浅谈LTE语音业务的几种解决方案

LTE语音业务的几种解决方案

一VoLTE(Voice over LTE)LTE承载语音

定义：随着移动宽带网络的演进，移动语音正在从软交换向移动宽带语音的方向发展。无线侧从GSM/CDMA/UMTS演进到LTE，核心网从CS向IMS演进。目前比较普遍采用的是基于IMS的VoLTE的移动宽带语音方案，即语音和数据业务都通过PS 域进行传输，华为也采用该方法。

原理：基础VoLTE语音业务的组网在LTE-EPC的组网基础上，引入IMS网络，IMS 网络的主要目的是实现通话建立、号码分析、通话拆线等信令处理功能，语音数据承载在EPC网络上。VoLTE基础语音业务组网图如图1所示。

VoLTE基础语音业务的网络结构图

基本语音呼叫建立过程如下描述：

● UE拨号发起呼叫，通过缺省承载与IMS网关交互SIP信令，完成号码分析、被叫信令建立等动作。

●通话建立之后，PGW根据PCRF下发的策略发起专有承载建立过程。

●用户语音数据通过专有承载进行传输。

●用户通话结束后，UE发出拆线请求，通过缺省承载与IMS网关交互SIP信令，完成拆线、资源释放等动作。

1.2 基于VoLTE的优先语音服务

定义：基于VoLTE的优先语音服务是允许特定签约者或者其他被授权者在网络拥塞或者紧急状况下时优先获取网络资源，从而及时完成救助、调度管理等工作。特定签约者可以是政府授权的个人、紧急事务处理官员或者其它授权者，在标准中称这类有优先接入权限的人为服务用户(Service User)。基于VoLTE的优先语音服务业务包括EPS-MPS和IMS-MPS两种业务(移动定位服务）。

原理: MPS业务是在网络拥塞情况下给某类服务用户一个更高的优先级来使用系统资源。该业务可以提供E2E的优先级处理。

基于VoLTE的优先语音服务特性组网图

基于VoLTE的优先语音服务特性涉及网元功能介绍

基于VoLTE的优先语音服务特性在基本接入流程中，对四个接入过程中做了优先级的特殊处理，保证基于VoLTE的优先语音服务用户能够高优先级的使用网络，按照流程顺序分别为：

● MME高优先级创建用户会话

● P-GW高优先级创建承载

● IMS高优先级接入用户

● MME高优先级寻呼UE

基于VoLTE的优先语音服务与普通流程的区别：

1）MME高优先级创建用户会话

1、UE的在发起业务请求时，在消息中携带高优先级指示。

2、eNodeB根据UE携带的Access Class在initial UE message中的RRC establishment cause中设定HighPriorityAccess。

3、用户在HSS签约基于VoLTE的优先语音服务业务，HSS在UE接入时将基于VoLTE 的优先语音服务业务标识下发给MME。

4、MME根据HighPriorityAccess原因值和HSS下发的签约信息判断是否允许该UE 进行高优先接入。若没有MPS EPS Priority签约，则将该UE作为普通用户处理。

2）P-GW高优先级创建承载

1、SPR检测到用户的基于VoLTE的优先语音服务签约数据（MPS业务相关的优先级）发生变化时在Sp接口将MPS相关的签约数据下发给PCRF。

2、PCRF将SPR下发的UE 基于VoLTE的优先语音服务签约数据（ARP和QCI）下发给P-GW。

3、P-GW根据PCRF下发的ARP和QCI创建承载。

3）IMS高优先级接入用户

1、用户在IMS-HSS中签约基于VoLTE的优先语音服务业务。

2、在UE接入IMS过程中，IMS-HSS将用户的签约数据下发给CSCF。

3、CSCF将IMS-HSS下发的签约数据通过Rx接口提供MPS业务请求给PCRF。

4、PCRF将CSCF下发的UE 基于VoLTE的优先语音服务签约数据（ARP和QCI）下发给P-GW。

5、P-GW根据PCRF下发的ARP和QCI创建承载。

4）MME高优先级寻呼UE

1、S-GW在Downlink Data Notification、Create Bearer Request、Update Bearer Request中携带ARP信息给MME。

2、MME根据SET MPSARP命令的“PRILVL”参数值，与S-GW下发的ARP值比较，判断S-GW下发的ARP是否小于等于配置的ARP值。

–如果是，在paging消息中增加Paging Priority，Paging Priority的值根据S-GW下发的ARP来设定。

–如果不是，按普通业务处理。

3、eNodeB根据MME下发的Paging Priority信息进行高优先寻呼。

二CSFB （Circuit Switched Fallback in Evolved Packet System）

背景：随着无线数据业务需求的增长和LTE商用条件的成熟，运营商在现有GERAN/UTRAN网络的基础上，将逐步引入LTE网络满足人们快速增长的无线数据业务需求，但如何同时为用户提供语音服务，也成为运营商引入LTE前不得不面对的问题。3GPP TS23.272 V8.5.0 提供了一种电路域回落的机制，保证用户同时注册在EPS网络和传统的电路域网络，在用户发起语音业务时，由EPS网络指示用户回落到目标电路域网络之后，再发起语音呼叫。用户的短消息通过EPS网络和传统的电路域网络之间传递来实现，不必回落到目标电路域网络，该短消息解决

方案就是SMS over SGs

2.1 短消息的实现

定义：基于SGs接口实现短消息，即将用户的短消息在EPS网络和传统的电路域网络之间传递来提供短消息业务，不必回落到目标电路域网络。

实现原理：短消息业务原理图

当有短消息业务进行时，MME作为中间转发节点完成UE和MSC消息的转发，协助UE和MSC完成短消息功能。

短消息功能和语音功能的主要区别在于，短消息功能不需要将UE回落到GERAN/UTRAN网络，直接利用E-UTRAN网络为UE提供短消息业务。

电路域移动性管理：为了基于SGs接口实现短消息业务，MME需要辅助MSC完成电路域的移动性管理，具体内容如下：

●UE通过EPS网络注册电路域业务；

●UE通过EPS网络完成电路域位置变更通知；

●MSC通过EPS网络对UE进行电路域寻呼；

●UE通过EPS网络注销电路域业务；

2.2 基于CSFB的语音业务

定义：基于CSFB（Circuit Switched Fallback）的语音业务，是一种在不引入IMS（IP Multimedia Subsystem）的情况下，利用现有的GU（GERAN /UMTS)网络实现语音通话的一种语音解决方案。该方案在用户发起语音业务时，由EPS（Evolved Packet System）网络指示用户回落到目标电路域网络之后，再发起语音呼叫。

CSFB网络架构图

CS Fallback是通过重用Gs接口的方法来实现的，即MME（Mobility Management

Entity）和MSC（Mobile Switching Center）之间存在一个类似现有SGSN （Serving GPRS Support Node）和MSC之间Gs接口的SGs接口。CS Fallback