浅析5G语音解决方案和关键技术

丁爽爽

中徽建技术有限公司 安徽 合肥 230088

3GPP已经非常明确，将根据IMS（IP MuIti Media Subsystem,IP多媒体子系统），对语音业务进行提供。5G属于IMS语言当中的全新接入形式，将5G引入之后，5G网络商用已经正式开启，并不会对IMS网络架构加以改变。在5G商用的初期，之前应用的VoLTE网络依然是非常关键的基础语言网络，将其结合5G语音网络，可以对语音服务的连续性给予更高的保障。

1 5G语音解决方案架构

5G语音方案有两条主要的技术路线：①结合LTE/EPC的演进型5G语音，只需要对5G NR进行部署，其核心网需要将LTE/EPC进行升级，并由VoLTE提供相应的语音。②在5GC基础之上的全新型5G语音，需要对5G NR以及5GC同时部署，由VoNR直接提供语音。也可以退回到4G，由VoLTE提供相应的语音。面对这样的情况，IMS接口需要加以调整，以便对5G语言发展的需求给予适应[1]。

与4G语音方案相比较，5G语音方案有着更多的应用场景，其方案的编制也显现出了更多的多样性。由于5G Voice网络部署当中的选项，除终极VoNR外，还包括EPS Fallback、RAT Fallback VoLTE和3GPP R16阶段。其中，5G SRVCC等中间阶段补充方案已经立项，也就是Single Radio Voice Call Continuity，语音呼叫连续性。

端到端的5G语音业务解决方案如图1所示，使得业务提供能力更加全面，既包括了传统的电信业务、Web实时通信、融合的短消息业务等等，还可以结合个性化进行相应的部署。

图1 端到端的5G语音业务解决方案

目前，很多电信运营商把目标网络架构的制定，借助全业务融合Common Core框架完成，该方案基于服务的架构，基于服务的架构加上云原生设计基础之上开展，可对4G/5G/WiFi接入形式以及多端型终端给予支持。针对最初的网络部署，可对微服务化架构给予支持，对用户数据以及融合的4G、5G信令网加以融合，且有着端到端的运维能力，使得运营维护有非常大的便利，推动了设计、开通、运维的一体化实现。5G网络商用开启之后，还会发展成云化数据中心，可以对基于大数据分析以及策略的闭环业务保障加以提供，进而使语音端到端可视化运维有所实现[2]。

2 5G语音的关键技术

2.1 语音的连续性

（1）EPS Fallback语音连续性分析

当前，已经对5G进行商用，在初期对于5G热点的覆盖，为了使5G以及4G之间存在的语音切换有所减少，建议NR先不对语音业务进行提供，语音提供由VoLTE完成。在NR当中，语音需要对IMS语音通道进行建立，这样在触发切换过程中，可以直接转换为4G，进而增加呼叫建立时长，数据业务紧随语音业务，对4G网络进行切换以及回落[3]。

EPS Fallback的模式共有三种：其一：为在N26基础之上进行切换；其二，不需要N26接口进行回落；其三，双注册终端进行回落。

方案一分析：基于N26接口基础之上开展切换，其中MME（移动管理实体）以及AMF（接入以移动性管理功能）彼此之间要对相应的N26接口进行建立，对移动上下文传递和信令交互的切换给予支持。基站指导UE（用户设备）进行回落。在SMF（会话管理功能）以及PG W-C（PDN网关控制面）当中会话锚定。媒体锚定需要在UPF（用户平面功能）/PGW-U（PDN网络用户面面）当中完成，会对会话的连续性给予更高的保障，切换更加顺利，在IMS等会话连续性有着非常严格的场景当中非常适用。UE单注册模式，对于终端节电给予了一定的推进[4]。

方案二分析：无N26接口进行回落。借助选网，UE对TAU（跟踪区更新）进行触发，以及触发Attach流程，对4G网络重新接入。其中，UE需要对Handover Attach流程给予支持。并不需要MME升级，对N26接口给予支持，但是不对无缝切换给予支持，语音会发生中断。此外为了对IP地址不变给予保障，针对UE提出了另一项需求。(5GC到EPC，提出的要求为，需要对Handover Attach流程给予支持；EPC到5GC，提出的要求为，UE需要对会话重建给予支持)，EPC则需要对Handover Attach功能给予支持。

方案三分析，双注册终端进行回落，UE需要在4G、5G网络提前开展双注册，并对两套移动性管理给予维护。UE借助选网可以对TAU/Attach流程进行触发，使其对4G网络重新接入。与之前的两种方案编制相比，并不需要MME升级，对N26接口给予支持，也会对会话的连续性给予保障，但终端的实现有非常大的复杂性。并且EPC需要升级之后对双注册给予支持，只附着不对PND会话模式进行构建，以及不建立Handover Attach流程，双注册用户还会对额外的网络容量有所消耗，如果用户有所增加，网络便需要进一步扩容。

EPS Fallback当中的三种回落形式，在对其综合考虑分析之后，发现方案一，对于切换回落形式的应用，无论是用户业务体验，还是现网设备影响，终端影响，表现都更为突出，建议优先选择。

2.2 VoNR的语音连续性

因为NR当中的连续覆盖，语音在NR当中直接承载。如果NR当中同时涵盖数据以及语音业务，会为用户提供更加理想的体验[5]。

语音业务，对于切换中断时延提出的标准为不能大于300ms，网络对于N26接口的部署，可在目标侧预先建立承载以及间接转发通道，这样在无线空口切换当中，只会存在非常短暂的中断，且不会超过100ms。如果网络并没有对N26接口进行部署，UE要借助选网，进而触发TAU/Attach/Registration流程，重新对4G以及5G网络进行接入。当重新接入UE，语音发生中断的时长会大于1S，并不能对语音切换提出的连续性要求给予满足，所以网络对于N26接口的部署，是对VoNR语音连续性提供的基础性保障。

3 结束语

总之，在3GPP宣布5G全功能标准化完成之后，5G网络商用已经正式开启。5G网络当中，最关键的三大业务场景包括：uRLLC、eMBB以及mMTC，也就是低时延高可靠、增强移动宽带、大连接低功耗。在面向普通用户的过程中，还需要面向物联网以及多样化工业。其中，针对5G语音业务的有效开展，属于非常关键的一项业务，因此怎样开展5G语音业，是需要重要解决的一项关键性问题。