VoLTE端到端部署10大关键问题你都了解吗

　　一般来说，LTE网络中的语音传输问题有三种解决方法：VoLTE（Voice Over LTE，LTE网络直传）、CSFB（Circuit Switched Fallback，电路交换网络支援）、SVLTE（Simultaneous Voice and LTE，LTE与语音网同步支持）。
　　VoLTE是基于IP多媒体子系统（IMS）的语音业务，配合GSMA在PRD IR.92中制定的在LTE控制和媒体层面的语音服务标准。使用该方案意味着语音将以数据流形式在LTE网络中传输，所以无需调用传统电路交换网络，旧网络将无需保留。VoLTE推荐使用AMR-WB语音编码，也被称作HD Voice。该编码在3GPP标准族网络下支持16KHz的采样率。
　　目前，VoLTE已成为LTE时代全球运营商语音及语音漫游的主流方案。VoLTE提供高质量音视频业务体验，采用SRVCC/eSRVCC支持语音业务连续性，作为运营商构建下一代融合通信的关键能力，其可为用户提供更为丰富的业务体验。随着FDD和TDD的协同发展，越来越多的运营商正投入到VoLTE网络的部署与建设中，共同推动VoLTE国际漫游网络建设，目标是实现真正的全球无缝漫游。
　　VoLTE的部署是一个系统工程，其涉及IMS核心网、EPC核心网、CS核心网、用户数据、信令网、无线网、承载网支撑系统等共10个领域的相关问题，是电信领域空前复杂的一次网络演进，是对运营商网络与通信业务变革的一次重大挑战。
　　IMS核心网部署
　　IMS支持丰富的接入类型和多媒体业务，早已被3GPP、GSMA确定为移动语音向All IP演进的标准架构。部署VoLTE网络的关键工作之一就是建立以IMS为核心的目标核心网，IMS核心网涉及的关键网元包括I/S-CSCF、DNS/ENUM、MRFC/MRFP、IBCF/BGCF、MGCF/IM-MGW、SBC（Session Border Controller）等，主要完成VoLTE网络的接入控制、呼叫路由及业务触发等功能。
　　SBC是VoLTE网络的重要部件，一般与P-CSCF功能融合部署，是移动用户在IMS网络上的入口点。由于SBC一般同时承载VoLTE信令和媒体，其部署位置会对用户体验产生重要影响，因此在部署策略上，需要综合考虑SBC集中部署的设备效率、工程效率，以及SBC分布式部署的话务交换效率。SBC作为VoLTE承载的代理节点和入口点，若同时支持ATCF/ATGW锚定节点功能，可减少用户从4G切换到2G或3G时的媒体重建时间，保障用户平滑的系统间漫游通话体验。
　　EPC核心网部署
　　EPC核心网关键功能节点包括MME和S/P-GW，需要支持VoLTE相关功能。比如，需要为VoLTE用户的IMS APN（Access Point Name，接入点名称）请求分配IPv4或IPv6地址，部署P-CSCF发现及路由业务请求到IMS核心网，通过Gx接口执行PCRF策略建立满足业务QoS需求的EPC及空口承载，通过MME与SRVCC-IWF间的Sv接口发起到CS电路域的语音连续性请求等。
　　APN配置涉及终端、MME、P-GW上的APN配置，是EPC核心网部署需要考虑的一个关键方面。VoLTE业务和Internet业务可以共用APN，也可以使用独立APN，两大类业务使用不同的IP地址。共用APN方案部署简单，但语音等电信业务容易受到Internet数据业务的影响。另外，电信语音业务一般基于通话时长进行计费，而Internet数据业务基于流量计费，共用APN方案需要根据ICID（IMS Charging Identifier）剔除相关语音通话流量，计费支撑系统适配处理更复杂。而独立APN方案则没有这个问题，根据APN计费即可，因此一般建议采用独立APN部署VoLTE业务。
　　CS核心网改造
　　当前CS网络仍将会与VoLTE网络长期共存，需要两网协同平滑用户体验。其一是CS要支持Sv接口，部署SRVCC/eSRVCC技术保障用户从4G漫游到2G或3G网络时语音呼叫连续。其二是要支持SRVCC/eSRVCC增强功能，保障语音呼叫切换到CS后仍能支持常见补充业务，如呼叫等待（CW）、呼叫保持（CH）、多方通话（Multi-Party）等。从长远看，目前国际标准也制定了CS网络演进接入IMS的解决方案，可以升级CS网络支持ICS，即软交换MSC演进为增强MSC支持I2接口等功能，完成业务交换和呼叫交换功能向IMS的迁移，建设全网统一的一张核心网，统一用户体验和提升运营效率。
　　VoLTE部署初期应尽可能减小对CS网络的改造工作，缩短CS网络改造部署时间。如对eSRVCC部署而言，因为系统间切换量相对较小，而且也是4G迁移过程中的过渡组网，因此适合集中部署一个或一对增强MSC作为SRVCC-IWF网元桥接CS和EPC/IMS网络，减少对现有CS网络的影响。
　　4G PCC网络部署
　　PCC（Policy and Charging Control）系统是在3GPP R7中提出，作用于分组网络的端到端策略控制架构。VoLTE借助PCC架构，由SBC/P-CSCF通过Rx接口向PCRF申请VoLTE音视频承载资源，PCRF依据配置策略，映射生成满足音视频业务需求的动态规则，通过Gx接口指示EPC、无线预留满足业务QoS要求的专有承载，从而保障业务服务质量。
　　端到端QoS部署的关键在于各相关网元QoS参数配置和映射。包括在SAE-HSS基于用户签约业务类型发放QCI、ARP、APN-AMBR和UE-AMBR等关键参数，完成业务层网元，包括基站、MME、S/P-GW、PCRF等的QoS机制和参数映射，完成IP承载层网元，如路由器根据QCI到DSCP的差异化控制映射。由于端到端QoS部署涉及领域和网元众多，这对运营商或厂商的集成能力是很大的一个挑战。
　　业务平台及智能网改造
　　业务层面的部署需要考虑两个问题，第一个是如何保障VoLTE用户在2G/3G网络，以及LTE网络下的基本语音与补充业务体验的一致性问题，第二个是现有2G/3G智能网业务如何迁移至LTE，为VoLTE用户提供类似VPMN、400等增值业务服务。
　　针对第一个问题，存在3种解决方案。方案一是部署ICS架构的目标网络，用户在CS漫游时仍然由IMS提供服务。这个方案目前在业界并不成熟，同时方案涉及CS网络的大量改造。方案二是锚定方案，由用户签约O-CSI（针对主叫）或T-CSI（针对被叫），在CS域触发智能到Anchor AS，由Anchor AS提供IMRN将呼叫路由回归属IMS域处理业务。锚定方案在CS域部署简单，但锚定回IMS降低了业务效率，因此部分运营商仅部署了被叫锚定。方案三是CS/IMS双域并行业务处理方案，无论主、被叫均不锚定回IMS。CS/IMS双域并行业务处理的一个重要前提是用户签约业务数据需要能在HLR/SAE-HSS和IMS-HSS间同步。目前运营商可视情况选择方案二或方案三。
　　有几种方式可以帮助运营商实现智能业务继承。其一是部署IM-SSF，其角色类似CS领域的SSP功能，通过传统的CAMEL或INAP等智能网信令触发到SCP/OCS，完成智能业务逻辑控制。IM-SSF一般建议跟MMTel AS融合部署。其二是部分智能业务平台可升级或已经支持SIP，则可以直接改造成SIP AS，由S-CSCF通过iFC触发到AS完成业务控制。其三对于一些语音交互类智能业务，可以通过MGCF路由回CS域MSC/SSP，在CS域完成智能流程交互。运营商可根据实际情况为不同的业务选择合适的方案。
　　HLR/SAE-HSS与IMS-HSS融合部署
　　HLR/SAE-HSS与IMS-HSS（三合一HSS）数据库融合部署可以避免HLR/SAE-HSS与IMS-HSS之间需要同步大量数据，如签权信息、eSRVCC信息等的问题。对BOSS运营支撑系统来说，数据库融合降低了BOSS的改造难度，避免同一VoLTE用户的签约信息需要同时向两套设备进行业务开通。融合数据库统一的业务签约信息，能更好地保障补充业务在CS和VoLTE网络的一致性，使用户无论在CS还是VoLTE网络漫游都能享受一致的业务体验。
　　如果现网HLR数据库能升级部署SAE-HSS和IMS-HSS，这将是最优的融合部署方案，否则需要新建融合数据库，跟现有HLR数据库长期并存，或者直接替换现有HLR数据库。前者部署起来更平滑，但考虑到一般是以不换号方式迁移用户到4G，因此需要部署FNR区分到新老数据库的路由。后者则无需部署FNR，但直接替换HLR操作起来风险较大，需要充分验证各业务场景。运营商需要根据实际情况确定数据库融合方案和部署节奏。
　　Diameter信令网部署
　　Diameter是EPC/PCC/IMS网络通信的基础协议，与PCRF/OCS/HSS互联的众多网络节点的功能接口都基于Diameter协议。3GPP定义DRA功能实体用于Diameter信令路由汇聚，应用于核心路由场景。GSMA定义DRA用于3G/4G网络间漫游时的安全隔离及与当前SS7信令网互通，应用于跨网络的漫游互通场景。DRA跨接于EPC/PCC/IMS网络之间，可以实现将同一用户的各网元接口会话绑定到相同PCRF。运营商部署Diameter汇接设备可以简化Diameter信令网络部署和维护，方便快速开展新业务。
　　伴随用户从2G/3G向4G逐步迁移，传统SS7信令网和Diameter信令网将会是一个此消彼长的关系。如果现网STP设备能直接升级支持Diameter，则建议直接重用现有STP设备，否则建议新建Diameter/SS7融合汇接设备，随用户迁移和SS7的IP化改造，逐步建设Diameter/SS7融合的信令网，而传统SS7信令网则随生命周期让其自然消亡。
　　业务支撑和网管部署
　　VoLTE业务发放涉及众多网元，包括HLR/SAE HSS/IMS HSS（三合一HSS）、MMTel AS、IM-SSF、ENUM/DNS、SCP及其它增值业务AS等，需要运营商BOSS改造支持相应的业务开通接口，以及MMTeL AS/PGW等网元话单处理及在线计费接口满足VoLTE用户业务开通和计费功能。
　　VoLTE All IP架构和更复杂的业务流程对运营商的网络管理提出了更高的挑战。CS网络核心网元不到5个，而VoLTE核心网元则超过了12个，基本业务流程经过了更多的网元和接口，复杂性成倍增加。运营商需要考虑如何提升端到端快速故障解决及日常新业务开通效率，需要考虑如何建设LTE环境下的业务质量KPI衡量体系，需要考虑如何端到端管理All IP下的语音质量。
　　无线网络升级改造
　　LTE网络需要升级改造支持VoLTE。音视频等实时电信业务对时延要求很敏感，这要求部署端到端QoS来保障服务质量，其中就包括了无线侧的QoS部署。从测试情况来看，无线相关特性如头压缩技术（ROHC）、降低时延（TTI Bundling）、半静态调度（SPS）等增强功能能够提升VoLTE的覆盖能力和系统容量效率。边缘eNodeB需要正确配置相邻GSM或UMTS位置区及eSRVCC测量控制相关参数，并随网络变化及时调整。同时BSC或RNC需要部署2G/3G到4G的重选，保证4G网络可用时用户能及时返回4G。
　　IP承载网改造
　　一般通过VPN来合理区分电信网络的各类信令、媒体和维护管理分组数据，以更好地保障业务安全。如划分IMS信令VPN、IMS媒体VPN等。不同于2G/3G PS环境下用户停止产生流量一段时间后的IP地址自动回收机制，VoLTE用户将永久在线。因此对于一些规模很大的运营商，IPv6部署改造也是一项必须考虑的重要工作。包括终端、IP承载网设备、EPC核心网、IMS核心网、SBC等都涉及IPv6部署。
　　QoS改造是承载网改造的一项重要内容。承载网需要启动DiffServ队列调度能力，以实现对不同等级业务的服务质量控制。通过对QCI和IP承载网的IP DSCP服务质量优先级参数进行映射，实现跟其它分组业务的区分和优先级控制，保障VoLTE信令、语音及视频等业务的服务质量。
　　VoLTE的部署除涉及以上领域的关键技术问题外，还有很多与网络运营、网络优化相关的问题需要通过不断实践来积累经验，期望运营商、设备商、终端与芯片厂商通力合作，加快推进VoLTE相关产业成熟，促进全球运营商VoLTE网络的规模部署，尽早实现VoLTE商用和全球无缝漫游，以更好的通信体验丰富人们的沟通与生活。

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