由CS域转至VOIP域的LTE语音过渡技术

　　引言

　　由于GSM等移动网络在过去20年间的发展和普及，使全球移动语音通信业务获得了空前的成功。伴随个人语音业务的迅猛发展，无线数据网络也从GPRS/HSPA走向了LTE。LTE将给我们造就一个高带宽的无线接入网络，更好地支持各种移动应用，但是，这里面也隐藏着危机，最大的危机来自VOIP。

　　LTE基于IMS的全IP架构可以实现基于分组域的语音和多媒体业务发展。IMS采用SIP协议作为不同分组接入网络的统一会话控制协议，从而成为业界公认的下一代的语音/多媒体业务控制和网络融合的平台。LTE技术的出现和逐渐成熟才使移动网络E2E的VoIP业务商用部署成为可能。LTE技术的高带宽、高移动性、低时延保证了用户在LTE网络上的通话业务感受能够与传统CS相同。LTE VoIP的实施标志了移动网络向All-IP 网络迈出重要的一步，最终PS域将取代移动CS域，成为真正All-IP网络。

　　受运营商初期投资限制，LTE会先在热点地区孤岛式部署，再逐步铺开，因而为满足用户随时随地的语音业务需求，LTE语音业务解决方案很长一段时间内仍要依赖于GERAN/UTRAN CS接入的配合。LTE语音业务应该对GERAN/UTRAN无线网络没有改动需求，对移动电路域核心网尽量少地改造，以方便运营商的LTE部署。

　　LTE和UTRAN／GERAN的切换需求

　　为了简化LTE和UTRAN／GERAN的互操作技术要求，降低LTE终端射频模块的复杂度，延长LTE终端的待机时间，3GPP业界决定LTE和UTRAN／GERAN之间采用为Single Radio 技术。 Single Radio意味着LTE终端不能同时在LTE和UTRAN／GERAN上开展业务，这给LTE和UTRAN／GERAN之间的切换控制带来了新需求。

　　经过3GPP业界的共同努力，回退至2G和3G的电路域话音（CSFB）被当作是从电路交换网络演进至全 IP过程中的一步。拨打或接听语音电话时，CSFB解决方案可将用户设备（UE）接入从 LTE切换至2G/3G。

　　为了促使行业联合起来支持3GPP标准，爱立信及其它几家厂商和运营商共同启动了“One Voice”计划。该计划的主要目标是制定终端和网络厂商应遵循的基准规范（baseline profile），从而确保互操作性。自从被GSM协会在2010年初采用以来，该计划在业界获得了更广泛的认可。

　　“One Voice”计划推出的基准规范构成了面向语音和短消息的IMS规范（GSM 协会永久参考文档 IR.92）的基础，通常被称为VoLTE（LTE语音）。

　　基准规范中的要求涵盖了网络的每个层。而每个层也相应地包含 IMS 特性、媒体要求、承载管理特性、LTE 无线要求以及通用功能。这些要求符合 3GPP 版本8（Rel-8），其它一些出自3GPP版本9（Rel-9）的要求用于支持分组交换紧急呼叫。

　　LTE VoIP和多媒体业务是移动网络演进的必然趋势，支持UE从LTE切换至2G/3G的CSFB解决方案终将成为一种CS域语音向全IP域语音的过渡技术。

　　业界LTE 语音业务实现架构

　　当前业界主要有三种开展LTE语音业务的实现架构，分别是：

　　1.CSFB(Circuit Switched Fallback in Evolved Packet System)

　　2.SR-VCC(Single radio voice continuity control)

　　3.VoLGA (Voice over LTE via Generic Access technology)

　　其中前两种已经写入即将冻结的3GPP R8规范中，后一种则在VoLGA组织中密切讨论。

图1 业界三种LTE 语音业务实现架构

　　CSFB架构

　　部分运营商因为现有CS网络覆盖好、容量充足等原因，会作出在LTE网络上首先开展无线Internet业务的选择，而语音业务则暂不迁移到LTE网络中，仍然基于原有的CS网络开展。由于LTE和GERAN/UTRAN之间的Signal-radio mode，LTE终端使用LTE数据业务时，将无法收到电路域语音业务信号。因此LTE网络产生了对MSC的CSFB需求，严格说来，CSFB技术并不是一种真正的LTE VoIP技术。

　　CSFB主要解决附着于LTE网络的双模终端如何在LTE网络中接收到电路域的被叫寻呼等网络发起的请求，要求MSC能够建立与MME之间的SGs接口，实现LTE和2G／3G的联合位置更新和寻呼等操作。

 　　SR-VCC架构

　　SR-VCC架构利用IMS核心网络提供LTE VOIP语音业务的路由、控制和业务触发，并提供LTE向GERAN／UTRAN切换时的语音连续性保证。不同于CSFB架构，SR-VCC架构中移动语音业务真正能够基于LTE分组网络实施。

　　GPP在 R7协议版本中制定了VCC架构，实现WiFi和GERAN／UTRAN接入间切换时的语音连续性控。3GPP R8阶段又针对LTE的需求，在R7 VCC基础上进一步制定了SR-VCC的语音业务切换控制标准。

　　SR-VCC架构需要部署IMS SCC(Service continuity control) AS、增强MSC网元，结合MME的切换控制保证LTE语音能够平滑地向GERAN/UTRAN CS网络切换。要求MME在eNodeB发出向GERAN／UTRAN 切换请求后，通知增强MSC网元，MSC网元则基于3GPP CS网络成熟的切换控制协议向控制RNC/BSC的MSC发起CS切换请求。

　　SR-VCC不仅提供实时语音业务，而且能够为用户提供全新的IMS多媒体业务，例如即时消息和用户状态呈现业务等。