破解TD-LTE語(yǔ)音難題

關(guān)于TD-LTE語(yǔ)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(lái)TD-LTE語(yǔ)音解決之道。

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的高速發(fā)展，用戶(hù)對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線速率和時(shí)延等提出了越來(lái)越高的要求。國(guó)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(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用LTE/TD-LTE(UTRAN長(zhǎng)期演進(jìn))來(lái)提高頻譜效率、降低時(shí)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(hù)面直連等技術(shù)，理論上可以大大縮短業(yè)務(wù)時(shí)延。

EPS網(wǎng)絡(luò)雖然是全分組交換網(wǎng)絡(luò)，但由于語(yǔ)音業(yè)務(wù)在很長(zhǎng)一段時(shí)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(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，也應(yīng)繼續(xù)提供高質(zhì)量的語(yǔ)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(yǔ)音業(yè)務(wù)可能會(huì)存在語(yǔ)音連續(xù)性等諸多問(wèn)題，為確保在EPS網(wǎng)絡(luò)上順利開(kāi)展高質(zhì)量的語(yǔ)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(yǔ)音業(yè)務(wù)解決方案，本文重點(diǎn)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(duì)傳統(tǒng)3G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，采用簡(jiǎn)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(dú)立的資源管理功能，各個(gè)eNodeB之間通過(guò)直接的互聯(lián)實(shí)現(xiàn)相互的協(xié)調(diào)與合作。簡(jiǎn)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(jì)理念提供更好的配合。

EPC即核心網(wǎng)部分，包括MME(移動(dòng)性管理實(shí)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(hù)服務(wù)器)以及PCRF等功能實(shí)體。

根據(jù)可提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)的TD-LTE終端可能的形式，語(yǔ)音業(yè)務(wù)解決方案大致分為兩種類(lèi)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(wú)線頻率語(yǔ)音呼叫連續(xù)性)方案來(lái)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，后者直接利用2G/3G網(wǎng)絡(luò)來(lái)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)。

基于電路域網(wǎng)絡(luò)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)

在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，由于運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)有成熟的2G/3G網(wǎng)絡(luò)，出于對(duì)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(yǔ)音方案來(lái)提供語(yǔ)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(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，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(yǔ)音業(yè)務(wù)。另外，由于TD-LTE和CS雙模單待終端的無(wú)線模塊是單無(wú)線頻率模式，即具有TD-LTE和2G/3G接入能力的雙?；蛘叨嗄未K端，在使用TD-LTE接入時(shí)，無(wú)法收/發(fā)電路域業(yè)務(wù)信號(hào)。為了使得終端在TD-LTE接入下能夠發(fā)起語(yǔ)音業(yè)務(wù)，以及接收到語(yǔ)音業(yè)務(wù)的尋呼，并且能夠?qū)K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(shí)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(yǔ)音業(yè)務(wù)，因此不需要部署IMS系統(tǒng)就可以開(kāi)通TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。

實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)CSFB功能，UE、MME、MSC、E-UTRAN、SGSN都需要升級(jí)增加附加功能。

基于IMS網(wǎng)絡(luò)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)

SRVCC指的當(dāng)單無(wú)線頻率終端從EPS網(wǎng)絡(luò)切換到2G/3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)話音呼叫的業(yè)務(wù)連續(xù)性。SRVCC方案適用于運(yùn)營(yíng)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(yǔ)音業(yè)務(wù)，但LTE沒(méi)有達(dá)到全網(wǎng)覆蓋的場(chǎng)景，隨著用戶(hù)的移動(dòng)，正在進(jìn)行的語(yǔ)音業(yè)務(wù)會(huì)面臨離開(kāi)TD-LTE覆蓋范圍后語(yǔ)音不能保持連續(xù)的問(wèn)題，這時(shí)，借助SRVCC技術(shù)可以將語(yǔ)音切換到電路域，從而保證不中斷語(yǔ)音通話。SRVCC實(shí)際上是個(gè)切換過(guò)程，通過(guò)IMSSRVCCAS和承載網(wǎng)絡(luò)實(shí)體MME/MSCServer配合，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)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(shí)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(shí)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(kāi)通IMS語(yǔ)音業(yè)務(wù)后，才會(huì)在特定場(chǎng)景需要使用SRVCC。

為了實(shí)現(xiàn)不中斷的語(yǔ)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(jí)為增強(qiáng)的MSC，以便支持從MME發(fā)來(lái)的切換過(guò)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(yǔ)音和非語(yǔ)音部分，對(duì)語(yǔ)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(guò)程中把SRVCCVDN(VCC域轉(zhuǎn)移號(hào)碼)插入MME。

SRVCC的基本工作流程為：為了實(shí)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(shí)，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(huì)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(yǔ)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(yǔ)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(shí)，終端可同時(shí)在TD-SCDMA/GSM(GPRS)模式進(jìn)行語(yǔ)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(shí)，終端建立TD-SCDMA下的并發(fā)業(yè)務(wù)，進(jìn)行語(yǔ)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(shí)，終端使用GSM模式進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)的呼入或呼出?；诙嗄ｋp待終端來(lái)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)的的方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有提出特別的要求。

如上文所述，雖然向LTE演進(jìn)是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)未來(lái)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(lái)很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，人們是離不開(kāi)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的，于是運(yùn)營(yíng)商就需要選擇一種方案在部署了LTE的網(wǎng)絡(luò)中來(lái)提供語(yǔ)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋的場(chǎng)景，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(yǔ)音會(huì)導(dǎo)致TD-LTE下頻繁的模式切換，影響用戶(hù)的業(yè)務(wù)體驗(yàn);另外，CSFB技術(shù)要求TD-LTE和2G/3G同覆蓋，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)和終端都提出了新要求(需要升級(jí)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(yǔ)音業(yè)務(wù)的一種過(guò)渡方案。

SRVCC技術(shù)適用于運(yùn)營(yíng)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(yǔ)音業(yè)務(wù)，但TD-LTE沒(méi)有達(dá)到全網(wǎng)覆蓋的場(chǎng)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(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，SRVCC的語(yǔ)音切換幾率會(huì)越來(lái)越小，就可以逐漸給用戶(hù)提供越來(lái)越好的無(wú)縫的、優(yōu)質(zhì)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)體驗(yàn)。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(jí)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(hù)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(yǔ)音業(yè)務(wù)，選擇PS域當(dāng)時(shí)附著的網(wǎng)絡(luò)建立分組域業(yè)務(wù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有額外要求，但終端實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。