LTE语音解决方案

目前 LTE对语音业务的支持，存在多种技术解决方案，如 CSFB（Circuit Switched Fallback）、SVLTE（Simultaneous Voice and LTE）以及 VoLTE（Voice over LTE）等。不同的语音解决方案对LTE的升级改造和终端实现有不同的影响。CSFB 和 SVLTE属于过渡语音解决方案， VoLTE 则属于终极语音解决方案。

CSFB语音方案

电信运营商在新建LTE网络时通常已经有成熟稳定的2G/3G网络了。为了保护现网投资，3GPP提出来CSFB技术，即采用2/3G网提供语音业务加上LTE提供数据业务的解决方案。其基本原理是：终端驻留在LTE网络时，用户发起和接收语音呼叫需要先从LTE回落到2/3G网络，由2G/3G的电路域来提供语音业务服务。

1、网络架构

为实现CSFB，需要在MME和3G/2G网络的MSC设备之间建立SGs接口。SGs关联在CSFB技术中起着桥梁作用，能够将两个不同的系统联系起来，实现用户在不同系统间的语音业务连续。

CSFB技术会影响现有的3G/2G网络，原有网络的MSC需要新增与MME的SGs接口，SGSN新增与MME的S3接口。

原有3G/2G网络的无线子系统（基站、基站控制器），需要增加LTE的邻小区配置。为让终端在CSFB到3G/2G网络后的语音业务结束后，尽快回到LTE网络，原有网络的无线子系统需要支持Fast Return功能；为了优化终端从LTE回落到3G/2G的延迟，原有网络的无线子系统需要支持RIM功能等。

2、CSFB关键技术

CSFB的思路是在用户需要进行语音业务的时候，从LTE网络回落到3G/2G的电路域。回落的方式是在释放LTE的无线链接，并且在释放消息中携带重定向字段，指出终端重新接入的制式和频点，称为重定位。重定位方式的特点是实现简单，对原有网络的改造量小；缺点是延迟相对较大。

为了减少终端重新接入3G/2G网络的时间，3GPP提出了带系统消息的重定位功能，在重定位字段中携带3G/2G网络的系统消息。3G/2G网络的系统消息是通过RIM流程从BSC/RNC、SGSN、MME传送到LTE的eNB。这种方式的特点是延迟较小，但对原有网络的改造量较大，需要对原有无线网络进行改造。

为了尽可能减少对原有网络的改造量，但同时又为了减少重新接入的时延，3GPP规范提出了DMCR功能。DMCR（Deffered Measurement Control）功能是让UE回落到3G网络进行呼叫期间只读取部分系统消息，而不需要在呼叫建立前读完所有的系统消息，从而减少呼叫建立时间。但是该功能只能用于3G网络，2G网络不支持DMCR功能。

用于支持终端从LTE回落到3G/2G网络的另一种方法是PS域切换。这种方案延迟较小，但支持难度较大，而且现有终端基本不支持这种方式。

从目前技术支持、产业实现、性能等方面来看，“带系统消息的重定位方式”被业界广泛接受。

主要特点：

• LTE终端在空闲态下驻留在LTE网络上；
• 用户发起呼叫或收到呼叫时，回落到2G/3G CS网络；
• 呼叫结束后，再返回到LTE网络。

SVLTE 语音方案

这种方案的终端是双收双发的LTE和CS域的多模终端，LTE和CS域各有一套收发信机，终端能同时在两个网络待机，实现双待，也可以同时和LTE网络、CS域网络进行通信。由于通过终端就实现了和两个网络的交互，因此该方案对LTE网络和CS域网络都没有任何要求，属于纯终端的方案。

双待机终端可以同时待机在LTE网络和3G/2G网络里，而且可以同时从LTE和3G/2G网络接收和发送信号。双待机终端在拨打电话时，可以自动选择从3G/2G模式下进行语音通信。也就是说，双待机终端利用其仍旧驻留在3G/2G网络的优势，从3G/2G网络中接听和拨打电话；而LTE网络仅用于数据业务。

基于双待机终端的语音解决方案是一个相对比较简单的方案。终端芯片可以用两个芯片（1个3G/2G芯片和1个LTE芯片）或一个多模芯片来实现，解决方案简单。由于双待机终端的LTE与3G/2G模式之间没有任何互操作，终端不需要实现异系统测量，技术实现简单。

因此双待机终端语音解决方案的实质是使用传统3G/2G网络，与LTE无关。对网络没有任何要求，LTE网络和传统的3G/2G网络之间也不需要支持任何互操作。

特点：

• 单卡双待终端空闲态下同时驻留在2G/3G和LTE网络上；
• 用户通过2G/3G的CS域网络发起语音业务呼叫；
• 用户通过LTE网络发起数据业务呼叫。

VoLTE 语音方案

当LTE网络达到全覆盖时， VoLTE语音方案将成为运营商的终极解决方案。 VoLTE的核心业务控制网络是IMS（IP多媒体子系统）网络，配合LTE和EPC网络实现端到端的基于分组域的语音、视频通信业务。 通过IMS系统的控制，VoLTE解决方案可以提供和电路域性能相当的语音业务及其补充业务，包括：号码显示、呼叫转移、呼叫等待、会议电话等。

1、网络架构

VoLTE解决方案中，实现VoIP语音业务时，除了由EPS系统提供承载，由IMS系统提供业务控制外，通常还要由PCC架构实现用户业务QoS控制以及计费策略的控制。

IMS域主要完成CSCF呼叫控制等功能。IMS系统和EPS网络配合，可以提供和电路域类似的语音业务及其补充业务，包括：号码显示、呼叫转移、呼叫等待、会议电话等。

VoLTE 系统采用专门的IMS APN来提供语音业务，为信令和语音数据使用特定QCI的“承载”，从而保障给语音业务较高的QoS。

2、关键技术

VoLTE语音解决方案的核心思想是采用IMS作为业务控制层系统，EPC仅作为承载层。借助IMS系统，不仅能够实现语音呼叫控制等功能，还能够合理、灵活地对多媒体会话进行计费。运营商可以基于用户的QoS，针对用户业务的不同内容，提供不同的资费标准。

VoLTE是全IP条件下端到端语音解决方案，涉及终端、无线、PS、IMS、CS各技术域，旨在替代电路域话音。采用VoLTE语音解决方案，对终端域、无线域和核心网有如下要求：

核心网需要全面部署 IMS系统，IMS域需要提供CSCF等呼叫控制以及HSS，MMTel AS和IP-SM-GW、MGCF/IBCF/TrGW等互通功能；需要引入LTE的设备S/P-GW、MME和为VoLTE提供承载通道和QoS控制能力。

特点：

• LTE终端在同一时刻只能在一个网络上进行业务，LTE或者2G/3G；
• LTE覆盖区，数据和语音业务都承载在LTE网络中；
• 离开LTE覆盖区，由2G/3G网络为其服务, 支持LTE到2G/3G切换等互操作。

总结

随着 LTE 网络技术的日益成熟，移动通信系统的网络架构将逐步向 EPS 演进，语音业务IP 化也是语音业务必然的发展趋势。但是，真正实现 VoLTE 将是一个漫长的过程。因此，电路域语音业务将在很长一段时间内与分组域业务并存；基于双待机终端的语音解决方案和基于CSFB的语音解决方案将在网路演进过渡阶段发挥重要作用。最终，随着LTE和IMS网络的全面部署基于VoLTE的语音解决方案将是最终的解决方案。