VoLTE之演进与部署

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移动语音经历了从TDM到IP、从传统交换机到软交换的发展后，未来将走向移动宽带语音。在网络演进上，无线侧体现为从GSM/CDMA/UMTS等向LTE发展，核心网侧则体现为从CS向IMS发展。过去几年，围绕LTE语音曾经出现过多种观点、技术和演进路线，最终有四种情况成为了可能的商用选择。

第一种是CSFB（Circuit Switched Fallback）。LTE只提供数据业务，当发起或者接受语音呼叫时，回落到CS域进行处理。运营商无需部署IMS，只需要升级MSC就可以支持。这是一种快速提供业务的方案，但缺点是呼叫接续速度慢。CSFB适合作为IMS部署之前的过渡方案，另外还可以用来解决LTE手机漫游场景的语音呼叫问题，在拜访地网络没有部署IMS，或者IMS漫游协议尚未应用的情况下，CSFB可以为漫入的LTE用户提供语音业务。

第二种是SVLTE（Simultaneous Voice and LTE），即双待手机方式。手机同时工作在LTE和CS方式，前者提供数据业务，后者提供语音业务。这是纯粹基于手机的方案，对网络无特别要求，不需要部署IMS，缺点是手机成本高、耗电高。目前已经有CDMA 1x和LTE的双待手机，被一些CDMA运营商采用作为IMS部署之前的过渡方案，而GSM/UMTS和LTE的双待手机目前还没有推出。

相比OTT，电信运营商开展LTE语音业务有自己的独特优势，比如用户号码资源、基于标准的互联互通性、QoS保证能力、与CS的切换与漫游、与移动宽带的资费套餐绑定政策等等。未来，OTT语音的比例也许会越来越高，尤其在长途话音领域，但在相当长时间内电信运营商的语音业务仍是主流。

第四种就是基于IMS的VoLTE。IMS由于支持多种接入和丰富的多媒体业务，成为全IP时代的核心网标准架构。经历了过去几年的发展成熟后，如今IMS已经跨越裂谷，成为固定话音领域VoBB、PSTN网改的主流选择，而且也被3GPP、GSMA确定为移动语音的标准架构。

在上述几种技术线路中，CSFB和SVLTE都是依赖CS域提供语音的，而且均有一些局限性，可以作为过渡选择和非主流应用，我们称之为pre–VoLTE。而只有IMS可以基于LTE提供有QoS保证的语音解决方案，可以说，基于IMS的VoLTE是无线和核心网技术发展的必然结果。

对运营商而言，部署VoLTE意味着开启了向移动宽带语音演进之路。从长远来看，这将给运营商带来两方面的价值，一是提升无线频谱利用率、降低网络成本。因为对于语音业务，LTE的频谱利用效率远远优于传统制式，达到GSM的4倍以上。

另一个价值就是提升用户体验，VoLTE的体验明显优于传统CS语音。首先，高清语音和视频编解码的引入显著提高了通信质量；其次，VoLTE的呼叫接续时长大幅缩短，测试表明VoLTE比CS呼叫缩短一半以上；第三，与RCS的无缝集成可以带来丰富的业务。

VoLTE业务发展节奏

LTE初期以热点覆盖为主，主要面向数据卡、平板电脑等移动宽带数据应用，但也会出现一些早期的LTE语音应用。一是基于软终端的语音业务，即“LTE数据卡+软终端+电脑”方式，可以满足一些特定场景的语音需求，并为将来部署手机方式的VoLTE做准备，积累运营经验；二是“LTE CPE+固定话机”方式，欧洲一些国家，如德国就采用这种方式为偏远地区用户提供宽带接入和话音服务；三是支持CSFB和SVLTE的早期LTE手机，一些运营商已经发布了这种过渡应用，如Verizon宣布将支持SVLTE，而AT&T将支持CSFB。

在这一阶段运营商扩大了LTE覆盖水平，达到可以运营语音业务的条件，特别是在城市和人口密集地区；同时，LTE智能手机大量出现，推动了VoLTE的发展。

运营商将在这一阶段商用基于IMS的VoLTE业务。但这之前，运营商需要预留较长的准备时间。因为一方面，VoLTE涉及较多新技术，需要必要的测试和试验；另一方面，IMS的部署、集成需要一定周期，现网一些设备如MSC、HLR、IT系统可能需要相应的改造或升级。我们认为，运营商提前一年甚至更长时间着手准备VoLTE是有必要的。

另外，这一阶段的LTE覆盖还是有局限的，运营商需要利用传统CS覆盖的广度和深度来提供无缝的语音业务，即LTE与CS的互操作，其中有两个主要技术点：1、LTE用户漫游到CS域后的业务提供方式，有两种可选方案，一种是完全由MSC处理语音业务，另一种是通过MSC接入IMS域以提供语音业务，后者就是3GPP定义的ICS（IMS Centralized Service）架构，这需要升级现网MSC成为EMSC（增强的MSC）；2、通话中的LTE到CS的切换，3GPP为此定义了SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）技术。

这一阶段LTE覆盖达到相当完善的程度，或LTE和其他无线宽带技术如HSPA组成无缝网络，使得移动宽带语音应用成为主流，传统CS将会被逐渐取代，当然，这是一个相当长的过程。

简化网络架构

IMS比传统软交换技术复杂，而VoLTE的引入，特别是与CS的互操作，更加加剧了系统的复杂性。这种复杂性体现为网元众多、交互复杂，如何简化解决方案架构成为重中之重。

首先应该采用通用架构。比如，华为SingleCORE架构正是基于这个理念，使CS、IMS等网元基于完全相同的硬件、软件平台设计，部署更灵活，资源利用更高效，运维管理更方便，在支持多网业务融合、未来演进等方面具备天然优势。

其次，基于通用架构把众多逻辑功能聚合到更少的网元中。比如，华为的MSC-S内置了MGCF、mAGCF、SRVCC IWF、CSFB Proxy、IBCF和IM-SSF功能，MGW内置了IM-MGW、IBGF、VIG功能，而SBC设备将支持P-CSCF、ATCF和ATGW。

此外应该采用真正的FMC设计，在多业务、多接入的情况下保持网络的融合与简化。虽然IMS标准就是为此诞生的，但真正的FMC和多业务接入在产品实现和商用部署上还有很多挑战，需要在开始部署IMS时就考虑这些问题。一个挑战是需要支持多种语音接入方式和信令协议适配，另一个挑战也是当前尤其值得关注的，就是业务处理部分即TAS（Telephony Application Server）网元需要处理移动、固定各种接入下的多种语音业务，包括VoBB、PSTN、VoLTE，以及一些运营商的定制业务。事实上，有的运营商已经发现先前部署的IMS无法支撑VoLTE而不得不更换一些设备。

VoLTE的部署几乎涉及所有的核心网网元，不仅仅是简单叠加一套IMS，而对现网设备改造或对接往往是最难的。为此，一方面要关注如何降低甚至消除对现网设备如MSC/HLR的改造要求。另一方面要考虑与现网设备的共存和集成。

为了支持SRVCC和漫游用户的CSFB，运营商需要升级改造MSC。而大规模的全网升级难度大、周期长、费用高，在VoLTE建设初期应尽量避免，可以采取把SRVCC/CSFB等功能集中部署到一个或者少数MSC上的方法。如果现网老旧MSC升级困难，建议新引入一套MSC作为MGCF/SRVCC IWF/CSFB Proxy，避免现网MSC的升级改造。

另外，尽管ICS被视为未来的目标架构，但在VoLTE开展初期，部署ICS需要全网改造MSC-S，这对很多运营商来说代价太大。华为的VoLTE解决方案提供两种选择，部署ICS或不部署ICS。后一种模式在LTE用户漫游到CS域后，业务完全保留在CS域处理，不需要触发到IMS中，这样不仅避免了MSC升级、加快了业务开展速度，而且提高了设备处理效率。

对于HLR/HSS的部署，建议在初期采用叠加方案，即新叠加一套融合的HLR/HSS来管理LTE的用户数据，传统CS用户的HLR完全保留不动。这样避免一开始就全网改造HLR的巨大工程。

此外，VoLTE的部署涉及IMS Core、TAS、SBC、融合HLR/HSS等很多网元，部分网元可能为了开展某种业务如VoBB已经存在，这样VoLTE新引入的设备需要考虑与现网设备易于集成。例如，CSCF和TAS可能来自不同厂家，它们之间的IOT和集成值得关注。

VoLTE将带来更清晰的语音和视频通话质量、更快的呼叫接续速度，但这些还不足以成为取代传统CS语音的理由，向移动宽带演进更需要超越语音的业务应用。另一方面，面对OTT的竞争，电信运营商需要提供类似或者更具竞争力的业务。RCS（Rich Communication Suite），或者欧洲一些运营商推出的简化的RCS-e，可以为运营商在语音业务基础之上提供IM、图像和视频共享等富媒体通信体验，以及和Internet业务的整合，有望被广为采用和部署。可以说，VoLTE的发展离不开RCS，运营商在实现和部署VoLTE时需要考虑与RCS集成，且由于都基于IMS，VoLTE和RCS的无缝集成也是可行的。