终端VoLTE与RCS融合方案研究

张达+张婷+戴国华

介绍了VoLTE和RCS的发展历程，VoLTE与RCS融合是必然趋势，但在此过程中一些关键问题仍未达成一致，不同终端厂家在APN配置、协议栈架构、业务融合等方面实现迥异。通过对VoLTE与RCS融合关键问题进行详细分析，提出了终端VoLTE与RCS融合解决方案的建议。

VoLTE RCS IMS 融合

Research on Integration Scheme of VoLTE and RCS on Terminals

ZHANG Da1， ZHANG Ting2， DAI Guo-hua2

（1. South China Air Traffic Management Bureau， Guangzhou 510630， China；

2. Guangzhou Research Institute of China Telecom Co.， Ltd.， Guangzhou 510630， China）

The development history of VoLTE and RCS is introduced and the integration of them is the inevitable trend. Some critical problems still exist during the integration. Manufacturers behave differently in APN configuration， protocol stack architecture and business integration. By analyzing the key problems for the integration of VoLTE and RCS in detail， the integration solution of VoLTE and RCS on terminals is put forward.

VoLTE RCS IMS integration

1 概述

VoLTE是基于IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）的语音业务，GSMA于2010年宣布将VoLTE作为业界LTE网络唯一的、端到端的语音解决方案协议架构。GSMA IR.92文档中定义了终端和网络支持VoLTE语音/短信业务、补充业务、紧急呼叫业务的最小子集要求，GSMA IR.94文档中定义了3GPP关于终端和网络支持基于IMS的视频通话功能的最小子集要求。为了向用户提供高质量的语音服务，VoLTE对应用层、传输层到LTE协议栈等各个层面提出要求，以保证无线承载及传输层为上层信令和语音包传输提供可靠的承载保障。

GSMA定义的RCS（Rich Communication Suite，富通信套件）是基于IMS的融合通信业务，其能够天然地与手机内置通信簿进行捆绑，确保不同运营商服务的互通。RCS把现有的语音和短信基本业务进行了一次深刻地扩展，将状态呈现、群组聊天、文件传输、内容共享纳入到基本业务需求范畴，既保持了运营商现有的业务领域，同时又引入互联网应用，为运营商提供了新的盈利模式。RCS从R1版本已演进至R5版本，功能在不断拓展，RCS R4版本增加了LTE接入的功能，RCS R5版本则融合了VoLTE音视频功能。

VoLTE和RCS标准演进路线如图1所示。

大多数运营商在前期部署VoLTE和RCS业务时均采取相对独立的策略，然而当RCS与VoLTE在终端上共存时，运营商需为用户提供一致、融合的通信体验，这体现在统一发起通信业务的通信录、统一用户标识的业务签约信息，因此需从技术层面提出RCS与VoLTE融合方案并分析可能存在的问题。

2 VoLTE与RCS融合关键问题分析

2.1 VoLTE和RCS共存时的APN配置

VoLTE和RCS均基于IMS协议，都需在IMS核心网注册。RCS部署早期使用Internet APN访问IMS核心网，而VoLTE漫游通过归属地路由（Local breakout）的方式，因此VoLTE必须使用IMS APN访问IMS核心网，当终端同时支持两个业务时，APN配置将影响业务融合。

方案一：RCS通过Internet APN注册至IMS核心网，VoLTE通过IMS APN注册至IMS核心网。采用此方案，RCS与VoLTE分别注册至IMS核心网，终端需同时维持两条SIP信令连接，对两个IMS用户实例保持激活，发送心跳包数量翻倍，增加了信令流量以及终端功耗。

由于VoLTE和RCS分别注册至IMS核心网，需要两个P-CSCF（Proxy Call Session Control Function，代理呼叫控制单元）来分别处理注册请求。如果仅通过一个P-CSCF处理双注册，两次注册需使用不同的IMPI私有用户标识。IR.92要求VoLTE使用USIM或者ISIM中的用户参数，并通过IMS AKA鉴权。如果RCS也使用用户卡中的参数，则卡中需内置两套IMS参数，并支持两套参数同时激活，卡实现存在困难。因此，RCS可使用终端内置的用户名和密码，采用HTTP Digest鉴权方式。

采用以上方案便于VoLTE和RCS分开计费。RCS的信令通过Internet PDN连接承载，使用流量计费；而VoLTE通过IMS PDN连接承载，可使用特殊的计费方式，且VoLTE和RCS的信令采用不同的QoS保障。

VoLTE和RCS使用独立APN方案如图2所示。

方案二：VoLTE和RCS均使用IMS APN，并共享IMS APN的默认承载传输SIP信令。采用此方案，终端仅需在IMS注册一次，维护一条IMS连接，可减少流量和并有助于优化功耗。endprint

采用以上VoLTE和RCS信令在同一个承载上传输，不便于区分RCS信令和VoLTE信令进行计费，否则需对P-GW（Packet Data Network Gateway，分组数据网网关）或者P-CSCF等网元新增特殊计费要求。

VoLTE和RCS共IMS APN方案如图3所示。

GSMA目前推荐方案二，该方案更有利于VoLTE和RCS的融合，并降低终端功耗。另外，GSMA仍在评估对RCS信令和VoLTE信令分别计费的必要性。

2.2 VoLTE和RCS共存时的芯片架构

VoLTE业务和RCS业务都基于IMS协议栈，由于VoLTE业务与Modem层面交互频繁，IMS协议架构逐渐向Modem集成的方向发展，该架构有利于降低VoLTE终端的待机功耗和通话功耗。而由于RCS具有互联网应用的特性，普遍采用内置于应用层的IMS协议，VoLTE与RCS共存时芯片大多采用图4所示架构（即方案一）。采用该方案时，应用层RCS业务与VoLTE使用独立的IMS协议栈，必须分别注册至IMS网络，导致终端功耗增加，资源浪费。

方案二即VoLTE和RCS均使用Modem侧的IMS协议栈，同时引入新的API接口，位于芯片和高层操作系统（OS）/应用处理器（AP）之间，用于RCS应用调用IMS协议，终端仅需在IMS核心网注册一次，也只需要对一个用户实例保持激活，有利于减小功耗，目前该接口的标准化工作仍在进行中，如图5所示。

方案三即VoLTE和RCS有各自的IMS协议栈，但均通过一个SIP B2BUA+Proxy接入IMS核心网，实际上终端仅在IMS核心网注册一次。SIP B2BUA+Proxy的主要功能为处理IMS注册（包括鉴权、信令安全等），其对终端内的IMS协议栈透明，通过拦截终端IMS协议栈的注册消息和心跳包，与IMS核心网交互统一的注册消息和心跳包，如图6所示。

2.3 VoLTE和RCS共存时的业务融合

欧洲大多数运营商部署RCS早于VoLTE，终端可通过两种方式提供RCS服务：终端内置RCS，RCS与手机原生地址薄融合，且与短信等原生业务体验一致；通过客户端下载的方式安装，采用独立的应用为用户提供RCS服务，与普通OTT业务体验类似。

部署VoLTE后，为了使RCS与VoLTE融合，RCS可采用系统内置的方式，RCS与VoLTE共享手机原生地址簿，并使用相同的用户签约数据。

RCS早期就集成了VoIP（Voice over IP，基于IP的语音业务）以及Video over IP（基于IP的视频通话业务）业务，提供尽力而为的音视频服务，无法保障通话质量以及语音连续性，随着后期VoLTE逐渐成熟，RCS 5.1版本考虑兼容VoLTE，定义了VoIP与VoLTE的融合机制：如果终端开启VoLTE，说明终端语音优选VoLTE，终端应尽量驻留在LTE网络，通过VoLTE为用户提供高质量有保障的语音服务，此时RCS与VoLTE统一通过LTE注册至IMS网络，RCS提供的VoIP以及Video over IP不可用；当网络不支持VoLTE或用户未开通VoLTE业务时，终端在CS域进行语音业务，RCS可以选择通过LTE或者其它宽带网络注册IMS，RCS-VoIP、Video over IP业务开启，当RCS-VoIP语音通话时CS来电，终端要能提醒用户并支持用户切换通话。

3 总结

随着RCS逐渐演进，为了融合VoLTE业务，GSMA RCS与VoLTE工作组联合对业务融合提出了一系列建议：

推荐支持VoLTE的终端尽量驻留在LTE网络，为用户提供高质量、有保障的VoLTE语音服务，VoLTE和RCS均使用IMS APN，统一注册至IMS核心网。当VoLTE不可用时，RCS可通过LTE或Wi-Fi接入IMS，APN不限。

VoLTE和RCS应用共用IMS协议栈是发展趋势，IMS协议栈对应用层以及OS开放标准API，便于应用层通过标准化接口调用Modem侧的IMS协议栈，待API标准化工作完成后该方案将更易于实现。另外，通过添加SIP B2BUA+Proxy的方式终端也可实现单注册。这两种方案能够有效节省终端功耗和流量，适合移动终端。

推荐RCS与VoLTE均内嵌至终端原生拨号界面、通话记录界面，共享地址簿，并使用相同的用户签约数据，VoLTE作为基本语音业务，当VoLTE业务不可用时，CS提供基本语音业务，RCS-VoIP业务可作为补充。

目前RCS的标准仍在不断演进，RCS 5.1版本已包含VoLTE功能，但大多数终端厂商仍使用独立的IMS协议栈来实现，因此难以完全支持GSMA定义的融合方案。此外，部分标准化工作有待完善，如IMS协议栈的标准API还未统一、RCS业务和VoLTE计费方式暂不明确等。随着GSMA进一步明确业务需求，并推动产业链朝着标准化的方向发展，终端实现方案终将趋于一致。

参考文献：

[1] GSMA IR.92. IMS Profile for Voice and SMS Version 7.0[S]. 2013.

[2] GSMA IR.94. IMS Profile for Conversational Video Service[S]. 2013.

[3] GSMA. CRR.07 RCS 5.1 Maintenance[S]. 2014.

[4] GSMA. North American VoLTE-RCS Roaming and Interconnection Guidelines[S]. 2014.

[5] 3GPP TS 24.229. IP Multimedia Call Control Protocol Based on Session Initiation Protocol（SIP） and Session Description Protocol（SDP）； Stage 3[S]. 2014.

[6] 谢斌. 终端VoLTE和RCS的共存研究[J]. 电信技术， 2013（9）： 71-74.★endprint

采用以上VoLTE和RCS信令在同一个承载上传输，不便于区分RCS信令和VoLTE信令进行计费，否则需对P-GW（Packet Data Network Gateway，分组数据网网关）或者P-CSCF等网元新增特殊计费要求。

VoLTE和RCS共IMS APN方案如图3所示。

GSMA目前推荐方案二，该方案更有利于VoLTE和RCS的融合，并降低终端功耗。另外，GSMA仍在评估对RCS信令和VoLTE信令分别计费的必要性。

2.2 VoLTE和RCS共存时的芯片架构

VoLTE业务和RCS业务都基于IMS协议栈，由于VoLTE业务与Modem层面交互频繁，IMS协议架构逐渐向Modem集成的方向发展，该架构有利于降低VoLTE终端的待机功耗和通话功耗。而由于RCS具有互联网应用的特性，普遍采用内置于应用层的IMS协议，VoLTE与RCS共存时芯片大多采用图4所示架构（即方案一）。采用该方案时，应用层RCS业务与VoLTE使用独立的IMS协议栈，必须分别注册至IMS网络，导致终端功耗增加，资源浪费。

方案二即VoLTE和RCS均使用Modem侧的IMS协议栈，同时引入新的API接口，位于芯片和高层操作系统（OS）/应用处理器（AP）之间，用于RCS应用调用IMS协议，终端仅需在IMS核心网注册一次，也只需要对一个用户实例保持激活，有利于减小功耗，目前该接口的标准化工作仍在进行中，如图5所示。

方案三即VoLTE和RCS有各自的IMS协议栈，但均通过一个SIP B2BUA+Proxy接入IMS核心网，实际上终端仅在IMS核心网注册一次。SIP B2BUA+Proxy的主要功能为处理IMS注册（包括鉴权、信令安全等），其对终端内的IMS协议栈透明，通过拦截终端IMS协议栈的注册消息和心跳包，与IMS核心网交互统一的注册消息和心跳包，如图6所示。

2.3 VoLTE和RCS共存时的业务融合

欧洲大多数运营商部署RCS早于VoLTE，终端可通过两种方式提供RCS服务：终端内置RCS，RCS与手机原生地址薄融合，且与短信等原生业务体验一致；通过客户端下载的方式安装，采用独立的应用为用户提供RCS服务，与普通OTT业务体验类似。

部署VoLTE后，为了使RCS与VoLTE融合，RCS可采用系统内置的方式，RCS与VoLTE共享手机原生地址簿，并使用相同的用户签约数据。

RCS早期就集成了VoIP（Voice over IP，基于IP的语音业务）以及Video over IP（基于IP的视频通话业务）业务，提供尽力而为的音视频服务，无法保障通话质量以及语音连续性，随着后期VoLTE逐渐成熟，RCS 5.1版本考虑兼容VoLTE，定义了VoIP与VoLTE的融合机制：如果终端开启VoLTE，说明终端语音优选VoLTE，终端应尽量驻留在LTE网络，通过VoLTE为用户提供高质量有保障的语音服务，此时RCS与VoLTE统一通过LTE注册至IMS网络，RCS提供的VoIP以及Video over IP不可用；当网络不支持VoLTE或用户未开通VoLTE业务时，终端在CS域进行语音业务，RCS可以选择通过LTE或者其它宽带网络注册IMS，RCS-VoIP、Video over IP业务开启，当RCS-VoIP语音通话时CS来电，终端要能提醒用户并支持用户切换通话。

3 总结

随着RCS逐渐演进，为了融合VoLTE业务，GSMA RCS与VoLTE工作组联合对业务融合提出了一系列建议：

推荐支持VoLTE的终端尽量驻留在LTE网络，为用户提供高质量、有保障的VoLTE语音服务，VoLTE和RCS均使用IMS APN，统一注册至IMS核心网。当VoLTE不可用时，RCS可通过LTE或Wi-Fi接入IMS，APN不限。

VoLTE和RCS应用共用IMS协议栈是发展趋势，IMS协议栈对应用层以及OS开放标准API，便于应用层通过标准化接口调用Modem侧的IMS协议栈，待API标准化工作完成后该方案将更易于实现。另外，通过添加SIP B2BUA+Proxy的方式终端也可实现单注册。这两种方案能够有效节省终端功耗和流量，适合移动终端。

推荐RCS与VoLTE均内嵌至终端原生拨号界面、通话记录界面，共享地址簿，并使用相同的用户签约数据，VoLTE作为基本语音业务，当VoLTE业务不可用时，CS提供基本语音业务，RCS-VoIP业务可作为补充。

目前RCS的标准仍在不断演进，RCS 5.1版本已包含VoLTE功能，但大多数终端厂商仍使用独立的IMS协议栈来实现，因此难以完全支持GSMA定义的融合方案。此外，部分标准化工作有待完善，如IMS协议栈的标准API还未统一、RCS业务和VoLTE计费方式暂不明确等。随着GSMA进一步明确业务需求，并推动产业链朝着标准化的方向发展，终端实现方案终将趋于一致。

参考文献：

[1] GSMA IR.92. IMS Profile for Voice and SMS Version 7.0[S]. 2013.

[2] GSMA IR.94. IMS Profile for Conversational Video Service[S]. 2013.

[3] GSMA. CRR.07 RCS 5.1 Maintenance[S]. 2014.

[4] GSMA. North American VoLTE-RCS Roaming and Interconnection Guidelines[S]. 2014.

[5] 3GPP TS 24.229. IP Multimedia Call Control Protocol Based on Session Initiation Protocol（SIP） and Session Description Protocol（SDP）； Stage 3[S]. 2014.

[6] 谢斌. 终端VoLTE和RCS的共存研究[J]. 电信技术， 2013（9）： 71-74.★endprint

采用以上VoLTE和RCS信令在同一个承载上传输，不便于区分RCS信令和VoLTE信令进行计费，否则需对P-GW（Packet Data Network Gateway，分组数据网网关）或者P-CSCF等网元新增特殊计费要求。

VoLTE和RCS共IMS APN方案如图3所示。

GSMA目前推荐方案二，该方案更有利于VoLTE和RCS的融合，并降低终端功耗。另外，GSMA仍在评估对RCS信令和VoLTE信令分别计费的必要性。

2.2 VoLTE和RCS共存时的芯片架构

VoLTE业务和RCS业务都基于IMS协议栈，由于VoLTE业务与Modem层面交互频繁，IMS协议架构逐渐向Modem集成的方向发展，该架构有利于降低VoLTE终端的待机功耗和通话功耗。而由于RCS具有互联网应用的特性，普遍采用内置于应用层的IMS协议，VoLTE与RCS共存时芯片大多采用图4所示架构（即方案一）。采用该方案时，应用层RCS业务与VoLTE使用独立的IMS协议栈，必须分别注册至IMS网络，导致终端功耗增加，资源浪费。

方案二即VoLTE和RCS均使用Modem侧的IMS协议栈，同时引入新的API接口，位于芯片和高层操作系统（OS）/应用处理器（AP）之间，用于RCS应用调用IMS协议，终端仅需在IMS核心网注册一次，也只需要对一个用户实例保持激活，有利于减小功耗，目前该接口的标准化工作仍在进行中，如图5所示。

方案三即VoLTE和RCS有各自的IMS协议栈，但均通过一个SIP B2BUA+Proxy接入IMS核心网，实际上终端仅在IMS核心网注册一次。SIP B2BUA+Proxy的主要功能为处理IMS注册（包括鉴权、信令安全等），其对终端内的IMS协议栈透明，通过拦截终端IMS协议栈的注册消息和心跳包，与IMS核心网交互统一的注册消息和心跳包，如图6所示。

2.3 VoLTE和RCS共存时的业务融合

欧洲大多数运营商部署RCS早于VoLTE，终端可通过两种方式提供RCS服务：终端内置RCS，RCS与手机原生地址薄融合，且与短信等原生业务体验一致；通过客户端下载的方式安装，采用独立的应用为用户提供RCS服务，与普通OTT业务体验类似。

部署VoLTE后，为了使RCS与VoLTE融合，RCS可采用系统内置的方式，RCS与VoLTE共享手机原生地址簿，并使用相同的用户签约数据。

RCS早期就集成了VoIP（Voice over IP，基于IP的语音业务）以及Video over IP（基于IP的视频通话业务）业务，提供尽力而为的音视频服务，无法保障通话质量以及语音连续性，随着后期VoLTE逐渐成熟，RCS 5.1版本考虑兼容VoLTE，定义了VoIP与VoLTE的融合机制：如果终端开启VoLTE，说明终端语音优选VoLTE，终端应尽量驻留在LTE网络，通过VoLTE为用户提供高质量有保障的语音服务，此时RCS与VoLTE统一通过LTE注册至IMS网络，RCS提供的VoIP以及Video over IP不可用；当网络不支持VoLTE或用户未开通VoLTE业务时，终端在CS域进行语音业务，RCS可以选择通过LTE或者其它宽带网络注册IMS，RCS-VoIP、Video over IP业务开启，当RCS-VoIP语音通话时CS来电，终端要能提醒用户并支持用户切换通话。

3 总结

随着RCS逐渐演进，为了融合VoLTE业务，GSMA RCS与VoLTE工作组联合对业务融合提出了一系列建议：

推荐支持VoLTE的终端尽量驻留在LTE网络，为用户提供高质量、有保障的VoLTE语音服务，VoLTE和RCS均使用IMS APN，统一注册至IMS核心网。当VoLTE不可用时，RCS可通过LTE或Wi-Fi接入IMS，APN不限。

VoLTE和RCS应用共用IMS协议栈是发展趋势，IMS协议栈对应用层以及OS开放标准API，便于应用层通过标准化接口调用Modem侧的IMS协议栈，待API标准化工作完成后该方案将更易于实现。另外，通过添加SIP B2BUA+Proxy的方式终端也可实现单注册。这两种方案能够有效节省终端功耗和流量，适合移动终端。

推荐RCS与VoLTE均内嵌至终端原生拨号界面、通话记录界面，共享地址簿，并使用相同的用户签约数据，VoLTE作为基本语音业务，当VoLTE业务不可用时，CS提供基本语音业务，RCS-VoIP业务可作为补充。

目前RCS的标准仍在不断演进，RCS 5.1版本已包含VoLTE功能，但大多数终端厂商仍使用独立的IMS协议栈来实现，因此难以完全支持GSMA定义的融合方案。此外，部分标准化工作有待完善，如IMS协议栈的标准API还未统一、RCS业务和VoLTE计费方式暂不明确等。随着GSMA进一步明确业务需求，并推动产业链朝着标准化的方向发展，终端实现方案终将趋于一致。

参考文献：

[1] GSMA IR.92. IMS Profile for Voice and SMS Version 7.0[S]. 2013.

[2] GSMA IR.94. IMS Profile for Conversational Video Service[S]. 2013.

[3] GSMA. CRR.07 RCS 5.1 Maintenance[S]. 2014.

[4] GSMA. North American VoLTE-RCS Roaming and Interconnection Guidelines[S]. 2014.

[5] 3GPP TS 24.229. IP Multimedia Call Control Protocol Based on Session Initiation Protocol（SIP） and Session Description Protocol（SDP）； Stage 3[S]. 2014.

[6] 谢斌. 终端VoLTE和RCS的共存研究[J]. 电信技术， 2013（9）： 71-74.★endprint