隨著移動通信網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，PS網(wǎng)絡將最終取代CS網(wǎng)絡，而CS域語音業(yè)務也將逐步演進到PS域。但這是一個相當長的過程，需要終端、無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的全而支持和優(yōu)化，需要全而部署IMS網(wǎng)絡。因此，在LTE網(wǎng)絡具有提供話音業(yè)務能力之后的相當長時間內(nèi)，LTE網(wǎng)絡將與2G/3G網(wǎng)絡并存。基于VoLTE/SRVCC語音業(yè)務過程的實現(xiàn)，將解決UE在支持VoIP業(yè)務的網(wǎng)絡和不支持VoIP業(yè)務的網(wǎng)絡之間移動時保持話音連續(xù)性的問題。SRVCC作為LTE向2G/3G話音切換的一種長期解決方案，本文先對SRVCC技術進行分析，然后在此基礎上針對SRVCC過程切換時延過長問題，提出優(yōu)化方案，目的在于通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的方式減少域切換流程所產(chǎn)生的業(yè)務中斷，從而減少整個SRVCC切換過程中總的業(yè)務中斷時間。

1 SRVCC技術概述

當用戶駐留在LTE網(wǎng)絡時，采用IMS呼叫流程建立話音呼叫，為了方便到CS域的語音組件進行會話切換（SRVCC），IMS多媒體電話會話業(yè)務需要錨定在IMS。

SRVCC用于LTE到2G/3G之間互操作的網(wǎng)絡體系結(jié)構如圖1所示。

圖1  E-UTRAN到GERAN/UTRAN的SRVCC網(wǎng)絡體系結(jié)構圖

2  SRVCC的應用場景

LTE規(guī)模部署時，需要利用2G/3G覆蓋區(qū)作為LTE覆蓋區(qū)的補充，這時當由IMS控制的VoIP語音需要和CS域語音平滑切換時則由SRVCC來保證正在進行的通話的語音連續(xù)性。SRVCC主要有圖2所示的2個應用場景。

（1）IMS全網(wǎng)部署，但是LTE規(guī)模覆蓋，在LTE覆蓋邊緣由SRVCC保證語音連續(xù)性。

（2）LTE規(guī)模覆蓋，IMS規(guī)模部署，在IMS網(wǎng)絡邊緣由SRVCC保證語音連續(xù)性。

圖2 SRVCC的應用場景

SRVCC是在3GPP R8TS23.216中提出的，但是SRVCC的最大問題在于切換中斷時延較長，不能在所有情況下滿足3GPP SA1業(yè)務需求組提出的300ms的語音中斷時延。因此3GPP R10對SRVCC方案進行了增強研究，最終確定eSRVCC方案。

3  SRVCC的實現(xiàn)

圖3示出的是從E-UTRAN到3GPP UTRAN/GERAN的SRVCC架構SRVCC技術通過在2G/3G網(wǎng)絡的MSC Server和LTE網(wǎng)絡的MME之間引入一個Sv接口來支持，需要現(xiàn)網(wǎng)的MSC Server升級支持SRVCC。

對于MME來說，需要支持對PS承載的拆分，分離出語音的PS承載和非語音的PS承載。對于非語音的PS承載，主要是數(shù)據(jù)業(yè)務，按照RAT間的切換過程，切換到目標小區(qū)。對于語音的PS承載，通過Sv接口觸發(fā)SRVCC切換到目標小區(qū)。

對于MSC Server來說，需要升級支持SRVCC功能，觸發(fā)從IMS到CS的會話轉(zhuǎn)移過程。

實際部署的時候如果采用現(xiàn)網(wǎng)升級的方式只需要在LTE覆蓋邊緣升級1~2個MSC Server支持SRVCC，也可以新建MSC Server作為代理。

對于SCC AS來說，要能支持信令的錨定，完成IMS呼叫分支地址的切換控制功能。

圖3從E-UTRAN到3GPP UTRAN/GERAN的SRVCC架構

3.1 SRVCC切換流程

圖4是以支持DTM切換的從LTE向2G/3G網(wǎng)絡發(fā)生SRVCC切換的流程為例來說明SRVCC切換過程。主要流程如下：

1）eNodeB根據(jù)UE發(fā)出的無線信號測量報告，決策發(fā)起切換過程；

2）MME向Enhanced MSC發(fā)起PS向CS的切換請求；

3）Enhanced MSC向目的MSC發(fā)起切換準備消息；

4）Enhanced MSC向IMS域發(fā)起會話建立請求，被叫號碼為STN-SR，主叫號碼為MSISDN，會話路由到SCC AS；

5）SCC AS發(fā)起會話遠端UE的媒體地址更新，遠端UE切換對端的媒體地址到MGW；

6）SCC AS釋放IMS會話分支；

7）Enhance MSC發(fā)送PS→CS切換響應給MME；

8）eNodeB發(fā)出切換命令；

9）終端接入UTRAN/GERAN，與目的MSCS建立承載。

從圖4來看，SRVCC信令層面的切換時延最直接的計算方法就是從handover request到handover response兩消息之間的時間差，即步驟⑤a到步驟⑫，而在實際應用過程中媒體層面的切換時延更能反映用戶體驗。

圖4  SRVCC切換流程

3.2  SRVCC的中斷時延

3GPP SA1規(guī)定SRVCC在任何場景下的業(yè)務中斷時間不超過300ms，在實驗室通過VoLTE用戶A呼叫CS用戶B，A用戶切換到WCDMA來對SRVCC的時延進行驗證。開始時用戶A位于LTE覆蓋范圍內(nèi)，用戶A呼叫用戶B，用戶B振鈴并應答，然后通過衰減開關減弱LTE信號，觸發(fā)SRVCC流程；通過抓包，計算切換時延。

切換之前，交換機能抓取到RNC-MGW、eNodeB-SBC兩段時延；切換之后，eNodeB-SBC沒有媒體，UEA和UE B走的媒體都是通過RNC-MGW。定義T1為eNodeB-SBC發(fā)的最后一條RTP包的時間，T2為切換完成后，新的媒體通道

已經(jīng)建立完成，發(fā)出的第一個媒體包的時間。T2和T1之間的時間差就是媒體層面的中斷時間。抓包點位置如圖5所示。

圖5實驗示意圖

LTE信號減弱，使LTE用戶切換到WCDMA網(wǎng)絡。分析抓包，找到eNodeB-SBC之間的最后一個AMR包，此時間點T1為：11：12：32：003955。

切換完成后，新的媒體通道已經(jīng)建立，選取新端口號發(fā)出的第一個媒體包的時間點為T2，新端口號為6222（原端口號是5688），此時間點T2為：11：12：32：5769。

通過計算得到切換時延T=T2-T1=0.573s，同時，也測試了信令切換時延，計算handover request到handover response兩消息之間的時間差，T=0.26s。

實驗室測試得出的媒體面中斷時延大概是600ms，這是在主被叫用戶都在本地的情況，對于用戶漫游的場景，顯然不能滿足3GPP SA1的業(yè)務需求。

4  SRVCC的增強方案

4.1增強SRVCC

根據(jù)實驗室的測試結(jié)果可知：在發(fā)生SRVCC切換時，MSC Server使用STN-SR發(fā)起到SCC AS的呼叫，由于SCC AS不能做媒體錨定，所以SCC AS要通知遠端用戶進行媒體地址的更新，用CS域MGW的地址替換PS域的媒體地址。這種方案存在以下2個問題導致SRVCC中斷時間長：

1）在用戶漫游時，用戶使用STN-SR發(fā)起的新呼叫需要先路由回到歸屬地的SCC AS，由歸屬地的SCCAS通知遠端用戶進行媒體更新，增加了路由迂回的時間；

2）由于遠端用戶的媒體面更新時間存在不確定性，可能會令語音中斷時間過長，無法保證切換中的用戶體驗。

所以，3GPP在R10中引入本地信令/媒體錨點（ATCF/ATGW）來縮短遠端更新帶來的時延問題。在該方案中錨定點ATCF（Access Transfer Control Function）主要做信令面的錨定，并控制ATGW（AccessTransfer Gateway）做媒體面的錨定。用戶在IMS域初始注冊的時候，P-CSCF根據(jù)配置路由注冊消息到ATCF（一般情況下ATCF和P-CSCF合設），ATCF判斷此呼叫后續(xù)有可能發(fā)生SRVCC切換，而且歸屬網(wǎng)絡也支持eSRVCC，則分配一個STN-SR號碼，當發(fā)生切換的時候，MSC Server只需要使用STN-SR發(fā)起到ATCF的呼叫，ATCF會通知ATGW將媒體面替換為MGW的地址，不需要對遠端進行更新，這樣可以大大縮短IMS側(cè)更新會話的時長，達到縮短切換中語音中斷時間的目的。所以即使是在IMS漫游的情況下，eSRVCC信令和媒體的錨定點都在拜訪地，減少了路由回歸屬地的迂回時間。

4.2 視頻呼叫的SRVCC

SRVCC還能支持視頻呼叫的切換，在TS23.216中規(guī)定了視頻呼叫的流程：

1）無線側(cè)基于測量結(jié)果發(fā)起SRVCC的切換；

2）因為是視頻切換，MME要區(qū)分語音承載和視頻承載（非語音承載）；

3）MME發(fā)起到MSC Server的視頻切換，MSCServer向3G無線側(cè)申請BS30資源；

4）MSC使用STN-SR發(fā)起eSRVCC切換，需要進行3G-324M視頻編解碼協(xié)商；

5）視頻呼叫切換到電路域的可視電話。

TS23.216中的視頻呼叫切換方案有下述2個問題：

1）和SRVCC功能類似，需要遠端做媒體更新，切換中斷時長不確定；

2）在現(xiàn)網(wǎng)中實際簽約和使用可視電話業(yè)務的用戶很少，因為用戶體驗等原因，所以該回落流程不符合視頻呼叫的SRVCC流程現(xiàn)網(wǎng)情況。

5結(jié)束語

VoLTE作為大多數(shù)運營商公認的LTE語音的目標解決方案，實際部署時候在LTE覆蓋區(qū)采用VoLTE實現(xiàn)語音業(yè)務；當用戶漫游出LTE覆蓋區(qū)，則需要采用SRVCC技術來實現(xiàn)語音連續(xù)性，保證用戶語音業(yè)務不中斷。由于SRVCC本身滿足不了標準上提出的業(yè)務中斷時延的要求，所以引入了增強SRVCC（eSRVCC），有效減少和控制了業(yè)務中斷時間。除此之外，對于LTE上的殺手級業(yè)務高清視頻，eSRVCC也能保證視頻業(yè)務的連續(xù)性，但是該實現(xiàn)機制和業(yè)務中斷時間還有待優(yōu)化。

SRVCC技術在VoLTE中的應用研究.pdf