VoLTE基本原理.ppt
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1、VoLTE基本原理及产品介绍,中兴通讯 核心网产品团队杜 鹏,目录,VoLTE基本概念VoLTE关键技术VoLTE对现网的改造说明中兴通讯VOLTE方案&产品,目录,VoLTE基本概念什么是VoLTE?VoLTE语音解决方案,什么是VoLTE?,2G/TD,IMS网络,LTE,LTE多模终端,Internet,CS网络,EPC网络,LTE多模终端,语音及多媒体业务,数据业务,EPC实现移动性管理和接入鉴权为通信和数据业务建立承载通道,IMS提供通信业务控制能力,LTE无CS域,语音和数据均走PS域,VoLTE是通过LTE网络作为业务接入、IMS网络实现业务控制的语音解决方案业务接入:LTE网络
2、是全IP网络,没有CS域,数据业务和语音多媒体业务都承载在LTE上业务控制:EPC网络不具备语音和多媒体业务的呼叫控制功能,需要通过IMS网络提供业务控制功能业务切换:在LTE全覆盖之前,需要通过SRVCC技术实现LTE与CS之间的语音业务连续性,VoLTE(Voice over Long Term Evolution,长期演进上的语音)3GPP标准定义的:基于IMS网络的LTE语音解决方案。通过IMS网络,移动运营商不仅可以无缝的继承传统的语音、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。,基本概念:注册、域选择,什么是注册?注册是用户向签约网络请求授权使用业务的过
3、程 VoLTE解决方案下,LTE用户根据实际的信号强度覆盖,可以由UE选择附着到CS网络或LTE网络进行注册 CS网络注册:注册过程与普通CS网络用户注册过程相同 LTE网络注册:终端需要先附着到EPC网络,再在IMS网络注册,什么叫域选择?由于支持VoLTE的终端可以有多种模式,在不同的信号强度覆盖下可以附着在不同的网络,如有时附着在2G/3G网络,有时附着在LTE网络,因此,支持VoLTE的终端在呼叫时就要选择接入其中一个网络进行语音通话,选择接入网络的过程就称为域选 如何完成域选?用户作为主叫时,由终端根据保存的注册网络信息完成域选 作为被叫时,由网络侧查询融合HLR/HSS获取注册网络
4、信息完成域选择,基本概念:锚定、切换,什么是锚定?锚定(Anchoring)是指将呼叫从CS网络路由到IMS网络进行业务处理的过程。在以下两种场景中,与LTE用户相关的呼叫请求需要通过锚定功能路由到IMS网络:LTE用户通过CS网络接入,并且签约了IMS网络业务 LTE用户作为被叫用户,通过LTE网络接入,并且主叫用户为CS网络用户 锚定方案:VoLTE AS锚定:MSC根据在融合HLR/HSS中签约的T-CSI触发到VoLTE AS上的锚定功能模块上获取IMRN,将呼叫路由到IMS,什么是切换?切换是指当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
5、音无缝的从LTE切换至2/3G网络,通话不中断 切换方案SRVCC(Single Radio Voice Call Continuity):能够实现话音服务的业务连续性;eSRVCC:目前业界普遍选择eSRVCC切换方案,即对原有SRVCC方案进行了优化与增强;,目录,VoLTE基本概念什么是VoLTE?VoLTE语音解决方案,LTE时代的语音解决方案,LTE语音解决方案,语音、数据在LTE进行,语音在CS进行数据在LTE进行,(e)SRVCC,CSFB,SvLTE,VoLTE-Only,目标,多模多待,多模单待,多模单待,SvLTE(Simultaneous voice and LTE):终
6、端同时驻留在2G/3G和LTE网络中。传统的电路域提供话音业务,LTE网络提供数据业务,数据和话音可以同时并发。CSFB(circuit switch fallback):3GPP R8 标准提出,终端优选LTE驻留,LTE只提供数据业务。当用户发起或接受话音业务时,需要回落到原有CS网络。(e)SRVCC(Single Radio Voice Call Continuity):3GPP R8标准中提出,提供基于IMS的LTE话音业务。终端在移动到L TE未覆盖的区域是,语音需要切换到CS域并保证业务的连续性。,过渡,SvLTE是什么?,SvLTE(Simultaneous Voice and
7、 LTE)双模手机方式。手机同时工作在LTE和CS方式,前者提供数据业务,后者提供语音业务,部署特点优点:对网络无特别要求,无需改动网络缺点:手机成本高、耗电高,LTE,2G/3G,CS,EPC,MSC,MME,双待手机,SGs,语音业务,数据业务,SvLTE,CSFB,(e)SRVCC,CSFB是什么?,CSFB(Circuit Switched Fallback)LTE只提供数据业务,当发起或者接受语音呼叫时,回落到CS域进行处理。运营商无需部署IMS,只需要升级MSC就可以支持。,部署特点优点:快速提供业务的方案,网络变动小。缺点:呼叫接续速度慢。当用户需要语音业务时,用户在LTE网络下
8、的业务都需要中断、切换或挂起,从而影响用户的体验。,应用场景CSFB适合作为IMS部署之前的过渡方案。在拜访地网络没有部署IMS情况下,CSFB可以为漫游的LTE用户提供语音业务。,SvLTE,CSFB,(e)SRVCC,CSFB业务流程,LTE,2G/3G,CS,EPC,MSC,MME,Fall back,1,2,3,单待手机,SGs,LTE,2G/3G,CS,EPC,MSC,MME,Fall back,2,3,4,单待手机,SGs,1,主叫流程UE向MME发起语音业务请求,MME指示UE需要回落到 2G/3GUE回落到2G/3GUE在2G/3G下按照正常流程进行MO呼叫,被叫流程MSS通过
9、SGs口向MME进行寻呼MME寻呼手机,并指示UE需要回落到 2G/3GUE回落到2G/3GUE在2G/3G下向MSS回应寻呼响应,并按正常流程完成被叫接续,SvLTE,CSFB,(e)SRVCC,SRVCC是什么?,SRVCC(Single Radio Voice Call Continuity)单射频无线语音连续性技术,基于IMS的VoLTE,VCC(Voice Call Continuity)当UE在支持VoIP业务的网络之间移动时,如何保持语音业务的连续性?将承载在原网络的VoIP语音业务平滑切换到目标网络CS域,应用场景SRVCC方案解决单射频UE在LTE/Pre-LTE网络和2G/
10、3G网络之间移动时,如何保持语音业务连续性的问题?也就是单射频UE在IMS控制的VoIP语音和CS语音之间无缝切换。,SvLTE,CSFB,(e)SRVCC,EPC,2G/TD,SRVCC eMSC,MGW,MME,SAE-PGW,HSS,CS,Sv,MGCF,SCC AS,IMS,CSCF,MGW,MSCS,LTE,远端IMS终端,信令,媒体,SRVCC流程,VoLTE作为基本业务能力提供,增加SRVCC(Single Radio Voice Call Continuity)要求,能够实现话音服务的业务连续性1.发起VoLTE呼叫:SRVCC终端发起向另一IMS终端的语音呼叫2.呼叫建立:呼
11、叫成功,媒体连接建立,双方进行通话3.发起SRVCC切换:用户离开LTE覆盖,发生SRVCC切换,EPC网络通知SRVCC MSC准备切换,MSC完成电路域资源预留4.终端切换:MSC通过LTE网络通知终端切换到2G/3G5.远端媒体更新:SRVCC MSC发起远端媒体更新,通知远端IMS终端通过SRVCC MSC接收和发送语音6.媒体切换:远端IMS终端将媒体连接切换至SRVCC MSC7.呼叫接续:从SRVCC终端切换到2G/3G到远端IMS终端切换媒体完成,SvLTE,CSFB,(e)SRVCC,eSRVCC是什么?,eSRVCC(enhanced Single Radio Voice
12、Call Continuity)SRVCC的增强版本,切换过程中的中断时间缩短,性能得以优化在漫游或者运营商互通等任意场景下,保证少于300ms的切换中断时延,方案通过在ATCF/ATGW锚定信令面和媒体面的方法,来避免IMS Session Transfer流程。发生eSRVCC切换时,只需要创建UE与ATGW之间的承载通道,对端设备与ATGW之间的媒体流还是通过原承载通道传输,SvLTE,CSFB,(e)SRVCC,eSRVCC流程,eSRVCC(enhanced Single Radio Voice Call Continuity)是SRVCC的增强版本,SRVCC在媒体变更是需要经IM
13、S域进行远端媒体面协商与切换,而eSRVCC不涉及,因此切换过程中的中断时间缩短,性能得以优化。二者均为国际规范,建议采用eSRVCC技术1.发起VoLTE呼叫:SRVCC终端发起向另一IMS终端的语音呼叫2.呼叫建立:呼叫成功,媒体连接建立,双方进行通话3.发起SRVCC切换:用户离开LTE覆盖,发生SRVCC切换,EPC网络通知SRVCC MSC准备切换,MSC完成电路域资源预留4.终端切换:MSC通过LTE网络通知终端切换到2G/3G5.ATGW媒体更新:ATCF发起本端媒体更新6.呼叫接续:从终端切换到2G/3G到ATGW切换媒体完成,MGCF,SCC AS,IMS,CSCF,EPC,
14、Enhanced MSCS,MGW,MME,SAE-PGW,CS,Sv,eNodeB,MGW,MSCS,Remote IMS UE,HSS,ATCF,eSRVCC优化关键点:信令面在用户所在本地网络锚定,媒体面切换在本地进行,不需要通知远端切换媒体面,速度快,通常不超过100ms,避免因此带来的语音中断(约800ms,甚至更长)空口切换带来的语音中断无法避免,约200ms总体语音中断可满足不超过300ms的需求,SvLTE,CSFB,(e)SRVCC,MGCF/MGW,SCC AS,IMS,CSCF,三种LTE语音解决方案对比,EPC,PSTN/PLMN,MSCS,MGW,MME,SAE-GW
15、,CS,INTRENET,SGs,eNodeB,EPC,PSTN/PLMN,MSCS,MGW,MME,SAE-GW,CS,Sv,eNodeB,handover,MSCS,MGW,MGW,MSCS,SGs,VoLTE/SRVCC,CSFB,SvLTE,特点:终端双待,语音业务由传统2G/3G网络提供优势:对网络改动小,用户体验不变,语音和数据可以并发,无需切换劣势:终端要支持双待,对手机芯片、电池续航力都有较高要求,EPC,PSTN/PLMN,MSCS,MGW,MME,SAE-GW,CS,INTRENET,eNodeB,MSCS,MGW,Voice flow,Date flow,Voice fl
16、ow,Voice flow,Date flow,Date flow,特点:终端单待,当有语音业务需求时,需要回落到传统2G/3G网络提供优势:对终端要求较低,重用传统2G/3G网络劣势:对传统2G/3G网络有改造要求,时延较长,语音和数据业务不可并发,特点:语音业务基于IMS提供,并支持从LTE切换到2G/3G网络的语音连续性优势:基于LTE的语音,音质好,频谱利用率高,语音和数据业务可以并发劣势:需要部署IMS,终端支持SRVCC的终端较少,INTRENET,Voice flow,VoLTE语音方案演进路线图,开始部署IMS,并对CS域进行改造终端采用CSFB方式保证语音业务继续由CS域提供
17、,网络演进到ICS架构,CS用户全部迁移到IMS终端只需支持VoLTE,不用切换,IMS已部署,开始提供VoLTE业务终端采用SRVCC方式保证切换到CS域时的语音连续性,LTE部署初期,未部署IMS终端可采用SVLTE双待方式,语音业务仍由CS提供,2010,2011,2012,2013,2014 and later,SRVCC,VoLTE,2010年9月MetroPCS发布首款双待终端,2011年10月AT&T发布CSFB终端,LTE全覆盖,网络全融合,CSFB,SRVCC,VoLTE,2010年2月GSMA正式发布VoLTE标准,2012年2月高通发布支持SRVCC的终端,目录,VoLT
18、E基本概念VoLTE关键技术VoLTE对现网的改造说明中兴通讯VOLTE方案&产品,VoLTE关键技术,VoLTE网元功能,2,VoLTE基本流程,3,VoLTE基本网络架构,1,VoLTE基本网络架构,TDD eNodeB,RAN/GERAN,SAE-GW/GGSN,MME/SGSN,SBC/PCSCF/ATCF/ATGW,SBC/PCSCF/ATCF/ATGW,PCRF,I/S-CSCF&BGCF,融合HLR/HSS,EMSC(eSRVCC/CSFB),MGW,MGCF,IM-MGW,RCS AS,MMTEL AS/IP-SM-GW,IM-SSF,CCF,EMS,SPN,EPC域,S11,
19、SGi,Gx,Rx,Cx,SGs/SV,S6a,Sh,终端层,接入层,核心网层,业务层,运营支撑层,SCC-AS,EPC HSS,IMS HSS,Sh,Cx,Handover,CS域,C/D,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网络改变,计费、业务发放系统的改造,新建VoLTE ASSCC AS等业务平台,IMS核心网:新建、升级扩容CS域:改造支持eSRVCC功能 用户数据:三合一的数据库 信令网:建设可靠的DRA信令网承载网:支持IPv6/IPv4双IMS域,分组域:EPC:支持IMS APN、QoS保证、SRVCC切换等 PCC:PCRF支持VoLTE的Qo
20、S控制,4G无线接入网:TTI Bundling,RLC分片,ROHC头压缩,半静态调度等 栈,VoLTE关键技术,VoLTE网元功能,2,VoLTE基本流程,3,VoLTE基本网络架构,1,运营支撑层主要网元,业务层主要网元,Anchor SCP,MMTEL AS,IM-SSF,SCC-AS,SCC ASService Centralization and Continuity Application Server 业务集中与连续应用服务器在IMS域中负责完成切换流程,更新远端UE的媒体信息。分析切换流程需要的信息关联切换请求和会话锚定在LTE网络和UMTS网络之间执行会话切换,SCC AS
21、业务集中与连续应用服务器,Called Leg 3,LTE,GERANUMTS,Called Access,Calling Leg 1,Calling Leg 2,Media Leg1,Media Leg 2,切换,呼叫信令锚点,T-ADS被叫域选择,UDC,终端能力,漫游场景,运营商策略,智能域选择,EPC HSS,IMS HSS,CS HLR,T-ADS网络侧完成域选择的功能实体被称为T-ADS(Terminating Access Domain Selection)T-ADS功能集成在SCC AS中,通过查询融合HLR/HSS,获取UE终端类型和接入域等信息,再根据运营商策略完成域选择。
22、即基于获取的T-ADS信息判断,对于当前的用户要域选到IMS网络接续,还是到CS网络接续。,IP-SM-GW IP短消息网关,IMS Core,ISC,IP-SM-GW,UE,OCS,CGF/CDF,HSS,SMS-GMSC/SMS-IWMSC,SMSC,SME,Ro,Rf,Sh,E/Gd,SIP Message,Translates IM to SMS,Send SMS to end-user,IP-SM-GW IP short message gateway,IP短消息网关,提供IMS域与CS域间短消息互通的功能当UE发送短消息时,IP-SM-GW把即时消息(IP短消息)转换为纯文本的短信
23、当UE注册时,IP-SM-GW 把SMSC的地址从HSS下载到本地,核心层主要网元,核心层主要网元(续),核心层主要网元eMSC,EPC,CS,IMS Core,Sv,eMSC,SCC AS,MME,MSC,UE,eMSC,Handover request,MSC,MSC,MSC,Select Target MSC,eMSC 当终端从LTE网络向2G/3G网络移动时,用来确保呼叫切换连续性。即收到终端发起的位置变更请求后,根据请求消息中携带的目标小区号,将用户的接入位置由MME切换为目标MSC Server。,eMSC部署方式有两种方式一:与端局VMSC Server进行合设方式二:独立部署:
24、eMSC相当于MSC Server的代理网元,用于对MSC Server与SBC、MME之间的消息进行信令转换,核心层主要网元 ATCF/ATGW,signal before HO,bearer before HO,signal after HO,bearer after HO,local handover time:300ms,PS,CS,SBC,IMS Core,Hand Over,SCC AS,eSRVCC,2G/3G,LTE,Remote UE,ATCF,ATGW,No need to change,ATCFAccess Transfer Control Function)/ATGW(
25、Access Transfer Gateway,位于P-CSCF与I-CSCF/S-CSCF之间,与SCC AS配合,实现eSRVCC功能。用户呼叫时,根据运营商策略、终端能力等因素决定是否在媒体面锚定呼叫。用户终端接入网络发生切换时,将SRVCC IWF发起的切换请求关联到已经锚定的会话,更新对应会话的承载信息,并发起到SCC AS的切换请求。,接入层主要网元,Page31,VoLTE关键技术,VoLTE网元功能,2,VoLTE基本流程,3,VoLTE基本网络架构,1,流程1:VoLTE注册,IMS注册(eSRVCC),SIP Register,UE,SIP,I-CSCF,S-CSCF,P-
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