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摘要：随着LTE网络的铺开，移动通信已全面进入4G时代，如何基于LTE提供连续的语音业务成为业界关注的一大问题。文章介绍了VoLTE的网络结构以及eSRVCC在VoLTE中的实现方式，并对eSRVCC的注册、呼叫、切换流程做了描述。
E网络的铺开，移动通信已全面进入4G时代，由于LTE只面向分组域提供业务，不能像传统的3G和2G网络那样提供电路域业务，如何基于LTE提供语音业务成为业界关注一大问题。 2 LTE语音实现 2.1 LTE语音实现的三种方案 在目前网络中被广泛应用的是终端双待和CSFB（CS FALL BACK）技术。终端双待技术可使终端同时驻留在LTE和2/3G网络里，终端通过LTE网络进行数据业务，通过传统2/3G进行语音业务。CSFB技术的主要思想是在用户驻留在LTE、当需要进行语音业务的时候，用户需要从LTE网络回落到2G/3G的电路域重新接入。以上两种方法的语音业务还是通过传统2/3G实现，并非从根本上解决LTE语音承载问题，只是作为网络发展的过渡方案。第三种为VoLTE方式，即通过LTE网络承载语音呼叫。 2.2 VoLTE网络架构 VoLTE引入从无线网、核心网、信令网、承载网、用户数据等端到端的改变。VoLTE网络主要涉及的网络部分主要包括以下方面： IMS网络：IMS域负责VoLTE的核心呼叫会话控制，并和EPC、电路域配合提供语音业务连续性功能。主要网元包括I/S-CSCF/BGCF、P-CSCF/SBC、MGCF、IM-MGW、ENUM/DNS等。 业务平台：提供VoLTE基本语音业务、补充业务及增值类业务。 分组域：EPC网络为VoLTE接入入口，支持IMS VPN，提供QoS保证、eSRVCC切换。主要网元为MME、SAE GW。 PCC网络：PCRF支持VoLTE的QoS控制，建立专用 承载。 电路域：传统2/3G核心网，升级改造可支持eSRVCC功能的eMSC。在无LTE覆盖区域完成语音连续性切换。 用户数据：电路域、分组域、IMS域三融合的HSS数据库。支持VoLTE用户注册、相关用户数据管理及查询，支持电路域及IMS域的域选功能。 信令网：DRA网络在VoLTE架构中被用于网元之间Diameter信令的传输。其主要作用为实现数据业务策略、信令网络互联互通、漫游等需求，并提供消息过滤、拓扑隐藏等功能。主要网元为LDRA、HDRA。 2.3 面临问题 在VoLTE建网初期，LTE的网络覆盖还没有完善，VoLTE只能提供区域性的服务，未覆盖区域还需传统2/3G网络进行语音承载，如何使用户在毫不知情的情况下完成从VoLTE到传统2/3G的语音切换是一个必须要解决的问题。 3 语音连续性解决方案 3.1 SRVCC的引入 为解决语音在LTE到2/3G切换连续性的问题，3GPP在R8中提出了SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity），是指当LTE用户在通话过程中，终端移动出LTE覆盖，并注册至2/3G网络时，终端与网络配合将话音无缝地从LTE切换至2/3G网络，通话不中断。 当本端用户在呼叫过程中移动出LTE覆盖区时，基站会根据UE发出的无线测量报告来决定发起切换，MME向MSC发起PS到CS的切换请求（同时本端手机与MSC之间的CS域连接也会建立）。网络允许本端终端的IP地址重新分配。MSC与SCC AS之间建立一个新的本端呼叫路径，并提供一个新的本端媒体地址给SCC AS，SCC AS会通过媒体切换过程让通话两端的媒体层连接重新建立。但由于此方案需要在IMS域创建新的承载，延时较长，用户体验较差。根据实验室的实测结果，媒体面的终端时延大于600ms。 3.2 SRVCC的演进――eSRVCC 3GPP在R10版本中提出了SRVCC的加强版，即eSRVCC，eSRVCC引入接入侧媒体锚点ATGW，信令面增加ATCF网元，虽然多了些信令传递，但信令带来的延时不大，而且不用在进行IMS远端update过程，此方法可以有效缩短切换时延。 4 eSRVCC的实现 4.1 eSRVCC架构 eSRVCC在原有IMS网络架构基础上增加了两个网元：ATCF和ATGW，并在归属VoLTE AS中加强了SCC AS的功能。通过ATCF和ATGW分别实现信令面和媒体面的 锚定。 当用户在通话时从LTE覆盖区移动到区域外时，只需通过切换流程，将接入网络由EPC切换至2/3G电路域，重新建立UE到ATGW的承载通道即可，而通话的对端设备到ATGW之间的媒体还是通过原有承载通道传输。在eSRVCC中，媒体的锚定在ATGW（锚定是指将呼叫从CS网络路由到IMS网络进行业务处理的过程），信令的锚定是由ATCF与SCC AS共同完成。 4.2 eSRVCC流程 4.2.1 eSRVCC注册流程。与传统EPC HSS和IMS HSS相比，HSS需要存储两个特殊参数：STN-SR与C-MSISDN。STN-SR为会话迁移号，C-MSISDN即用户所在CS域的用户号码。在eSRVCC中，STN-SR由ATCF分配。eMSC在发起IMS会话切换时，主叫号码是C-MSISDN，被叫号码是STN-SR。 （1）UE开机发起IMS注册，成功后继续进行第三方注册同时进行eSRVCC注册；（2）ATCF决定锚定后续呼叫并分配一个STN-SR指向自己；（3）注册消息携带STN-SR号码，送回到归属网络S-CSCF；（4）S-CSCF继续将注册消息触发到SCC AS；（5）（5-6步）SCC AS到HSS查看用户业务数据，通过查询HSS确定终端是否支持SRVCC（VoLTE终端在EPC附着时上报了eSRVCC能力，在SCC-AS收到S-CSCF的第三方注册请求消息中，会携带由ATCF插入的一个SIP消息头Feature-Caps，当SCC AS发现此头部存在 g.3gpp.atcf参数，则认为是eSRVCC的用户注册）；（6）（7-8步）如果终端支持SRVCC，SCC AS将注册请求中的STN-SR更新到HSS中；（7）（9-10步）如果新的STN-SR与HSS中原有的STN-SR不同，HSS将新的STN-SR发送给MME；（8）ATCF在注册结束后，会从SCC-AS得到一个message消息，携带C-MSISDN和用户是否支持eSRVCC的功能标记，用于在呼叫切换时判断用户是否需要锚定媒体。 4.2.2 eSRVCC呼叫建立流程。（1）VoLTE终端发起呼叫建立，所有的呼叫都被发送至ATCF（含eSRVCC用户与非用户）；（2）ATCF根据注册后得到的能力来控制用户的呼叫媒体锚定到ATGW，并在ATGW上预留媒体资源；（3）后续呼叫建立流程同基本呼叫建立流程，SCC AS也被包括在信令路径中。 4.2.3 eSRVCC切换流程。（1）UE向E-UTRAN发送无线测量报告，基于测量报告E-UTRAN决定触发E-UTRAN向UTRAN的切换，MME向eMSC发送PS to CS的切换请求，并把STN-SR传递给eMSC，MSC完成预留资源，准备切换，用户离开LTE覆盖，发生eSRVCC切换；（2）eMSC向ATCF发起新呼叫的请求，同时向MME发送PS to CS的切换响应，MME收到响应后会激活语音承载；（3）ATCF收到ATCF的呼叫请求，发现这是针对原有呼叫的切换，因此通知ATGW将媒体面进行修改，把媒体面连接从原来的EPC切换到eMSC；（4）完成媒体面切换后，ATCF通知SCC AS发生了eSRVCC切换。 5 结语 eSRVCC较好地解决了VoLTE建设初期用户语音连续性的问题，其主要优点在于媒体的切换点更靠近本端设备，切换消息的传输时长大大缩短，使用户在漫游或者跨运营商互通等任意场景下都可以保证少于300ms的切换延时，提高了用户体验。 参考文献 [1] 3GPP TS 24.237 v12.3.0（2013-12）IP Multimedia （IM）Core Network（CN）subsystem IP Multimedia Subsystem（IMS）Service Continuity Stage 3[S]. [2] 中国移动VoLTE试点总体技术方案[S]. [3] VoLTE技术白皮书[S]. 作者简介：李华（1984-），女，河北唐山人，供职于中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司，研究方向：VoLTE IMS。 （责任编辑：王 波） |
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