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本文先简单介绍一下LTE下语音业务的解决方案，然后介绍当前流行的CSFB方案，最后介绍终极解决方案VoLTE。 1. LTE语音业务可选解决方案1) 普通IP电话(General VoIP) 这种方式其实是OTT(Over The Top) VoIP业务，即通常所说的互联网IP电话，比如两个微信用户通过移动网络发起的语音或视频通话。这种方式的缺点是：Qos无法保证；不能与其他传统语音用户互通，比如PSTN的固话。 2) 电路交换域回落(CSFB) 在3GPP TS23.272 Rlease 8 版本中，增加了一个重要接口--SGs接口(介于MME和MSC之间)。基本原理是，移动用户在LTE网络驻留时发起的语音呼叫业务通过这个SGs接口被LTE网络重定向传统的GSM或WCDMA的CS电路域小区。这种方式的缺点是：语音呼叫建立的时延比较长；建网后期也需要维护2G/3G网络。 3) LTE数据与CS语音方案并存方案(SV-LTE) 手机用户同时驻留在LTE网络和传统的2G/3G CS电路域网络。这种方式的缺点是：手机耗电大；双待机还存在干扰问题。 4) LTE语音直接承载方案(VoLTE) 在LTE核心网上叠加部署一个IMS网络的方式，从而让LTE网络直接承载手机用户的语音呼叫业务。该IMS网络还连接了PSTN，因此可以呼叫固话。 5) WiFi网络直接承载语音(VoWiFi) VoWiFi跟VoLTE类似，都是以IMS为核心控制架构。
2. CSFB 方案要想支持CSFB，UE和网络测必须具备下列条件： · 网络侧配置SGs接口； · UE执行联合附着过程； · UE和MME通过S1-MME接口支持NAS扩展业务请求功能(Extend ServiceRequest)； SGs接口的功能如下： 1) 实现联合附着/位置更新：MME通过SGs接口向CS网络(MSC/VLR/HLR)执行联合附着/位置更新。 2) 实现短信收发(UE不回落)：MME通过SGs接口向2G/3GCS网络转发来自终端UE的短信。 3) 实现语音业务被叫寻呼：2G/3GMSC通过SGs接口下发寻呼给驻留在LTE网络中的手机用户。 UE执行联合附着过程：略。 扩展业务请求功能：略。
3. VOLTE方案3.1 IMS3.1.1 IMS介绍由于我们关注的是VOLTE的实现，因此对于IMS的内部实现不需要弄得特别清楚，只需要弄清楚IMS的网络架构，以及LTE与IMS是如何互联互通即可。 下图是LTE与IMS互联互通的网络架构图。从图中可以看出，对于控制面，流程路径是eNODEB->SGW->PGW->PCSCF->SCSCF。对于用户面，流程路径是eNODEB->SGW->PGW->IPnetwork->MGW->PTSN。 下图是IMS网络的分层架构。从图中可以看出，共分为3层：业务接入层，业务控制层，业务应用层。其中，对于业务接入层，LTE/UMTS/PTSN/WIFI都是属于该层。业务控制层是IMS的核心，主要有一系列的CSCF(callsession control function)组成。 3.1.2 IMS 网络实体本节简单介绍一下IMS网络的主要实体模块单元。 P-CSCF： P-CSCF是UE连接IMS网络的唯一接口点。UE开机时，会通过PDNConnectivityReq/ActivateDefaultEPSbearer context request流程来获取对应的P-CSCF的IP地址。 其主要功能包括：UESIP消息的转发；SIP信令消息的压缩和解压缩。 I-CSCF： I-CSCF是用户连接到归属IMS网络的第1个接口点。下图是I-CSCF在网络架构中的位置。 其主要功能包括：分配S-CSCF。 S-CSCF： S-CSCF是IMS网络的核心实体单元。其主要功能包括： 负责IMS用户注册的处理，包括UEIP地址的保存维护； 负责从HSS下载保存注册用户的业务订阅信息； 负责IMS用户注册信息的清除； 负责IMS用户的鉴权认证过程； 负责IMS用户主叫或被叫会话处理。 HSS： HSS(Home Subscriber Server 归属用户服务器)，包含了传统2G/3G CN的HLR和AUC(鉴权中心)的功能。HSS中保存或产生的主要数据包括： 用户身份信息(IMPU,IMPI)； 用户注册信息； 用户业务订阅信息； 保存用户私有密钥，计算用户鉴权数据。 3.1.3 IMS 用户标识一个IMS用户如果想要注册到IMS网络，必须要有一个ISIM卡来存储与用户注册相关的信息，包括： 唯一的私用用户标识(IMPI)。该标识保存在ISIM卡和HSS中。 一个或多个公有用户标识(IMPU)。IMS用户在完成IMS注册后，他的公有标识和他的私有标识就被关联起来。 安全密钥信息。 用户归属网络域名。UE使用这个域名来构建并发送SIP注册请求信息。当PCSCF获得该域名后，可以通过DNS查询获得用户归属网络的入口ICSCFIP地址，从而可以进一步转发该注册请求。比如：ims.mnc091.mcc244.3gppnetwork.org。 如果用户只有USIM，3GPP规范也定义了根据用户IMSI值来推导获得相关IMS用户信息，比如私有标识，公有标识，归属网络域名等。 3.2 VoLTE解决方案对于完整的VoLTE解决方案而言，可以分为下面几部分： 1. UE开机attach/建立PDN 连接； 2. IMS承载建立； 3. IMS注册； 4. IMS会话流程。 3.2.1 UE开机attach/建立PDN连接UE在开机过程中，需要获取PCSCFIP地址，为随后发起IMS注册流程做准备。 一般来说，UE可以通过包含在AttachRequest或PDNConnectivity Request消息中的PCOIE来要求LTE核心网提供PCSCFIP地址(对于CMCC 网络，UE是通过PDNConnectivity Request来实现的)。 LTE网络收到该消息后，会在Activedefault EPS bearer context request消息中，通过SM-Container IE回复UE PCSCF IP地址。 该流程的消息流程见下图。 3.2.2 IMS承载建立当UE附着到LTE网络后，在它发起IMS注册流程及随后的IMS会话流程之前，还需要在LTE网络侧建立相应的EPS承载(EPSBearer)，用于传输IMSSIP信令消息和用户语音数据包。 建立一个IMS会话通常需要建立一个默认EPS承载和一个或两个专用EPS承载，前者用于承载SIP信令消息，后者用于承载用户语音数据包。这两种类型的承载共用一个IP地址。 见下图，信令承载和数据承载是包含在同一个IMSPDN Connection里面的。这就决定了承载的建立流程是： 1. UE 发送PDNconnectivity request 2. NW 发送Activedefault EPS bearer context request，建立信令承载 3. NW 发送ActiveDedicated EPS bearer context request，建立数据承载 对于IMS信令承载来说，UE开机获取PCSCFIP地址的过程和IMS承载建立过程，这两者是紧密耦合在一起完成的。 3.2.3 IMS 注册流程1) 鉴权 2) IMS注册流程 注册流程见下图。只要熟悉SIP协议流程，那看这张图应该就不费劲。 3.2.4 IMS会话流程 IMS会话的建立有两种，不带预置条件(Pre-condition)和附带预置条件(Precondition)。目前来看，所有运营商都采用附带预置条件的方式。 预置条件，即建立专门传输用户语音数据的EPS承载的过程，见下图红字部分。从流程图中可以看出，这种方式有两次媒体协商过程。 |
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