LTE语音业务解决方案

夏晓威 周雄

【摘要】 LTE系统仅有分组域而没有电路域，不再支持传统的电路域语音业务解决方案，因此，如何解决LTE网络的语音业务是业界最为关注的问题之一。本文系统介绍了LTE语音业务解决方案，以及对现网的影响。

【关键词】 CSFB VoLTE SRVCC OTT

LTE设计之初是为满足运营商对高无线频谱利用率的要求和用户对移动高速数据业务的需求，CS域的消亡使得语音和短信业务无法像2/3G网络那样通过电路域网络来实现。语音业务的不可或缺性使得语音业务解决方案是LTE技术最为重要的解决方案之一。业界提出了多种LTE语音业务的解决方案：双待机解决方案、CSFB、VoLTE、OTT。以下对几种解决方案进行详细的说明。

一、双待机解决方案

双待机解决方案的设计思想是终端能同时驻留在LTE和2/3G网络中，可以同时从LTE和2/3G网络接收和发送信号，终端发起语音业务时，自动选择2/3G网络，LTE网络仅用于数据业务。双待机解决方案对现有的网络没有影响，LTE网络和传统的2/3G网络之间也不需要支持互操作，这种解决方案不是电信运营商提供的网络解决方案，不利于电信运营商对网络的管控。双待机解决方案要求终端能具有同时驻留在LTE和2/3G网络中的能力，这会增大终端的能耗和信号干扰，对终端要求很高。

二、CSFB解决方案

CSFB方案的设计思想是在LTE网络部署初期，LTE网络主要满足高速解决数据业务需求，语音业务则利用现有的完善的2/3G网络来解决。当用户需要进行语音业务时，需要从LTE网络回落到2/3G网络，按照传统的语音业务进行呼叫。CSFB终端是一种多模单待终端，同一时刻只能驻留在一张网络中。为实现回落功能，需要在LTE核心网MME网元和2/3G 核心网MSC Server之间新建SGs接口，以处理EPC和CS域之间的移动性管理和寻呼流程。其网络结构如图1所示。

CSFB方案下，终端需在LTE网络和2/3G网络下联合注册，联合注册步骤如下：

（1）终端首先向LTE核心网的MME网元发送附着请求，消息中包含CSFB能力指示；

（2）MME收到消息后，先进行EPC附着，同时查询HLR获得CS域VLR信息；

（3）MME通过SGs接口向VLR发起位置更新请求（也可以建立TAI到LAI的映射关系，计算出LAI值）；

（4）VLR收到后会把该用户标记为已经完成EPC附着，保存MME的IP地址，VLR创建并保存用户VLR和MME之间的关联；

（5）MSC Server/VLR发起CS域位置更新，把用户的TMSI和LAI发送给MME；

（6）MME中建立SGs关联，并把TMSI、LAI发送给UE，联合附着成功。

CSFB方案下，用户在发起/接收呼叫时，LTE核心网均需通知终端回落到2/3G网络发起/接收呼叫，短信业务则直接通过SGs接口发送至MSC Server，由2/3G核心网疏送到短信中心。

CSFB方案主叫业务流程如下：

（1）终端发送服务请求消息到MME（消息中包含CSFB）；

（2）MME通知eNodeB，该用户要回落到CS域进行语音呼叫，选择一个合适的目标小区，回落到CS域进行语音呼叫；

（3）回落的CS域后，执行普通的CS域语音接续流程。

CSFB方案被叫业务流程如下：

（1）呼叫到达MSC Server，Server把呼叫信息通过SGs接口转给MME；

（2）MME将寻呼信息通过LTE网络转给用户，并向Server返回业务请求信息，触发Server停止发送寻呼信息，并给主叫用户发送回铃音；

（3）被叫用户根据网络侧告知的相关信息回落的2G/3G网络，并向CS域核心网发送寻呼应答信号，接收呼叫。

CSFB技术需要对现网的CS域核心网的MSC Server进行升级，以支持SGs接口，需对现网2/3G网络的无线子系统增加LTE的邻区配置。同时，为解决CSFB技术延时问题，需要部署Fast Return功能和RIM功能，需对无线网进行升级。

从技术特点上看，CSFB是一种较为成熟和理想的过渡方案，可以很好的保护现网的投资，但是为解决CSFB时延问题，需要对现网进行大量的升级。

三、VoLTE解决方案

VoLTE是电信运营商目标网解决方案，设计思想是将LTE语音业务控制交给IMS（IP多媒体子系统），LTE网络实现业务承载，PCC则实现业务的QoS和策略计费控制，基于IMS提供分组域的语音、视频等业务。

VoLTE方案下，.终端同一时刻只能在一张网络上进行业务（LTE或者2/3G），当终端在LTE覆盖区域内，数据和语音业务都承载在LTE网络。当终端在2/3G网络覆盖区内，由2/3G网络为其服务。当终端在LTE网络和2/3G网络互切换时，需要部署SRVCC方案，将LTE网络的IP语音自动切换到传统的2G/3G网络。VoLTE其网络结构如图2所示。

VoLTE方案下，需对IMS、2/3G、LTE核心网进行改造：

（1）对2/3G的MSC Server进行升级改造和功能增强，支持SV接口及IMS会话切换发起功能；对HLR进行三和一改造，支持2/3G、LTE、IMS用户共HLR；（2）对IMS的SBC进行改造，支持ATCF/ATGW功能，支持会话和信令锚定功能；增开SBC到PCRF的Gx接口，支持会话绑定功能；（3）新建AS，支持SRVCC功能。

四、OTT解决方案

OTT（Over The Top）解决方案仅利用运营商LTE网络作为承载通道，采用私有或开放的架构实现语音、视频等多媒体通信业务（例如Google Talk 和Skype软件进行语音通信）。这类业务与VoLTE在业务内容和用户感知上有一定的相似性，其主要区别是OTT方案在互联互通、漫游、业务质量保障等方面仍有所欠缺。

LTE的高带宽、低时延已经满足了OTT语音的基本要求，但这种方式会对运营商传统语音收入造成很大的冲击，运营商普遍对该方式持审慎态度。

五、LTE语音业务解决对比分析

LTE语音业务解决方案对比分析如表1所示。

LTE语音业务解决方案对业务的支持分析如表2所示。

六、结束语

随着LTE网络的建设，电信运营商核心网层面已经逐步向2/3/4G融合核心网架构演进。在LTE网络演进过程中，双待机语音业务解决方案和CSFB的语音业务解决方案将在网络演进过渡阶段发挥重要作用，VoLTE语音业务解决方案也有加速迹象，但VoLTE方案依然有大量细节问题需要进一步研究解决。

参 考 文 献

[1] 魏克军，LTE语音业务解决方案——CS Fallback技术分析与探讨[J]，电信技术，2011，8： 004

[2] 李旭，LTE语音解决方案[J]，中国信息化，2012 （18）

[3] 李波，LTE语音业务相关技术和建议[J]. 邮电设计技术，2012，1：003

[4] 买望、董原、孙向前，LTE语音解决方案比较及分析[J]，现代电信科技，2013 （10）