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由于GSM等移動網絡在過去20多年來的發展和普及,全球移動語音通信業務獲得了空前的成功。伴隨個人語音業務的迅猛發展,無線數據網絡也從GPRS/HSPA走向了LTE。
早在2001年,3GPP就提出了基于IMS的全IP架構,實現基于分組域的語音和多媒體業務。IMS作為構建在PS(分組交換)域上的多媒體業務控制平臺,采用SIP協議作為不同分組接入網絡的統一會話控制協議,從而成為業界公認的下一代語音/多媒體業務控制和網絡融合的平臺。
由于無線頻譜利用率、帶寬等原因,業界已經部署的IMS主要基于LAN/WiFi/WiMAX等固網分組技術開展, 基于HSPA等移動分組無線技術部署實時的語音/多媒體業務并不現實。 LTE技術的出現和逐漸成熟才使移動網絡端到端的VoIP業務商用部署成為可能。 LTE技術的高帶寬、高移動性、低時延保證了用戶在LTE網絡上的通話業務感受能夠與傳統CS(電路交換)相同。LTE VoIP的實施標志著移動網絡向All IP 網絡邁出重要的一步,最終PS域將取代移動CS域,成為真正的All IP網絡。
為了簡化LTE和UTRAN/GERAN的互操作技術要求,降低LTE終端射頻模塊的復雜度,延長LTE終端的待機時間,3GPP決定LTE和UTRAN/GERAN之間采用單射頻(Single Radio)技術。 單射頻意味著LTE終端不能同時在LTE和UTRAN/GERAN上開展業務,這給LTE和UTRAN/GERAN之間的切換控制帶來了新需求。
受運營商初期投資限制,LTE會先在熱點地區孤島式部署,再逐步鋪開;因而為滿足用戶隨時隨地的語音業務需求,LTE語音業務解決方案很長一段時間內仍要依賴于GERAN/UTRAN CS接入的配合。LTE語音業務應該對GERAN/UTRAN無線網絡沒有改動需求,對移動電路域核心網盡量少地改造, 以方便運營商的LTE部署。
LTE語音業務實現架構
圖1是當前業界主要的三種開展LTE語音業務的實現架構,分別是CSFB(Circuit Switched Fallback in Evolved Packet System)、SR-VCC(Single radio voice continuity control)和VoLGA (Voice over LTE via Generic Access technology)。其中前兩種已經寫入3GPP R8規范中,后一種則在VoLGA組織中密切討論。
● CSFB架構
部分運營商因為現有CS網絡覆蓋好、容量充足等原因,會做出在LTE網絡上首先開展無線Internet業務的選擇,而語音業務則暫不遷移到LTE網絡中,仍基于原有的CS網絡開展。由于LTE和GERAN/UTRAN之間的單射頻模式,LTE終端使用LTE數據業務時,將無法收到電路域語音業務信號。因此LTE網絡產生了對MSC(移動交換中心)的CSFB需求,嚴格說來,CSFB技術并不是一種真正的LTE VoIP技術。
CSFB主要解決附著于LTE網絡的雙模終端如何在LTE網絡中接收到電路域的被叫尋呼等網絡發起的請求,要求MSC能夠建立與MME(移動管理實體)之間的SGs接口,實現LTE和2G/3G的聯合位置更新和尋呼等操作。
● SR-VCC架構
SR-VCC架構利用IMS核心網絡提供LTE VoIP語音業務的路由、控制和業務觸發,并提供LTE向GERAN/UTRAN切換時的語音連續性保證。不同于CSFB架構,SR-VCC架構中移動語音業務真正能夠基于LTE分組網絡實施。3GPP在 R7協議版本中制定了VCC架構,實現WiFi和GERAN/UTRAN接入間切換時的語音連續性控制。3GPP R8階段又針對LTE的需求,,在R7 VCC基礎上進一步制定了SR-VCC的語音業務切換控制標準。
SR-VCC架構需要部署IMS SCC(Service Continuity Control) AS、增強MSC網元,結合MME的切換控制保證LTE語音能夠平滑地向GERAN/UTRAN CS網絡切換。要求MME在eNodeB發出向GERAN/UTRAN 切換請求后,通知增強MSC網元,MSC網元則基于3GPP CS網絡成熟的切換控制協議向控制RNC/BSC的MSC發起CS切換請求。
SR-VCC不僅提供實時語音業務,而且IMS的架構能夠為用戶提供全新的IMS多媒體業務,例如即時消息和用戶狀態呈現業務等。
● VoLGA架構
VoLGA架構利用現有的CS網絡實現對LTE語音的控制,類似WiFi的UMA解決方案。 需要部署GANC網元,模擬BSC/RNC的A/Iu接口。此方案最大特點在于引入GANC(Generic Access Network Controller)網元,而不需要部署IMS,不需要改造CS網絡,同時要求VoLGA UE與SR-VCC UE采用不同的協議棧。
VoLGA方案在T-Mobile發起的VoLGA論壇中討論,創始成員除T-Mobile外,包括阿爾卡特-朗訊、愛立信、中興通訊、華為、Kineto、LG電子、摩托羅拉、北電網絡、三星、Starent等10家廠商。3GPP組織已確定不在R8/R9中接受此方案。
VoLGA在2009年1月剛剛完成版本1的需求討論,計劃在2009年6月底完成版本1的三階段規范定義,在2010年6月完成版本2的定義。中興通訊作為VoLGA成員,積極參加VoLGA標準的討論,并在2009年6月作為東道主主辦VoLGA上海會議。
分組數據業務控制網元ZXUN uMAC和ZXUN xGW遵循3GPP EPC(Evolved Package Core)控制面與用戶面分離原則和單用戶面節點的扁平化架構原則,以減少媒體傳輸時延。ZXUN uMAC和ZXUN xGW支持多種網絡接入,包括3GPP/3GPP2/non-3GPP。ZXUN uMAC融合SGSN和MME功能,可以實施資源動態分配,保證運營商網絡從非LTE到LTE的平滑演進。
ZXUN RCP(策略決策網元)提供資源接納控制和計費策略控制等功能。在LTE數據流量大時,通過 ZXUN RCP與ZXUN CSCF(呼叫會話控制功能)、ZXUN xGW的配合,語音等實時業務能夠優先獲得傳輸資源,有效地保障了LTE實時業務的質量。
利用ZXWN MSCS(移動軟交換控制服務器)的軟件升級,可以輕松地支持SR-VCC 增強型MSC功能,配合IMS SCC AS,即可以實現LTE到2G/3G CS的語音連續性。通過增強MSC的適配,可以避免對現網MSC設備進行升級。
同時,ZXWN MSC只要通過簡單的軟件升級即可迅速支持CSFB功能,完全解決了運營商部署LTE的后顧之憂,保證用戶在暢游LTE無線網時不會錯過任何來電。
中興通訊在2009年全球移動大會(Mobile World Congress)上提供了完整的端到端LTE/SAE網絡解決方案,充分展示了中興通訊在TDD-LTE/FDD-LTE無線技術方面的深厚技術實力和基于全IP平臺的EPC/IMS的核心網融合解決方案提供能力。
LTE VoIP和多媒體業務是移動網絡演進的必然趨勢,中興通訊愿為業界的LTE領先運營商提供端到端的融合業務解決方案,并共同探索語音和多媒體業務在LTE網絡上的全新部署和運營模式。