【大话GSM】WCDMA和LTE在提供数据和语音业务上的差异

WCDMA和LTE在提供数据和语音业务上的差异

以下两篇文章的内容来自网络，部分内容有重复，但在阐述“WCDMA和LTE在提供数据和语音业务上的差异”总结的都很好：

 

文章1：原题目《4G LTE 网只能提供数据服务，不能承载语音通话，该怎么理解？》

这个问题要从移动核心网的角度来理解。我们平时说的 WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE 其实通常指空口技术，即从手机到基站的通信技术。而移动通信的核心控制部分，则由核心网完成——如何在两个基站间建立起语音连接？何时给拨号方返回嘟嘟的线音？何时给接收方发出振铃？如何判断一个用户是否开通了呼叫转移业务，如何实现？如何建立从手机到因特网服务器的数据连接？如何判断用户是 3G 用户还是 LTE 用户？ 这些都是由移动核心网完成的。

下面来说移动核心网的种类。在 2G/3G 时代，移动核心网是两个独立的域，控制语音相关的叫电路域（CS 域：Circuit Switch），控制数据业务相关的叫分组域（PS 域：Packet Switch）。相应的，与语音相关的控制都放在了电路域，比如上面的语音呼叫建立、返回振铃、判断并执行呼叫转移，以及曾经的杀手锏业务短信等等。与数据相关的控制则放在了分组域，比如上面的与因特网服务器（通信网与因特网是两张网）建立数据连接、区分你当前流量是微信还是微博等等。

因此，在 2G/3G 时代，语音和数据业务分别承载在两张不同的核心网上。3G 网络允许业务并发，也即同时使用两张网络，在打电话的同时可以数据下载。（2G，严格的说是 2.5G 的 GPRS，由于技术限制，通常发生呼叫的时候数据业务会挂起）

随着数据业务的爆发以及网络的全 IP 化，LTE 网络不再提供电路域，只保留唯一的一个分组域核心网（EPC：Evolved Packet Core）。LTE 的最终目标是所有业务，包括语音、数据，都承载在这张用来处理数据业务的核心网上。也就说，只有在语音完全实现数据化（IP 化）后，LTE 网络才能够承载语音业务，而这个条件目前在中国并不具备。

可能有人会问，手机 QQ 既然能语音通话，为什么 LTE 网络不能直接也这么干？因为这种类似于软件中的语音通话功能只是应用级别的，运营商无法做到对通话过程完全可控（使用手机号 MSISDN 作为身份标识、区域计费、增值业务等），更重要的是，这种级别的语音业务无法保障其通话质量（想象一边 QQ 语音一边下迅雷吧）。此外，实现移动电话与固网（座机）之间的通信也是个很重要的问题。

为此，通信人们又构想出了IP 多媒体系统（IMS: IP Multimedia Subsystem），叠加在 LTE 核心网上，通过 IP 网络提供高质量、可控、可与固网融合的语音业务（当然不只是语音业务，还包括视频等媒体业务）。而VoLTE 技术（Voice over LTE）就是基于 IMS 的，也是在 LTE 网络中承载语音通话的唯一方式。

不幸的是，多年来 IMS 的研究进展缓慢，其大规模的商用也刚刚开始（韩国 SK 已部署商用 VoLTE），而要在中国这么大的范围内实现 VoLTE，目前来看还不太成熟，需要后续持续的大规模网络基础建设（都是钱哪……），因此可以说，从目前来讲，「4G LTE 网只能提供数据服务，不能承载语音通话。」。

既然目前 IMS 网络大规模部署还不成熟，自然就有人想出了过渡期间的临时方案：CSFB 和多模双待。

语音业务回落（CSFB: CS Fallback）是指驻留在 LTE 网络中的用户，需要发起语音业务时（包括主叫和被叫，不包括短信），通过切换，完全回落至 2G/3G 网络，然后通过 2G/3G 网络中的电路域进行语音业务，通过 2G/3G 网络中的分组域接续之前在 LTE 网络中未完成的数据业务，但是数据业务的速率会显著降低。语音业务完成后再返回 LTE 网络（至于是否挂机就马上回去就不一定了）。这是世界上绝大多数运营商采取的过渡期方案。这种方案的问题在于，如果优化不好，回落的过程耗时会很长，导致语音建立的时间较长。（当然小伙伴们不用担心，已经有一群人集中脑力把它优化的很好了。）

多模双待的概念就很好理解了，跟现在常说的双模双待机原理是类似的，唯一不同就是只需要一张 SIM 卡。用户同时驻留在 2G/3G 和 LTE 网络，语音业务通过 2G/3G 提供，数据通过 LTE 网络来承载。享受 2G/3G 的语音质量和 LTE 的数据速率，听着很完美是不是？致命弱点：耗电量大，这个不用多说吧，智能机用户的切肤之痛，试想如果本来就只能用 6 个小时的安卓机使用多模双待只能用 4 个小时了（可能有些夸张，具体数据未知），小伙伴们能忍么？第二，支持多模双待的终端少而且成本更高，大名鼎鼎的 iPhone 5S 就不支持，这也是为什么 5S，以及其他非移动定制机，开通 4G 后被爆出各种语音、短信问题。

既然多模双待问题挺多，而 CSFB 听起来还不错，为什么中国移动、中国电信不好决定？

中国移动的原因，自然是其 3G 网络：TD-SCDMA 的短板，导致其回落到 3G 网络的策略基本不可用。那回落到 2G 呢？要知道，GSM 可是十多年前的技术了，技术上很难再做出更多的优化，导致 CSFB 的缺点被放大：回落时间过长（上文中「优化得很好」特指 LTE 到 3G 网络的回落）。试想用户需要打一个电话，先需要若干秒（假设 8s 吧）的回落时间（从 LTE 到 2G），然后再经过若干秒（假设 4s 吧）的呼叫建立时间（2G 系统内部），那每拨打一个电话，单方就至少需要等待 12s，双方都是 LTE 用户的话还要更长（不是 x2 的关系，小于）。这恐怕谁都不好拍板就让用户这么等着。此外，2G（GPRS/EDGE 都属于 2G）的数据业务速率极差。GPRS 的理论最高速率为 171.2kbps，实际大概在 40kbps 左右；EDGE 的理论峰值可以达到 384kbit/s，实际大概是 160Kbps 左右；而 LTE 理论上可是 100Mbps，也就是 100,000kbps，从光纤网络直接掉到拨号网络，用户能满意么？（以上速率除以 8 就是你迅雷上看到的下载速度）

好在中国移动坐拥数亿用户，拥有强大的产业推进能力，只要想，马上就会有无数移动版手机支持多模双待，所以也不用太操心。而移动的资金雄厚，大踏步建网直接进入 VoLTE 时代也应该指日可待。

而中国电信的原因，则在于从其 3G 网络 CDMA2000 到 LTE 的演进不是平滑的，可以理解为两张技术上截然不同的网络，回落自然也成问题。况且国外大部分部署 CDMA 的运营商（主要集中在北美）当初大部分都选了多模双待（当时回落技术还非常不成熟），所以选择跟风自然最稳妥。

中国联通所谓拿到最好的 3G 牌照绝对名不虚传，所以采用 CSFB 没有什么悬念。而其 3G 网络从 WCDMA 升级到到 HSPA+ 其理论峰值就可以达到 42Mbps，跟 LTE 已经不分伯仲，也导致其 LTE 的发展态度最保守。不过，其从 WCDMA 到 LTE 的演进从技术上讲也是三家运营商里最平滑的，偷着乐吧。

补充 1：SRVCC 技术解决的当语音已经通过 VoLTE 承载时，在通话过程中移出 LTE 覆盖区（也就是 4G 没信号了）过程中如何保证语音、数据的连续性。因此在文中并没有提到。

补充 2：LTE-A才是严格意义上的 4G 标准，HSPA+、LTE 都是准 4G 标准。

 

文章二：《为什么 WCDMA 可以边通话边上网，而 TDD LTE 不能？》

这个问题给牛小哥点了赞同，Duncan Zhang的答案大体上是对的，但是不得不说，LTE不论时分还是频分双工是一定而且必须可以同时进行数据和话音业务的。

WCDMA最开始的时候从GSM发展而来，因而保留了GSM的核心网部分，所谓核心网，简单来说就是一个交换网络，负责把数据请求和呼叫请求接到不同的网络上，在GSM还没有GPRS那会，基本上只有呼叫请求，而当时的通信是建立在电路交换的基础上，电路交换简单说就是有信道建立和信道拆除，通信中独占信道方式，通常的PSTN（即电话网）就是电路交换，强调可靠；而互联网是IP网络，基于分组交换，强调有效。

后来由于数据业务的引进，不得不加入分组交换域，为了解决的这点的GPRS增加了实体和协议，其中最重要的是GGSN和SGSN，有了这两个节点，以及相应的接口和协议，相当于在原有的电路交换核心网公路上又修了改了一个分组交换的立交桥。这样大家各行其道，互不影响。

WCDMA是源于GSM，因而R99时完整的继承了GSM的核心网，在无线接入网上有较大修改。后来核心网改动比较大的版本是R4，R4主要是在CS域，及电路交换域引入软交换，后续版本在接入网上修改颇多，但核心网变换不大。

 

 

UMTS系统对于解决这两种不同业务的处理方法的是各做一套，这有它的历史性和时代局限性，但后来的LTE不同，LTE伊始就是要做一个大一统的系统，不像之前军阀混战，LTE出来就是要一桶世界的。

那么LTE的解决方法是怎样呢？

答案是不要CS域！只做PS域，将话音业务迁移到PS域，即VoLTE，所谓的All-IP，抛掉原有的电路交换域。但目前是LTE的初级阶段，暂时还不能做到完善的VoLTE。

AT&T和DoCoMo等3G采用UMTS系统的方法是CSFB(CS Fallback，电路交换回落)，因为LTE只有PS域而缺少通话所需的CS域，所以不得不退回拥有CS域的网络，比如WCDMA和GSM，常见的是退回WCDMA，需要在网络侧接口上处理一下：

 

图中S3和SCs就是处理后的接口。

3GPP有相关标准。

这样做的原因是LTE是基于分组交换，满足不了低时延高可靠性的要求。

PS:中移动似乎采用这种过渡方案，CS部分是GSM和TD-SCDMA。

另一种方案是Verizon（威瑞森）采用的SVLTE(Simultaneous Voice and LTE，双待方式)，这个很好理解，终端分别在LTE网络和CS网络注册，相互独立互不关联，分组业务走LTE，话音业务走有CS域的网络，就好像你的手机里有两张卡，一张电信卡上网，一张移动卡打电话，因为只需要终端支持，网络侧不需要修改。

Verizon是CDMA+LTE双待。

采用CDMA2000的Sprint、LG U+也是这种方式，电信印象中没表态。

优点是可以并行，CSFB在回落到CS网络的时候是不能用LTE做分组交换的；但相应的，双待的功耗显然会大，成本也会更高。

此方案由于换汤不换药，终端可以自主实现，故没有3GPP的相关标准。

目前看VoLTE大体是VoIP在在LTE的分组交换域进行语音业务数据包传送，大体上是CS域向IMS发展，但是目前还做不到，这是双方面的，一方面很多技术还不太完善，数据和试验都有限，另一方面IMS设备的部署也不是很快就能完成的事情，所以长期来看在初级阶段还是LTE和已有的2/3G网络结合，等到VoLTE成熟起来，在彻底抛弃过时的CS网络。

在LTE这块走的比较早的韩国已经商用了一部分VoLTE，但在功耗、时延、网络互通、通话质量和覆盖以及最重要的成本上上还有问题，还不太适合国内这种环境。

 

总结：

从以上的两篇文章中可以得出某些结论。

1) LTE将来是肯定可以同时支持数据和语音业务的（VoLTE成熟后）。

2) 不同的制式只代表了空口技术，而对数据和语音业务是否同时支持关键要看核心网，WCDMA是CDMA调制，CDMA可以利用不同的码，把语音和数据业务同时调制到载波上，因此物理层的调制方式决定了WCDMA可以同时进行PS/CS业务。

3) LTE的核心网当前是不支持语音业务的，将来会支持。

4) 当前LTE的解决办法有两个：CSFB和多模双待，CSFB是在语音业务时回落到2G/3G上承载，缺点是速率较慢，如果3G网络采用WCDMA还好；多模双待是同一个SIM卡同时在2G/3G和LTE网络上注册，数据和语音业务分别走不通的核心网，缺点是功耗大且成本较高。

5) 当前中移动的2G/3G承载采用的是GSM和TD-SCDMA，但是速率不好；中联通是WCDMA承载，经过提升和LTE的速率不相上下，但，这也导致了中联通推LTE的热情不是很高；中电信采用CDMA承载，较为鸡肋。

6) 韩国当前VoLTE的发展较为迅速，已经开始商用，国内正在布网测试。