VoLTE核心网网络融合改造

2014-10-15黄立钢

中国新通信 2014年17期

黄立钢

【摘要】随着4G网络的商用，VoLTE时代已到来，本文介绍了VoLTE特性，移动核心网的现状，VoLTE对核心网的网络改造要求，以及VoLTE核心网建设方案。

【关键词】 VoLTE eSRVCC 核心网融合

一、前言

VoLTE+eSRVCC是4G网络承载话音业务的目标方案。VoLTE能显著缩短接续时延、提供高清的音频和视频通话，极大提升用户体验，2013年6月，GTI亚洲大会，中国移动发布VoLTE技术白皮书，并积极推进网络测试与改造工作，力争尽快实现VoLTE商用。VoLTE的部署几乎涉及所有核心网网元，VoLTE后核心网的重心逐步转向IMS网络，但仍需要电路域提供话音及短信能力，以满足话音连续性要求及短信业务要求，这就对电路域提出升级改造要求，以提供eSRVCC能力及短信能力。

二、VoLTE特性

LTE没有电路域，需要分组域提供IP语音业务，即VoLTE，VoLTE支持高清语音、高清视频等通信业务，同时可实现与现网2G/3G的语音互通。

特征1：VoLTE由IMS提供呼叫控制和业务逻辑

VoLTE的信令和媒体经EPC路由至IMS网络，由IMS提供会话控制和业务逻辑。

特征2：VoLTE由EPC提供高质量的分组域承载

在VoLTE中EPC作为IMS的接入网，通过全球统一的专用APN及独立承载为用户提供区别于普通数据业务的QoS保障。

特征3：连续覆盖前VoLTE可通过eSRVCC保障呼叫连续性

VoLTE终端在通话过程中漫游至无LTE覆盖的区域时，通过eSRVCC将当前呼叫切换至2G/3G电路域。

三、核心网概述

核心网构架在传送网及IP承载网之上，并承载业务网。参考中国移动核心网，核心网由电路域、分组域和CM-IMS域三部分组成。电路域为2/3G移动用户提供语音和短信等会话业务，分组域分为2/3G分组域和LTE/EPC分组域，其中2/3G分组域为移动用户提供速数据业务，LTE/EPC分组域为移动用户提供高带宽、低时延发互联网类高速数据业务。

电路域和2/3G分组域已实现2G/3G融合组网，分组域已实现2/3G/EPC融合组网，后续将承担起对接CM-IMS承载VoLTE语音的功能。目前CM-IMS域面向固定类用户接入，提供多媒体及融合类业务，与电路域网络共存并互通，后续将全面支持VoLTE高清语音。

7号信令网作为核心网电路域和分组域的支撑网络，负责核心网网元间信令的传送，逐步进行着IP化演进。

HLR/HSS作为所有业务的基础支撑网元，负责全网2/3/4G用户的签约数据和位置信息的存储。

核心网发展目标：构筑宽带、融合、开放、智能、可运营可管理的核心控制网络。

四、VoLTE部署对核心网要求

VoLTE解决方案相关的标准已成熟。3GPPR8定义了LTE/EPC，并针对VoLTE的场景定义了SRVCC、SPS等优化机制，对于移动话音的演进定义了ICS架构。 3GPPR9、R10和R11定义了VoLTE的进一步增强。VoLTE解决方案主要涉及核心网和终端，在现网核心网三大域基础上， VoLTE网络融合改造是一个复杂的系统工程，整体改造量巨大，VoLTE网络架构参考如图4-1：

VoLTE涉及网元改造及功能如下：

网元功能点

eMSC 支持Sv接口（MME和eMSC间的切换接口）；支持I2接口（到IMS的SIP接口）

HLR 支持三融合的HLR/ HSS；eSRVCC新增参数的存储、及参数在S6a和Sh接口的传递

SBC/P-CSCF 支持ATCF、ATGW功能；支持IMS Rx接口

SCC AS 支持会话状态维护及通知ATCF；支持域选择功能；支持Sh接口新增参数

DRA 支持Cx接口，Sh接口信令寻址

MME 支持到CS域的切换；支持Sv接口

PGW/PCEF 支持Gx和专用承载的建立

PCRF 支持IMS Rx接口

五、 VoLTE核心网网络融合方案

VoLTE核心网网络融合方案主要包括：用户数据融合方案、IMS域融合建设方案、电路域融合建设方案、分组域融合建设方案、4G PCC网络升级改造方案、Diameter信令网建设方案。

5.1 用户数据融合方案

（一）用户数据融合目的

1、保证LTE用户“不换卡、不换号”使用VoLTE业务。

2、 IMS HSS与HLR融合确保IMS与CS补充业务、鉴权数据一致，确保用户在CS和VoLTE网络中获得一致语音业务体验。

（二）用户数据现状

中国移动目前设置有HLR和EPS-HSS设备，还有CM-IMS网络的HSS设备，4G CSFB时HLR和EPS-HSS已融合。

（三）用户数据融合方案

考虑在现有融合HLR/EPS-HSS升级，支持IMS-HSS功能。原有CM-IMS建议保留铁通号段，独立用于固网IMS网络。

图5-1 VoLTE用户数据融合方案

5.2 IMS域融合建设方案

（一）IMS网络建设目标

满足VOLTE接入控制、呼叫路由、业务处理、话音连续性、漫游能力需求。

（二）IMS网络现状

中国移动CM-IMS是一个完整的核心网，核心网元分省部署，为中小企业用户和家庭用户提供固网业务，由各省公司运营管理。

（三）VoLTE IMS网络建设方案

VoLTE IMS与各省现网IMS均考虑分省部署，核心控制层的功能一致，具备融合条件， VoLTE IMS与现网IMS共用原则：

独立网元：VoLTE SBC、VoLTE AS 、3合1 HSS。

共用网元：CSCF、MGCF/MGW、ENUM/DNS。融合改造后IMS网络结构如图5-2：

5.3 电路域融合建设方案

（一）电路域融合建设目标

满足eSRVCC和Sv接口需求，实现LTE与2G/3G的互操作。

（二）电路域现状

中国移动电路域承载最基本的语音和短信业务，规模大、设备提供厂商多。目前已升级支持CSFB方案。

（三）VoLTE 电路域融合改造方案

需升级改造电路域软交换设备MSC为eMSC，初期可考虑单个MSC POOL内升级一套MSC，后续MGCF+IM_MGW考虑与电路域GMSC融合，以简化网络结构。

5.4分组域融合建设方案

（一）分组域融合建设目标：

满足VoLTE与eSRVCC需求，为VoLTE提供业务承载、质量控制、用户定位等能力。

（二）分组域现状

中国移动分组域已实现2/3G/EPC融合组网。

（三）VoLTE 分组域融合改造方案

需升级改造MME/SGSN和SAE-GW/GGSN设备，VoLTE对EPC网元功能要求：

MME设备：应支持Sv接口及SRVCC空口切换控制，支持VoLTE PCC，为IMS APN/VoLTE业务建立满足Qos需求承载。

SAE-GW设备：支持P-CSCF发现功能，支持为VoLTE用户分配IMS入口点P-CSCF地址，支持VoLTE PCC，为IMS APN/VoLTE业务建立满足Qos需求承载。

建议所有MME/SGSN和SAE-GW/GGSN均升级支持VoLTE。

5.5 4G PCC网络升级改造

（一）PCC网络升级目标

1、满足VoLTE音视频承载质量要求，为VoLTE提供业务策略、计费策略，支持VoLTE专用承载建立。

2、提供IMS与PS计费关联、位置上报功能。

3、满足eSRVCC 功能要求。

（二）PCC网络现状

PCC系统是3GPP R7提出，作用于分组网络的端到端策略控制架构，可根据运营需要，基于用户、业务、流量、位置、时间等条件拟定策略，进行数据流量控制及差异化服务，目前中国移动已部署PCC，各省都部署有PCRF和PCEF。

（三）VoLTE PCC升级改造方案

在VoLTE中，PCC网络作为应用控制网络IMS和接入控制网络EPC间桥梁，实现业务需求到网络资源控制的映射，同时将接入网络相关信息反馈给IMS侧，供业务使用。VoLTE借助PCC架构为话音、视频等业务按需建立专用承载通道，提供高优先级和带宽保障，确保无线和网络侧都能按照VoLTE质量要求进行资源分配和调度。

建议所有PCRF和PCEF升级改实现VoLTE功能。

图5-5 VoLTE VoLTE PCC升级改造方案

5.6 Diameter信令网建设方案

VoLTE架构下Diameter信令转接需求：

LTE用户移动性管理信令：S6a接口。（基于事务，采用用户码号、主机名寻址）

数据业务PCC信令：含2/3/4G用户Gx接口。（基于会话，采用APN+用户码号、主机名寻址）

VoLTE IMS信令：Cx、Sh、Zh接口。（基于事务，采用用户码号、主机名寻址）

VoLTE PCC信令： Gx、Rx接口。（基于会话，Gx：APN+用户码号、Rx：IP地址寻址）

其他：SLh、SLg接口信令（基于事务，SLh：用户码号、SLh：主机名寻址）

（一）Diameter信令网建设目标

1、满足VoLTE会话管理及语音省间漫游需求。

2、满足PCC会话绑定及动态数据同步需求。