淺談eSRVCC在VoLTE中的實(shí)現(xiàn)

李華　吳雷雷　于雅靜

摘要：隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的鋪開，移動(dòng)通信已全面進(jìn)入4G時(shí)代，如何基于LTE提供連續(xù)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)成為業(yè)界關(guān)注的一大問(wèn)題。文章介紹了VoLTE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及eSRVCC在VoLTE中的實(shí)現(xiàn)方式，并對(duì)eSRVCC的注冊(cè)、呼叫、切換流程做了描述。

關(guān)鍵詞：VoLTE；eSRVCC；錨定；移動(dòng)通信；語(yǔ)音業(yè)務(wù)；LTE網(wǎng)絡(luò) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TN929 文章編號(hào)：1009-2374（2016）13-0076-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.13.036

1 背景

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的鋪開，移動(dòng)通信已全面進(jìn)入4G時(shí)代，由于LTE只面向分組域提供業(yè)務(wù)，不能像傳統(tǒng)的3G和2G網(wǎng)絡(luò)那樣提供電路域業(yè)務(wù)，如何基于LTE提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)成為業(yè)界關(guān)注一大問(wèn)題。

2 LTE語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)

2.1 LTE語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)的三種方案

在目前網(wǎng)絡(luò)中被廣泛應(yīng)用的是終端雙待和CSFB（CS FALL BACK）技術(shù)。終端雙待技術(shù)可使終端同時(shí)駐留在LTE和2/3G網(wǎng)絡(luò)里，終端通過(guò)LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，通過(guò)傳統(tǒng)2/3G進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)。CSFB技術(shù)的主要思想是在用戶駐留在LTE、當(dāng)需要進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)的時(shí)候，用戶需要從LTE網(wǎng)絡(luò)回落到2G/3G的電路域重新接入。以上兩種方法的語(yǔ)音業(yè)務(wù)還是通過(guò)傳統(tǒng)2/3G實(shí)現(xiàn)，并非從根本上解決LTE語(yǔ)音承載問(wèn)題，只是作為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的過(guò)渡方案。第三種為VoLTE方式，即通過(guò)LTE網(wǎng)絡(luò)承載語(yǔ)音呼叫。

2.2 VoLTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

VoLTE引入從無(wú)線網(wǎng)、核心網(wǎng)、信令網(wǎng)、承載網(wǎng)、用戶數(shù)據(jù)等端到端的改變。VoLTE網(wǎng)絡(luò)主要涉及的網(wǎng)絡(luò)部分主要包括以下方面：

IMS網(wǎng)絡(luò)：IMS域負(fù)責(zé)VoLTE的核心呼叫會(huì)話控制，并和EPC、電路域配合提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)連續(xù)性功能。主要網(wǎng)元包括I/S-CSCF/BGCF、P-CSCF/SBC、MGCF、IM-MGW、ENUM/DNS等。

業(yè)務(wù)平臺(tái)：提供VoLTE基本語(yǔ)音業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)及增值類業(yè)務(wù)。

分組域：EPC網(wǎng)絡(luò)為VoLTE接入入口，支持IMS VPN，提供QoS保證、eSRVCC切換。主要網(wǎng)元為MME、SAE GW。

PCC網(wǎng)絡(luò)：PCRF支持VoLTE的QoS控制，建立專用

承載。

電路域：傳統(tǒng)2/3G核心網(wǎng)，升級(jí)改造可支持eSRVCC功能的eMSC。在無(wú)LTE覆蓋區(qū)域完成語(yǔ)音連續(xù)性切換。

用戶數(shù)據(jù)：電路域、分組域、IMS域三融合的HSS數(shù)據(jù)庫(kù)。支持VoLTE用戶注冊(cè)、相關(guān)用戶數(shù)據(jù)管理及查詢，支持電路域及IMS域的域選功能。

信令網(wǎng)：DRA網(wǎng)絡(luò)在VoLTE架構(gòu)中被用于網(wǎng)元之間Diameter信令的傳輸。其主要作用為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)策略、信令網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通、漫游等需求，并提供消息過(guò)濾、拓?fù)潆[藏等功能。主要網(wǎng)元為L(zhǎng)DRA、HDRA。

2.3 面臨問(wèn)題

在VoLTE建網(wǎng)初期，LTE的網(wǎng)絡(luò)覆蓋還沒(méi)有完善，VoLTE只能提供區(qū)域性的服務(wù)，未覆蓋區(qū)域還需傳統(tǒng)2/3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語(yǔ)音承載，如何使用戶在毫不知情的情況下完成從VoLTE到傳統(tǒng)2/3G的語(yǔ)音切換是一個(gè)必須要解決的問(wèn)題。

3 語(yǔ)音連續(xù)性解決方案

3.1 SRVCC的引入

為解決語(yǔ)音在LTE到2/3G切換連續(xù)性的問(wèn)題，3GPP在R8中提出了SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity），是指當(dāng)LTE用戶在通話過(guò)程中，終端移動(dòng)出LTE覆蓋，并注冊(cè)至2/3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)，終端與網(wǎng)絡(luò)配合將話音無(wú)縫地從LTE切換至2/3G網(wǎng)絡(luò)，通話不中斷。

當(dāng)本端用戶在呼叫過(guò)程中移動(dòng)出LTE覆蓋區(qū)時(shí)，基站會(huì)根據(jù)UE發(fā)出的無(wú)線測(cè)量報(bào)告來(lái)決定發(fā)起切換，MME向MSC發(fā)起PS到CS的切換請(qǐng)求（同時(shí)本端手機(jī)與MSC之間的CS域連接也會(huì)建立）。網(wǎng)絡(luò)允許本端終端的IP地址重新分配。MSC與SCC AS之間建立一個(gè)新的本端呼叫路徑，并提供一個(gè)新的本端媒體地址給SCC AS，SCC AS會(huì)通過(guò)媒體切換過(guò)程讓通話兩端的媒體層連接重新建立。但由于此方案需要在IMS域創(chuàng)建新的承載，延時(shí)較長(zhǎng)，用戶體驗(yàn)較差。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)測(cè)結(jié)果，媒體面的終端時(shí)延大于600ms。

3.2 SRVCC的演進(jìn)——eSRVCC

3GPP在R10版本中提出了SRVCC的加強(qiáng)版，即eSRVCC，eSRVCC引入接入側(cè)媒體錨點(diǎn)ATGW，信令面增加ATCF網(wǎng)元，雖然多了些信令傳遞，但信令帶來(lái)的延時(shí)不大，而且不用在進(jìn)行IMS遠(yuǎn)端update過(guò)程，此方法可以有效縮短切換時(shí)延。

4 eSRVCC的實(shí)現(xiàn)

4.1 eSRVCC架構(gòu)

eSRVCC在原有IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)網(wǎng)元：ATCF和ATGW，并在歸屬VoLTE AS中加強(qiáng)了SCC AS的功能。通過(guò)ATCF和ATGW分別實(shí)現(xiàn)信令面和媒體面的

錨定。

當(dāng)用戶在通話時(shí)從LTE覆蓋區(qū)移動(dòng)到區(qū)域外時(shí)，只需通過(guò)切換流程，將接入網(wǎng)絡(luò)由EPC切換至2/3G電路域，重新建立UE到ATGW的承載通道即可，而通話的對(duì)端設(shè)備到ATGW之間的媒體還是通過(guò)原有承載通道傳輸。在eSRVCC中，媒體的錨定在ATGW（錨定是指將呼叫從CS網(wǎng)絡(luò)路由到IMS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行業(yè)務(wù)處理的過(guò)程），信令的錨定是由ATCF與SCC AS共同完成。

4.2 eSRVCC流程

4.2.1 eSRVCC注冊(cè)流程。與傳統(tǒng)EPC HSS和IMS HSS相比，HSS需要存儲(chǔ)兩個(gè)特殊參數(shù)：STN-SR與C-MSISDN。STN-SR為會(huì)話遷移號(hào)，C-MSISDN即用戶所在CS域的用戶號(hào)碼。在eSRVCC中，STN-SR由ATCF分配。eMSC在發(fā)起IMS會(huì)話切換時(shí)，主叫號(hào)碼是C-MSISDN，被叫號(hào)碼是STN-SR。

（1）UE開機(jī)發(fā)起IMS注冊(cè)，成功后繼續(xù)進(jìn)行第三方注冊(cè)同時(shí)進(jìn)行eSRVCC注冊(cè)；（2）ATCF決定錨定后續(xù)呼叫并分配一個(gè)STN-SR指向自己；（3）注冊(cè)消息攜帶STN-SR號(hào)碼，送回到歸屬網(wǎng)絡(luò)S-CSCF；（4）S-CSCF繼續(xù)將注冊(cè)消息觸發(fā)到SCC AS；（5）（5-6步）SCC AS到HSS查看用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過(guò)查詢HSS確定終端是否支持SRVCC（VoLTE終端在EPC附著時(shí)上報(bào)了eSRVCC能力，在SCC-AS收到S-CSCF的第三方注冊(cè)請(qǐng)求消息中，會(huì)攜帶由ATCF插入的一個(gè)SIP消息頭Feature-Caps，當(dāng)SCC AS發(fā)現(xiàn)此頭部存在+g.3gpp.atcf參數(shù)，則認(rèn)為是eSRVCC的用戶注冊(cè)）；（6）（7-8步）如果終端支持SRVCC，SCC AS將注冊(cè)請(qǐng)求中的STN-SR更新到HSS中；（7）（9-10步）如果新的STN-SR與HSS中原有的STN-SR不同，HSS將新的STN-SR發(fā)送給MME；（8）ATCF在注冊(cè)結(jié)束后，會(huì)從SCC-AS得到一個(gè)message消息，攜帶C-MSISDN和用戶是否支持eSRVCC的功能標(biāo)記，用于在呼叫切換時(shí)判斷用戶是否需要錨定媒體。

4.2.2 eSRVCC呼叫建立流程。（1）VoLTE終端發(fā)起呼叫建立，所有的呼叫都被發(fā)送至ATCF（含eSRVCC用戶與非用戶）；（2）ATCF根據(jù)注冊(cè)后得到的能力來(lái)控制用戶的呼叫媒體錨定到ATGW，并在ATGW上預(yù)留媒體資源；（3）后續(xù)呼叫建立流程同基本呼叫建立流程，SCC AS也被包括在信令路徑中。

4.2.3 eSRVCC切換流程。（1）UE向E-UTRAN發(fā)送無(wú)線測(cè)量報(bào)告，基于測(cè)量報(bào)告E-UTRAN決定觸發(fā)E-UTRAN向UTRAN的切換，MME向eMSC發(fā)送PS to CS的切換請(qǐng)求，并把STN-SR傳遞給eMSC，MSC完成預(yù)留資源，準(zhǔn)備切換，用戶離開LTE覆蓋，發(fā)生eSRVCC切換；（2）eMSC向ATCF發(fā)起新呼叫的請(qǐng)求，同時(shí)向MME發(fā)送PS to CS的切換響應(yīng)，MME收到響應(yīng)后會(huì)激活語(yǔ)音承載；（3）ATCF收到ATCF的呼叫請(qǐng)求，發(fā)現(xiàn)這是針對(duì)原有呼叫的切換，因此通知ATGW將媒體面進(jìn)行修改，把媒體面連接從原來(lái)的EPC切換到eMSC；（4）完成媒體面切換后，ATCF通知SCC AS發(fā)生了eSRVCC切換。

5 結(jié)語(yǔ)

eSRVCC較好地解決了VoLTE建設(shè)初期用戶語(yǔ)音連續(xù)性的問(wèn)題，其主要優(yōu)點(diǎn)在于媒體的切換點(diǎn)更靠近本端設(shè)備，切換消息的傳輸時(shí)長(zhǎng)大大縮短，使用戶在漫游或者跨運(yùn)營(yíng)商互通等任意場(chǎng)景下都可以保證少于300ms的切換延時(shí)，提高了用戶體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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[3]VoLTE技術(shù)白皮書[S].

作者簡(jiǎn)介：李華（1984-），女，河北唐山人，供職于中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司河北分公司，研究方向：VoLTE IMS。

（責(zé)任編輯：王 波）