双卡终端到双卡双VoLTE终端的技术演进

肖海，桂烜，何平，刘兆元

双卡终端到双卡双VoLTE终端的技术演进

肖海1，桂烜2，何平1，刘兆元1

（1.中国电信股份有限公司广州研究院，广东 广州 510630；2.中国电信集团公司，北京 100031）

提出双卡双VoLTE是未来双卡手机的演进方向的观点，从双卡双VoLTE手机的需求出发，通过将双卡双VoLTE终端与目前六模全网通终端进行对比，引出双卡双VoLTE在IMS外网接入、双LTE待机、来回监听等方面面临的技术挑战及解决方案，最后对双卡双VoLTE终端的演进进行了展望，提出LL双待将是实现双卡双VoLTE终端较为可行的技术方案。

双卡双VoLTE 分时隙监听 LL双待 寻呼冲突

1 引言

近年来，双卡手机发展迅猛，双卡六模全网通手机自面世便迅速占领市场，已成为国内Android手机的主流形态。

从功能上来看，目前双卡手机的典型设计是双卡单L形式（产品名称为“六模全网通”），可简单描述为“1部手机，2个卡槽，3网通用，4G随意切换”。两个卡槽逻辑上分为主卡和副卡，卡1和卡2都可以作为主卡（不能同时作为主卡），主卡支持2G/3G/4G完整的网络制式，而副卡只要求必须支持2G制式，对于3G/4G则是可选支持（目前上市的产品，副卡都不支持4G，部分支持3G），终端的技术架构图如图1所示。

图1 双卡单L终端技术架构

如图1所示，各卡账户的语音、短信业务分别由本卡归属的2G或3G网络承载，数据业务则由主卡的2G/3G/4G网络承载，这种形式在电路域语音时代是没有问题的，而且是资源最优化的一种方式。因为电路域的语音和短信业务与承载紧密耦合，无法分割，主副卡都必须支持2G/3G制式，而且需要同时待机，实时在线。另一方面，数据服务业务和承载基本是分离的，数据通道的承载没有差异，可以依赖任何卡的蜂窝网甚至Wi-Fi，所以六模全网通终端在设计时就设置了数据只由主卡提供，如果有使用副卡数据服务的需求，则只需在功能菜单对主副卡进行切换，将副卡换为主卡即可。

但随着技术的发展，语音和短信业务已经确定将由电路域转向IP域，不管是主卡还是副卡，其所使用的GSM、WCDMA、CDMA等2G/3G网络语音都将演进到4G网络上的VoLTE语音，短信则演进到4G网络上的IMS短信（SMS Over IMS），甚至在不久的将来，2G和3G可能也会逐渐退网，其频段将被重耕供4G/5G使用。目前部分运营商已经开始着手规划这项工作。

在这一重大网络演进背景下，双卡终端如何保持或提高用户体验水平，双卡终端如何实现支持双卡VoLTE业务，是终端产业近年来考虑的首要问题之一，本文将从技术困境、解决方案、产品实现等角度对这一问题进行综合分析。

2 目前双卡终端在实现双卡双VoLTE时的技术困境

首先考虑对于双卡双VoLTE的功能定义，双卡双VoLTE终端要求终端实现2个卡槽用户卡都能VoLTE待机，并且至少能实现单用户卡账户的VoLTE通话（双卡同时VoLTE通话，或一卡VoLTE通话另一卡数据业务的场景较小，可暂不考虑）。

如果以目前六模全网通终端的技术架构为基础，要实现双卡双VoLTE功能有一定的技术挑战。首先，在目前的技术架构下，主卡支持VoLTE是没有问题的，主卡完全支持2G/3G/4G制式，VoLTE承载于4G网络。但目前六模全网通终端的副卡只支持2G/3G制式（小部分终端支持3G），无法达到VoLTE的承载要求。VoLTE本质上是一种IP语音，业务层需要接入所归属的IMS网络，承载层需要一个高质量的IP通道（满足VoLTE语音在速率、时延、丢包率等方面的QoS指标要求），副卡的2G/3G网络在技术上无法满足VoLTE对业务层和承载层的要求。双卡单L终端副卡无VoLTE承载的系统示意图如图2所示：

图2 双卡单L终端副卡无VoLTE承载示意图

根据双卡终端的客观条件，副卡VoLTE所需的高质量IP通道可以考虑通过以下2种方式获取：

（1）单L承载方案，即副卡直接借道主卡的4G，副卡VoLTE在主卡的4G通道上承载；

（2）LL双待承载方案，即副卡增加4G功能，终端在主卡以外，开辟第二条4G通道，用于承载副卡VoLTE。

以上2个假设，都面临技术、商务、安全等方面的挑战，接下来分别对2种方案进行分析。

3 双卡双VoLTE终端的单L承载实现方式

如果副卡VoLTE采用借道主卡4G通道的方式，则终端的形态还是单L工作，此时副卡上的VoLTE业务主要面临以下问题：

（1）对于主卡来说，副卡的VoLTE业务可视为终端上的一个需要使用数据的普通应用，但副卡VoLTE业务的数据模型比较特殊，故对主卡的数据通道至少提出了2点要求：首先，副卡VoLTE的特点之一是待机时需要周期性监听网络寻呼，因此每隔一个监听周期（如2.56 s）会申请一个数据接收，需要主卡能实时响应数据请求，并且能控制终端的整体功耗。第二，副卡VoLTE在进行VoLTE通话时对数据通道有QoS要求，要求数据通道能提供满足VoLTE语音所需的带宽、时延等。由于主卡具备完整的4G通道，以上技术指标（包括功耗和传输）在目前系统上均可以满足。

（2）此外，副卡VoLTE语音通话的实现还需要副卡所属运营商网络的配合。副卡VoLTE通过主卡数据通道进行归属运营商的IMS网络接入，这需要副卡运营商的IMS网络具备允许从外网接入的能力。双卡双VoLTE的单L承载系统示意如图3所示：

图3 双卡双VoLTE的单L承载实现

业界一般采用的是3GPP标准定义的S2b接入方案（参考3GPP 23.234，此方案最初是用于接纳终端从Wi-Fi接入IMS网络），方案要求运营商在IMS网络边缘增加一个ePDG网关，终端与ePDG之间通过IPSec隧道传输方式通信以保证信息交互的安全，所以如果双卡双VoLTE采用此方案，终端也必须支持S2b方式的IMS接入，其架构如图4所示：

图4 通过ePDG从外网接入IMS业务方案

（3）除技术上的问题以外，此方案可能还涉及政策或商务问题，语音通话是基础电信服务，一般均由单个运营商独立提供，独立结算，而如果采用此方案，则业务层面和传输层面可能涉及到2个不同的运营商提供服务，这样或会造成业务结算、业务问题处理等方面的混乱，业界在全球范围上还没有这方面的先例可供借鉴。

综上所述，单L承载方案对网络提出了一定的改造要求，并且在政策和结算上存在不确定性，可能并不是一个非常好的选择，下面将对LL双待方案进行讨论。

4 双卡双VoLTE终端的LL双待实现方式

“LL双待”方案是指主副卡都可实现LTE待机和VoLTE待机，主卡和副卡的VoLTE业务都承载在各自的LTE上，只是不要求同时工作，任何时刻能提供一路LTE数据，主副卡分时复用即可。双卡双VoLTE的LL双待实现方案原理如图5所示。

图5 双卡双VoLTE的LL双待实现

此方案相对于目前双卡手机主要有以下改动：

（1）增加一套LTE协议栈。原六模全网通终端尽管有双卡，但不涉及LL双待，只需要一个LTE协议栈。而双卡双VoLTE终端，需要两个LTE同时在线待机，终端上需要2套独立的LTE协议栈，分别保存两路LTE的状态及上下文。

（2）配备两套IMS协议栈。原六模全网通终端在不支持VoLTE功能时无IMS协议栈要求。而双卡双VoLTE终端，由于需要维持两路VoLTE的待机，终端上需要2套独立的IMS协议栈，分别保存两路IMS系统的状态及上下文。

（3）增加VoLTE开关、VoLTE指示等UI和设置功能。双卡双VoLTE终端会对两个卡分别增加VoLTE功能设置、补充业务设置、VoLTE状态指示等功能。

（4）增加Rx在两个LTE系统上来回监听（tune away）的功能。原六模全网通终端（单通终端）也需要Rx在多个不同系统上来回监听，但不包括两个LTE的场景。双卡双VoLTE终端需要增加Rx在两个不同的LTE系统来回监听的场景，根据器件能力的不同，有可能要更换更高等级的器件以适应LL监听需求。单通平台对双系统的分时监听原理如图6所示。

LL双待方案下，用户体验有以下特点：

（1）关于语音和短信业务。双卡都可以待机，在待机状态或数据业务状态下，用户均可正常进行语音主被叫和短信收发。但是两个卡不能同时处于语音业务状态，而且当一卡通话时，另一卡处于离线状态。

（2）关于数据业务。数据业务与承载无关，只要终端具备上网通道，不管是Wi-Fi还是蜂窝网，不管是哪个卡的通道，数据业务都可正常进行。双卡双VoLTE终端与六模全网通终端对数据业务的实现流程相同，数据业务只通过主卡数据通道进行，如果用户希望使用副卡的数据，则应进行主副卡切换操作。

5 结束语

综上所述，“LL双待方案”和“单L待机方案”从终端实现角度来看，难度相当，均未涉及大的硬件变动，软件复杂度也相差无几，但“单L待机方案”对网络有改造要求，综合成本显著大于“LL双待方案”，再加上“单L待机方案”在政策和结算方面还有不确定的地方，故综合来看，“LL双待方案”是更为实际的选择。

目前“LL双待方案”下的双卡双VoLTE终端即将面世，未来随着技术的发展，如果IMS业务开放了对公网的接入，以及语音业务与承载彻底分离的环境已成熟，则可能出现通过一个数据通道，开展多个运营商基础业务的终端方案。

图6 双待单通对双系统的分时监听

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肖海：工学硕士毕业于中山大学电子系，现任职于中国电信股份有限公司广州研究院，主要从事移动终端技术方案、测试方法等研究工作。

桂烜：高级工程师，工学博士毕业于北京邮电大学，现任职于中国电信集团公司市场部，主要从事移动终端规划、移动终端测试研究、移动互联网新产品开发运营、互联网电视研究等工作。

何平：工程师，硕士毕业于中山大学，现任职于中国电信股份有限公司广州研究院，主要从事移动终端技术与标准以及下一代互联网技术研究工作。

Technical Evolution from Dual Card Terminal to Dual Card Dual VoLTE Terminal

XIAO Hai1, GUI Xuan2, HE Ping1, LIU Zhaoyuan1
(1.Guangzhou Research Institute of China Telecom Co., Ltd., Guangzhou 510630, China; 2. China Telecommunications Corporation, Beijing 100031, China)

It holds in the paper that the dual card dual VoLTE is the evolution direction of the dual card mobile phone in the future. According to requirements of the dual card dual VoLTE mobile phone, the dual card dual VoLTE terminal was compared with the six-mode full Netcom terminal, the technical challenge and solution faced by the dual card dual VoLTE in IMS external network access, dual LTE standby and two-way monitoring were introduced. Finally, the evolution of the dual card dual VoLTE terminal was looked ahead to propose that LL dual standby will be the feasibly technical solution to realize the dual card dual VoLTE terminal.

dual card dual VoLTE time-slot monitoring LL dual standby paging conflict

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.15.014

TN929.5

A

1006-1010(2017)15-0075-04

肖海,桂烜,何平,等. 双卡终端到双卡双VoLTE终端的技术演进[J]. 移动通信, 2017,41(15): 75-78.

2017-05-31

责任编辑：文竹 liuwenzhu@mbcom.cn