VoLTE是什么鬼？（三）

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这是“VoLTE是什么鬼”系列文章的第三篇。在上一篇中主要讲述了“VoLTE的优势”和“VoLTE的优势从何而来”，在这一篇中将讲述现实环境中“VoLTE面临的问题和解决”。

 

无论理论分析还是实际测试，VoLTE对语音业务感知的提升是明显的，但前期VoLTE用户增长并不明显，主要受到以下几个因素的影响：一方面，VoLTE要求用户更换支持VoLTE的终端，前期支持VoLTE的终端类型数量较少，且部分支持VoLTE的终端VoLTE开关需要人工开启，客观上抑制了VoLTE用户增长；另一方面，VoLTE相对于CS语音的主要优势体现在语音质量的感知，感知是一个相对主观的标准，不同人的认可度存在差异，同时，相当部分用户对资费敏感度远高于感知，主观上抑制了VoLTE用户增长。

 

近期支持VoLTE的终端类型数量已大幅增长，各主流终端厂商均已推出VoLTE终端，在后续VoLTE用户发展中已不构成障碍，但VoLTE感知的优势却并未得到充分展现，甚至于有些用户在转用VoLTE后抱怨感知没有感到提升，语音质量没有变的更好，接续也没有变的更快，有时反而更慢，这是为什么呢？

 

原因是充分体验VoLTE呼叫的感知优势有一个前提：呼叫双方都是“严格意义的VoLTE用户”，简单的说就是不仅你是VoLTE用户，还得对方也是VoLTE用户，你才能感知到VoLTE语音质量的优势。

 

那么，什么是“严格意义的VoLTE用户”呢？

 

“严格意义的VoLTE用户”包含四个方面的要求：1、已开通VoLTE用户数据；2、使用支持VoLTE的SIM卡；3、使用支持VoLTE的终端；4、在支持VoLTE的网络环境。只有四个方面的要求都满足，才是“严格意义的VoLTE用户”。

从用户数据的角度来看：

 

新的运营商可以跳过2G/3G网络，直接建设4G和VoLTE网络，只发展4G用户和VoLTE用户，4G网络和VoLTE网络已经可以为用户同时提供数据业务和语音业务。

 

现有运营商4G用户和VoLTE用户大部分是从现有2G/3G用户发展来的，网络中有纯粹的2G/3G用户，也有已开通4G的2G/3G/4G用户，还有已开通VoLTE的2G/3G/4G/VoLTE用户。

 

在目前VoLTE用户规模较小的情况下，通话双方均为VoLTE用户的可能性较小，更别说还存在其中一方为其他运营商用户的可能性。假如网络只有10%的VoLTE用户，那么VoLTE用户能体验到语音感知提升的可能性就少于10%。

 

从SIM卡的角度来看：

 

VoLTE用户既是4G用户又是IMS用户，同时有4G用户标识IMSI和IMS用户标识IMPI/IMPU。理想情况下VoLTE用户应使用ISIM卡，其中既包含IMSI，也包含IMPI和IMPU。不过，用户从2G/3G用户转为4G用户时已将SIM卡更换为USIM卡，短时间内要求用户再更换为ISIM卡并不是一个理想的方案。

 

实际部署中VoLTE网络和终端采用另一种方式实现USIM卡支持VoLTE：通过USIM卡的IMSI转换为IMPI和IMPU用于IMS注册，再通过隐含注册集获得用于呼叫的IMPI/IMPU。对于4G用户而言，现在使用的USIM卡不需要更换就可以支持VoLTE。

 

从终端的角度来看：

 

目前已有大量支持VoLTE的终端，后续推出的主流终端会默认支持VoLTE，随着终端的自然更替过程，未来VoLTE终端不会成为一个主要问题。

 

需要特别注意的是VoLTE开关是否开启，如APPLE部分机型实际已具备VoLTE能力，但需要更新软件版本才真正支持VoLTE，同时其VoLTE开关也不是默认开启，需要人工开启。

 

从网络环境的角度来看：

 

以中国移动为例，2G/3G网络经过长期建设和优化，网络覆盖和质量更好，4G网络还在持续建设和优化中，而Volte网络则从重点省份和城市逐渐铺开建设，用户在部分区域只有2G/3G信号没有4G信号，或有4G信号但尚未支持VoLTE的可能性是存在的。

由此可见，要让用户更充分的体验到VoLTE的感知优势，运营商应重点从用户数据、VoLTE终端和网络环境三个方面下手，加快发展VoLTE用户规模，引导用户更换和使用VoLTE终端，加快4G网络和VoLTE网络建设和优化。经过一段时间发展之后，用户会充分体验到VoLTE语音质量和服务保证的优势。

既然网络不是纯粹的VoLTE网络，用户也不是纯粹的VoLTE用户，我们就需要考虑在现实环境中各种可能性对VoLTE用户的影响。我们通过三个问题的解答进行说明，对应解决方案示意如下，关键词为：被叫锚定、被叫域选择、SRVCC。

问题1：

 

问题：如果我已经开了VoLTE用户数据，但我没使用支持VoLTE的终端，或我不在支持VoLTE的网络环境，是不是对我就没有影响？回答：只要开了VoLTE用户数据，即使没有使用支持VoLTE的终端或不在支持VoLTE的网络环境，还是会产生影响，主要影响的是用户的被叫接续流程。

 

我们先看一个实际的例子，在VoLTE部署初期运营商曾对部分员工号码开通VoLTE用户数据进行内测，当天部分号码出现失联，有员工反映一天都没接到电话，原因是开通VoLTE用户数据后在作为被叫时，无论主叫是从CS发起的还是IMS发起的都会因“被叫锚定”接续进IMS，而IMS内的AS数据不完整导致呼叫失败。

 

这里出现了一个词：“被叫锚定”。那么什么是“被叫锚定”？作用是什么？

 

一个VoLTE用户作为被叫时，是无法预计主叫是从什么网络环境发起的。主叫的网络环境分为两种：VoLTE环境和非VoLTE环境。其中，主叫在VoLTE环境只包括一种情况：VoLTE用户从VoLTE环境发起呼叫。

 

主叫在非VoLTE环境包括几种情况：CS用户从CS网络发起的呼叫；其他运营商的用户发起的呼叫通过CS网络接续入网；VoLTE用户在CS网络或不支持VoLTE的4G网络发起的呼叫。实际上，主叫在非VoLTE环境都可视作从CS网络发起的呼叫。

 

如果主叫在VoLTE网络环境，那么被叫的补充业务控制点就在IMS网络（AS），如果主叫在非VoLTE网络环境，那么被叫的补充业务控制点就在CS网络（HLR、MSC），于是就会出现由于主叫所在网络环境不同而导致对被叫补充业务体验不一致的情况。

 

补充业务指的是呼叫转移、呼叫等待、呼叫限制等业务。我们以呼叫转移为例，如果你在CS网络里有无条件呼转数据，而在IMS网络里没有呼转数据，那么在VoLTE环境和不在VoLTE环境的用户打电话给你就会有不一样的体验，一个呼转而另一个没有呼转。这种情况我们称之为“业务体验不一致”，这可能会导致用户困惑和误会。

问题原因是控制点多了，解决方法是去掉一个：CS网络控制点。如果主叫用户在非VoLTE网络环境发起呼叫，通过“被叫锚定”流程将呼叫接续进IMS网络，实现由IMS网络统一控制补充业务的目的。

 

以上讨论主要针对被叫补充业务，只涉及到“被叫锚定”流程，实际上主叫补充业务也可能存在不一致，但目前基本没什么主叫补充业务，网络只实现了“被叫锚定”流程。

 

目前“被叫锚定”流程通过智能网签约方式实现，不能实现完全的业务一致性。通过ICS（IMS Centralized Services，IMS集中式业务）with I2方式可实现完全的业务一致性，将MSC Server改造为m-AGCF，作为SIP代理接入IMS网络，CS网络只负责接入控制，业务控制交由IMS网络负责，如下图所示。

考虑到智能网签约方式已基本满足需求，改造MSC Server为mAGCF会增加操作成本和运维成本，后续部署ICS with I2的可能性不大。

 

问题2：

 

问题：如果我已经开了VoLTE用户数据，是不是必须使用支持VoLTE的终端并且在支持VoLTE的网络环境下，别人才能找到我？回答：如果用户不是一个“严格意义的VoLTE用户”，则按CS方式接续。特别是，如果你用的是CSFB终端，那么网络会通过CSFB流程找到你。

问题1涉及“业务域”问题，而问题2涉及“接入域”问题。从“业务域”角度考虑，“被叫锚定”流程会将VoLTE用户的被叫全部接续到IMS网络，但从“接入域”角度考虑，IMS网络不能预计被叫用户实际在VoLTE网络环境还是非VoLTE网络环境，以及有没有使用支持VoLTE的终端。网络需要通过一些问询流程来确定接下来在IMS域里接续还是在CS域里接续，我们称之为“被叫域选择”流程。

 如果问询结果用户在VoLTE环境且使用支持VoLTE的终端，则呼叫接续到P-CSCF，通过EPS网络发送INVITE消息，否则呼叫接续到MGCF/GMSC，通过CS网络发送IAM消息。

 

同样的，VoLTE终端主叫实际也存在接入域选择的问题，不过相对容易解决。VoLTE终端根据自己所在网络环境是否支持VoLTE做出选择就可以了，特别是，如果在不支持VoLTE的4G网络，则以CSFB的方式发起主叫。

 

“被叫锚定”和“被叫域选择”的概念容易让人混淆，我们小结一下其关键点，“被叫锚定”和“被叫域选择”关注的都是“开通了VoLTE用户数据”的被叫用户，无论用户是否使用支持VoLTE的SIM卡和终端，无论用户是否在支持VoLTE的网络环境，都需要考虑“被叫锚定”和“被叫域选择”的影响。

 

“被叫锚定”关注的是“业务域的”业务一致性问题，只有主叫在非VoLTE网络环境才会触发，是呼叫接续进IMS网络前的流程。“被叫域选择”关注的是“接入域”的用户寻址和话务接续问题，是呼叫接续入IMS网络后的流程。“被叫锚定”不是必须的流程，而“被叫域选择”是必须的流程。

 

结合“被叫锚定”和“被叫域选择”两方面来看，如果你开通了VoLTE用户数据却没有使用VoLTE终端，将会是一件很糟糕的事情。如果别人从非VoLTE环境向你发起呼叫，由于“被叫锚定”流程，呼叫会从CS域接续进IMS域，再由于“被叫域选择”流程又接续回CS域，如下图所示第四种场景。

显然呼叫继续时长大幅增加，如果你用的是CSFB终端接续时长还会更长：进入CS域后要通过CSFB流程才能找到你，MSC从SGs接口发送寻呼请求给MME，在4G网络寻呼后再回落到2G完成接续，呼叫历经了CS-IMS-CS-EPS-CS的过程。对方感觉拨号后很长时间都没有任何响应，很可能以为网络故障而提前挂断电话。

 

即使通话接通了，由于传送话音的媒体通道也从CS域连接到IMS域再连接回CS域，双方说话的声音都需要更长的时间才能传到对方那里，声音感觉有时延。这是一种什么样的体验呢？

 

大家观看新闻节目会留意到这样的现象，主持人通过卫星通信和前方记者进行交流，当主持人第一次向记者打招呼时，记者往往过一小会儿才有反应，因为主持人的声音那会儿才传到他那里。VoLTE实测时延没有这么严重，但也会达到0.5到1秒之间，对用户感知带来明显的影响。

 

对于运营商而言，呼叫在CS域和IMS域之间来回接续还增加了关口的压力，GMSC和MGCF的处理能力及相互间电路容量都需要相应扩容，否则可能会出现网络拥塞导致呼叫失败的情况。比较简单的解决办法是扩容电路，但随着VoLTE用户的增长，相关电路需求会持续增长，直到VoLTE用户规模超过CS/PSTN用户规模才会下降，长远来看改造合并GMSC和MGCF是个更彻底的方法。

 

问题3：

 

问题：如果我是一个“严格意义的VoLTE用户”，在我接通VoLTE通话后移动到没有4G信号的地方，通话会不会中断？回答：如果终端和网络支持SRVCC/eSRVCC，通话就不会中断，但只能保持语音部分，视频部分会中断。

4G网络仍在持续建设和优化中，部分区域，如停车场和楼梯间等，可能暂时没有4G信号覆盖。当用户在接通了VoLTE通话后，终端会持续测量4G信号和相邻4G小区和相邻2G小区信号强度，并发送测量报告给eNodeB。

 

如果eNodeB通过测量报告和判决条件发现无法继续在4G网络维持VoLTE通话时，会向MME发送SRVCC切换请求，MME向对应的eMSC发送SRVCC切换请求，eMSC一方面协同EPC完成终端从4G网络到2G网络的切换，另一方面完成eMSC到对端的IMS媒体更新，以实现终端到对端的新通道的建立，保持通话不中断。

 

简单说，从有4G信号到没有4G信号的时候网络和终端如何保持通话呢？最重要的是保持双方之间有可用的语音通道，网络在中间找了个支点（eMSC），一方面建立支点到终端间的新通道（CS网络），另一方面建立支点到对方间的新通道（IMS网络），于是双方之间的新通道就通过支点串联起来，终端从旧通道切换到新通道可以保持通话。

由于eMSC需要和对端进行IMS媒体更新，SRVCC导致媒体中断时长可能达到800ms，用户会察觉到通话有短暂的中断，通过引入ATCF/ATGW将IMS信令面和媒体面锚定在近端，这样eMSC就只需要更新到锚点的IMS媒体，可将媒体中断时长缩短至300ms以内，用户基本感觉不到中断。我们称之为eSRVCC（enhanced SRVCC）。

 

被叫锚定、被叫域选择和SRVCC有效解决VoLTE用户业务一致性、跨域接续和跨域切换问题，但对用户感知还是产生影响，如增加接续时延、增加话音延迟和话音闪断等，运营商需要尽量避免这些流程发生。除了用户因素，这些流程的根本原因都是VoLTE环境问题，加强4G覆盖和VoLTE部署，尽量让VoLTE用户留在VoLTE环境可以大幅减少被叫锚定、域选到CS域和SRVCC的发生几率。

 

相对来说，加强4G室内覆盖更难一些，在公共场所可以部署室分系统，在不能部署室分系统的场所2G/3G以往通过室外信号穿透，但4G信号穿透能力较差，如何解决呢？

 

这时我们想到了WiFi。

WiFi接入有几种形式，包括信任域EPC接入方案（S2a接口，直接接入PGW），非信任域EPC接入方案（S2b接口，通过ePDG接入PGW），直连IMS接入方案（S2c接口，直接接入IMS）。

 

通过ePDG接入PGW方式最为理想和成熟，不仅无需改造WiFi支持移动性管理，还可实现用户在LTE和WiFi环境间的无缝切换，包括VoLTE和VoWiFi之间的切换，对VoWiFi也可提供和VoLTE相似的服务质量保证。如下图所示：

比较常见的情形是VoLTE运营商和WiFi运营商不是一家，比如你是中国移动的VoLTE用户，但家里的WiFi是中国电信提供的，这时上述方案就无法实现了。

 

最后提一下，VoLTE和4G网络无线制式无关，FDD和TDD都可以支持VoLTE，但从容量规划角度看还是略有差别。语音业务是一种上下行对称的业务，双方互相发送的数据量相近；数据业务是一种上下行不对称的业务，下行数据量往往远大于上行数据量。FDD上下行对称，更适合语音业务；而TDD上下行不对称，更适合数据业务，可能因上行受限影响VoLTE容量。长远来看，FDD和TDD混合组网是更理想的方案。

 

小结一下。

 

充分体验VoLTE感知优势的前提是主被叫用户都是“严格意义的VoLTE用户”。

 

“严格意义的VoLTE用户”包括四个方面的要求：1、已开通VoLTE用户数据；2、使用支持VoLTE的SIM卡；3、使用支持VoLTE的终端；4、在支持VoLTE的网络环境。

 

现实环境中网络不是纯粹的VoLTE网络，用户也不是纯粹的VoLTE用户，运营商需要考虑各种可能问题和相应的解决方法。长远来看，扩大VoLTE用户规模和完善VoLTE网络环境是提升用户感知的关键。

 

到这里本系列就告一段落了。在第一篇中讲述了“VoLTE是什么”以及“为什么要部署VoLTE”，在第二篇中讲述了“VoLTE的优势”以及“VoLTE的优势从何而来”，在第三篇中讲述了现实环境中“VoLTE面临的问题和解决”。感谢你坚持读到这里，希望对你有所帮助。

 

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