雙卡終端到雙卡雙VoLTE終端的技術(shù)演進(jìn)

肖海，桂烜，何平，劉兆元

雙卡終端到雙卡雙VoLTE終端的技術(shù)演進(jìn)

肖海1，桂烜2，何平1，劉兆元1

（1.中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院，廣東 廣州 510630；2.中國(guó)電信集團(tuán)公司，北京 100031）

提出雙卡雙VoLTE是未來(lái)雙卡手機(jī)的演進(jìn)方向的觀點(diǎn)，從雙卡雙VoLTE手機(jī)的需求出發(fā)，通過(guò)將雙卡雙VoLTE終端與目前六模全網(wǎng)通終端進(jìn)行對(duì)比，引出雙卡雙VoLTE在IMS外網(wǎng)接入、雙LTE待機(jī)、來(lái)回監(jiān)聽等方面面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)及解決方案，最后對(duì)雙卡雙VoLTE終端的演進(jìn)進(jìn)行了展望，提出LL雙待將是實(shí)現(xiàn)雙卡雙VoLTE終端較為可行的技術(shù)方案。

雙卡雙VoLTE 分時(shí)隙監(jiān)聽 LL雙待 尋呼沖突

1 引言

近年來(lái)，雙卡手機(jī)發(fā)展迅猛，雙卡六模全網(wǎng)通手機(jī)自面世便迅速占領(lǐng)市場(chǎng)，已成為國(guó)內(nèi)Android手機(jī)的主流形態(tài)。

從功能上來(lái)看，目前雙卡手機(jī)的典型設(shè)計(jì)是雙卡單L形式（產(chǎn)品名稱為“六模全網(wǎng)通”），可簡(jiǎn)單描述為“1部手機(jī)，2個(gè)卡槽，3網(wǎng)通用，4G隨意切換”。兩個(gè)卡槽邏輯上分為主卡和副卡，卡1和卡2都可以作為主卡（不能同時(shí)作為主卡），主卡支持2G/3G/4G完整的網(wǎng)絡(luò)制式，而副卡只要求必須支持2G制式，對(duì)于3G/4G則是可選支持（目前上市的產(chǎn)品，副卡都不支持4G，部分支持3G），終端的技術(shù)架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 雙卡單L終端技術(shù)架構(gòu)

如圖1所示，各卡賬戶的語(yǔ)音、短信業(yè)務(wù)分別由本卡歸屬的2G或3G網(wǎng)絡(luò)承載，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則由主卡的2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)承載，這種形式在電路域語(yǔ)音時(shí)代是沒(méi)有問(wèn)題的，而且是資源最優(yōu)化的一種方式。因?yàn)殡娐酚虻恼Z(yǔ)音和短信業(yè)務(wù)與承載緊密耦合，無(wú)法分割，主副卡都必須支持2G/3G制式，而且需要同時(shí)待機(jī)，實(shí)時(shí)在線。另一方面，數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)和承載基本是分離的，數(shù)據(jù)通道的承載沒(méi)有差異，可以依賴任何卡的蜂窩網(wǎng)甚至Wi-Fi，所以六模全網(wǎng)通終端在設(shè)計(jì)時(shí)就設(shè)置了數(shù)據(jù)只由主卡提供，如果有使用副卡數(shù)據(jù)服務(wù)的需求，則只需在功能菜單對(duì)主副卡進(jìn)行切換，將副卡換為主卡即可。

但隨著技術(shù)的發(fā)展，語(yǔ)音和短信業(yè)務(wù)已經(jīng)確定將由電路域轉(zhuǎn)向IP域，不管是主卡還是副卡，其所使用的GSM、WCDMA、CDMA等2G/3G網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音都將演進(jìn)到4G網(wǎng)絡(luò)上的VoLTE語(yǔ)音，短信則演進(jìn)到4G網(wǎng)絡(luò)上的IMS短信（SMS Over IMS），甚至在不久的將來(lái)，2G和3G可能也會(huì)逐漸退網(wǎng)，其頻段將被重耕供4G/5G使用。目前部分運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開始著手規(guī)劃這項(xiàng)工作。

在這一重大網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)背景下，雙卡終端如何保持或提高用戶體驗(yàn)水平，雙卡終端如何實(shí)現(xiàn)支持雙卡VoLTE業(yè)務(wù)，是終端產(chǎn)業(yè)近年來(lái)考慮的首要問(wèn)題之一，本文將從技術(shù)困境、解決方案、產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)等角度對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行綜合分析。

2 目前雙卡終端在實(shí)現(xiàn)雙卡雙VoLTE時(shí)的技術(shù)困境

首先考慮對(duì)于雙卡雙VoLTE的功能定義，雙卡雙VoLTE終端要求終端實(shí)現(xiàn)2個(gè)卡槽用戶卡都能VoLTE待機(jī)，并且至少能實(shí)現(xiàn)單用戶卡賬戶的VoLTE通話（雙卡同時(shí)VoLTE通話，或一卡VoLTE通話另一卡數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的場(chǎng)景較小，可暫不考慮）。

如果以目前六模全網(wǎng)通終端的技術(shù)架構(gòu)為基礎(chǔ)，要實(shí)現(xiàn)雙卡雙VoLTE功能有一定的技術(shù)挑戰(zhàn)。首先，在目前的技術(shù)架構(gòu)下，主卡支持VoLTE是沒(méi)有問(wèn)題的，主卡完全支持2G/3G/4G制式，VoLTE承載于4G網(wǎng)絡(luò)。但目前六模全網(wǎng)通終端的副卡只支持2G/3G制式（小部分終端支持3G），無(wú)法達(dá)到VoLTE的承載要求。VoLTE本質(zhì)上是一種IP語(yǔ)音，業(yè)務(wù)層需要接入所歸屬的IMS網(wǎng)絡(luò)，承載層需要一個(gè)高質(zhì)量的IP通道（滿足VoLTE語(yǔ)音在速率、時(shí)延、丟包率等方面的QoS指標(biāo)要求），副卡的2G/3G網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上無(wú)法滿足VoLTE對(duì)業(yè)務(wù)層和承載層的要求。雙卡單L終端副卡無(wú)VoLTE承載的系統(tǒng)示意圖如圖2所示：

圖2 雙卡單L終端副卡無(wú)VoLTE承載示意圖

根據(jù)雙卡終端的客觀條件，副卡VoLTE所需的高質(zhì)量IP通道可以考慮通過(guò)以下2種方式獲?。?/p>

（1）單L承載方案，即副卡直接借道主卡的4G，副卡VoLTE在主卡的4G通道上承載；

（2）LL雙待承載方案，即副卡增加4G功能，終端在主卡以外，開辟第二條4G通道，用于承載副卡VoLTE。

以上2個(gè)假設(shè)，都面臨技術(shù)、商務(wù)、安全等方面的挑戰(zhàn)，接下來(lái)分別對(duì)2種方案進(jìn)行分析。

3 雙卡雙VoLTE終端的單L承載實(shí)現(xiàn)方式

如果副卡VoLTE采用借道主卡4G通道的方式，則終端的形態(tài)還是單L工作，此時(shí)副卡上的VoLTE業(yè)務(wù)主要面臨以下問(wèn)題：

（1）對(duì)于主卡來(lái)說(shuō)，副卡的VoLTE業(yè)務(wù)可視為終端上的一個(gè)需要使用數(shù)據(jù)的普通應(yīng)用，但副卡VoLTE業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)模型比較特殊，故對(duì)主卡的數(shù)據(jù)通道至少提出了2點(diǎn)要求：首先，副卡VoLTE的特點(diǎn)之一是待機(jī)時(shí)需要周期性監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)尋呼，因此每隔一個(gè)監(jiān)聽周期（如2.56 s）會(huì)申請(qǐng)一個(gè)數(shù)據(jù)接收，需要主卡能實(shí)時(shí)響應(yīng)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并且能控制終端的整體功耗。第二，副卡VoLTE在進(jìn)行VoLTE通話時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)通道有QoS要求，要求數(shù)據(jù)通道能提供滿足VoLTE語(yǔ)音所需的帶寬、時(shí)延等。由于主卡具備完整的4G通道，以上技術(shù)指標(biāo)（包括功耗和傳輸）在目前系統(tǒng)上均可以滿足。

（2）此外，副卡VoLTE語(yǔ)音通話的實(shí)現(xiàn)還需要副卡所屬運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的配合。副卡VoLTE通過(guò)主卡數(shù)據(jù)通道進(jìn)行歸屬運(yùn)營(yíng)商的IMS網(wǎng)絡(luò)接入，這需要副卡運(yùn)營(yíng)商的IMS網(wǎng)絡(luò)具備允許從外網(wǎng)接入的能力。雙卡雙VoLTE的單L承載系統(tǒng)示意如圖3所示：

圖3 雙卡雙VoLTE的單L承載實(shí)現(xiàn)

業(yè)界一般采用的是3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義的S2b接入方案（參考3GPP 23.234，此方案最初是用于接納終端從Wi-Fi接入IMS網(wǎng)絡(luò)），方案要求運(yùn)營(yíng)商在IMS網(wǎng)絡(luò)邊緣增加一個(gè)ePDG網(wǎng)關(guān)，終端與ePDG之間通過(guò)IPSec隧道傳輸方式通信以保證信息交互的安全，所以如果雙卡雙VoLTE采用此方案，終端也必須支持S2b方式的IMS接入，其架構(gòu)如圖4所示：

圖4 通過(guò)ePDG從外網(wǎng)接入IMS業(yè)務(wù)方案

（3）除技術(shù)上的問(wèn)題以外，此方案可能還涉及政策或商務(wù)問(wèn)題，語(yǔ)音通話是基礎(chǔ)電信服務(wù)，一般均由單個(gè)運(yùn)營(yíng)商獨(dú)立提供，獨(dú)立結(jié)算，而如果采用此方案，則業(yè)務(wù)層面和傳輸層面可能涉及到2個(gè)不同的運(yùn)營(yíng)商提供服務(wù)，這樣或會(huì)造成業(yè)務(wù)結(jié)算、業(yè)務(wù)問(wèn)題處理等方面的混亂，業(yè)界在全球范圍上還沒(méi)有這方面的先例可供借鑒。

綜上所述，單L承載方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了一定的改造要求，并且在政策和結(jié)算上存在不確定性，可能并不是一個(gè)非常好的選擇，下面將對(duì)LL雙待方案進(jìn)行討論。

4 雙卡雙VoLTE終端的LL雙待實(shí)現(xiàn)方式

“LL雙待”方案是指主副卡都可實(shí)現(xiàn)LTE待機(jī)和VoLTE待機(jī)，主卡和副卡的VoLTE業(yè)務(wù)都承載在各自的LTE上，只是不要求同時(shí)工作，任何時(shí)刻能提供一路LTE數(shù)據(jù)，主副卡分時(shí)復(fù)用即可。雙卡雙VoLTE的LL雙待實(shí)現(xiàn)方案原理如圖5所示。

圖5 雙卡雙VoLTE的LL雙待實(shí)現(xiàn)

此方案相對(duì)于目前雙卡手機(jī)主要有以下改動(dòng)：

（1）增加一套LTE協(xié)議棧。原六模全網(wǎng)通終端盡管有雙卡，但不涉及LL雙待，只需要一個(gè)LTE協(xié)議棧。而雙卡雙VoLTE終端，需要兩個(gè)LTE同時(shí)在線待機(jī)，終端上需要2套獨(dú)立的LTE協(xié)議棧，分別保存兩路LTE的狀態(tài)及上下文。

（2）配備兩套IMS協(xié)議棧。原六模全網(wǎng)通終端在不支持VoLTE功能時(shí)無(wú)IMS協(xié)議棧要求。而雙卡雙VoLTE終端，由于需要維持兩路VoLTE的待機(jī)，終端上需要2套獨(dú)立的IMS協(xié)議棧，分別保存兩路IMS系統(tǒng)的狀態(tài)及上下文。

（3）增加VoLTE開關(guān)、VoLTE指示等UI和設(shè)置功能。雙卡雙VoLTE終端會(huì)對(duì)兩個(gè)卡分別增加VoLTE功能設(shè)置、補(bǔ)充業(yè)務(wù)設(shè)置、VoLTE狀態(tài)指示等功能。

（4）增加Rx在兩個(gè)LTE系統(tǒng)上來(lái)回監(jiān)聽（tune away）的功能。原六模全網(wǎng)通終端（單通終端）也需要Rx在多個(gè)不同系統(tǒng)上來(lái)回監(jiān)聽，但不包括兩個(gè)LTE的場(chǎng)景。雙卡雙VoLTE終端需要增加Rx在兩個(gè)不同的LTE系統(tǒng)來(lái)回監(jiān)聽的場(chǎng)景，根據(jù)器件能力的不同，有可能要更換更高等級(jí)的器件以適應(yīng)LL監(jiān)聽需求。單通平臺(tái)對(duì)雙系統(tǒng)的分時(shí)監(jiān)聽原理如圖6所示。

LL雙待方案下，用戶體驗(yàn)有以下特點(diǎn)：

（1）關(guān)于語(yǔ)音和短信業(yè)務(wù)。雙卡都可以待機(jī)，在待機(jī)狀態(tài)或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)狀態(tài)下，用戶均可正常進(jìn)行語(yǔ)音主被叫和短信收發(fā)。但是兩個(gè)卡不能同時(shí)處于語(yǔ)音業(yè)務(wù)狀態(tài)，而且當(dāng)一卡通話時(shí)，另一卡處于離線狀態(tài)。

（2）關(guān)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與承載無(wú)關(guān)，只要終端具備上網(wǎng)通道，不管是Wi-Fi還是蜂窩網(wǎng)，不管是哪個(gè)卡的通道，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都可正常進(jìn)行。雙卡雙VoLTE終端與六模全網(wǎng)通終端對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)流程相同，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)只通過(guò)主卡數(shù)據(jù)通道進(jìn)行，如果用戶希望使用副卡的數(shù)據(jù)，則應(yīng)進(jìn)行主副卡切換操作。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，“LL雙待方案”和“單L待機(jī)方案”從終端實(shí)現(xiàn)角度來(lái)看，難度相當(dāng)，均未涉及大的硬件變動(dòng)，軟件復(fù)雜度也相差無(wú)幾，但“單L待機(jī)方案”對(duì)網(wǎng)絡(luò)有改造要求，綜合成本顯著大于“LL雙待方案”，再加上“單L待機(jī)方案”在政策和結(jié)算方面還有不確定的地方，故綜合來(lái)看，“LL雙待方案”是更為實(shí)際的選擇。

目前“LL雙待方案”下的雙卡雙VoLTE終端即將面世，未來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展，如果IMS業(yè)務(wù)開放了對(duì)公網(wǎng)的接入，以及語(yǔ)音業(yè)務(wù)與承載徹底分離的環(huán)境已成熟，則可能出現(xiàn)通過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)通道，開展多個(gè)運(yùn)營(yíng)商基礎(chǔ)業(yè)務(wù)的終端方案。

圖6 雙待單通對(duì)雙系統(tǒng)的分時(shí)監(jiān)聽

[1] 3GPP TS 23.234. 3GPP system to Wireless Local Area Network (WLAN) interworking System description[S]. 2010.

[2] 3GPP TS 23.237. IP Multimedia Subsystem (IMS) Service Continuity Stage 2[S]. 2010.

[3] 3GPP TS 23.216. Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC) Stage 2[S]. 2010.

[4] 3GPP2 C.S0097-0 V2.0. E-UTRAN-cdma2000 1x Connectivity and Interworking Air Interface Specification[S]. 2011.

[5] CDG GHRC 209. Voice Options Over LTE-CDMA Multimode Device Requirements[S]. 2014.

[6] 肖海,何平,付皓,等. SRLTE終端關(guān)鍵技術(shù)研究[J].移動(dòng)通信, 2015,39(5): 87-91.

[7] 楊紅梅,胡泊. VoLTE關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[J]. 電信網(wǎng)技術(shù), 2013(2): 57-60.

[8] 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), 2013,29(2): 31-35.

[9] 王辰,李志鋒,劉鈞. 基于IMS的VoLTE語(yǔ)音業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案的研究及優(yōu)化[J]. 電信技術(shù), 2015(1): 86-89. [10] 謝鯤. VoLTE UE開機(jī)附著流程核心網(wǎng)側(cè)的研究[J]. 移動(dòng)通信, 2016,40(8): 26-30. ★

肖海：工學(xué)碩士畢業(yè)于中山大學(xué)電子系，現(xiàn)任職于中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院，主要從事移動(dòng)終端技術(shù)方案、測(cè)試方法等研究工作。

桂烜：高級(jí)工程師，工學(xué)博士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，現(xiàn)任職于中國(guó)電信集團(tuán)公司市場(chǎng)部，主要從事移動(dòng)終端規(guī)劃、移動(dòng)終端測(cè)試研究、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)新產(chǎn)品開發(fā)運(yùn)營(yíng)、互聯(lián)網(wǎng)電視研究等工作。

何平：工程師，碩士畢業(yè)于中山大學(xué)，現(xiàn)任職于中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院，主要從事移動(dòng)終端技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)以及下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究工作。

Technical Evolution from Dual Card Terminal to Dual Card Dual VoLTE Terminal

XIAO Hai1, GUI Xuan2, HE Ping1, LIU Zhaoyuan1
(1.Guangzhou Research Institute of China Telecom Co., Ltd., Guangzhou 510630, China; 2. China Telecommunications Corporation, Beijing 100031, China)

It holds in the paper that the dual card dual VoLTE is the evolution direction of the dual card mobile phone in the future. According to requirements of the dual card dual VoLTE mobile phone, the dual card dual VoLTE terminal was compared with the six-mode full Netcom terminal, the technical challenge and solution faced by the dual card dual VoLTE in IMS external network access, dual LTE standby and two-way monitoring were introduced. Finally, the evolution of the dual card dual VoLTE terminal was looked ahead to propose that LL dual standby will be the feasibly technical solution to realize the dual card dual VoLTE terminal.

dual card dual VoLTE time-slot monitoring LL dual standby paging conflict

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.15.014

TN929.5

A

1006-1010(2017)15-0075-04

肖海,桂烜,何平,等. 雙卡終端到雙卡雙VoLTE終端的技術(shù)演進(jìn)[J]. 移動(dòng)通信, 2017,41(15): 75-78.

2017-05-31

責(zé)任編輯：文竹 liuwenzhu@mbcom.cn