終端上VoLTE和RCS的共存

摘要：文章描述了愛(ài)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(diǎn)，并且共存的RCS和VoLTE使用相同的簽約信息、相同的手機(jī)號(hào)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(gè)人通信多媒體業(yè)務(wù)。

我們預(yù)測(cè)有不同的終端實(shí)現(xiàn)機(jī)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(yàn)。雖然終端里單個(gè)IMS協(xié)議棧方案是業(yè)界認(rèn)可的演進(jìn)方向，但是 早期終端仍會(huì)使用雙IMS協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。

我們認(rèn)為要部署RCS和VoLTE業(yè)務(wù)，不需要等到終端廠家對(duì)RCS和VoLTE共存機(jī)制達(dá)成一致。然而，愛(ài)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(dòng)接入技術(shù)，如GSM，WCDMA和CDMA，包含了對(duì)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(dòng)寬帶業(yè)務(wù)，它依賴(lài)于LTE無(wú)線和演進(jìn)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(lái)在新的LTE接入網(wǎng)上提供運(yùn)營(yíng)商電話業(yè)務(wù)。GSMA運(yùn)營(yíng)商在2010年初決定主導(dǎo)為L(zhǎng)TE上的語(yǔ)音和短信制定電信領(lǐng)域的、標(biāo)準(zhǔn)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(lái)幫助運(yùn)營(yíng)商和廠家建立互聯(lián)互通的LTE語(yǔ)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(shí)也參考GSMA IR.94 “IMS Profile for Conversational Video Service”，它制定了獨(dú)特的功能，增加視頻媒體能力到VoLTE中。

我們認(rèn)為VoLTE作為L(zhǎng)TE上的語(yǔ)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(yǔ)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(guò)移動(dòng)PS接入和（或）Wi-Fi接入的融合通信業(yè)務(wù)，能保證運(yùn)營(yíng)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(duì)一和群組的聊天，一對(duì)一和群組中文件傳送，到基于IP的語(yǔ)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(bǔ)充，在這電話業(yè)務(wù)可以是傳統(tǒng)的CS電話，也能是VoLTE。

當(dāng)?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(shí)，RCS也提供了通過(guò)任何IP連接（通常是Wi-Fi）的電話業(yè)務(wù)，即語(yǔ)音和視頻呼叫。另外有可能，CS被用來(lái)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，用戶希望通過(guò)PS提供視頻呼叫。

RCS IP語(yǔ)音/視頻呼叫（沒(méi)有特定的QoS保證）允許運(yùn)營(yíng)商與OTT通信業(yè)務(wù)提供商提供的類(lèi)似業(yè)務(wù)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)VoLTE包含視頻時(shí)，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(yǔ)音/視頻能力，而不見(jiàn)得必須使用CS提供的能力；另外，當(dāng)VoLTE終端附著到LTE后提供VoLTE業(yè)務(wù)時(shí)，RCS IP語(yǔ)音/視頻呼叫就不能使用了。

RCS的通信體驗(yàn)類(lèi)似于OTT應(yīng)用，被認(rèn)為是運(yùn)營(yíng)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(chǎng)，市場(chǎng)推廣品牌是GSMA擁有的joyn™。我們看到，RCS是靈活演進(jìn)的個(gè)人通信業(yè)務(wù)和VoLTE互通的基礎(chǔ)平臺(tái)。愛(ài)立信通信演進(jìn)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(dāng)RCS和VoLTE業(yè)務(wù)共存時(shí)，運(yùn)營(yíng)商需要提供給終端用戶一個(gè)統(tǒng)一、集成的通信體驗(yàn)。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(biāo)識(shí)（E.164，MSISDN）的業(yè)務(wù)簽約信息。依賴(lài)于當(dāng)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(yàn)。

作為小結(jié)，目前有市場(chǎng)推動(dòng)者正領(lǐng)導(dǎo)和推動(dòng)RCS IP語(yǔ)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(jìn)的時(shí)間表使得需要支持不同的共存機(jī)制，然而，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商可以靈活決定是否需要支持RCS IP語(yǔ)音/視頻呼叫：

哪些業(yè)務(wù)要提供（端對(duì)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(gè)VoIP業(yè)務(wù)（依賴(lài)于用戶檔案）。

智能移動(dòng)終端的演進(jìn)

智能手機(jī)架構(gòu)是蜂窩設(shè)備的架構(gòu)演進(jìn)的起點(diǎn)。智能手機(jī)架構(gòu)中的“調(diào)制解調(diào)器芯片”， 或稱(chēng)為芯片，處理蜂窩無(wú)線、承載管理和CS電話業(yè)務(wù)。智能手機(jī)架構(gòu)中的應(yīng)用處理器（AP）裝載操作系統(tǒng)（OS），運(yùn)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(dòng)PS網(wǎng)絡(luò)的接口。

當(dāng)RCS早于VoLTE部署時(shí)，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(jī)地址簿里，通過(guò)多種手機(jī)原有的方式訪問(wèn)；RCS也能通過(guò)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(guò)一個(gè)獨(dú)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(méi)有引入VoLTE時(shí)，RCS通常是自帶IMS協(xié)議棧，使用互聯(lián)網(wǎng)APN連接到運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中。

當(dāng)手機(jī)支持具備SRVCC的VoLTE時(shí)，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(dòng)和提升運(yùn)營(yíng)商在手機(jī)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(huì)有RCS客戶端和VoLTE客戶端各自獨(dú)立實(shí)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(guò)Wi-Fi連接到移動(dòng)無(wú)線接入網(wǎng)；VoLTE則要使用專(zhuān)用的、標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)的IMS APN連接到運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線接入網(wǎng)。

圖一：RCS和VoLTE各自獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)

業(yè)界中關(guān)心的問(wèn)題是，雙客戶端和雙IMS協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)方式，會(huì)帶來(lái)資源使用的增加和由于雙IMS注冊(cè)和重疊業(yè)務(wù)導(dǎo)致的服務(wù)限制。然而，弊病是多個(gè)IMS注冊(cè)必須在終端里維持，這樣會(huì)對(duì)流量造成明顯的影響，更重要的是，對(duì)手機(jī)電池壽命的影響。因此，此架構(gòu)對(duì)于移動(dòng)終端來(lái)說(shuō)并不推薦，因?yàn)樽罴训氖謾C(jī)電池使用時(shí)間是智能手機(jī)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(gè)共用的IMS協(xié)議棧，同時(shí)引入一個(gè)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(gè)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(gè)簡(jiǎn)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(lái)，它提供唯一一個(gè)整合后的IMS接口，如圖3。

圖2：API方案 圖3：B2BUA/Proxy方案

對(duì)于API方案，此架構(gòu)的好處是，終端僅僅有一個(gè)IMS協(xié)議棧，然而，為了保證此方式成功，要求一個(gè)有足夠靈活的IMS API的標(biāo)準(zhǔn)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(yǔ)法盡可能的多。

對(duì)于B2BUA/Proxy方案，盡管終端里有多個(gè)IMS協(xié)議棧（每個(gè)客戶端一個(gè)），但是僅僅一個(gè)IMS協(xié)議棧實(shí)際上注冊(cè)到IMS核心網(wǎng)。此想法只要是一個(gè)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(cè)，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(gè)新的功能模塊對(duì)運(yùn)行在終端上的不同的IMS客戶端/協(xié)議棧扮演了一個(gè)透明的方式。它攔截注冊(cè)、連接管理（如保活）等的SIP消息，以便IMS核心網(wǎng)維護(hù)和管理單個(gè)注冊(cè)和IMS連接。此架構(gòu)的好處是，不必放棄每個(gè)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(duì)智能終端來(lái)說(shuō)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(lái)看，終端通常會(huì)部署了兩個(gè)獨(dú)立的IMS協(xié)議棧，一個(gè)是使用IMS APN的VoLTE客戶端，另一個(gè)是使用互聯(lián)網(wǎng)APN或者專(zhuān)用的RCS APN的RCS客戶端，以后，或不久的未來(lái)，我們能看見(jiàn)使用一個(gè)IMS協(xié)議棧的終端平臺(tái)，VoLTE和RCS能夠共享相同IMS APN和IMS注冊(cè)。

GSMA目前已針對(duì)IMS協(xié)議棧的問(wèn)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(gè)終端僅僅有一個(gè)IMS注冊(cè)。即使GSMA推薦一個(gè)IMS協(xié)議棧的方式，然而，現(xiàn)實(shí)情況是，目前在市場(chǎng)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(zhǔn)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(shí)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(yàn)。

用戶期望有一個(gè)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(dāng)描述業(yè)務(wù)的使用場(chǎng)景和體驗(yàn)時(shí)，用戶對(duì)成本和質(zhì)量的期望也需要被考慮。然而這些使用場(chǎng)景和體驗(yàn)依賴(lài)于當(dāng)前的接入環(huán)境，漫游地或者在家里，場(chǎng)景可以不同。例如，當(dāng)在酒店，或者漫游到外地時(shí)，用戶可能更喜歡通過(guò)Wi-Fi的視頻呼叫；當(dāng)在歸屬地運(yùn)營(yíng)商時(shí)，用戶偏愛(ài)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(shí)現(xiàn)機(jī)制，不同的接入方式可能取決于用戶的選擇。依賴(lài)于市場(chǎng)和運(yùn)營(yíng)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(zhuān)用的IMS APN，為了保證正確的QoS參數(shù)和漫游。當(dāng)使用IMS APN時(shí)，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(jiàn)圖5。

圖5：當(dāng)VoLTE客戶端使用IMS APN時(shí)承載使用的QoS參數(shù)

依賴(lài)于終端的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，當(dāng)正在使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入時(shí)，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(gè)接入補(bǔ)充，例如在沒(méi)有LTE覆蓋時(shí)，被使用。

當(dāng)使用IMS APN/PDN連接時(shí)，RCS也能給定專(zhuān)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(dāng)RCS和VoLTE客戶端都使用IMS APN共享同一PDN連接時(shí)的承載示例

當(dāng)RCS業(yè)務(wù)使用互聯(lián)網(wǎng)（Internet）APN時(shí)，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(zhuān)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(jí)的承載，即Best Effort，并且和別的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流競(jìng)爭(zhēng)資源和帶寬。如果使用NIDB，RCS業(yè)務(wù)流能被分離出來(lái)到專(zhuān)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(jí)。在這個(gè)“Internet”模式中，使用現(xiàn)有的漫游規(guī)則，當(dāng)漫游時(shí)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(guò)Wi-Fi接入。對(duì)于同時(shí)支持RCS和VoLTE的終端，RCS規(guī)范要求僅僅允許當(dāng)VoLTE沒(méi)有覆蓋時(shí)Wi-Fi才能被使用。

然而，愛(ài)立信看到RCS規(guī)范框架之外的使用場(chǎng)景，實(shí)際上，終端被允許注冊(cè)VoLTE同時(shí)，注冊(cè)通過(guò)Wi-Fi接入的RCS。

圖8：通過(guò)WiFi和LTE同時(shí)注冊(cè)的場(chǎng)景

RCS和VoLTE共存時(shí)共用IMS Core

無(wú)論何種接入技術(shù)被使用，所有運(yùn)營(yíng)商控制的業(yè)務(wù)，如VoLTE和RCS總是由同一個(gè)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(guò)移動(dòng)網(wǎng)和Wi-Fi方式進(jìn)行的鑒權(quán)和注冊(cè)。依賴(lài)于設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方式，相同用戶/終端的這些IMS注冊(cè)可以是僅僅VoLTE注冊(cè)、僅僅RCS注冊(cè)，或者為VoLTE和RCS的雙注冊(cè)。

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(gè)用戶的雙IMS注冊(cè)和多個(gè)鑒權(quán)機(jī)制。

愛(ài)立信IMS網(wǎng)絡(luò)從功能角度看沒(méi)有限制去處理同一用戶下的多個(gè)注冊(cè)，前提是IMS協(xié)議棧使用不同的注冊(cè)標(biāo)識(shí)（即私有用戶ID，IMPI），并且調(diào)優(yōu)了注冊(cè)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(chǔ)在USIM/ISIM卡的信息使用IMS AKA鑒權(quán)機(jī)制，而RCS要使用不同的鑒權(quán)方法（如SIP Digest），其基于存儲(chǔ)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(dāng)不同IMS協(xié)議棧被使用時(shí)，規(guī)范對(duì)VoLTE和RCS推薦 不同的鑒權(quán)機(jī)制，有多個(gè)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(gè)應(yīng)用能夠訪問(wèn)這些信息。最關(guān)鍵的限制是客戶端標(biāo)識(shí)，附帶認(rèn)證信息的私有用戶標(biāo)識(shí)僅僅允許只能在一個(gè)IMS注冊(cè)中。如果VoLTE和RCS都訪問(wèn)USIM/ISIM信息，IMS網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為來(lái)自?xún)蓚�(gè)IMS協(xié)議棧的注冊(cè)請(qǐng)求其實(shí)是同一個(gè)IMS客戶端，因而在給定的時(shí)間內(nèi)，僅僅允許這些注冊(cè)請(qǐng)求中的一個(gè)被激活。

愛(ài)立信對(duì)IMS核心網(wǎng)和應(yīng)用層邏輯的實(shí)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(shí)現(xiàn)機(jī)制是什么，和不管一個(gè)用戶使用了多少個(gè)不同的終端。

愛(ài)立信IMS有能力去控制來(lái)自不同IMS協(xié)議�；蚩蛻舳说亩鄠�(gè)IMS注冊(cè)，和多種鑒權(quán)機(jī)制。

愛(ài)立信IMS網(wǎng)絡(luò)也能正確地根據(jù)IMS注冊(cè)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(jìng)爭(zhēng)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(lài)于業(yè)務(wù)類(lèi)型和運(yùn)營(yíng)商的策略，以便正確的QoS規(guī)則能被使用在PS和無(wú)線（RAN）中。

因此，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商不必等到終端廠家都達(dá)成一致，就可以提供和部署RCS和VoLTE業(yè)務(wù)。

作者： 愛(ài)立信（中國(guó)）通信有限公司方案架構(gòu)師 謝斌