TD-LTE語音解決方案分析

張香云，李佳俊，李軼群（中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院，北京100048）

0 前言

目前LTE 語音業(yè)務(wù)的解決方案主要有CSFB 和VoLTE等方案。CSFB是3GPP制定的一種LTE語音過渡方案，保證用戶同時注冊在LTE網(wǎng)絡(luò)和3G網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)發(fā)起或接收語音呼叫時，需要先從LTE 回落到3G 網(wǎng)絡(luò)，由3G 提供語音業(yè)務(wù)服務(wù)；VoLTE 方案是一種直接通過LTE 網(wǎng)絡(luò)提供基于IP 的語音業(yè)務(wù)，以VoIP 的方式通過LTE 的PS 域來傳輸語音業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)包。

國內(nèi)運營商正在積極進行VoLTE部署前期工作，中國移動TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)已在5個城市完成了VoLTE 的部署，預(yù)計2015年底之前VoLTE網(wǎng)絡(luò)正式商用。目前中國聯(lián)通也正在進行LTE FDD VoLTE 相關(guān)的試驗研究工作，VoLTE 作為LTE FDD 語音解決方案部署符合長遠演進方向。

本文主要對TD-LTE語音解決方案和對現(xiàn)網(wǎng)的影響等方面進行介紹和分析，并結(jié)合中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀，給出當(dāng)LTE FDD部署VoLTE時，TD-LTE語音解決方案部署建議。

1 TD-LTE 語音解決方案

當(dāng)LTE FDD 部署VoLTE 時，TD-LTE 語音主要有以下幾種解決方案。

a）TD-LTE CSFB至3G語音解決方案。

b）TD-LTE 切換至LTE FDD 發(fā)起VoLTE。

c）優(yōu)先駐留LTE FDD網(wǎng)絡(luò)，通過LTE FDD網(wǎng)絡(luò)進行VoLTE。

d）TD-LTE 使用VoLTE語音解決方案。

1.1 TD-LTE C S FB 至3G 語音解決方案

1.1.1 TD-LTE CSFB至3G方案介紹

為了實現(xiàn)CSFB 業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)在MSC Server 和MME 之間引入了SGs 接口，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。SGs 接口用作EPS 域和CS 域之間的移動管理和尋呼流程、EPS和IMSI的聯(lián)合附著。

圖1 CSFB系統(tǒng)架構(gòu)

CSFB 技術(shù)適用于2G/3G 電路域與LTE 的無線網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋的場景，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，能夠復(fù)用現(xiàn)有的CS域設(shè)備，已經(jīng)成為在VoLTE不成熟的情況下業(yè)界廣泛認(rèn)可的一種過渡方案。

1.1.2 TD-LTE CSFB（相同TA）至3G存在的問題分析

在LTE FDD 與TD-LTE 基站同覆蓋場景下，現(xiàn)網(wǎng)LTE FDD和TD-LTE小區(qū)規(guī)劃相同的TA，而且MME按照TA 設(shè)定語音策略。當(dāng)LTE FDD 基站設(shè)置支持VoLTE，TD-LTE基站設(shè)置不支持VoLTE，MME設(shè)置支持VoLTE 時，則附著在LTE FDD 基站的UE 使用VoLTE進行語音，而附著在TD-LTE基站的UE做主叫使用CSFB 進行語音，做被叫時，由于MME 側(cè)支持VoLTE，MME 會對UE 發(fā)起請求建立QCI=5 的承載，但由于TD-LTE基站不支持，則此承載不可建立，附著在TD-LTE基站的UE做被叫時不能使用CSFB。

為解決附著在TD-LTE基站的UE不能使用CSFB進行語音的問題，需要在LTE FDD與TD-LTE的小區(qū)分別配置不同的TA，LTE FDD 的TA 配置成TA_A，TDLTE的TA配置成TA_B，MME將TA_A的語音策略配置為VoLTE，TA_B的語音策略配置為CSFB（見圖2）。

LTE FDD 與TD-LTE 設(shè)置不同的TA 對尋呼和TAU 是否有影響，主要取決于相對于相同TA 時TAIList是否有變化。若TAIList無變化，則對尋呼無影響；當(dāng)TAIList 有變化時，用戶的尋呼消息只能通過FDD或TDD下發(fā)，影響如下。

圖2 LTE FDD與TD-LTE的小區(qū)分別配置不同的TA

a）TD-LTE 基站數(shù)量較少時，對尋呼量大幅度減少。

b）TD-LTE基站數(shù)量較多時，可能會增加尋呼量。

MME 設(shè)置LTE FDD 與TD-LTE 不同的TA 時，移動過程中進入新的TA，只有當(dāng)TA 不包含在TAIList中，才會有TAU流程，對TD-LTE基站和LTE FDD基站影響如下。

a）會增加TAU過程，TD-LTE基站數(shù)量有限時，對核心網(wǎng)壓力不大。

b）當(dāng)TD-LTE規(guī)模部署后，TAU更新頻繁。

LTE FDD 與TD-LTE 設(shè)置不同的TA 時需要對LTE FDD基站的TA和TD-LTE基站的TA進行分別配置，并且由于現(xiàn)網(wǎng)是按照相同TA 進行規(guī)劃的，因此還需要進行重新規(guī)劃TA，增加工作量。

1.2 TD-LTE 切換至LTE FD D 發(fā)起VoLTE

在LTE FDD 與TD-LTE 同覆蓋場景下，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)不支持VoLTE，LTE FDD網(wǎng)絡(luò)支持VoLTE，附著在TD-LTE的UE進行語音業(yè)務(wù)時，UE首先從TD-LTE切換至LTE FDD，然后在LTE FDD 發(fā)起VoLTE 語音。在發(fā)起切換前，UE 在TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)首先建立QCI=8的默認(rèn)承載和QCI=5的信令承載，再切換至LTE FDD；TDLTE 切換至LTE FDD 發(fā)起VoLTE 的實現(xiàn)方法有2 種，包括TD-LTE基站觸發(fā)基于業(yè)務(wù)請求的切換、TD-LTE基站觸發(fā)基于業(yè)務(wù)的切換。

1.2.1 TD-LTE基站觸發(fā)基于業(yè)務(wù)請求的切換

TD-LTE 基站觸發(fā)基于業(yè)務(wù)請求的切換是TDLTE 基站拒絕QCI=1 承載建立請求，先切換到目標(biāo)LTE FDD小區(qū)后，再建立QCI=1的承載，進行VoLTE業(yè)務(wù)（見圖3）。

步驟一：UE 駐留在TD-LTE 的小區(qū)下，當(dāng)發(fā)起語音業(yè)務(wù)時，UE通過直傳消息請求核心網(wǎng)建立QCI=1的承載，核心網(wǎng)向TD-LTE基站請求建立QCI=1的承載，TD-LTE基站拒絕建立。

圖3 TD-LTE基站觸發(fā)基于業(yè)務(wù)請求的切換流程圖

步驟二：TD-LTE基站下發(fā)LTE FDD的測量配置，UE上報LTE FDD頻點的測量報告給TD-LTE基站，經(jīng)TD-LTE基站切換判決，UE切換到LTE FDD小區(qū)。

步驟三：核心網(wǎng)觸發(fā)LTE FDD 完成QCI=1 承載的建立和語音通話。

1.2.2 TD-LTE基站觸發(fā)基于業(yè)務(wù)的切換

TD-LTE基站觸發(fā)基于業(yè)務(wù)的切換，TD-LTE基站接受QCI=1 承載建立請求，切換到目標(biāo)LTE FDD 小區(qū)后，直接進行VoLTE業(yè)務(wù)（見圖4）。

步驟一：核心網(wǎng)向TD-LTE 基站請求建立QCI=1的承載，TD-LTE基站接受請求。

步驟二：TD-LTE基站下發(fā)LTE FDD的測量配置，UE上報LTE FDD頻點的測量報告給TD-LTE基站，經(jīng)TD-LTE 基站切換判決，UE切換到LTE FDD 小區(qū)進行語音業(yè)務(wù)。

TD-LTE 切換至LTE FDD 發(fā)起VoLTE 是3GPP 非標(biāo)流程，存在異廠家兼容性問題，網(wǎng)絡(luò)改造復(fù)雜，涉及到基站和核心網(wǎng)。目前只有日本軟銀應(yīng)用了該方案，因為其TD-LTE沒有申請到語音許可。

1.3 優(yōu)先駐留LTE FD D，通過LTE FD D 進行VoLTE

在LTE FDD 與TD-LTE 同覆蓋場景下，無線網(wǎng)絡(luò)配置優(yōu)選LTE FDD，UE 附著時將優(yōu)選LTE FDD 網(wǎng)絡(luò)，可分為2 種場景，LTE FDD 和TD-LTE 多模終端與僅支持TD-LTE終端。

圖4 TD-LTE基站觸發(fā)基于業(yè)務(wù)的切換流程圖

場景一：LTE FDD 和TD-LTE 多模終端。LTE FDD 和TD-LTE 多模終端支持VoLTE，優(yōu)先駐留LTE FDD網(wǎng)絡(luò)，使用VoLTE解決方案；LTE FDD和TD-LTE多模終端不支持VoLTE，優(yōu)先駐留LTE FDD 網(wǎng)絡(luò)，使用CSFB解決方案。

場景二：僅支持TD-LTE 終端。若網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為優(yōu)先駐留LTE FDD 網(wǎng)絡(luò)，僅支持TD-LTE 的終端仍然會駐留在TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)上；若TD-LTE 終端支持VoLTE（TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)未開啟VoLTE 功能），做主叫時可以使用CSFB，做被叫時無法使用CSFB；若TD-LTE 終端不支持VoLTE，主叫和被叫都可以正常使用CSFB進行語音。

優(yōu)先駐留LTE FDD網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)缺點為：

a）TD-LTE網(wǎng)絡(luò)資源利用率低。

b）僅支持TD-LTE終端駐留在TD-LTE基站時會出現(xiàn)CSFB被叫失敗風(fēng)險。

c）無網(wǎng)絡(luò)升級改造需求，參數(shù)配置實現(xiàn)。

1.4 TD-LTE VoLTE 語音解決方案

圖5 TD-LTE VoLTE系統(tǒng)架構(gòu)

基于IP 的目標(biāo)語音方案VoLTE，需要通過IMS 網(wǎng)絡(luò)提供業(yè)務(wù)控制功能和實現(xiàn)，主要涉及的網(wǎng)元有LTE無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)元中的MME、SGW、PGW 以及IMS。

從用戶體驗上看，VoLTE能實現(xiàn)更豐富、更自然的高清語音通話，另一方面采用IMS系統(tǒng)進行業(yè)務(wù)控制，不僅可實現(xiàn)語音呼叫控制等功能，還能夠合理、靈活地對多媒體會話進行計費；可顯著提高用戶體驗的滿意度，基于IMS 的VoLTE 是無線和核心網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。

雖然TD-LTE VoLTE 是語音發(fā)展的必然，但是部署TD-LTE VoLTE前需要對VoLTE相關(guān)的功能、性能、兼容性進行驗證和評估來保證語音業(yè)務(wù)正常開展，因此需要一定的時間去完成這些工作。

2 TD-LTE 語音部署策略

在選擇TD-LTE 語音解決方案時，需綜合考慮產(chǎn)品成熟度、用戶體驗、網(wǎng)絡(luò)改造以及存在的風(fēng)險等情況，表1是TD-LTE語音解決方案的優(yōu)劣對比。

表1 4種TD-LTE 語音解決方案比較

現(xiàn)階段優(yōu)選TD-LTE CSFB（不同TA規(guī)劃）方案實現(xiàn)TD-LTE語音業(yè)務(wù)快速部署。

a）目前TD-LTE 以熱點覆蓋為主，未大規(guī)模連續(xù)覆蓋，不同TA的規(guī)劃和配置工作量較小，而且不同TA實現(xiàn)TD-LTE CSFB方案不論在終端、網(wǎng)絡(luò)等方面高度成熟，并且2G/3G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋全面，無需網(wǎng)絡(luò)投資，因此不同TA規(guī)劃的CSFB方案是在TD-LTE VoLTE 方案未成熟時實現(xiàn)快速部署TD-LTE語音的首要選擇。

b）TD-LTE 切換至LTE FDD 發(fā)起VoLTE 語音解決方案,由于方案是非標(biāo)流程，復(fù)雜性較高，并且中國聯(lián)通涉及TD-LTE 和LTE FDD 設(shè)備商眾多，有的設(shè)備商實現(xiàn)方法為基于業(yè)務(wù)請求的切換，有的設(shè)備商的實現(xiàn)方法為基于業(yè)務(wù)的切換，異廠家設(shè)備兼容性問題較大，并且TD-LTE 切換至LTE FDD 發(fā)起VoLTE 語音失敗的處理方法也需要驗證，現(xiàn)階段此方案不成熟；另外全球有此需求的運營商較少，方案進展緩慢；此方案適用于LTE FDD 和TD-LTE 疊加組網(wǎng)情況，1.8 GHz LTE FDD 作為底層覆蓋網(wǎng)，保證附著在TD-LTE 的用戶語音，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)僅作為熱點容量補充，當(dāng)LTE FDD和TD-LTE分區(qū)域組網(wǎng)情況，此方案不再適用。

c）優(yōu)先駐留LTE FDD網(wǎng)絡(luò)，通過LTE FDD網(wǎng)絡(luò)進行VoLTE方案適用于LTE FDD和TD-LTE疊加組網(wǎng)情況，1.8 GHz LTE FDD 作為底層覆蓋網(wǎng)，保證用戶語音，而2.6 GHz TD-LTE 較少用戶駐留，導(dǎo)致TD-LTE網(wǎng)絡(luò)資源浪費，無論從無線頻譜資源的稀缺性來講，還是從中國聯(lián)通自身業(yè)務(wù)發(fā)展的需求來講，未來都需要充分利用TD-LTE網(wǎng)絡(luò)資源，因此此方案并不適用，而且僅支持TD-LTE 終端駐留在TD-LTE 基站時會出現(xiàn)CSFB被叫失敗風(fēng)險。

d）TD-LTE VoLTE語音解決方案具有廠家支持程度高、用戶體驗好、未來網(wǎng)絡(luò)演進方向等優(yōu)點，為了TD-LTE 語音業(yè)務(wù)的長期發(fā)展，在此階段需要加快TD-LTE VoLTE 的功能、性能、兼容性等相關(guān)驗證工作，為TD-LTE部署VoLTE做準(zhǔn)備。

隨著TD-LTE VoLTE技術(shù)的發(fā)展和驗證評估的完成，TD-LTE VoLTE 技術(shù)日益完善，TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大，不同TA的TD-LTE CSFB方案規(guī)劃TA和單獨配置的工作量逐漸加大，在TD-LTE VoLTE 技術(shù)方案成熟的情況下，采用TD-LTE VoLTE 作為TD-LTE 語音的解決方案。

3 總結(jié)

為保障用戶體驗，需要在部署TD-LTE VoLTE 前全面驗證和評估無線側(cè)、核心網(wǎng)等相關(guān)功能和性能；現(xiàn)階段考慮到中國聯(lián)通TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)以熱點覆蓋為主，可采用TD-LTE CSFB（不同TA 規(guī)劃）方案實現(xiàn)TDLTE 語音業(yè)務(wù)；從演進角度分析，VoLTE 肯定是TDLTE 最終語音解決方案，后續(xù)完成相關(guān)試驗驗證后可再開啟TD-LTE VoLTE功能。

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