VoLTE信令和媒體流路徑優(yōu)化方法研究

蔡家鵬，計(jì)寧，王遜

（中國移動通信集團(tuán)四川有限公司，成都 610066）

中國移動TD-LTE話音解決方案以VoLTE為主，同時(shí)兼顧C(jī)SFB。中國移動VoLTE網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)中國移動用戶通過TD-LTE網(wǎng)絡(luò)使用話音業(yè)務(wù)的相關(guān)網(wǎng)元的集合。

當(dāng)VoLTE用戶位于TD-LTE無線覆蓋下，通過TD-LTE無線網(wǎng)和EPC核心網(wǎng)接入IMS核心網(wǎng)和IMS業(yè)務(wù)平臺，由IMS核心網(wǎng)完成VoLTE路由和呼叫控制，由IMS業(yè)務(wù)平臺實(shí)現(xiàn)VoLTE業(yè)務(wù)處理。當(dāng)VoLTE用戶位于無TD-LTE無線覆蓋而有2G/TD-SCDMA無線覆蓋下，通過2G或TD-SCDMA無線網(wǎng)接入核心網(wǎng)電路域，由2G/3G核心網(wǎng)電路域?yàn)橛脩籼峁┰捯魳I(yè)務(wù)。

為保證VoLTE用戶和現(xiàn)網(wǎng)2G/3G用戶的話音互通，網(wǎng)絡(luò)上采用了域選和錨定等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，本文主要針對2G/3G用戶或VoLTE用戶位于2G/3G時(shí)呼叫位于CS的VoLTE用戶進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1 主叫CS，被叫VoLTE用戶（在2G/3G)的信令流程

1.1 域選

由于支持VoLTE的終端可以有多種模式，在不同的信號強(qiáng)度覆蓋下可以附著在不同的網(wǎng)絡(luò)，如有時(shí)附著在2G/3G網(wǎng)絡(luò)，有時(shí)附著在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。因此，支持VoLTE的終端在呼叫時(shí)就要選擇接入其中一個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行話音通話，選擇接入網(wǎng)絡(luò)的過程就稱為域選。

用戶作為主叫時(shí)，由終端根據(jù)保存的注冊網(wǎng)絡(luò)信息完成域選擇。

作為被叫時(shí)，由網(wǎng)絡(luò)側(cè)SCC-AS查詢?nèi)诤螲LR/HSS獲取注冊網(wǎng)絡(luò)信息完成域選擇。

詳細(xì)過程如下：

SCC AS進(jìn)行T-ADS，向三合一HSS查詢T-ADS信息；

圖1 VoLTE域選流程圖

HSS分別向MME、SGSN查詢用戶在不同網(wǎng)絡(luò)的注冊時(shí)間戳，通過比對時(shí)間戳向SCC AS返回用戶當(dāng)前所在網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)VoLTE用戶位于CS時(shí)，SCC-AS將繼續(xù)向MSC獲取用戶漫游號碼CSRN，并返回給被叫S-CSCF進(jìn)行后續(xù)處理。流程如圖1所示。

1.2 錨定

錨定（Anchoring）是指將呼叫從CS網(wǎng)絡(luò)路由到IMS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行業(yè)務(wù)處理的過程。中國移動采用“單錨定”方案：將VoLTE用戶的所有被叫業(yè)務(wù)首先接至IMS（無論被叫位于CS或IMS），并在IMS進(jìn)行“被叫域選擇”。

在以下兩種場景中與TD-LTE用戶相關(guān)的呼叫請求需要通過錨定功能路由到IMS網(wǎng)絡(luò)。

（1） 主叫為從CS域接入的VoLTE用戶，呼叫VoLTE用戶時(shí)，通過Anchor AS智能改號，將呼叫路由到IMS域觸發(fā)被叫業(yè)務(wù)。

（2） 主叫用戶為CS網(wǎng)絡(luò)用戶，呼叫VoLTE用戶時(shí)，通過Anchor AS智能改號，將呼叫路由到IMS域觸發(fā)被叫業(yè)務(wù)。

具體錨定方案如圖2步驟1!3所示：

（1） 主叫端局查詢被叫三合一HSS，三合一HSS返回錨定SCP/VoLTE AS的T-CSI。

（2） 主叫端局觸發(fā)至錨定SCP/VoLTE AS，錨定SCP在被叫號碼前插入路由碼。

（3） 電路域進(jìn)行數(shù)據(jù)配置，根據(jù)錨定碼將呼叫路由至被叫歸屬地GMSC，GMSC直接將呼叫路由至本地MGCF，進(jìn)入IMS域進(jìn)行后續(xù)信令流程。

1.3 被叫IMS域信令流程

被叫IMS域信令流程如圖2步驟4!7所示。

（1） MGCF根據(jù)默認(rèn)路由將消息發(fā)往本域I-CSCF，I-CSCF查詢被叫歸屬地HSS。

（2） I-CSCF將呼 叫路由至S-CSCF，S-CSCF觸發(fā)VoLTE AS上的業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)完成后SCC執(zhí)行T-ADS流程，向三合一HSS獲取相關(guān)信息。

圖2 CS呼叫VoLTE用戶（位于CS)流程圖

（3） 域選結(jié)果為CS接續(xù)，VoLTE AS向HSS獲取被叫CSRN。

（4） 呼叫在被叫歸屬地MGCF進(jìn)入電路域，并路由至被叫端局。

1.4 現(xiàn)網(wǎng)存在問題

上文詳細(xì)介紹了VoLTE做被叫的信令流程。由于存在n個MGCF冗余，因此S-CSCF在選擇出局的MGCF時(shí)，有（n-1)/n的概率選擇的MGCF與入局的MGCF不同，造成信令流需跨越2個MGCF，相應(yīng)的媒體流需跨越2個IMS-MGW，不僅造成信令流和媒體流的迂回，增加了端到端的呼叫時(shí)延，同時(shí)對投訴處理和故障定位帶來嚴(yán)重問題。媒體流如圖3所示。

圖3 媒體流迂回

2 利用S-CSCF的增強(qiáng)功能實(shí)現(xiàn)信令流和媒體流優(yōu)化

2.1 S-CSCF的增強(qiáng)功能

S-CSCF的增強(qiáng)功能就是S-CSCF在收到I-CSCF轉(zhuǎn)發(fā)的Invite消息時(shí)，記錄via頭域里面的MGCF信息。

現(xiàn)網(wǎng)Via頭域如下：

Via:SIP/2.0/TCP GZ.MGCF07.GD.CHINAMOBILE.COM:5060

當(dāng)域選結(jié)果為被叫處于CS，并且SCC-AS返回CSRN后，S-CSCF（與BGCF合設(shè))在選擇出局的MGCF中，優(yōu)先選擇入局時(shí)的MGCF，若入局時(shí)MGCF不在候選列表中，則隨機(jī)挑選一個。對于MGCF，若連接多個IMS-MGW，優(yōu)先選擇入局時(shí)挑選的IMS-MGW（通過SDP的媒體面IP進(jìn)行挑選)。流程圖如圖4所示。

圖4 S-CSCF增強(qiáng)功能流程圖

2.2 效果

對于主叫是CS用戶或VoLTE用戶在CS下，呼叫位于CS的VoLTE用戶，利用S-CSCF增強(qiáng)功能，通過記錄入局時(shí)的MGCF，并在出局時(shí)優(yōu)先選用同一MGCF，保證了信令流和媒體流的最佳路徑，整個呼叫過程中僅有1個MGCF參與，避免了2個MGCF間的信令交互，優(yōu)化后媒體流如圖5所示。

目前四川移動現(xiàn)網(wǎng)通過測試對比驗(yàn)證，得出如下結(jié)論:

（1） 減少不必要的信令流程，整個流程僅1個MGCF參與，提高了排障和投訴處理的速度。

（2） 端到端呼叫時(shí)延減少了10!20 ms。

（3） 減少2個MGCF之間的信令交互，減輕核心設(shè)備負(fù)荷。

圖5 優(yōu)化后媒體流示意圖

（4） 有效降低了2個MGCF之間的IP承載網(wǎng)鏈路負(fù)荷。

3 總結(jié)

VoLTE是中國移動在4G目標(biāo)話音方案，對其優(yōu)化具有重要作用。本文針對主叫為CS用戶，被叫為處于CS的VoLTE用戶的信令流程進(jìn)行了深入分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)存在的媒體流冗余現(xiàn)象，提出了一種利用S-CSCF的增強(qiáng)解析功能來實(shí)現(xiàn)減少冗余的方法，經(jīng)過現(xiàn)網(wǎng)驗(yàn)證測試，該方法很好地解決了信令迂回問題，效果顯著，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)性能和用戶感知的雙提升。

[1]3GPP TS 23.292 IP Multimedia Subsystem （IMS) Centralized Services[S].

[2]3GPP TS 23.237 IP Multimedia Subsystem （IMS) Service Continuity[S].