破解TD-LTE語音難題

關(guān)于TD-LTE語音演進(jìn)路徑，業(yè)界各方都在積極研究。目前，業(yè)界存在幾種不同的解決方案。其中，不乏成熟的方案，有望成為未來TD-LTE語音解決之道。

隨著移動通信技術(shù)的高速發(fā)展，用戶對移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線速率和時延等提出了越來越高的要求。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP提出了EPS(演進(jìn)的分組系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)架構(gòu)，包括無線網(wǎng)絡(luò)(LTE)和核心網(wǎng)絡(luò)(SAE)。在EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，無線網(wǎng)絡(luò)采用LTE/TD-LTE(UTRAN長期演進(jìn))來提高頻譜效率、降低時延和優(yōu)化分組數(shù)據(jù)，并利用OFDMA/MIMO等一系列先進(jìn)技術(shù)，使得上行吞吐量可達(dá)100Mbit/s，下行吞吐量可達(dá)50Mbit/s。核心網(wǎng)絡(luò)采用EPC(演進(jìn)的分組核心網(wǎng))，EPC是扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用單通道(onetunnel)、用戶面直連等技術(shù)，理論上可以大大縮短業(yè)務(wù)時延。

EPS網(wǎng)絡(luò)雖然是全分組交換網(wǎng)絡(luò)，但由于語音業(yè)務(wù)在很長一段時間內(nèi)仍將是不可或缺的重要業(yè)務(wù)，因此，EPS網(wǎng)絡(luò)不僅需要支持迅猛增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，也應(yīng)繼續(xù)提供高質(zhì)量的語音業(yè)務(wù)。但由于EPS網(wǎng)絡(luò)部署初期覆蓋和性能等因素，提供語音業(yè)務(wù)可能會存在語音連續(xù)性等諸多問題，為確保在EPS網(wǎng)絡(luò)上順利開展高質(zhì)量的語音業(yè)務(wù)，目前各標(biāo)準(zhǔn)組織也都積極研究并提出了多種語音業(yè)務(wù)解決方案，本文重點介紹幾種比較成熟的方案。3GPP接入方式的EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖所示。

圖中，E-UTRAN是TD-LTE采用的接入網(wǎng)架構(gòu)，它對傳統(tǒng)3G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，采用簡化的、扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，接入網(wǎng)僅包含基站(eNodeB)，不再有RNC。eNodeB具有獨立的資源管理功能，各個eNodeB之間通過直接的互聯(lián)實現(xiàn)相互的協(xié)調(diào)與合作。簡化的結(jié)構(gòu)能有效地提高系統(tǒng)的整體通信效率，為EPS系統(tǒng)新引入的全分組交換的設(shè)計理念提供更好的配合。

EPC即核心網(wǎng)部分，包括MME(移動性管理實體)、S-GW(服務(wù)網(wǎng)關(guān))、P-GW(分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān))、HSS(歸屬用戶服務(wù)器)以及PCRF等功能實體。

根據(jù)可提供語音業(yè)務(wù)的TD-LTE終端可能的形式，語音業(yè)務(wù)解決方案大致分為兩種類型，TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模單待機(jī)終端和TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模雙待機(jī)終端，前者可采用CSFB(電路域回落)或SRVCC(單無線頻率語音呼叫連續(xù)性)方案來提供語音業(yè)務(wù)，后者直接利用2G/3G網(wǎng)絡(luò)來提供語音業(yè)務(wù)。

基于電路域網(wǎng)絡(luò)提供語音業(yè)務(wù)

在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，由于運營商已經(jīng)有成熟的2G/3G網(wǎng)絡(luò)，出于對CS投資的保護(hù)，結(jié)合EPS的部署策略，可以采用原有的CS域語音方案來提供語音服務(wù)，而TD-LTE網(wǎng)絡(luò)僅處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(包括IMS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù))。這種情況下，TD-LTE覆蓋下的UE在處理語音業(yè)務(wù)時，終端可先回退到2G/3G網(wǎng)絡(luò)的CS(電路域)域，在CS域處理語音業(yè)務(wù)。另外，由于TD-LTE和CS雙模單待終端的無線模塊是單無線頻率模式，即具有TD-LTE和2G/3G接入能力的雙模或者多模單待終端，在使用TD-LTE接入時，無法收/發(fā)電路域業(yè)務(wù)信號。為了使得終端在TD-LTE接入下能夠發(fā)起語音業(yè)務(wù)，以及接收到語音業(yè)務(wù)的尋呼，并且能夠?qū)�終端在TD-LTE接入下正在進(jìn)行的PS業(yè)務(wù)進(jìn)行正確地處理，產(chǎn)生了CSFB技術(shù)。

但是CSFB方案的使用是有前提條件的，那就是，只有在TD-LTE與2G/3G的重疊覆蓋區(qū)域，并且終端具有CSFB功能的時候，才能使用電路域回落。

可以看出，CSFB方案基于CS域?qū)崿F(xiàn)語音業(yè)務(wù)，因此不需要部署IMS系統(tǒng)就可以開通TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的語音業(yè)務(wù)。

實現(xiàn)CSFB功能的關(guān)鍵在于，MSC能夠建立與MME之間的SGs接口，以便實現(xiàn)LTE和2G/3G的聯(lián)合位置更新和尋呼等操作。另外，為了實現(xiàn)CSFB功能，UE、MME、MSC、E-UTRAN、SGSN都需要升級增加附加功能。

基于IMS網(wǎng)絡(luò)提供語音業(yè)務(wù)

SRVCC指的當(dāng)單無線頻率終端從EPS網(wǎng)絡(luò)切換到2G/3G網(wǎng)絡(luò)時話音呼叫的業(yè)務(wù)連續(xù)性。SRVCC方案適用于運營商已經(jīng)部署了IMS網(wǎng)絡(luò)，在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能提供基于分組域的語音業(yè)務(wù)，但LTE沒有達(dá)到全網(wǎng)覆蓋的場景，隨著用戶的移動，正在進(jìn)行的語音業(yè)務(wù)會面臨離開TD-LTE覆蓋范圍后語音不能保持連續(xù)的問題，這時，借助SRVCC技術(shù)可以將語音切換到電路域，從而保證不中斷語音通話。SRVCC實際上是個切換過程，通過IMSSRVCCAS和承載網(wǎng)絡(luò)實體MME/MSCServer配合，實現(xiàn)語音業(yè)務(wù)的連續(xù)性。SRVCC與CSFB方式不同的是，CSFB是在EPS與2G/3G重疊覆蓋區(qū)域內(nèi)發(fā)生回落，而SRVCC則是在LTE網(wǎng)絡(luò)失去覆蓋的時候，才發(fā)生到2G/3G網(wǎng)絡(luò)電路域間的切換。

可以看出，SRVCC方案基于IMS實現(xiàn)，因此網(wǎng)絡(luò)上需要部署IMS系統(tǒng)，另外，只有TD-LTE網(wǎng)絡(luò)開通IMS語音業(yè)務(wù)后，才會在特定場景需要使用SRVCC。

為了實現(xiàn)不中斷的語音呼叫，需要EPC、CS以及IMS三模塊協(xié)同工作，其中，電路域的MSC需要升級為增強(qiáng)的MSC，以便支持從MME發(fā)來的切換過程，支持IMS到CS的切換并關(guān)聯(lián)CS切換和域轉(zhuǎn)移;EPC中的MME需要能從PS承載中分離出語音和非語音部分，對語音承載部分發(fā)起SRVCC切換并協(xié)調(diào)PS切換和SRVCC切換;

IMS中的HSS需要在UE附著過程中把SRVCCVDN(VCC域轉(zhuǎn)移號碼)插入MME。

SRVCC的基本工作流程為：為了實現(xiàn)SRVCC，話音呼叫錨定在IMS系統(tǒng)中。當(dāng)發(fā)起TD-LTE到2G/3G的域轉(zhuǎn)移時，MME(具有UESRVCC相關(guān)信息)首先從TD-LTE網(wǎng)絡(luò)獲得切換指示，然后觸發(fā)到MSCServer的SRVCC流程，MSCServer發(fā)起到IMS的會話轉(zhuǎn)移流程，并且完成到目標(biāo)小區(qū)的CS切換流程。切換完成后，MSCServer向MME發(fā)送響應(yīng)(其中包括必要的切換命令信息)，并轉(zhuǎn)給UE用于接入2G/3G網(wǎng)絡(luò)。這樣，語音呼叫就從TD-LTE轉(zhuǎn)移到2G/3G網(wǎng)絡(luò)了，并借此保持了語音業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

基于多模雙待終端

TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模雙待終端在使用TD-LTE模式進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時，終端可同時在TD-SCDMA/GSM(GPRS)模式進(jìn)行語音業(yè)務(wù)的呼入或呼出;在使用TD-SCDMA模式進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時，終端建立TD-SCDMA下的并發(fā)業(yè)務(wù)，進(jìn)行語音業(yè)務(wù)的呼入或呼出;在使用GSM模式進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時，終端使用GSM模式進(jìn)行語音業(yè)務(wù)的呼入或呼出。基于多模雙待終端來提供語音業(yè)務(wù)的的方案對網(wǎng)絡(luò)沒有提出特別的要求。

如上文所述，雖然向LTE演進(jìn)是移動網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展的方向，但由于LTE技術(shù)更適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而在未來很長的時間內(nèi)，人們是離不開語音業(yè)務(wù)的，于是運營商就需要選擇一種方案在部署了LTE的網(wǎng)絡(luò)中來提供語音業(yè)務(wù)。目前比較常用的方案有，CSFB、SRVCC以及多模雙待終端方案等。

CSFB技術(shù)適用于2G/3G電路域與TD-LTE的無線網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋的場景，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，不需要部署IMS，CSFB技術(shù)能有效利用現(xiàn)有CS網(wǎng)絡(luò)投資，但是，由于CS語音會導(dǎo)致TD-LTE下頻繁的模式切換，影響用戶的業(yè)務(wù)體驗;另外，CSFB技術(shù)要求TD-LTE和2G/3G同覆蓋，并對網(wǎng)絡(luò)和終端都提出了新要求(需要升級MSCServer等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及需要終端支持CSFB功能等)，因此，CSFB技術(shù)只是在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中提供語音業(yè)務(wù)的一種過渡方案。

SRVCC技術(shù)適用于運營商已部署IMS網(wǎng)絡(luò)，在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能提供基于IMS的語音業(yè)務(wù)，但TD-LTE沒有達(dá)到全網(wǎng)覆蓋的場景。隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模建設(shè)，大量使用IMS系統(tǒng)提供語音業(yè)務(wù)時，SRVCC的語音切換幾率會越來越小，就可以逐漸給用戶提供越來越好的無縫的、優(yōu)質(zhì)的語音業(yè)務(wù)體驗。但是，SRVCC技術(shù)需要部署IMS網(wǎng)絡(luò)和SRVCCAS(應(yīng)用服務(wù)器);需要升級現(xiàn)網(wǎng)部分MSCServer;需要e-UTRAN、MME和HSS支持，另外，也需要終端支持IMS客戶端和SRVCC能力。

TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模雙待終端可選擇TD-SCDMA/GSM模式建立語音業(yè)務(wù)，選擇PS域當(dāng)時附著的網(wǎng)絡(luò)建立分組域業(yè)務(wù)，對網(wǎng)絡(luò)沒有額外要求，但終端實現(xiàn)比較復(fù)雜。

作者：工業(yè)和信息化部電信研究院高級工程師 楊紅梅 來源：通信產(chǎn)業(yè)報