終端上VoLTE和RCS的共存

摘要：文章描述了愛立信關(guān)于RCS和VoLTE在同一IMS網(wǎng)絡(luò)相同終端上的共存和融合的觀點，并且共存的RCS和VoLTE使用相同的簽約信息、相同的手機號碼。RCS和VoLTE共同提供給用戶統(tǒng)一的電話業(yè)務(wù)和豐富的個人通信多媒體業(yè)務(wù)。

我們預(yù)測有不同的終端實現(xiàn)機制去支持RCS和VoLTE在相同終端和網(wǎng)絡(luò)上的共存；并概括了不同的網(wǎng)絡(luò)連接方式支持融合的業(yè)務(wù)體驗。雖然終端里單個IMS協(xié)議棧方案是業(yè)界認可的演進方向，但是 早期終端仍會使用雙IMS協(xié)議棧的實現(xiàn)機制。

我們認為要部署RCS和VoLTE業(yè)務(wù)，不需要等到終端廠家對RCS和VoLTE共存機制達成一致。然而，愛立信IMS網(wǎng)絡(luò)支持并減輕由于雙IMS協(xié)議棧導(dǎo)致的在資源和業(yè)務(wù)性能方面的影響。

融合多媒體通信之路-RCS和VoLTE

LTE是全分組交換（PS）技術(shù)。不象別的移動接入技術(shù)，如GSM，WCDMA和CDMA，包含了對傳統(tǒng)電路交換（CS）電話業(yè)務(wù)的支持，LTE不支持。在LTE上的電話業(yè)務(wù)是在PS域上的移動寬帶業(yè)務(wù)，它依賴于LTE無線和演進的分組核心網(wǎng)（EPC），能滿足電話業(yè)務(wù)的需要。

業(yè)界選擇VoLTE來在新的LTE接入網(wǎng)上提供運營商電話業(yè)務(wù)。GSMA運營商在2010年初決定主導(dǎo)為LTE上的語音和短信制定電信領(lǐng)域的、標準的方案。這方案總則（Profile）是3GPP所定義的最小必須支持的功能子集，用來幫助運營商和廠家建立互聯(lián)互通的LTE語音和短信業(yè)務(wù)。GSMA IR.92 “IMS Profile for Voice and SMS“是通用的VoLTE（Voice over LTE）參考文檔；VoLTE同時也參考GSMA IR.94 “IMS Profile for Conversational Video Service”，它制定了獨特的功能，增加視頻媒體能力到VoLTE中。

我們認為VoLTE作為LTE上的語音和視頻業(yè)務(wù)，不需要局限于IR.92/94定義的最小能力集。VoLTE除提供高清語音和視頻能力外，同樣VoLTE被定義作為第一線電話服務(wù)，能滿足所需要的業(yè)務(wù)能力和性能。

GSMA定義的RCS（Rich Communication Suite），提供了通過移動PS接入和（或）Wi-Fi接入的融合通信業(yè)務(wù)，能保證運營商間的業(yè)務(wù)互通。通信業(yè)務(wù)包括了從呼叫中視頻和文件的共享、一對一和群組的聊天，一對一和群組中文件傳送，到基于IP的語音和視頻呼叫。

RCS豐富化通信業(yè)務(wù)是電話業(yè)務(wù)的補充，在這電話業(yè)務(wù)可以是傳統(tǒng)的CS電話，也能是VoLTE。

當?shù)谝痪�的電話業(yè)務(wù)（CS和VoLTE）不可使用，或者用戶不想使用時，RCS也提供了通過任何IP連接（通常是Wi-Fi）的電話業(yè)務(wù)，即語音和視頻呼叫。另外有可能，CS被用來提供語音業(yè)務(wù)，用戶希望通過PS提供視頻呼叫。

RCS IP語音/視頻呼叫（沒有特定的QoS保證）允許運營商與OTT通信業(yè)務(wù)提供商提供的類似業(yè)務(wù)進行競爭。當VoLTE包含視頻時，VoLTE業(yè)務(wù)提供QoS和滿足法律法規(guī)要求。然而，在具備VoLTE能力的終端中RCS能夠使用VoLTE提供的語音/視頻能力，而不見得必須使用CS提供的能力；另外，當VoLTE終端附著到LTE后提供VoLTE業(yè)務(wù)時，RCS IP語音/視頻呼叫就不能使用了。

RCS的通信體驗類似于OTT應(yīng)用，被認為是運營商留住客戶的關(guān)鍵。RCS已經(jīng)在歐洲、北美和亞洲尋找到了市場，市場推廣品牌是GSMA擁有的joyn™。我們看到，RCS是靈活演進的個人通信業(yè)務(wù)和VoLTE互通的基礎(chǔ)平臺。愛立信通信演進方案支持所有核心通信業(yè)務(wù)和各種寬帶接入方式，保證互聯(lián)互通和業(yè)務(wù)的差異性。

當RCS和VoLTE業(yè)務(wù)共存時，運營商需要提供給終端用戶一個統(tǒng)一、集成的通信體驗。這表明需要同一IMS網(wǎng)絡(luò)框架、同一發(fā)起通信業(yè)務(wù)的地址本、同一用戶標識（E.164，MSISDN）的業(yè)務(wù)簽約信息。依賴于當前可利用的接入網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)要求，這樣的共存業(yè)務(wù)能提供最好的用戶使用體驗。

作為小結(jié)，目前有市場推動者正領(lǐng)導(dǎo)和推動RCS IP語音/視頻呼叫和VoLTE在同一網(wǎng)絡(luò)相同終端上共存。業(yè)務(wù)推廣和業(yè)務(wù)演進的時間表使得需要支持不同的共存機制，然而，移動運營商可以靈活決定是否需要支持RCS IP語音/視頻呼叫：

哪些業(yè)務(wù)要提供（端對端VoIP，VoIP到傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)CS，都要或都不要）。

哪種承載可以提供VoIP（一些或所有Wi-FI，HSPA PS，3G PS和LTE）。

哪些用戶允許使用這個VoIP業(yè)務(wù)（依賴于用戶檔案）。

智能移動終端的演進

智能手機架構(gòu)是蜂窩設(shè)備的架構(gòu)演進的起點。智能手機架構(gòu)中的“調(diào)制解調(diào)器芯片”， 或稱為芯片，處理蜂窩無線、承載管理和CS電話業(yè)務(wù)。智能手機架構(gòu)中的應(yīng)用處理器（AP）裝載操作系統(tǒng)（OS），運行所有在互聯(lián)網(wǎng)APN上的業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)使用芯片作為連接到移動PS網(wǎng)絡(luò)的接口。

當RCS早于VoLTE部署時，非VoLTE終端的RCS可以有兩種方式提供給用戶。RCS被終端廠家內(nèi)置在設(shè)備中，RCS的功能和能力緊緊地集成在手機地址簿里，通過多種手機原有的方式訪問；RCS也能通過從應(yīng)用商店下載應(yīng)用的方式安裝在終端中，RCS 的功能通過一個獨立的應(yīng)用提供給用戶，此下載的應(yīng)用通常在終端的文件夾或桌面上。

在早期版本，沒有引入VoLTE時，RCS通常是自帶IMS協(xié)議棧，使用互聯(lián)網(wǎng)APN連接到運營商網(wǎng)絡(luò)中。

當手機支持具備SRVCC的VoLTE時，需要緊密地和駐留在芯片的PS承載控制、CS信令和CS媒體集成在一起，也考慮到所需要的性能要求和電池優(yōu)化措施，VoLTE客戶端需要內(nèi)置在芯片中。

作為基于IMS的業(yè)務(wù)，如RCS，推動和提升運營商在手機終端的業(yè)務(wù)滲透率，因此定義不同IMS業(yè)務(wù)架構(gòu)在同一終端上的共存非常必要。在這討論的方式包含如下：

多IMS協(xié)議棧方式

IMS終端API方式

SIP B2BUA/Proxy方式

一些早期RCS和VoLTE結(jié)合的終端會有RCS客戶端和VoLTE客戶端各自獨立實現(xiàn)方式。RCS客戶端駐留在終端的AP部分，而VoLTE客戶端駐留在芯片處。RCS要使用互聯(lián)網(wǎng)APN或者通過Wi-Fi連接到移動無線接入網(wǎng)；VoLTE則要使用專用的、標準名稱的IMS APN連接到運營商的無線接入網(wǎng)。

圖一：RCS和VoLTE各自獨立的實現(xiàn)

業(yè)界中關(guān)心的問題是，雙客戶端和雙IMS協(xié)議棧的實現(xiàn)方式，會帶來資源使用的增加和由于雙IMS注冊和重疊業(yè)務(wù)導(dǎo)致的服務(wù)限制。然而，弊病是多個IMS注冊必須在終端里維持，這樣會對流量造成明顯的影響，更重要的是，對手機電池壽命的影響。因此，此架構(gòu)對于移動終端來說并不推薦，因為最佳的手機電池使用時間是智能手機的主要功能之一。

我們都知道結(jié)合RCS和VoLTE的終端提供單一的登記的方便。一種方式是，在終端芯片中提供一個共用的IMS協(xié)議棧，同時引入一個新的API接口，位于芯片和高層操作系統(tǒng)（OS）/應(yīng)用處理器（AP）之間，服務(wù)于RCS應(yīng)用和IMS協(xié)議之間的調(diào)用，如圖2。另一種方式是，允許多個客戶端（應(yīng)用）自帶自己的IMS協(xié)議棧，但是在芯片里引入一個簡化的IMS B2BUA/Proxy模塊，它能聚合相關(guān)的IMS信令，并且在網(wǎng)絡(luò)看來，它提供唯一一個整合后的IMS接口，如圖3。

圖2：API方案 圖3：B2BUA/Proxy方案

對于API方案，此架構(gòu)的好處是，終端僅僅有一個IMS協(xié)議棧，然而，為了保證此方式成功，要求一個有足夠靈活的IMS API的標準化工作是需要的，要允許所有終端能夠共享相同的API原理、由于OS和終端API的多樣性，要求其語法盡可能的多。

對于B2BUA/Proxy方案，盡管終端里有多個IMS協(xié)議棧（每個客戶端一個），但是僅僅一個IMS協(xié)議棧實際上注冊到IMS核心網(wǎng)。此想法只要是一個SIP B2BUA/Proxy功能模塊被引入到終端中，主要的任務(wù)是處理IMS注冊，包括鑒權(quán)和信令安全，從電池管理角度看，這樣是最好的資源消耗方式。這個新的功能模塊對運行在終端上的不同的IMS客戶端/協(xié)議棧扮演了一個透明的方式。它攔截注冊、連接管理（如�；睿┑鹊腟IP消息，以便IMS核心網(wǎng)維護和管理單個注冊和IMS連接。此架構(gòu)的好處是，不必放棄每個IMS業(yè)務(wù)有自己IMS協(xié)議棧的想法，能夠使影響最小化，特別是對智能終端來說最關(guān)鍵的電池電量管理。為了使架構(gòu)更加有效，新的B2BUA/Proxy功能必須深度集成到設(shè)備里，理想地，綁定到終端硬件里。

目前來看，終端通常會部署了兩個獨立的IMS協(xié)議棧，一個是使用IMS APN的VoLTE客戶端，另一個是使用互聯(lián)網(wǎng)APN或者專用的RCS APN的RCS客戶端，以后，或不久的未來，我們能看見使用一個IMS協(xié)議棧的終端平臺，VoLTE和RCS能夠共享相同IMS APN和IMS注冊。

GSMA目前已針對IMS協(xié)議棧的問題拿出了結(jié)論，VoLTE和RCS需要在終端中共享相同的IMS協(xié)議棧。就像在RCS規(guī)范中解釋的一樣，推薦的架構(gòu)是允許每個終端僅僅有一個IMS注冊。即使GSMA推薦一個IMS協(xié)議棧的方式，然而，現(xiàn)實情況是，目前在市場上和終端廠家，依然存在，或正在推出雙IMS協(xié)議棧的終端。

因此，IMS網(wǎng)絡(luò)需要準備好支持不同形式的終端結(jié)構(gòu)，如VoLTE和RCS在雙IMS協(xié)議棧上。

RCS和VoLTE共存時的網(wǎng)絡(luò)連接

網(wǎng)絡(luò)和終端架構(gòu)需要支持VoLTE和RCS結(jié)合在一起的業(yè)務(wù)體驗。

用戶期望有一個高品質(zhì)的業(yè)務(wù)，不管在家里，漫游外地，或在不同地方（家里，戶外，辦公室，酒店）。當描述業(yè)務(wù)的使用場景和體驗時，用戶對成本和質(zhì)量的期望也需要被考慮。然而這些使用場景和體驗依賴于當前的接入環(huán)境，漫游地或者在家里，場景可以不同。例如，當在酒店，或者漫游到外地時，用戶可能更喜歡通過Wi-Fi的視頻呼叫；當在歸屬地運營商時，用戶偏愛使用LTE接入。

網(wǎng)絡(luò)需要支持不同的接入技術(shù)下不同的RCS和VoLTE實現(xiàn)機制，不同的接入方式可能取決于用戶的選擇。依賴于市場和運營商的策略，接入技術(shù)的選擇可以是LTE、WCDMA、GSMA、CDMA和Wi-Fi，如圖4。

圖4：RCS和VoLTE的網(wǎng)絡(luò)連接

VoLTE總是使用專用的IMS APN，為了保證正確的QoS參數(shù)和漫游。當使用IMS APN時，僅僅IMS流量（信令和媒體）能夠在此PDN連接上發(fā)送。承載要使用預(yù)先定義的QoS參數(shù)：信令為QCI 5，媒體為QCI 1，參見圖5。

圖5：當VoLTE客戶端使用IMS APN時承載使用的QoS參數(shù)

依賴于終端的實現(xiàn)機制，當正在使用移動網(wǎng)絡(luò)接入時，RCS業(yè)務(wù)可以在IMS APN上提供，也能在互聯(lián)網(wǎng)APN上。RCS規(guī)范允許Wi-Fi作為一個接入補充，例如在沒有LTE覆蓋時，被使用。

當使用IMS APN/PDN連接時，RCS也能給定專有的QoS設(shè)置，而且使用和VoLTE相同的漫游規(guī)則，如不用回歸屬地，本地Break-out，如圖6。

圖6：當RCS和VoLTE客戶端都使用IMS APN共享同一PDN連接時的承載示例

當RCS業(yè)務(wù)使用互聯(lián)網(wǎng)（Internet）APN時，所有RCS流量要從缺省的Internet PDN連接中傳送，除非網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)的專用承載（NIDB）被使用，看圖7。

如果缺省承載被使用，RCS流量使用和別的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相同優(yōu)先級的承載，即Best Effort，并且和別的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流競爭資源和帶寬。如果使用NIDB，RCS業(yè)務(wù)流能被分離出來到專用承載上，使用和傳送在缺省承載上的別的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不同的優(yōu)先級。在這個“Internet”模式中，使用現(xiàn)有的漫游規(guī)則，當漫游時業(yè)務(wù)流總是回歸歸屬地（Home Routing）。

圖7：VoLTE使用IMS APN，RCS使用互聯(lián)網(wǎng)（Internet）APN

RCS也能通過Wi-Fi接入。對于同時支持RCS和VoLTE的終端，RCS規(guī)范要求僅僅允許當VoLTE沒有覆蓋時Wi-Fi才能被使用。

然而，愛立信看到RCS規(guī)范框架之外的使用場景，實際上，終端被允許注冊VoLTE同時，注冊通過Wi-Fi接入的RCS。

圖8：通過WiFi和LTE同時注冊的場景

RCS和VoLTE共存時共用IMS Core

無論何種接入技術(shù)被使用，所有運營商控制的業(yè)務(wù)，如VoLTE和RCS總是由同一個IMS核心網(wǎng)（IMS Core）提供控制和服務(wù)。

IMS網(wǎng)絡(luò)需要聯(lián)合終端設(shè)備，支持通過移動網(wǎng)和Wi-Fi方式進行的鑒權(quán)和注冊。依賴于設(shè)備的實現(xiàn)方式，相同用戶/終端的這些IMS注冊可以是僅僅VoLTE注冊、僅僅RCS注冊，或者為VoLTE和RCS的雙注冊。

使用不同PDN連接的RCS，或者RCS和VoLTE使用不同的IMS協(xié)議棧（IMS Stack），要求IMS網(wǎng)絡(luò)處理同一個用戶的雙IMS注冊和多個鑒權(quán)機制。

愛立信IMS網(wǎng)絡(luò)從功能角度看沒有限制去處理同一用戶下的多個注冊，前提是IMS協(xié)議棧使用不同的注冊標識（即私有用戶ID，IMPI），并且調(diào)優(yōu)了注冊刷新間隔，以便所需要的附加資源被保持在最小范圍。

VoLTE基于存儲在USIM/ISIM卡的信息使用IMS AKA鑒權(quán)機制，而RCS要使用不同的鑒權(quán)方法（如SIP Digest），其基于存儲在終端設(shè)備上的鑒權(quán)數(shù)據(jù)，如用戶名、密碼和域名等。

當不同IMS協(xié)議棧被使用時，規(guī)范對VoLTE和RCS推薦 不同的鑒權(quán)機制，有多個原因。

VoLTE使用基于USIM或ISIM的鑒權(quán)，即IMS AKA，但是不能保證下載的一個應(yīng)用能夠訪問這些信息。最關(guān)鍵的限制是客戶端標識，附帶認證信息的私有用戶標識僅僅允許只能在一個IMS注冊中。如果VoLTE和RCS都訪問USIM/ISIM信息，IMS網(wǎng)絡(luò)認為來自兩個IMS協(xié)議棧的注冊請求其實是同一個IMS客戶端，因而在給定的時間內(nèi)，僅僅允許這些注冊請求中的一個被激活。

愛立信對IMS核心網(wǎng)和應(yīng)用層邏輯的實現(xiàn)方法保證了VoLTE和RCS被同等地提供服務(wù)，不管終端的實現(xiàn)機制是什么，和不管一個用戶使用了多少個不同的終端。

愛立信IMS有能力去控制來自不同IMS協(xié)議�；蚩蛻舳说亩鄠�IMS注冊，和多種鑒權(quán)機制。

愛立信IMS網(wǎng)絡(luò)也能正確地根據(jù)IMS注冊分發(fā)IMS業(yè)務(wù)流（如Forking/Hunting功能），減輕終端上的SIP信令的競爭條件（Race Condition）和被拒絕。IMS核心網(wǎng)通知PS核心網(wǎng)有特定業(yè)務(wù)在使用，依賴于業(yè)務(wù)類型和運營商的策略，以便正確的QoS規(guī)則能被使用在PS和無線（RAN）中。

因此，對于運營商不必等到終端廠家都達成一致，就可以提供和部署RCS和VoLTE業(yè)務(wù)。

作者： 愛立信（中國）通信有限公司方案架構(gòu)師 謝斌