VoLTE关键技术
VoLTE关键技术
1、无线承载Qos等级表示
2、AMR-WB语音编码
3、SIP
4、RoHC健壮性报头压缩协议
5、SPS半持续调度
6、eSRVCC
1. 无线承载Qos等级标识
EPS系统中，QoS控制的基本粒度是EPS承载(Bearer)，即相同承载上的所有数据流将获得相同的QoS保障（如调度策略，缓冲队列管理，链路层配置等），不同的QoS保障需要不同类型的EPS承载来提供，在接入网中，空口上承载的QoS是由eNodeB来控制的， 每个承载都有相应的QoS参数QCI（QoS Class Identifier）。
根据QoS的不同， EPS Bear可以划分为两大类： GBR(Guranteed Bit Rate) 和 Non－GBR。所谓GBR，是指承载要求的比特速率被网络“永久”恒定的分配，即使在网络资源紧张的情况下，相应的比特速率也能够保持。MBR(Maximum Bit Rate)参数定义了GBR Bear在资源充足的条件下，能够达到的速率上限。MBR的值有可能大于或等于GBR的值。相反的，Non－GBR指的是在网络拥挤的情况下，业务（或者承载）需要承受降低速率的要求，由于Non－GBR承载不需要占用固定的网络资源，因而可以长时间地建立。而GBR承载一般只是在需要时才建立。
LTE中共有9种不同的QCI，在VOLTE业务中主要用到了QCI 1、QCI 2、QCI 5，而普通的数据业务主要是QCI 8/9。不同QCI列表如下图，IMS信令使用QCI 5，语音业务共使用QCI 1、QCI 5、QCI 8/9，视频电话业务共使用QCI 1、QCI 2、QCI 5、QCI 8/9。
2. AMR-WB语音编码
AMR全称Adaptive Multi-Rate，自适应多速率编码，主要用于移动设备的音频，压缩比比较大，但相对其他的压缩格式质量比较差，但主要用于人声，所以效果较好。2/3使用的语音编码格式为AMR-NB，语音带宽范围：300－3400Hz，8KHz采样率，VoLTE使用AMR-WB编码，提供语音带宽范围达到50～7000Hz，16KHz采样率用户可主观感受到话音比以前更加自然、舒适和易于分辨。
AMR 一共有16种编码方式， 0-7对应8种不同的编码方式， 8-15 用于噪音或者保留用。
AMR-WB同样也有16种语音编码，目前主要使用2和8两种
3. SIP(SessionInitiation Protocol)&SDP
SIP协议是互联网行业标准组织IETF提出的，SIP(Session Initiation Protocol)是一个应用层的信令控制协议。用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话。这些会话可以是Internet多媒体会议、IP电话或多媒体分发。会话的参与者可以通过组播（multicast）、网状单播（unicast）或两者的混合体进行通信。VoLTE选择了SIP协议，最主要的原因就是免费。
在VOLTE中引入了IMS，对VOLTE进行业务控制，MME只是做为业务的承载体，IMS对业务的控制全部通过SIP消息完成，在学习VoLTE的过程中必须学习SIP消息。
SIP有两种类型的消息，它们是：
请求：从客户机发到服务器的消息。
响应：从服务器发到客户机的消息。
其中VOLTE常用的请求消息包括下列几种，表中也列出了消息的定义文档：
响应消息包含数字响应代码，SIP响应代码集部分基于HTTP响应代码。
有两种类型的响应，它们是：
*临时响应（1XX）：临时响应被服务器用来指示进程，但是不终结SIP事物。
*最终响应（2XX，3XX，4XX，5XX，6XX）：最终响应终止SIP事物。
SIP由于是采用文本格式编码，所以消息格式很简单，是由MessageHeader加可选的Messagebody构成，Message Header 从第二行开始每一行都由“Tag:Valued”格式组成，每一行描述一个属性，SDP也是用文本格式描述的，一个SDPDescription可以包含很多行，每一行的格式如下：
Type = Value
Type只用一个字母来表示；一个SDPDescription通常有一个Session-level和多个Media-level信息组成，常见的SDP属性如下：
4. RoHC健壮性报头压缩协议
在LTE中，为了在分组交换域(PS)提供语音业务且到达接近常规电路交换域的效率，必须对IP/UDP/RTP报头进行压缩。对于话音数据包，其包长较小，封装成IP包后，采用头压缩技术能有效提高频谱利用率，对于视频业务数据包，同样压缩后也可以提高频谱效率。在LTE系统中，规定PDCP子层支持健壮性报头压缩协议(ROHC)来进行报头压缩，并且同时支持IPv4和IPv6。
典型的，对于一个含有32 Byte有效载荷的VoIP分组传输来说，IPv6报头增加60 Byte，IPv4报头增加40 Byte，即188%和125%的开销。为了解决这个问题，在LTE系统中PDCP子层采用ROHC报头压缩技术，可压缩成4～6个字节，即12.5%～18.8%的相对开销，从而提高了信道的效率和分组数据的有效性。
1. SPS半持续调度
Semi-Persistent Scheduling，简称SPS，半永久性调度，又称为半静态调度，LTE引入SPS调度模式的主要目的是为了支持VOIP业务。SPS调度方式可以减少控制信道的资源开销和时延抖动，但会增加PDSCH的开销；VOIP业务用户语音包发送频率较大，SPS周期调度时不需要每次都发送PDCCH，减少了控制区CCE的占用量，理论上可以提高系统用户容量。
从语音业务模型上看可以知道SPS适用于语音业务，VoIP业务的状态分为激活期和静默期,在激活期，数据包的发包间隔为20ms，每个数据包的大小固定为35~47Byte。对于暂态时的数据包大小由于没有压缩，数据包大小为92Byte, 在静默期，SID包的发包间隔为160ms，每个SID包的大小固定为10~22Byte，这样规律的发送方式适用SPS调度。
总的来说，SPS就相当于给用户分配了固定的PDSCH，可以减少PDCCH占用数，但会增加PDSCH占用数，是否开启需对两者进行权衡。对于SPS的详细内容，可以参考《SPS调度-李翔》。
6. eSRVCC(EnhancedSingle Radio Voice Call Continuity)
SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）是3GPP提出的一种VoLTE语音业务连续性方案，主要是为了解决当单射频UE 在LTE/Pre-LTE网络和2G/3G CS 网络之间移动时，如何保证语音呼叫连续性的问题，即保证单射频UE 在IMS 控制的VoIP 语音和CS 域语音之间的平滑切换，SRVCC类似于UTRAN中的3G至2G的切换，主要是在CN侧多了PS域到CS域的转换过程。当LTE覆盖较差时，UE通过SRVCC切换到UTRAN/GERAN，目前移动公司的方案是切换到GERAN，3GPP TS 23.216中定义E-UTRAN切换到UTRAN/GERAN的流程图及主要信令流程如下：
eSRVCC即为增强的SRVCC，与SRVCC一样为3GPP在R8阶段引入的方案，相比SRVCC最大的改进就是缩短了切换时延，改善用户感知。SRVCC与eSRVCC的主要区别如下：
1、SRVCC：媒体的切换点是对端网络设备（如对端UE），影响切换时长的主要因素是会话切换后需要在IMS网络中创建新的承载。
2、eSRVCC：相比于SRVCC，媒体切换点改为更靠近本端的设备。具体方案就是增加ATCF/ATGW功能实体作为媒体锚定点，无论是切换前还是切换后的会话消息都要经过ATCF（Access Transfer Control Function）/ATGW（AccessTransfer Gateway）转发。后续在发生eSRVCC切换时，只需要创建UE与ATGW之间的承载通道，对端设备与ATGW之间的媒体流还是通过原承载通道传输。这样相当于减少了SBC至SCC AS之间的时延，明显短于SRVCC方案，减少了切换时长。
