中国电信VoLTE组网策略及技术演进研究

顾向锋

（中国通信建设集团设计院有限公司第四分公司，郑州 450052）

1 引言

近年来，移动通信技术飞速发展，从上世纪80年代的模拟蜂窝移动通信，到目前4G LTE移动通信网络遍布全球，为人们的生产生活提供了巨大方便。上个世纪，手机还是极少数人的奢侈品，而现在几乎人手一部。随着移动通信和移动互联网的普及，不仅传统固话运营商的话音业务迅速萎缩，移动运营商的传统话音业务也遭到了巨大冲击。越来越多的年轻人群，开始习惯使用QQ，微信，Skype等社交软件进行沟通，交流。如何提高网络质量，改善服务，为用户提供更好的通话和上网体验，从而留住客户，成为当前各运营商面临的严峻挑战。中国移动已于2016年率先开通了VoLTE（Voice over LTE）语音业务，并通过SRVCC技术，在用户在离开LTE覆盖区域的时候，切换到2G网络来保持呼叫的连续。中国联通，虽未正式开通VoLTE，但利用覆盖比较完善的WCDMA网络，仍可以为用户提供高质量的语音通话，满足用户高质量通话需求。而中国电信由于CDMA和3GPP相关标准的兼容性较差，如果要实现VoLTE语音和CDMA1X间的切换，需要对现网设备做出较大改动，代价太高，且不符合2G未来退网的大趋势。因此在目前LTE网络覆盖水平没有达到与CDMA覆盖相当的情况下，语音业务仍然承载在CDMA1X网络上，在激烈的市场竞争中处于劣势。为了更好的维持现有老用户，吸引新用户，商用VoLTE迫在眉睫。

2 VoLTE概述

VoLTE是3GPP标准定义的，基于IMS（IP Multimedia Subsystem）网络的LTE语音解决方案，通过IMS网络，运营商不仅可以无缝的集成传统语音、短消息业务，还可以将语音通话与丰富的增强功能相整合，提供多样化的服务。VoLTE利用LTE网络承载语音呼叫，扁平化的网络架构，相比2G和3G，用户呼叫等待的时间更短。VoLTE采用AMR（Adaptive Multi-Rate）语音编码，编码速率相比GSM网络的9.6kbps，提高到最大23.85kbps，通话清晰度和自然度都大大提高，极大提升用户体验。此外基于满意率的拥塞控制和准入控制算法，结合端到端的Qos保障，使用户即使在LTE网络容量受限的情况下，也能享受到高质量的通话服务。对于运营商来说，可以利用半静态调度，鲁棒头压缩，TTI bundling，不连续接收等技术，来增强网络覆盖，提升网络容量，降低终端耗电，为更多用户提供更好的通信服务。

3 VoLTE商用面临的挑战

VoLTE语音相对于数据业务，对网络覆盖和网络干扰等的影响更加敏感，对网络的质量要求更高。影响VoLTE语音质量的因素很多，比如语音编码速率，传输网络的质量，QoS参数设置，无线信号覆盖等，其中无线信号覆盖是基础，测试表明，一般的通话质量差，都是由于无线信号差引起。频繁切换，切换失败，掉话等都会严重影响通话质量和用户感知。电信LTE800M网络虽然相比高频段来说具有覆盖优势，但是覆盖能力要弱于CDMA800M。目前电信虽然所有现网3G站点都已经共址部署了LTE800M网络，但仍然无法达到3G的覆盖水平。因此要正式商用VoLTE业务，还需要根据仿真、测试等数据，通过规划和新建基站来完善4G覆盖，尤其是室内覆盖。另外，正式商用VoLTE之前，还需要做大量各种场景的测试工作，通过测试发现并解决网络存在的问题。VoLTE呼叫涉及的核心网网元众多，前期友好用户试用期间，经常出现单通，无法接通等问题，尤其是电信VoLTE用户和电信CDMA用户之间的通话，以及与其他运营商用户之间的通话，问题较多。如不解决，将严重影响用户的感知，甚至造成用户的流失。

4 语音策略选择

用户欲使用VoLTE拨打高清语音和视频，需要网络和手机终端同时支持VoLTE功能，网络侧需要根据终端上报的终端能力，选择不同的承载策略。对于不支持VoLTE的终端，仍然通过传统的CDMA1X网络来进行通话。如果终端既支持传统的CDMA呼叫，也支持VoLTE，则网络侧，有四种策略可供选择：仅提供CDMA呼叫业务、仅提供VoLTE呼叫业务，CDMA呼叫优先，VoLTE呼叫。为使用户尽可能享受到高清语音和视频服务，建议选择VoLTE优先的语音策略，这样用户既可以在LTE覆盖好的区域享受高清语音和视频通话，又能在LTE网络覆盖欠佳的地方发起CDMA呼叫，而不至于无法拨打电话。

5 频率组网策略

中国电信目前拥有800MHz，1.8GHz，2.1GHz，2.3GHz，2.6GHz共计120MHz频谱资源，800M主要用于CDMA网络及LTE 800M网络广覆盖，LTE 1.8GHz基站主要分布在城区、乡镇、重要交通干线等区域，为用户提供高速上网业务，2.1GHz频段将主要用于市区热点区域的网络扩容及室内深度覆盖，2.3GHz和2.6GHz频段为TDD频段，主要用于高流量高密度商务区的网络扩容。针对不同的业务类型，可采用不同的承载策略。对于数据传送和上网类业务，建议在信号强度满足要求的情况下优先占用TDD频段和2.1G频段，次选用1.8G频段，800M作为最后的选择。而对于VoLTE高清语音和视频通话业务，由于速率要求相对较低，可将LTE800M网络作为VoLTE的基础承载网络，尽量减少切换对通话质量的影响。

6 VoLTE技术演进

VoLTE是4G网络的目标话音解决方案，在4G网络从初期建设到成熟完善的整个过程中，大部分运营商都经历了CSFB，SRVCC到VoLTE的演进过程。随着2018年6月，3GPP正式批准5G独立组网功能冻结，5G已完成第一阶段的全功能标准化工作。随着5G商用的临近，选择什么样的语音方案仍是运营商需要面临的重要选择。3GPP已明确5G沿用4G的话音架构，仍基于IMS提供话音业务，称之为VoNR（Voice over New Radio）。运营商要部署5G，同样需要考虑5G网络覆盖的扩张及终端生态系统的成熟度，选择适合的演进方案。因此前期的5G语音方案，仍会是多种方案并存，逐步演进的过程，而VoLTE和VoNR也将作为IMS话音的不同接入方式共存。

VoLTE语音编码分为AMR-NB和AMR-WB，宽带语音编码，采集的声音频率范围从窄带的300Hz-3400Hz扩展到50Hz-7000Hz，因此用户会感觉声音更加清晰自然，故谓之高清语音。但是人耳可以听到的声波频率在20Hz-20000Hz，未来语音编码会向着更宽的带宽甚至全带宽演进，届时，人们不仅能拨打高清电话，而且可以用手机在线收听无失真广播，音乐等。GSMA和3GPP已明确在5G语音解决方案中，EVS（增强语音服务）和H.265是语音和视频的必选编码，和VoLTE的AMR和H.264编码相比，可用更少的带宽带来更好的体验，在虚拟现实等未来的应用中为用户提供更加逼真的效果。

7 结束语

无论从当前市场竞争的形势，还是从网络未来的演进来看，尽快商用VoLTE，都是中国电信面临的首要任务。而提升网络质量，解决现网存在的覆盖空洞，选择适合的组网策略，打造一张覆盖与C网相当甚至更优的4G精品网络，则是实现VoLTE商用的前提和基础，商用时间和网络质量之间如何平衡，还需要进一步研究。