示網(wǎng)定點(diǎn)測(cè)試的初步結(jié)果來看，定點(diǎn)演示高清視頻流暢、高清話音逼真，話音接通時(shí)間基本在2s以內(nèi)，初步驗(yàn)證了VoLTE基于全I(xiàn)P縮短呼叫接通時(shí)間的原理。

2.2 VoLTE核心網(wǎng)第二階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)

在第一階段VoLTE試驗(yàn)網(wǎng)成功演示之后，該運(yùn)營商著手部署第二階段測(cè)試環(huán)境，VoLTE二階段測(cè)試將是驗(yàn)證VoLTE商用能力的重要階段。測(cè)試區(qū)域全網(wǎng)具備eSRVCC能力，重點(diǎn)驗(yàn)證端到端的組網(wǎng)環(huán)境及廠家設(shè)備的成熟度。

從初步測(cè)試結(jié)果來看，主被叫均在LTE網(wǎng)絡(luò)下，話音接通時(shí)間基本在2s以內(nèi)；主被叫一方在2G/3G網(wǎng)絡(luò)或者兩方都在2G/3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)，話音接通時(shí)間為5～8s，改善不明顯。在VoLTE用戶主被叫通話時(shí)進(jìn)行2G/3G/4G切換，可通過eSRVCC技術(shù)基本保持話音連續(xù)，不影響用戶感知。

3 VoLTE組網(wǎng)中的VPN互通研究

3.1 VoLTE核心網(wǎng)第一階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)中的VPN互

通方案

VoLTE測(cè)試環(huán)境對(duì)現(xiàn)有核心網(wǎng)側(cè)的PS域、CS域、IMS域等均有較高要求，需打通PS域、CS域以及IMS域等各大系統(tǒng)，核心網(wǎng)的高效連接組網(wǎng)將極大影響VoLTE的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。當(dāng)前IMS、軟交換、PS域、CMNET等均有獨(dú)立的VPN隔離。VoLTE第一階段測(cè)試基于對(duì)現(xiàn)網(wǎng)盡量少的改動(dòng)且盡快完成改造的原則，主要新增了SBC與SAE-GW之間的SGi接口，目前采用專線連接的方式實(shí)現(xiàn)。VoLTE試驗(yàn)第一階段VPN組網(wǎng)如圖4所示。

各大系統(tǒng)之間的VPN如表2所示。

3.2 VoLTE核心網(wǎng)第二階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)中的VPN互

通方案

該電信運(yùn)營商第二階段VoLTE測(cè)試要求測(cè)試區(qū)域全網(wǎng)具備eSRVCC能力，涉及的網(wǎng)元及接口如表3所示。

對(duì)應(yīng)的VPN組網(wǎng)如圖5所示。

由于各個(gè)VPN當(dāng)前基本隔離，為了保證網(wǎng)絡(luò)的安全性并較好地實(shí)現(xiàn)VoLTE組網(wǎng)，可采取網(wǎng)元網(wǎng)口雙跨來有效解決多承載網(wǎng)間互通的問題。

4 結(jié)束語

中國移動(dòng)在2011年率先啟動(dòng)TD-LTE擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)，隨著LTE各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的不斷成熟，LTE的大規(guī)模商用部署勢(shì)在必行。如何進(jìn)行LTE核心網(wǎng)EPC的建設(shè)和部署，如何高效地實(shí)現(xiàn)LTE話音業(yè)務(wù)并研究其發(fā)展演進(jìn)的規(guī)律，這都迫切需要進(jìn)行更詳細(xì)的研究和分析。

本文通過簡要分析LTE的話音實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)VoLTE的技術(shù)原理進(jìn)行研究，其中重點(diǎn)研究了某電信運(yùn)營商VoLTE第一階段和第二階段試驗(yàn)網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)及演示效果，并對(duì)VoLTE核心網(wǎng)中各主要網(wǎng)元的VPN互通進(jìn)行詳細(xì)分析，以期為VoLTE的商用部署提供積極的決策參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜怡華，許慕鴻，習(xí)建德，等. 3GPP系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SAE）原理與設(shè)計(jì)[M]. 2版. 北京： 人民郵電出版社， 2013.

[2] 徐德平，程日濤，張新程. VoLTE關(guān)鍵技術(shù)及部署策略研究[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化， 2014（2）： 75-79.

[3] 周峰，許正鋒，羅俊. VoLTE業(yè)務(wù)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案的研究與分析[J]. 電信科學(xué)， 2013（2）： 31-35.

[4] 張長青. TD-LTE終極語音技術(shù)VoLTE應(yīng)用分析[J]. 移動(dòng)通信， 2014（3）： 52-56.

[5] 朱斌，文濤，符剛，等. VoLTE部署關(guān)鍵問題研究[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù)， 2014（2）： 1-5.

作者簡介

鐘瑋：高級(jí)工程師，現(xiàn)任中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司浙江分公司總經(jīng)理，長期從事移動(dòng)通信核心建筑結(jié)構(gòu)、通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和研究工作，在各類一級(jí)專業(yè)刊物上發(fā)表論文多篇。

葉衛(wèi)明：高級(jí)工程師，工學(xué)碩士畢業(yè)于南京郵電學(xué)院，現(xiàn)任中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司浙江分公司項(xiàng)目經(jīng)理，長期從事移動(dòng)通信核心網(wǎng)的規(guī)劃和研究工作，目前主要從事4G及VoLTE的規(guī)劃研究和測(cè)試工作。

趙旭?。航淌诩?jí)高級(jí)工程師，工學(xué)碩士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，現(xiàn)任中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司浙江分公司副總經(jīng)理，長期研究跟蹤移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新技術(shù)和新方向，著有數(shù)本TD-LTE有關(guān)技術(shù)專著，并在各類一級(jí)通信刊物上發(fā)表論文多篇。endprint

（7）S-CSCF根據(jù)IMPU（終端從USIM卡中導(dǎo)出的“臨時(shí)IMPU”）從HSS下載用戶簽約數(shù)據(jù)，并根據(jù)iFC觸發(fā)至相應(yīng)的AS的“注冊(cè)”，并告知終端。

為了解決初期LTE覆蓋不足的問題，在非LTE覆蓋區(qū)域保持話音業(yè)務(wù)的連續(xù)性，引入了SRVCC技術(shù)方案。SRVCC的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案如圖2所示：

圖2 SRVCC的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案

終端先在IMS域發(fā)起注冊(cè)，通過ATCF（ATCF可與SBC合設(shè)）經(jīng)CSCF→SCC AS（業(yè)務(wù)集中和連續(xù)性應(yīng)用服務(wù)器）→HSS→MME路徑，SCC AS記錄用戶媒體信息，并將用戶路由號(hào)碼（ATCF或SCC AS）發(fā)送給MME，當(dāng)用戶發(fā)生SRVCC時(shí)用于會(huì)話傳送。

SRVCC通話過程中移動(dòng)到?jīng)]有LTE覆蓋的地方時(shí)，將語音切換到CS域，本質(zhì)是一個(gè)切換過程。媒體的切換點(diǎn)是對(duì)端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如對(duì)端UE），本端接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變更后，需要將變更后的本端承載設(shè)備地址等信息發(fā)送給對(duì)端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，進(jìn)行承載地址的更新，重新建立端到端的信令和承載。IMS更新遠(yuǎn)端媒體，理論上會(huì)話短時(shí)中斷幾百毫秒。VoLTE/SRVCC需解決被叫用戶域選擇、QoS保障等重點(diǎn)問題。

為了在漫游或者運(yùn)營商互通等任意場(chǎng)景下減少SRVCC的切換中斷時(shí)延，引入了eSRVCC技術(shù)。eSRVCC主要增強(qiáng)了遠(yuǎn)端會(huì)話更新流程，媒體切換點(diǎn)改為更靠近本端的設(shè)備，以減少變更消息傳輸時(shí)長。通過在ATCF/ATGW錨定信令面和媒體面的方法，來避免IMS Session Transfer流程。發(fā)生eSRVCC切換時(shí)，只需要?jiǎng)?chuàng)建UE與ATGW之間的承載通道，對(duì)端設(shè)備與ATGW之間的媒體流還是通過原承載通道傳輸。eSRVCC的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案如圖3所示：

圖3 eSRVCC的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案

2 VoLTE核心網(wǎng)組網(wǎng)研究

2.1 某電信運(yùn)營商VoLTE核心網(wǎng)第一階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)

某電信運(yùn)營商于2013年8月開始搭建VoLTE試驗(yàn)網(wǎng)，11月與韓國SKT進(jìn)行了VoLTE高清話音和高清視頻的互通演示，向產(chǎn)業(yè)界釋放積極信號(hào)。

該VoLTE一階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)原則：主要是快速搭建測(cè)試環(huán)境，充分利用現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，不新增硬件，采用新增部分網(wǎng)元之間接口的方式實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)。不部署SRVCC和eSRVCC，采用LTE覆蓋區(qū)定點(diǎn)測(cè)試的方式打通VoLTE高清話音和高清視頻。

本階段測(cè)試主要目的是為了盡快部署VoLTE演示網(wǎng)，采用盡量簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，部分接口采用專線連接的方式。本期工程通過傳輸專線連接省內(nèi)SAE-GW與SBC，通過國際專線打通了與韓國SKT的是VoLTE演示網(wǎng)的路由。

從VoLTE演示網(wǎng)定點(diǎn)測(cè)試的初步結(jié)果來看，定點(diǎn)演示高清視頻流暢、高清話音逼真，話音接通時(shí)間基本在2s以內(nèi)，初步驗(yàn)證了VoLTE基于全I(xiàn)P縮短呼叫接通時(shí)間的原理。

2.2 VoLTE核心網(wǎng)第二階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)

在第一階段VoLTE試驗(yàn)網(wǎng)成功演示之后，該運(yùn)營商著手部署第二階段測(cè)試環(huán)境，VoLTE二階段測(cè)試將是驗(yàn)證VoLTE商用能力的重要階段。測(cè)試區(qū)域全網(wǎng)具備eSRVCC能力，重點(diǎn)驗(yàn)證端到端的組網(wǎng)環(huán)境及廠家設(shè)備的成熟度。

從初步測(cè)試結(jié)果來看，主被叫均在LTE網(wǎng)絡(luò)下，話音接通時(shí)間基本在2s以內(nèi)；主被叫一方在2G/3G網(wǎng)絡(luò)或者兩方都在2G/3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)，話音接通時(shí)間為5～8s，改善不明顯。在VoLTE用戶主被叫通話時(shí)進(jìn)行2G/3G/4G切換，可通過eSRVCC技術(shù)基本保持話音連續(xù)，不影響用戶感知。

3 VoLTE組網(wǎng)中的VPN互通研究

3.1 VoLTE核心網(wǎng)第一階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)中的VPN互

通方案

VoLTE測(cè)試環(huán)境對(duì)現(xiàn)有核心網(wǎng)側(cè)的PS域、CS域、IMS域等均有較高要求，需打通PS域、CS域以及IMS域等各大系統(tǒng)，核心網(wǎng)的高效連接組網(wǎng)將極大影響VoLTE的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。當(dāng)前IMS、軟交換、PS域、CMNET等均有獨(dú)立的VPN隔離。VoLTE第一階段測(cè)試基于對(duì)現(xiàn)網(wǎng)盡量少的改動(dòng)且盡快完成改造的原則，主要新增了SBC與SAE-GW之間的SGi接口，目前采用專線連接的方式實(shí)現(xiàn)。VoLTE試驗(yàn)第一階段VPN組網(wǎng)如圖4所示。

各大系統(tǒng)之間的VPN如表2所示。

3.2 VoLTE核心網(wǎng)第二階段試驗(yàn)網(wǎng)組網(wǎng)中的VPN互

通方案

該電信運(yùn)營商第二階段VoLTE測(cè)試要求測(cè)試區(qū)域全網(wǎng)具備eSRVCC能力，涉及的網(wǎng)元及接口如表3所示。

對(duì)應(yīng)的VPN組網(wǎng)如圖5所示。

由于各個(gè)VPN當(dāng)前基本隔離，為了保證網(wǎng)絡(luò)的安全性并較好地實(shí)現(xiàn)VoLTE組網(wǎng)，可采取網(wǎng)元網(wǎng)口雙跨來有效解決多承載網(wǎng)間互通的問題。

4 結(jié)束語

中國移動(dòng)在2011年率先啟動(dòng)TD-LTE擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)，隨著LTE各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的不斷成熟，LTE的大規(guī)模商用部署勢(shì)在必行。如何進(jìn)行LTE核心網(wǎng)EPC的建設(shè)和部署，如何高效地實(shí)現(xiàn)LTE話音業(yè)務(wù)并研究其發(fā)展演進(jìn)的規(guī)律，這都迫切需要進(jìn)行更詳細(xì)的研究和分析。

本文通過簡要分析LTE的話音實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)VoLTE的技術(shù)原理進(jìn)行研究，其中重點(diǎn)研究了某電信運(yùn)營商VoLTE第一階段和第二階段試驗(yàn)網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)及演示效果，并對(duì)VoLTE核心網(wǎng)中各主要網(wǎng)元的VPN互通進(jìn)行詳細(xì)分析，以期為VoLTE的商用部署提供積極的決策參考。

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[3] 周峰，許正鋒，羅俊. VoLTE業(yè)務(wù)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案的研究與分析[J]. 電信科學(xué)， 2013（2）： 31-35.

[4] 張長青. TD-LTE終極語音技術(shù)VoLTE應(yīng)用分析[J]. 移動(dòng)通信， 2014（3）： 52-56.

[5] 朱斌，文濤，符剛，等. VoLTE部署關(guān)鍵問題研究[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù)， 2014（2）： 1-5.

作者簡介

鐘瑋：高級(jí)工程師，現(xiàn)任中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司浙江分公司總經(jīng)理，長期從事移動(dòng)通信核心建筑結(jié)構(gòu)、通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和研究工作，在各類一級(jí)專業(yè)刊物上發(fā)表論文多篇。

葉衛(wèi)明：高級(jí)工程師，工學(xué)碩士畢業(yè)于南京郵電學(xué)院，現(xiàn)任中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司浙江分公司項(xiàng)目經(jīng)理，長期從事移動(dòng)通信核心網(wǎng)的規(guī)劃和研究工作，目前主要從事4G及VoLTE的規(guī)劃研究和測(cè)試工作。

趙旭?。航淌诩?jí)高級(jí)工程師，工學(xué)碩士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，現(xiàn)任中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司浙江分公司副總經(jīng)理，長期研究跟蹤移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新技術(shù)和新方向，著有數(shù)本TD-LTE有關(guān)技術(shù)專著，并在各類一級(jí)通信刊物上發(fā)表論文多篇。endprint