VoLTE信令和媒体流路径优化方法研究

蔡家鹏，计宁，王逊

（中国移动通信集团四川有限公司，成都 610066）

中国移动TD-LTE话音解决方案以VoLTE为主，同时兼顾CSFB。中国移动VoLTE网络是实现中国移动用户通过TD-LTE网络使用话音业务的相关网元的集合。

当VoLTE用户位于TD-LTE无线覆盖下，通过TD-LTE无线网和EPC核心网接入IMS核心网和IMS业务平台，由IMS核心网完成VoLTE路由和呼叫控制，由IMS业务平台实现VoLTE业务处理。当VoLTE用户位于无TD-LTE无线覆盖而有2G/TD-SCDMA无线覆盖下，通过2G或TD-SCDMA无线网接入核心网电路域，由2G/3G核心网电路域为用户提供话音业务。

为保证VoLTE用户和现网2G/3G用户的话音互通，网络上采用了域选和锚定等技术实现，本文主要针对2G/3G用户或VoLTE用户位于2G/3G时呼叫位于CS的VoLTE用户进行详细的分析。

1 主叫CS，被叫VoLTE用户（在2G/3G)的信令流程

1.1 域选

由于支持VoLTE的终端可以有多种模式，在不同的信号强度覆盖下可以附着在不同的网络，如有时附着在2G/3G网络，有时附着在TD-LTE网络。因此，支持VoLTE的终端在呼叫时就要选择接入其中一个网络进行话音通话，选择接入网络的过程就称为域选。

用户作为主叫时，由终端根据保存的注册网络信息完成域选择。

作为被叫时，由网络侧SCC-AS查询融合HLR/HSS获取注册网络信息完成域选择。

详细过程如下：

SCC AS进行T-ADS，向三合一HSS查询T-ADS信息；

图1 VoLTE域选流程图

HSS分别向MME、SGSN查询用户在不同网络的注册时间戳，通过比对时间戳向SCC AS返回用户当前所在网络。当VoLTE用户位于CS时，SCC-AS将继续向MSC获取用户漫游号码CSRN，并返回给被叫S-CSCF进行后续处理。流程如图1所示。

1.2 锚定

锚定（Anchoring）是指将呼叫从CS网络路由到IMS网络进行业务处理的过程。中国移动采用“单锚定”方案：将VoLTE用户的所有被叫业务首先接至IMS（无论被叫位于CS或IMS），并在IMS进行“被叫域选择”。

在以下两种场景中与TD-LTE用户相关的呼叫请求需要通过锚定功能路由到IMS网络。

（1） 主叫为从CS域接入的VoLTE用户，呼叫VoLTE用户时，通过Anchor AS智能改号，将呼叫路由到IMS域触发被叫业务。

（2） 主叫用户为CS网络用户，呼叫VoLTE用户时，通过Anchor AS智能改号，将呼叫路由到IMS域触发被叫业务。

具体锚定方案如图2步骤1!3所示：

（1） 主叫端局查询被叫三合一HSS，三合一HSS返回锚定SCP/VoLTE AS的T-CSI。

（2） 主叫端局触发至锚定SCP/VoLTE AS，锚定SCP在被叫号码前插入路由码。

（3） 电路域进行数据配置，根据锚定码将呼叫路由至被叫归属地GMSC，GMSC直接将呼叫路由至本地MGCF，进入IMS域进行后续信令流程。

1.3 被叫IMS域信令流程

被叫IMS域信令流程如图2步骤4!7所示。

（1） MGCF根据默认路由将消息发往本域I-CSCF，I-CSCF查询被叫归属地HSS。

（2） I-CSCF将呼 叫路由至S-CSCF，S-CSCF触发VoLTE AS上的业务，业务完成后SCC执行T-ADS流程，向三合一HSS获取相关信息。

图2 CS呼叫VoLTE用户（位于CS)流程图

（3） 域选结果为CS接续，VoLTE AS向HSS获取被叫CSRN。

（4） 呼叫在被叫归属地MGCF进入电路域，并路由至被叫端局。

1.4 现网存在问题

上文详细介绍了VoLTE做被叫的信令流程。由于存在n个MGCF冗余，因此S-CSCF在选择出局的MGCF时，有（n-1)/n的概率选择的MGCF与入局的MGCF不同，造成信令流需跨越2个MGCF，相应的媒体流需跨越2个IMS-MGW，不仅造成信令流和媒体流的迂回，增加了端到端的呼叫时延，同时对投诉处理和故障定位带来严重问题。媒体流如图3所示。

图3 媒体流迂回

2 利用S-CSCF的增强功能实现信令流和媒体流优化

2.1 S-CSCF的增强功能

S-CSCF的增强功能就是S-CSCF在收到I-CSCF转发的Invite消息时，记录via头域里面的MGCF信息。

现网Via头域如下：

Via:SIP/2.0/TCP GZ.MGCF07.GD.CHINAMOBILE.COM:5060

当域选结果为被叫处于CS，并且SCC-AS返回CSRN后，S-CSCF（与BGCF合设)在选择出局的MGCF中，优先选择入局时的MGCF，若入局时MGCF不在候选列表中，则随机挑选一个。对于MGCF，若连接多个IMS-MGW，优先选择入局时挑选的IMS-MGW（通过SDP的媒体面IP进行挑选)。流程图如图4所示。

图4 S-CSCF增强功能流程图

2.2 效果

对于主叫是CS用户或VoLTE用户在CS下，呼叫位于CS的VoLTE用户，利用S-CSCF增强功能，通过记录入局时的MGCF，并在出局时优先选用同一MGCF，保证了信令流和媒体流的最佳路径，整个呼叫过程中仅有1个MGCF参与，避免了2个MGCF间的信令交互，优化后媒体流如图5所示。

目前四川移动现网通过测试对比验证，得出如下结论:

（1） 减少不必要的信令流程，整个流程仅1个MGCF参与，提高了排障和投诉处理的速度。

（2） 端到端呼叫时延减少了10!20 ms。

（3） 减少2个MGCF之间的信令交互，减轻核心设备负荷。

图5 优化后媒体流示意图

（4） 有效降低了2个MGCF之间的IP承载网链路负荷。

3 总结

VoLTE是中国移动在4G目标话音方案，对其优化具有重要作用。本文针对主叫为CS用户，被叫为处于CS的VoLTE用户的信令流程进行了深入分析，发现现网存在的媒体流冗余现象，提出了一种利用S-CSCF的增强解析功能来实现减少冗余的方法，经过现网验证测试，该方法很好地解决了信令迂回问题，效果显著，实现了网络性能和用户感知的双提升。

[1]3GPP TS 23.292 IP Multimedia Subsystem （IMS) Centralized Services[S].

[2]3GPP TS 23.237 IP Multimedia Subsystem （IMS) Service Continuity[S].