VOLTE基础培训V2(教材)
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LTE无线接入网 (eNodeB)
VoLTE是什么？
PCRF
EPC网络 SBC/P-CSCF
UE
S/P-GW
IMS网络
无线侧 无线侧针对语音和视频 数据包特点优化和增强
接入侧 接入侧通过PCC保证QoS
网络侧
SBC/P-CSCF
网络侧采用IP专网承载保证QoS
VoLTE语音方案
VoLTE是通过LTE网络作为业务接入、 IMS网络实现业务控制的语音解决方案
2 VoLTE原理
主要网元及功能
MRF（媒体资源功能）的功能
MRFC IMS域内部的媒体资源控制 通过H.248协议来控制MRFP中资源的控制 与S-CSCF互通，间接受AS控制
MRFP 实现所有与多媒体相关的功能 多媒体业务的播放、混合、解析处理
2 VoLTE原理
IMS系统架构
VoLTE技术架构
基于IMS语音业务，是架构在LTE网络上全IP条件下的端到端语音解决方案 IMS
VoLTE通过IMS实现呼叫 控制等功能，并和EPC、 电路域配合提供语音连续 性功能
HSS MME UE E-UTRAN SGW/PGW
AS业务平台
VoLTE技术架构
可灵活扩充配置的业务平台, 新建VoLTE AS等业务平台。
������
NAT/ALG设备： 为企业IP私网内的SIP终端进行安全保护。 对IMS SIP信令地址及SIP信令所包含的SDP地址信息进行解析，从而实现SIP控 制面UDP/IP公私网地址及相应承载面RTP/IP公私网地址变换。
VoLTE的特点
VoLTE 2G/3G
1/10
呼叫时延
0.5-2s
SIP&SDP
SIP&SDP
SIP(Session Initiation Protocol会话初始协议)基本概念
SIP协议是互联网行业标准组织IETF提出的，是一个应用 层的信令控制协议，用于创建、修改和释放一个或多个
参与者的会话。
会话包括文本，视频，游戏和传统的语音 与HTTP协议一样是基于文本的，广泛应用于internet 基于询问/应答机制
MGCF（Media Gateway Control Function） BGCF（Breakout Gateway Control Function） MGW（IMS-Media Gateway Function）
2 VoLTE原理
主要网元及功能
CSCF功能——会话控制和路由 ������ CSCF是IMS 系统的呼叫控制核心，它的主要作用是在 IP传输平台上实现多个实时业务的分发，具有中心路由引擎 、策略管理和策略执行功能。 ������ P-CSCF（代理会话控制） 连接UE和IMS网络的入口节点 所有UE的SIP信令都要通过P-CSCF 将终端的请求路由到正确的I-CSCF ������ I-CSCF（查询会话控制） 查询HSS为用户分配提供服务的S-CSCF 将其他网络传来的SIP请求路由到S-CSCF S-CSCF（业务会话控制） SIP信令中心节点。 IMS用户注册认证鉴权，通过HSS使注册请求生效 进行业务触发，控制已注册的会话，与业务层交互
2 VoLTE原理
主要网元及功能
会话控制和路由
用户数据管理 认证鉴权 媒体资源 （MRF） 业务控制
• ������ • ������ • ������ • ������ • ������ P-CSCF（代理会话控制） S-CSCF（业务会话控制） I-CSCF（查询会话控制）
HSS（Home Subscriber Server） SLF（用户签约地的定位功能实体）
语音业务：QCI=5 +QCI=1 视频电话：QCI=5+QCI=1+QCI=2
资源类型 优先级 QCI 语音电话 1 GBR 2 4 3 5 1 6 7 8 GBR 2 QCI 5 GBR 3 QCI 1 4 GBR QCI 8/9 Non-GBR 5 6 7 8 9 Non-GBR Non-GBR Non-GBR 时延 100ms 150ms 50ms 300ms 100ms 300ms 100ms 300ms 丢包率 (-2)10 (-3)10 (-3)10 (-6)10 (-6)10 (-6)10 (-3)10 (-6)10 典型业务 视频电话 VoIP 电话会议, 会话视频(直播流媒体)
������
2 VoLTE原理
主要网元及功能
HSS\SLF——用户数据管理 HSS的功能（类似于HLR） 记录每个IMS用户的用户信息和业务数据： 用户号码、地址信息；认证和授权的安全信息 用户签约的业务触发规则和业务触发逻辑 SLF功能 域内存在多个HSS时，选择用户数据存储的HSS 单一HSS环境下不需要SLF
MGCF（ Media Gateway Control Function） 实现IMS域与CS域控制面信令的互通 将SIP协议映射成在IP上承载的传统信令 通过H.248控制IM-MGW完成CS域与IMS域用户面的实时 转换 IM－MGW （IMS-Media Gateway Function ） 完成IMS与CS域用户面媒体的变换 提供编解码、回声消除、通知音、DTMF、会议桥等资源
5-8 s
LTE
2G/3G
10X
视频质量
典型分辨率：480*640 720P/1080P possible LTE
分辨率：176*144
2G/3G 频率：300~3400Hz 编解码：AMR-NB 12.2Kbps 2G/3G
2X
话音质量
频率：50~7000Hz
编解码：AMR-WB 23.85Kbps LTE
•业务接入：LTE网络是全IP网络，没有 CS域，数据业务和语音多媒体业务都
L来自百度文库E无CS域，语音和数据均走PS域
IMS网络
IMS提供 通信业务 控制能力
承载在LTE上
•业务控制：EPC网络不具备语音和多媒 体业务的呼叫控制功能，需要通过IMS
Internet
CS网络
2G/TD LTE
语音及多 媒体业务
可使用UDP、TCP和SCTP传输，目前最常用UDP
VOLTE中IMS对会话的管理全部通过SIP消息完成， VOLTE选择了SIP协议，最主要的原因就是免费。
•
SIP 消息可以被分为两类
请求信息
发起一个会话
响应信息
对请求的响应
SIP&SDP
无线承载
QCI (QoS Class Identifier)是一个标度值，用于衡量特定的提供给SDF（服务数据流） 的包转发行为（如丢包率，包延迟预算），VoLTE使用QCI=5、QCI=1、QCI=2这三种！
AS应用服务器——业务逻辑处理
2 VoLTE原理
IMS系统架构
BGCF\MGCF——互通功能 BGCF （Breakout Gateway Control Function） IMS域与外部网络的分界点 将用户的会话路由到正确的传统语音网络 与本网用户互通，选择能路由至被叫网络的MGCF 与其他运营商互通，选择与其他运营商的BGCF互通
Sv
EPC Date flow
eNodeB
Voice flow
RAN/GERAN eNodeB
Voice flow
RAN/GERAN eNodeB RAN/GERAN
Voice flow
handover
SvLTE
•特点：终端双待，语音业 务由传统2G/3G网络提供
•优势：对网络改动小，用 户体验不变，语音和数据 可以并发，无需切换 •劣势：终端要支持双待， 对手机芯片、电池续航力 都有较高要求
EPC网络 数据业务
•EPC实现移动性 管理和接入鉴权 •为通信和数据业 务建立承载通道
网络提供业务控制功能
•业务切换：在LTE全覆盖之前，需要通 过SRVCC技术实现LTE与CS之间的语
LTE多模终端
LTE多模终端
音业务连续性
PSTN/PLMN
PSTN/PLMN
PSTN/PLMN IMS
MGCF/ MGW
3X
频谱效率
仿真测试结果显示：同样承载AMR，LTE的频谱效率可达 到R99 3倍以上,实测20M小区支持200用户左右（MOS 保证3.5以上）
目录
VoLTE是什么？
VoLTE关键技术
VoLTE信令流程
17
VoLTE关键技术
SIP&SDP
无线承载
半持续调度
头压缩
TTI Bundling eSRVCC
支撑平台
核心网：改造MSC、MME、SAE GW等设备支持eSRVCC、IPv6等功能
PCC
PCRF
IMS域 升级扩容IMS Core，以支撑 VOLTE
用户数据
三合一 HSS
2G/3G 电路域
BOSS
VoLTE的 QoS控制
信令网
DRA
融合的数据库
DNS /ENUM
NMS
GMSC
网元信令 互通
分组域
2 VoLTE原理
IMS系统架构
IMS网络中其他网元 PDF(Policy Decision Function) &PEP(Policy Enforcement point) ： ������ 策略决策功能(PDF) ：PDF完成基于策略的业务控制和QOS控制，完成与AS以 及策略信息库的查询交互等功能； 策略执行点(PEP)：接受QoS参数，完成QoS资源的控制处理，为IMS业务提供 QoS保证。 DNS、ENUM Server： DNS(Domain Name System)服务器负责URL地址到IP地址的解析。 ENUM(E.164 Number URI Mapping)服务器负责电话号码到URL的转换。
终端
VoLTE UE
•
IP
- 基于IP的传输 - 基于IP的会话控制 - 基于IP的业务实现
IMS系统架构
•
Multimedia
- 语音、视频、图片、文 本等多种媒体的组合 - 多种接入方式、各种不 同能力的终端
• Subsystem
- 基于现有网络技术和设 备，最大程度重用现有 网络系统 - 无线网络将PS/GPRS 网络作为承载网络 - 固定网络将固定接入IP 系统作为承载网络
SAE GW/ GGSN/PCEF MME/SGSN
改造支持 eSRVCC功能
(e)MSC
支持IMS APN、QoS保证、eSRVCC等
承载网
OMC
支持IPv6/IPv4双栈
计费、业 务发放系 统的改造
BTS/BSC
接入网
eNodeB
4G：TTI Bundling, RLC分片，ROHC头压缩，半静态调度等
CSFB
•特点：终端单待，当有语 音业务需求时，需要回落 到传统2G/3G网络提供 •优势：对终端要求较低， 重用传统2G/3G网络 •劣势：对传统2G/3G网络 有改造要求，时延较长， 语音和数据业务不可并发
VoLTE/SRVCC
•特点：语音业务基于IMS 提供，并支持从LTE切换到 2G/3G网络的语音连续性 •优势：基于LTE的语音， 音质好，频谱利用率高， 语音和数据业务可以并发 •劣势：需要部署IMS，终 端支持SRVCC的终端较少
INTRENET
INTRENET
INTRENET
CSCF
SCC AS
Date flow
MSCS
Date flow
MSCS MSCS
Voice flow
MSCS
MSCS
MME
SAE-GW
MSCS
SGs
MME
SAE-GW
CS
MGW MGW
MME
SAE-GW
CS
MGW MGW
EPC
MGW
CS
SGs
MGW
EPC
VoLTE基础原理
2016年02月
目录
VoLTE是什么？
VoLTE关键技术
VoLTE信令流程
2
VoLTE(Voice over Long Term Evolution)，是指基于IMS网络的LTE语音解决方案。它是架构在LTE网络 上、全IP条件下、基于IMS Server的端到端语音方案，全部业务承载于4G网络上，可实现数据与语音业 务在同一网络下的统一。 语音会话由IMS网元进行控制。在LTE侧，语音以IP包的形式进行传输； 相较于传统意义的OTT语音，如Skype、微信、QQ语音，VoLTE可由运营商进行掌控，即语音业务的 识别、呼叫建立、计费均在运营商控制之下，脱离了沦为管道的窘境； 相较于传统意义的VoIP语音，VoLTE针对语音可提供更好的QoS保障，用户感知更好。相应的，各网 元均有对应的QoS保障要求及技术；
• ������ • ������
MRFC（Multimedia Resource Function Controller） MRFP（Multimedia Resource Function Processor）
• ������
AS（应用服务器）
互通功能
• ������ • ������ • ������
VoLTE是什么？
PCRF
EPC网络 SBC/P-CSCF
UE
S/P-GW
IMS网络
无线侧 无线侧针对语音和视频 数据包特点优化和增强
接入侧 接入侧通过PCC保证QoS
网络侧
SBC/P-CSCF
网络侧采用IP专网承载保证QoS
VoLTE语音方案
VoLTE是通过LTE网络作为业务接入、 IMS网络实现业务控制的语音解决方案
2 VoLTE原理
主要网元及功能
MRF（媒体资源功能）的功能
MRFC IMS域内部的媒体资源控制 通过H.248协议来控制MRFP中资源的控制 与S-CSCF互通，间接受AS控制
MRFP 实现所有与多媒体相关的功能 多媒体业务的播放、混合、解析处理
2 VoLTE原理
IMS系统架构
VoLTE技术架构
基于IMS语音业务，是架构在LTE网络上全IP条件下的端到端语音解决方案 IMS
VoLTE通过IMS实现呼叫 控制等功能，并和EPC、 电路域配合提供语音连续 性功能
HSS MME UE E-UTRAN SGW/PGW
AS业务平台
VoLTE技术架构
可灵活扩充配置的业务平台, 新建VoLTE AS等业务平台。
������
NAT/ALG设备： 为企业IP私网内的SIP终端进行安全保护。 对IMS SIP信令地址及SIP信令所包含的SDP地址信息进行解析，从而实现SIP控 制面UDP/IP公私网地址及相应承载面RTP/IP公私网地址变换。
VoLTE的特点
VoLTE 2G/3G
1/10
呼叫时延
0.5-2s
SIP&SDP
SIP&SDP
SIP(Session Initiation Protocol会话初始协议)基本概念
SIP协议是互联网行业标准组织IETF提出的，是一个应用 层的信令控制协议，用于创建、修改和释放一个或多个
参与者的会话。
会话包括文本，视频，游戏和传统的语音 与HTTP协议一样是基于文本的，广泛应用于internet 基于询问/应答机制
MGCF（Media Gateway Control Function） BGCF（Breakout Gateway Control Function） MGW（IMS-Media Gateway Function）
2 VoLTE原理
主要网元及功能
CSCF功能——会话控制和路由 ������ CSCF是IMS 系统的呼叫控制核心，它的主要作用是在 IP传输平台上实现多个实时业务的分发，具有中心路由引擎 、策略管理和策略执行功能。 ������ P-CSCF（代理会话控制） 连接UE和IMS网络的入口节点 所有UE的SIP信令都要通过P-CSCF 将终端的请求路由到正确的I-CSCF ������ I-CSCF（查询会话控制） 查询HSS为用户分配提供服务的S-CSCF 将其他网络传来的SIP请求路由到S-CSCF S-CSCF（业务会话控制） SIP信令中心节点。 IMS用户注册认证鉴权，通过HSS使注册请求生效 进行业务触发，控制已注册的会话，与业务层交互
2 VoLTE原理
主要网元及功能
会话控制和路由
用户数据管理 认证鉴权 媒体资源 （MRF） 业务控制
• ������ • ������ • ������ • ������ • ������ P-CSCF（代理会话控制） S-CSCF（业务会话控制） I-CSCF（查询会话控制）
HSS（Home Subscriber Server） SLF（用户签约地的定位功能实体）
语音业务：QCI=5 +QCI=1 视频电话：QCI=5+QCI=1+QCI=2
资源类型 优先级 QCI 语音电话 1 GBR 2 4 3 5 1 6 7 8 GBR 2 QCI 5 GBR 3 QCI 1 4 GBR QCI 8/9 Non-GBR 5 6 7 8 9 Non-GBR Non-GBR Non-GBR 时延 100ms 150ms 50ms 300ms 100ms 300ms 100ms 300ms 丢包率 (-2)10 (-3)10 (-3)10 (-6)10 (-6)10 (-6)10 (-3)10 (-6)10 典型业务 视频电话 VoIP 电话会议, 会话视频(直播流媒体)
������
2 VoLTE原理
主要网元及功能
HSS\SLF——用户数据管理 HSS的功能（类似于HLR） 记录每个IMS用户的用户信息和业务数据： 用户号码、地址信息；认证和授权的安全信息 用户签约的业务触发规则和业务触发逻辑 SLF功能 域内存在多个HSS时，选择用户数据存储的HSS 单一HSS环境下不需要SLF
MGCF（ Media Gateway Control Function） 实现IMS域与CS域控制面信令的互通 将SIP协议映射成在IP上承载的传统信令 通过H.248控制IM-MGW完成CS域与IMS域用户面的实时 转换 IM－MGW （IMS-Media Gateway Function ） 完成IMS与CS域用户面媒体的变换 提供编解码、回声消除、通知音、DTMF、会议桥等资源
5-8 s
LTE
2G/3G
10X
视频质量
典型分辨率：480*640 720P/1080P possible LTE
分辨率：176*144
2G/3G 频率：300~3400Hz 编解码：AMR-NB 12.2Kbps 2G/3G
2X
话音质量
频率：50~7000Hz
编解码：AMR-WB 23.85Kbps LTE
•业务接入：LTE网络是全IP网络，没有 CS域，数据业务和语音多媒体业务都
L来自百度文库E无CS域，语音和数据均走PS域
IMS网络
IMS提供 通信业务 控制能力
承载在LTE上
•业务控制：EPC网络不具备语音和多媒 体业务的呼叫控制功能，需要通过IMS
Internet
CS网络
2G/TD LTE
语音及多 媒体业务
可使用UDP、TCP和SCTP传输，目前最常用UDP
VOLTE中IMS对会话的管理全部通过SIP消息完成， VOLTE选择了SIP协议，最主要的原因就是免费。
•
SIP 消息可以被分为两类
请求信息
发起一个会话
响应信息
对请求的响应
SIP&SDP
无线承载
QCI (QoS Class Identifier)是一个标度值，用于衡量特定的提供给SDF（服务数据流） 的包转发行为（如丢包率，包延迟预算），VoLTE使用QCI=5、QCI=1、QCI=2这三种！
AS应用服务器——业务逻辑处理
2 VoLTE原理
IMS系统架构
BGCF\MGCF——互通功能 BGCF （Breakout Gateway Control Function） IMS域与外部网络的分界点 将用户的会话路由到正确的传统语音网络 与本网用户互通，选择能路由至被叫网络的MGCF 与其他运营商互通，选择与其他运营商的BGCF互通
Sv
EPC Date flow
eNodeB
Voice flow
RAN/GERAN eNodeB
Voice flow
RAN/GERAN eNodeB RAN/GERAN
Voice flow
handover
SvLTE
•特点：终端双待，语音业 务由传统2G/3G网络提供
•优势：对网络改动小，用 户体验不变，语音和数据 可以并发，无需切换 •劣势：终端要支持双待， 对手机芯片、电池续航力 都有较高要求
EPC网络 数据业务
•EPC实现移动性 管理和接入鉴权 •为通信和数据业 务建立承载通道
网络提供业务控制功能
•业务切换：在LTE全覆盖之前，需要通 过SRVCC技术实现LTE与CS之间的语
LTE多模终端
LTE多模终端
音业务连续性
PSTN/PLMN
PSTN/PLMN
PSTN/PLMN IMS
MGCF/ MGW
3X
频谱效率
仿真测试结果显示：同样承载AMR，LTE的频谱效率可达 到R99 3倍以上,实测20M小区支持200用户左右（MOS 保证3.5以上）
目录
VoLTE是什么？
VoLTE关键技术
VoLTE信令流程
17
VoLTE关键技术
SIP&SDP
无线承载
半持续调度
头压缩
TTI Bundling eSRVCC
支撑平台
核心网：改造MSC、MME、SAE GW等设备支持eSRVCC、IPv6等功能
PCC
PCRF
IMS域 升级扩容IMS Core，以支撑 VOLTE
用户数据
三合一 HSS
2G/3G 电路域
BOSS
VoLTE的 QoS控制
信令网
DRA
融合的数据库
DNS /ENUM
NMS
GMSC
网元信令 互通
分组域
2 VoLTE原理
IMS系统架构
IMS网络中其他网元 PDF(Policy Decision Function) &PEP(Policy Enforcement point) ： ������ 策略决策功能(PDF) ：PDF完成基于策略的业务控制和QOS控制，完成与AS以 及策略信息库的查询交互等功能； 策略执行点(PEP)：接受QoS参数，完成QoS资源的控制处理，为IMS业务提供 QoS保证。 DNS、ENUM Server： DNS(Domain Name System)服务器负责URL地址到IP地址的解析。 ENUM(E.164 Number URI Mapping)服务器负责电话号码到URL的转换。
终端
VoLTE UE
•
IP
- 基于IP的传输 - 基于IP的会话控制 - 基于IP的业务实现
IMS系统架构
•
Multimedia
- 语音、视频、图片、文 本等多种媒体的组合 - 多种接入方式、各种不 同能力的终端
• Subsystem
- 基于现有网络技术和设 备，最大程度重用现有 网络系统 - 无线网络将PS/GPRS 网络作为承载网络 - 固定网络将固定接入IP 系统作为承载网络
SAE GW/ GGSN/PCEF MME/SGSN
改造支持 eSRVCC功能
(e)MSC
支持IMS APN、QoS保证、eSRVCC等
承载网
OMC
支持IPv6/IPv4双栈
计费、业 务发放系 统的改造
BTS/BSC
接入网
eNodeB
4G：TTI Bundling, RLC分片，ROHC头压缩，半静态调度等
CSFB
•特点：终端单待，当有语 音业务需求时，需要回落 到传统2G/3G网络提供 •优势：对终端要求较低， 重用传统2G/3G网络 •劣势：对传统2G/3G网络 有改造要求，时延较长， 语音和数据业务不可并发
VoLTE/SRVCC
•特点：语音业务基于IMS 提供，并支持从LTE切换到 2G/3G网络的语音连续性 •优势：基于LTE的语音， 音质好，频谱利用率高， 语音和数据业务可以并发 •劣势：需要部署IMS，终 端支持SRVCC的终端较少
INTRENET
INTRENET
INTRENET
CSCF
SCC AS
Date flow
MSCS
Date flow
MSCS MSCS
Voice flow
MSCS
MSCS
MME
SAE-GW
MSCS
SGs
MME
SAE-GW
CS
MGW MGW
MME
SAE-GW
CS
MGW MGW
EPC
MGW
CS
SGs
MGW
EPC
VoLTE基础原理
2016年02月
目录
VoLTE是什么？
VoLTE关键技术
VoLTE信令流程
2
VoLTE(Voice over Long Term Evolution)，是指基于IMS网络的LTE语音解决方案。它是架构在LTE网络 上、全IP条件下、基于IMS Server的端到端语音方案，全部业务承载于4G网络上，可实现数据与语音业 务在同一网络下的统一。 语音会话由IMS网元进行控制。在LTE侧，语音以IP包的形式进行传输； 相较于传统意义的OTT语音，如Skype、微信、QQ语音，VoLTE可由运营商进行掌控，即语音业务的 识别、呼叫建立、计费均在运营商控制之下，脱离了沦为管道的窘境； 相较于传统意义的VoIP语音，VoLTE针对语音可提供更好的QoS保障，用户感知更好。相应的，各网 元均有对应的QoS保障要求及技术；
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MRFC（Multimedia Resource Function Controller） MRFP（Multimedia Resource Function Processor）
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AS（应用服务器）
互通功能
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